Historia oceanografii, kierunek studiów, gałęzie i badania

3732
Philip Kelley

Plik oceanografia To nauka bada oceany i morza pod względem ich aspektów fizycznych, chemicznych, geologicznych i biologicznych. Znajomość oceanów i mórz jest niezbędna, ponieważ zgodnie z przyjętymi teoriami morza są centrum pochodzenia życia na Ziemi.

Słowo oceanografia pochodzi z języka greckiego okeanos (woda, która otacza ziemię) i grafhein (opisz) i został wybity w 1584 r. Jest używany jako synonim oceanologia (badanie zbiorników wodnych), użyty po raz pierwszy w 1864 r..

Statek oceanograficzny i pojazd autonomiczny w Lorne w Szkocji. Źródło: StifynTonna [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], z Wikimedia Commons

Zaczęło się rozwijać od starożytnej Grecji wraz z dziełami Arystotelesa. Później, w XVII wieku Izaak Newton przeprowadził pierwsze badania oceanograficzne. Dzięki tym badaniom różni badacze wnieśli istotny wkład w rozwój oceanografii.

Oceanografia dzieli się na cztery główne dziedziny nauki: fizykę, chemię, geologię i biologię morza. Podsumowując, te gałęzie badań pozwalają nam kompleksowo zająć się złożonością oceanów.

Najnowsze badania w dziedzinie oceanografii koncentrowały się na wpływie globalnych zmian klimatycznych na dynamikę oceanów. Interesujące było również badanie ekosystemów obecnych w okopach morskich..

Indeks artykułów

  • 1 Historia
    • 1.1 Początki
    • 1.2 XIX wiek
    • 1.3 XX wiek
  • 2 Kierunek studiów
  • 3 Działy oceanografii
    • 3.1 Oceanografia fizyczna
    • 3.2 Oceanografia chemiczna
    • 3.3 Oceanografia geologiczna lub geologia morska
    • 3.4 Oceanografia biologiczna lub biologia morska
  • 4 Najnowsze badania
    • 4.1 Oceanografia fizyczna i zmiany klimatyczne
    • 4.2 Oceanografia chemiczna
    • 4.3 Geologia morska
    • 4.4 Oceanografia biologiczna lub biologia morska
  • 5 Referencje

Fabuła

Początki

Od samego początku istota ludzka miała związek z morzami i oceanami. Jego pierwsze podejście do zrozumienia świata morskiego było praktyczne i utylitarne, ponieważ był on źródłem pożywienia i środków komunikacji..

Żeglarze byli zainteresowani ustaleniem tras morskich poprzez opracowanie map nawigacyjnych. Podobnie na początku oceanografii bardzo ważne było poznanie ruchu prądów morskich.

W dziedzinie biologicznej już w starożytnej Grecji filozof Arystoteles opisał 180 gatunków zwierząt morskich.

Niektóre z pierwszych oceanograficznych badań teoretycznych są autorstwa Newtona (1687) i Laplace'a (1775), którzy badali pływy powierzchniowe. Podobnie nawigatorzy, tacy jak Cook i Vancouver, poczynili ważne obserwacje naukowe pod koniec XVIII wieku..

XIX wiek

Za ojca oceanografii biologicznej uważa się brytyjskiego przyrodnika Edwarda Forbesa (1815-1854). Autor ten jako pierwszy przeprowadził badania flory i fauny morskiej na różnych poziomach głębokości. W ten sposób mogłem określić, że organizmy były rozmieszczone w różny sposób na tych poziomach..

Wielu innych ówczesnych naukowców wniosło ważny wkład w oceanografię. Wśród nich Charles Darwin jako pierwszy wyjaśnił, w jaki sposób powstały atole (wyspy na oceanie koralowym), podczas gdy Benjamin Franklin i Louis Antoine de Bougainville przyczynili się do poznania prądów morskich odpowiednio północnego i południowego Atlantyku..

Mathew Fontaine Maury był amerykańskim naukowcem uważanym za ojca oceanografii fizycznej. Ten badacz był pierwszym, który systematycznie zbierał dane o oceanach na dużą skalę. Ich dane pozyskano głównie z zapisów nawigacyjnych statków..

Mathew Fontaine. Źródło: Maury Brendann [domena publiczna], za pośrednictwem Wikimedia Commons

W tym okresie zaczęto organizować wyprawy morskie w celach naukowych. Pierwszym z nich był angielski statek H.M.S. Challenger, prowadzony przez Szkota Charlesa Wyville'a Thomsona. Łódź ta pływała od 1872 do 1876 roku, a uzyskane w niej wyniki zawarte są w pracy liczącej 50 tomów.

