OKEANOGRAFIJA: ISTORIJA, STUDIJŲ SRITIS, ŠAKOS IR TYRIMAI - MOKSLAS - 2025

Okeanografijos yra mokslas, nagrinėjantis vandenynų ir jūrų jų fizinių, cheminių, geologijos ir biologinis. Vandenynų ir jūrų išmanymas yra būtinas, nes pagal priimtas teorijas jūra yra gyvybės Žemėje centras.

Žodis okeanografija yra kilęs iš graikų okeanos (vanduo, supantis žemę) ir grafeno (aprašykite), kuris buvo sugalvotas 1584 m. Jis naudojamas kaip okeanologijos sinonimas (vandens telkinių tyrimas), pirmą kartą panaudotas 1864 m.

Okeanografinis laivas ir autonominė transporto priemonė Lorne, Škotijoje. Šaltinis: „StifynTonna“, iš „Wikimedia Commons“

Ji pradėjo vystytis nuo Senovės Graikijos kartu su Aristotelio darbais. Vėliau, XVII amžiuje, Izaokas Niutonas atliko pirmuosius okeanografinius tyrimus. Remdamiesi šiais tyrimais, įvairūs tyrėjai svariai prisidėjo prie okeanografijos plėtros.

Okeanografija yra padalinta į keturias pagrindines studijų šakas: fizikos, chemijos, geologijos ir jūrų biologijos. Šios studijos leidžia kartu išsiaiškinti vandenynų sudėtingumą.

Naujausi okeanografijos tyrimai sutelkė dėmesį į globalių klimato pokyčių poveikį vandenynų dinamikai. Panašiai susidomėjo jūrų tranšėjose esančių ekosistemų tyrimas.

Istorija

Pradžia

Žmogus nuo pat savo kilmės turėjo ryšių su jūromis ir vandenynais. Pirmieji jo požiūriai į jūros pasaulio supratimą buvo praktiniai ir utilitariniai, nes tai buvo maisto šaltinis ir komunikacijos kanalai.

Jūreiviai norėjo nustatyti jūrų maršrutus, sudarydami navigacinius žemėlapius. Taip pat okeanografijos pradžioje buvo labai svarbu žinoti jūrų srovių judėjimą.

Biologiniame lauke, jau senovės Graikijoje, filosofas Aristotelis aprašė 180 jūrų gyvūnų rūšių.

Kai kurie iš pirmųjų okeanografinių teorinių tyrimų atsirado dėl Niutono (1687) ir Laplaso (1775), kurie tyrė paviršiaus potvynius. Panašūs navigatoriai, kaip Cookas ir Vankuveris, XVIII amžiaus pabaigoje padarė svarbius mokslinius stebėjimus.

XIX a

Biologinės okeanografijos tėvu laikomas britų gamtininkas Edwardas Forbesas (1815–1854). Šis autorius pirmasis atliko jūrų biotos tyrimus skirtinguose gyliuose. Taigi aš sugebėjau nustatyti, kad organizmai pasiskirsto skirtingai šiuose lygiuose.

Daugelis kitų to meto mokslininkų svariai prisidėjo prie okeanografijos. Tarp jų Charlesas Darwinas pirmasis paaiškino, kaip atsirado atolai (koralinės vandenyno salos), o Benjaminas Franklinas ir Louisas Antoine'as de Bougainville'is prisidėjo prie žinių apie Šiaurės ir Pietų Atlanto jūros sroves.

Mathew Fontaine'as Maury'as buvo Šiaurės Amerikos mokslininkas, laikomas fizinės okeanografijos tėvu. Šis tyrėjas pirmasis sistemingai rinko didelius duomenis apie vandenynus. Jų duomenys daugiausia buvo gauti iš laivų navigacijos įrašų.

Mathew Fontaine'as. Šaltinis: Maury Brendann, per „Wikimedia Commons“

Šiuo laikotarpiu mokslo tikslais pradėtos rengti jūrinės ekspedicijos. Pirmasis jų buvo angliškas laivas „HMS Challenger“, kuriam vadovavo škotas Charlesas Wyville'as Thomsonas. Šis laivas plaukė nuo 1872 iki 1876 metų, o jame gauti rezultatai pateikti iš 50 tomų.