Dwudziesty wiek

Podczas drugiej wojny światowej oceanografia miała wielkie zastosowanie do planowania mobilizacji flot i desantu. Stąd wzięły się badania m.in. nad dynamiką fal, rozchodzeniem się dźwięku w wodzie, morfologią wybrzeża..

W 1957 r. Obchodzono Międzynarodowy Rok Geofizyczny, który miał duże znaczenie dla popularyzacji studiów oceanograficznych. Wydarzenie to miało decydujące znaczenie dla promocji międzynarodowej współpracy w zakresie prowadzenia badań oceanograficznych na całym świecie..

W ramach tej współpracy w 1960 roku odbyła się wspólna wyprawa podwodna między Szwajcarią i Stanami Zjednoczonymi; el bathiscafo (mała łódź do głębokiego nurkowania) Trieste osiągnął głębokość 10916 metrów w Rowie Mariana.

Batyskaf Trieste. Źródło: patrz strona autora [domena publiczna], za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Kolejna ważna wyprawa podwodna odbyła się w 1977 roku okrętem podwodnym Alvin, ze Stanów Zjednoczonych. Wyprawa umożliwiła odkrycie i zbadanie głębinowych łąk hydrotermalnych.

Na koniec warto podkreślić rolę dowódcy Jacquesa-Yvesa Cousteau w wiedzy i upowszechnianiu oceanografii. Cousteau przez wiele lat kierował francuskim statkiem oceanograficznym Calypso, na którym odbywały się liczne ekspedycje oceanograficzne. Podobnie w dziedzinie informacyjnej nakręcono różne filmy dokumentalne, które złożyły się na serię znaną jako Podwodny świat Jacquesa Cousteau.

Kierunek studiów

Dziedzina badań oceanografii obejmuje wszystkie aspekty oceanów i mórz świata, w tym obszary przybrzeżne..

Oceany i morza to środowiska fizyczno-chemiczne, w których występuje wiele różnorodnych form życia. Reprezentują środowisko wodne, które zajmuje około 70% powierzchni planety. Woda i jej zasięg, a także siły astronomiczne i klimatyczne, które na nią oddziałują, określają jej szczególne cechy.

Na planecie są trzy wielkie oceany; Pacyfik, Atlantyk i Ocean Indyjski. Te oceany są ze sobą połączone i oddzielają duże regiony kontynentalne. Atlantyk oddziela Azję i Europę od Ameryki, podczas gdy Pacyfik oddziela Azję i Oceanię od Ameryki. Ocean Indyjski oddziela Afrykę od Azji w rejonie Indii.

Baseny oceaniczne zaczynają się na wybrzeżu związanym z szelfem kontynentalnym (zatopiona część kontynentów). Powierzchnia platformy osiąga maksymalną głębokość 200 mi kończy się stromym zboczem, który łączy się z dnem morskim.

Na dnie oceanów znajdują się góry o średniej wysokości 2000 m (grzbiety) i centralna bruzda. Stąd pochodzi magma z astenosfery (wewnętrzna warstwa ziemi złożona z lepkich materiałów), która osadza się i tworzy dno oceanu.

Działy oceanografii

Współczesna oceanografia jest podzielona na cztery gałęzie nauki. Jednak środowisko morskie jest wysoce zintegrowane, dlatego oceanografowie zarządzają tymi obszarami bez osiągania nadmiernej specjalizacji..

Oceanografia fizyczna

Ta gałąź oceanografii bada fizyczne i dynamiczne właściwości wody w oceanach i morzach. Jego głównym celem jest zrozumienie cyrkulacji oceanicznej i sposobu, w jaki ciepło jest rozprowadzane w tych zbiornikach wodnych..

Weź pod uwagę takie aspekty, jak temperatura, zasolenie i gęstość wody. Inne istotne właściwości to kolor, światło i rozchodzenie się dźwięku w oceanach i morzach..

Również ta gałąź oceanografii bada interakcje dynamiki atmosfery z masami wody. Ponadto obejmuje ruch prądów oceanicznych w różnych skalach..

Oceanografia chemiczna

Bada skład chemiczny wód i osadów morskich, podstawowe cykle chemiczne oraz ich interakcje z atmosferą i litosferą. Z drugiej strony dotyczy badania zmian wywołanych przez dodanie substancji antropicznych.

Podobnie oceanografia chemiczna bada wpływ składu chemicznego wody na procesy fizyczne, geologiczne i biologiczne oceanów. W szczególnym przypadku biologii morza interpretuje wpływ dynamiki chemicznej na organizmy żywe (biochemia morza).

Oceanografia geologiczna lub geologia morska

Ta gałąź jest odpowiedzialna za badanie podłoża oceanicznego, w tym jego głębszych warstw. Uwzględniono dynamiczne procesy zachodzące na tym podłożu i jego wpływ na strukturę dna morskiego i wybrzeży..

Geologia morska bada skład mineralogiczny, strukturę i dynamikę różnych warstw oceanicznych, zwłaszcza tych związanych z podwodną aktywnością wulkaniczną i zjawiskami subdukcji związanymi z dryfem kontynentów.

Badania przeprowadzone w tej dziedzinie pozwoliły zweryfikować podejścia teorii dryfu kontynentalnego.

Z drugiej strony branża ta ma niezwykle istotne praktyczne zastosowanie we współczesnym świecie, ze względu na duże znaczenie, jakie ma dla pozyskiwania surowców mineralnych..

Badania geologiczne dna morskiego pozwalają na eksploatację złóż podmorskich, w szczególności gazu ziemnego i ropy naftowej..

Oceanografia biologiczna lub biologia morska

Ta gałąź oceanografii zajmuje się badaniem życia morskiego, dlatego obejmuje wszystkie gałęzie biologii stosowane w środowisku morskim..

Dziedzina biologii morza zajmuje się klasyfikacją istot żywych i ich środowisk, ich morfologią i fizjologią. Ponadto uwzględnia aspekty ekologiczne związane z tą różnorodnością biologiczną z jej fizycznym środowiskiem..

Rafa koralowa na Andaman Islands (Indie) Ritiks [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], źródło Wikimedia Commons

Biologia morska jest podzielona na cztery gałęzie w zależności od badanego obszaru mórz i oceanów. To są:

  • Oceanografia pelagiczna: koncentruje się na badaniu ekosystemów obecnych na wodach otwartych, z dala od szelfu kontynentalnego.
  • Oceanografia nerycka: pod uwagę brane są organizmy żywe obecne na obszarach w pobliżu wybrzeża, w obrębie szelfu kontynentalnego.
  • Oceanografia bentosowa: dotyczyło badań ekosystemów znajdujących się na powierzchni dna morskiego.
  • Oceanografia denna: organizmy żywe, które żyją w pobliżu dna morskiego na obszarach przybrzeżnych i na szelfie kontynentalnym. Przewiduje się maksymalną głębokość 500 m.

Najnowsze badania

Oceanografia fizyczna i zmiany klimatyczne

Najnowsze badania obejmują badania oceniające wpływ globalnych zmian klimatycznych na dynamikę oceanów. Na przykład stwierdzono, że główny system prądów oceanicznych (prąd atlantycki) zmienia swoją dynamikę.

Wiadomo, że układ prądów morskich jest generowany przez różnice w gęstości mas wody, determinowane głównie przez gradienty temperatur. W ten sposób masy gorącej wody są lżejsze i pozostają w warstwach powierzchniowych, podczas gdy masy zimne opadają.

Na Atlantyku masy ciepłej wody przemieszczają się na północ od Karaibów przez Prąd Zatokowy, a gdy przemieszczają się na północ, ochładzają się i toną, powracając na południe. Jak wspomina redakcja magazynu Natura (556, 2018), mechanizm ten został spowolniony.

Sugeruje się, że spowolnienie obecnego systemu wynika z odwilży spowodowanej globalnym ociepleniem. Powoduje to zwiększenie dopływu świeżej wody oraz zmianę stężenia soli i gęstości wody, co wpływa na ruch mas wody..

Przepływ prądów przyczynia się do regulacji temperatury świata, dystrybucji składników odżywczych i gazów, a ich zmiana ma poważne konsekwencje dla układu planetarnego.

Oceanografia chemiczna

Jednym z kierunków badań, którymi obecnie zajmują się oceanografowie, jest badanie zakwaszenia mórz, głównie ze względu na wpływ poziomu pH na życie morskie..

Poziomy COdwa w atmosferze gwałtownie wzrosły w ostatnich latach z powodu wysokiego zużycia paliw kopalnych w wyniku różnych działań człowieka.