Dvidešimtas amžius

Antrojo pasaulinio karo metu okeanografija buvo puiki galimybė planuoti laivynų ir iškrovimo mobilizaciją. Iš čia išplaukė bangų dinamikos, garso sklidimo vandenyje, pakrančių morfologijos tyrimai, be kitų aspektų.

1957 m. Buvo paskelbti Tarptautiniai geofizikos metai, kurie turėjo didelę reikšmę skatinant okeanografijos tyrimus. Šis įvykis buvo lemiamas skatinant tarptautinį bendradarbiavimą atliekant okeanografijos tyrimus visame pasaulyje.

Kaip šio bendradarbiavimo dalis, 1960 m. Buvo vykdoma jungtinė povandeninių laivų ekspedicija tarp Šveicarijos ir JAV; „Bathyscafhe“ (mažas giluminio nardymo laivas) Triestas Marianos tranšėjoje pasiekė 10 916 metrų gylį.

Bathyscaphe Trieste. Šaltinis: žiūrėkite autoriaus puslapį per „Wikimedia Commons“.

Kita svarbi povandeninė ekspedicija buvo įvykdyta 1977 m. Kartu su JAV povandeniniu Alvinu. Ši ekspedicija leido atrasti ir ištirti giliavandenes hidrotermines pievas.

Galiausiai verta pabrėžti vado Jacques-Yves Cousteau vaidmenį žinant ir skleidžiant okeanografiją. Cousteau daugelį metų vadovavo prancūzų okeanografijos laivui „Calypso“, kur buvo vykdoma daugybė okeanografinių ekspedicijų. Taip pat informaciniame lauke buvo filmuojami įvairūs dokumentiniai filmai, kurie sudarė serialą, kurį Jacques'as Cousteau pavadino „Povandeniniu pasauliu“.

Studijų sritis

Okeanografijos studijų sritis apima visus pasaulio vandenynų ir jūrų aspektus, įskaitant pakrančių zonas.

Vandenynai ir jūros yra fizikinė-cheminė aplinka, kurioje gyvena daugybė gyvenimo rūšių. Jie atspindi vandens aplinką, užimančią apie 70% planetos paviršiaus. Vanduo ir jo prailginimas bei jį veikiančios astronominės ir klimato jėgos lemia jo ypatybes.

Planetoje yra trys didieji vandenynai; Ramiojo vandenyno, Atlanto ir Indijos. Šie vandenynai yra sujungti ir yra atskiri dideli žemyniniai regionai. Atlanto vandenynas skiria Aziją ir Europą nuo Amerikos, o Ramusis vandenynas skiria Aziją ir Okeaniją nuo Amerikos. Indijos vandenynas skiria Afriką nuo Azijos rajone netoli Indijos.

Vandenyno baseinai prasideda nuo pakrantės, susijusios su žemyniniu šelfu (panardinta žemynų dalis). Platformos plotas pasiekia maksimalų 200 m gylį ir baigiasi stačiu šlaitu, jungiančiu su jūros dugnu.

Vandenyno dugne yra kalnai, kurių vidutinis aukštis yra 2000 m (keteros), ir centrinė vaga. Iš čia ateina magma, sklindanti iš astenosferos (vidinis žemės sluoksnis, sudarytas iš klampių medžiagų), kuri nusėda ir sudaro vandenyno dugną.

Okeanografijos šakos

Šiuolaikinė okeanografija yra padalinta į keturias studijų sritis. Tačiau jūrų aplinka yra labai integruota, todėl okeanografai valdo šias teritorijas netapdami pernelyg specializuotomis.

Fizinė okeanografija

Ši okeanografijos šaka tiria fizines ir dinamines vandens savybes vandenynuose ir jūrose. Pagrindinis jos tikslas yra suprasti vandenynų cirkuliaciją ir tai, kaip šiuose vandens telkiniuose pasiskirsto šiluma.