To codwa rozpuszcza się w wodzie morskiej, powodując spadek pH oceanów. Zakwaszenie oceanów ma negatywny wpływ na przetrwanie wielu gatunków morskich.

W 2016 roku Albright i współpracownicy przeprowadzili pierwszy eksperyment zakwaszenia oceanów w naturalnym ekosystemie. Badania te wykazały, że zakwaszenie może zmniejszyć zwapnienie koralowców nawet o 34%.

Geologia morska

W tej gałęzi oceanografii prowadzono badania nad ruchem płyt tektonicznych. Te płyty to fragmenty litosfery (sztywna zewnętrzna warstwa płaszcza Ziemi), które poruszają się po astenosferze.

Ostatnie badania przeprowadzone przez Li i współpracowników opublikowane w 2018 roku wykazały, że duże płyty tektoniczne mogą powstać w wyniku połączenia mniejszych płyt. Autorzy dokonują klasyfikacji tych mikropłytek na podstawie ich pochodzenia i badają dynamikę ich ruchów..

Ponadto odkrywają, że istnieje duża liczba mikropłytek powiązanych z dużymi płytami tektonicznymi Ziemi. Wskazuje się, że związek między tymi dwoma typami płyt może pomóc utrwalić teorię dryfu kontynentalnego..

Oceanografia biologiczna lub biologia morska

W ostatnich latach jednym z najbardziej szokujących odkryć w biologii morza była obecność organizmów w okopach morskich. Jedno z tych badań przeprowadzono w rowie Wysp Galapagos, pokazując złożony ekosystem, w którym obecne są liczne bezkręgowce i bakterie (Yong-Jin 2006).

Rowy morskie nie mają dostępu do światła słonecznego ze względu na ich głębokość (2500 metrów nad poziomem morza), więc łańcuch troficzny zależy od autotroficznych bakterii chemosyntetycznych. Te organizmy wiążą COdwa z siarkowodoru otrzymywanego z kominów hydrotermalnych.

Stwierdzono, że zbiorowiska makrobezkręgowców zamieszkujące głębokie wody są bardzo zróżnicowane. Ponadto proponuje się, aby kompresja tych ekosystemów dostarczyła odpowiednich informacji pozwalających wyjaśnić pochodzenie życia na planecie..

Bibliografia

  1. Albright i in. (2017). Odwrócenie zakwaszenia oceanów zwiększa zwapnienie rafy koralowej netto. Naturę 531: 362-365.
  2. Caldeira K i ME Wickett (2003) Antropogeniczne pH węgla i oceanów. Naturę 425: 365-365
  3. Redaktor (2018) Watch the ocean. Naturę 556: 149
  4. Lalli CM i TR Parsons (1997) Oceanografia biologiczna. Wstęp. Druga edycja. Otwarty Uniwersytet. ELSEVIER. Oxford, Wielka Brytania. 574 pkt.
  5. Li S, Y Suo, X Lia, B Liu, L Dai, G Wang, J Zhou, Y Li, Y Liu, X Cao, I Somerville, D Mu, S Zhao, J Liu, F Meng, L Zhen, L Zhao , J Zhu, S Yu, Y Liu i G Zhang (2018) Tektonika mikropłytek: nowe spostrzeżenia z mikro-bloków w globalnych oceanach, marginesach kontynentalnych i głębokim płaszczu Earth-Science Reviews 185: 1029-1064
  6. Pickerd GL i WL Emery. (1990) Opisowa oceanografia fizyczna. Wstęp. Piąte, powiększone wydanie. Pergamon Press. Oxford, Wielka Brytania. 551 pkt.
  7. Riley JP i R Chester (1976). Oceanografia chemiczna. Wydanie 2. Vol. 6. Academic Press. Londyn, Wielka Brytania. 391 pkt.
  8. Wiebe PH i MC Benfield (2003) Od sieci Hensena do czterowymiarowej oceanografii biologicznej. Postęp w oceanografii. 56: 7-136.
  9. Zamorano P i ME Hendrickx. (2007) Biocenoza i rozmieszczenie mięczaków głębinowych na meksykańskim Pacyfiku: ocena postępu. Str. 48–49. W: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González i CM Galvín-Villa (red.). Studia z malakologii i konchiliologii w Meksyku. University of Guadalajara, Meksyk.
  10. Yong-Jin W (2006) Głębokie kominy hydrotermalne: ekologia i ewolucja J. Ecol Field Biol.29: 175-183.

Jeszcze bez komentarzy