Atsižvelkite į tokius aspektus kaip temperatūra, druskingumas ir vandens tankis. Kitos svarbios savybės yra spalva, šviesa ir garso sklidimas vandenynuose ir jūrose.

Ši okeanografijos šaka taip pat tiria atmosferos dinamikos sąveiką su vandens masėmis. Be to, tai apima vandenynų srovių judėjimą skirtingais masteliais.

Cheminė okeanografija

Ji tiria jūrinių vandenų ir nuosėdų cheminę sudėtį, pagrindinius cheminius ciklus ir jų sąveiką su atmosfera ir litosfera. Kita vertus, jame nagrinėjami pakitimai, atsiradę pridedant antropinių medžiagų.

Taip pat cheminė okeanografija tiria, kaip vandens cheminė sudėtis veikia fizinius, geologinius ir biologinius vandenynų procesus. Konkrečiu jūrų biologijos atveju aiškinama, kaip cheminė dinamika veikia gyvus organizmus (jūrų biochemija).

Geologinė okeanografija arba jūrų geologija

Ši šaka yra atsakinga už vandenyno substrato, įskaitant jo giliausius sluoksnius, tyrimus. Nagrinėjami šio substrato dinaminiai procesai ir jų įtaka jūros dugno ir pakrančių struktūrai.

Jūrų geologija tiria skirtingų vandenynų sluoksnių mineraloginę sudėtį, struktūrą ir dinamiką, ypač susijusius su povandeninių ugnikalnių veikla ir subdukcijos reiškiniais, susijusiais su žemyno dreifu.

Šioje srityje atlikti tyrimai leido patikrinti kontinentinio dreifo teorijos požiūrį.

Kita vertus, ši šaka turi labai svarbų praktinį pritaikymą šiuolaikiniame pasaulyje, nes ji turi didelę reikšmę mineralinių išteklių gavimui.

Geologiniai jūros dugno tyrinėjimo tyrimai leidžia išnaudoti jūros laukus, ypač gamtines dujas ir naftą.

Biologinė okeanografija arba jūrų biologija

Ši okeanografijos šaka tiria jūrų gyvybę, todėl apima visas biologines šakas, taikomas jūrų aplinkai.

Jūrų biologijos sritis tiria tiek gyvų būtybių, tiek jų aplinkos klasifikaciją, jų morfologiją ir fiziologiją. Be to, atsižvelgiama į ekologinius aspektus, susijusius su šia biologine įvairove ir jos fizine aplinka.

Koralinis rifas Andamanų salose (Indija) Ritiks, iš „Wikimedia Commons“

Jūrų biologija yra padalinta į keturias šakas pagal jūrų ir vandenynų plotą, kurį studijuojate. Šitie yra:

• Pelaginė okeanografija : daugiausia dėmesio skiriama ekosistemų, esančių atviruose vandenyse, toli nuo žemyno šelfo, tyrimams.
• Nervinė okeanografija : atsižvelgiama į gyvus organizmus, esančius netoli pakrantės esančiame žemyno šelfe.
• Bentos okeanografija : nurodo jūros dugno paviršiaus ekosistemų tyrimus.
• Giliavandenė okeanografija : tiriami gyvi organizmai, gyvenantys netoli jūros dugno pakrantės zonose ir kontinentiniame šelfe. Numatomas didžiausias gylis - 500 m.

Naujausi tyrimai

Fizinė okeanografija ir klimato pokyčiai

Naujausi tyrimai apima tuos, kurie vertina globalių klimato pokyčių poveikį vandenynų dinamikai. Pavyzdžiui, nustatyta, kad pagrindinė vandenyno srovės sistema (Atlanto srovė) keičia jos dinamiką.

Yra žinoma, kad jūrų srovių sistemą sukuria vandens masių tankio skirtumai, daugiausia nustatomi pagal temperatūros gradientus. Taigi karšto vandens masės yra lengvesnės ir lieka paviršiniuose sluoksniuose, o šaltos masės grimzta.

Atlanto vandenyne šilto vandens masės juda į šiaurę nuo Karibų jūros Persijos įlankos upeliu, o judant į šiaurę, jos vėsta ir grimzta, grįždamos į pietus. Anot žurnalo „Nature“ (2018 m. 556) redakcijos, šis mechanizmas sulėtėjo.

Siūloma, kad dabartinė sistema lėtėtų dėl atšilimo, kurį sukelia globalinis atšilimas. Dėl to padidėja gėlo vandens tiekimas, pasikeičia druskų koncentracija ir vandens tankis, o tai daro įtaką vandens masių judėjimui.

Srovių srautas prisideda prie pasaulio temperatūros reguliavimo, maistinių medžiagų ir dujų pasiskirstymo, o jų kitimas turi rimtų padarinių planetų sistemai.

Cheminė okeanografija

Viena iš tyrimų krypčių, kuri šiuo metu atkreipia okeanografų dėmesį, yra jūrų rūgštėjimo tyrimai, daugiausia dėl pH lygio įtakos jūrų gyvybei.

Pastaraisiais metais dėl padidėjusio iškastinio kuro, kurį vykdo įvairi žmogaus veikla , CO ₂ kiekis atmosferoje labai padidėjo.

Šis CO ₂ ištirpsta jūros vandenyje ir dėl to sumažėja vandenynų pH. Vandenynų rūgštėjimas daro neigiamą įtaką daugelio jūrų rūšių išlikimui.

2016 metais Albrightas su kolegomis atliko pirmąjį vandenyno rūgštėjimo eksperimentą natūralioje ekosistemoje. Šiame tyrime nustatyta, kad rūgštėjimas gali sumažinti koralų kalcifikaciją iki 34%.

Jūrų geologija

Ši okeanografijos šaka ištyrė tektoninių plokštelių judėjimą. Šios plokštelės yra litosferos fragmentai (standus išorinis Žemės apvalkalo sluoksnis), judantys per astenosferą.

Neseniai Li ir kolegų atliktas tyrimas, paskelbtas 2018 m., Nustatė, kad didelės tektoninės plokštės gali kilti dėl mažesnių plokštelių suliejimo. Autoriai klasifikuoja šias mikro plokšteles pagal jų kilmę ir tiria jų judesių dinamiką.

Be to, jie nustato, kad yra daugybė mikro plokštelių, susijusių su didelėmis Žemės tektoninėmis plokštėmis. Nurodoma, kad šių dviejų plokštelių tipų santykis gali padėti įtvirtinti žemyno dreifo teoriją.

Biologinė okeanografija arba jūrų biologija

Pastaraisiais metais vienas ryškiausių atradimų jūrų biologijoje buvo organizmų buvimas jūrų tranšėjose. Vienas iš šių tyrimų buvo atliktas Galapagų salų tranšėjoje, parodant sudėtingą ekosistemą, kurioje yra daugybė bestuburių ir bakterijų (Yong-Jin 2006).

Jūros tranšėjos neturi galimybės patekti į saulės spindulius, atsižvelgiant į jų gylį (2500 metrų virš jūros lygio), todėl trofinė grandinė priklauso nuo autotrofinių chemosintetinių bakterijų. Šie organizmai fiksuoja CO ₂ iš vandenilio sulfido, gauto iš hidroterminių angų.

Nustatyta, kad giluminiuose vandenyse gyvenančios makro stuburinių gyvūnų bendruomenės yra labai įvairios. Be to, siūloma, kad suspaudus šias ekosistemas būtų gauta tinkamos informacijos, kad būtų galima išsiaiškinti gyvybės kilmę planetoje.

Nuorodos

1. Albright ir kt. (2017 m.). Vandenyno parūgštinimas atvirkščiai padidina grynąjį koralų rifo kalcifikaciją. Gamta 531: 362–365.
2. Caldeira K ir ME Wickett (2003) Antropogeninės anglies ir vandenyno pH. Gamta 425: 365–365
3. „Editoral“ (2018 m.) Stebėkite vandenyną. Gamta 556: 149
4. Lalli CM ir TR Parsons (1997) Biologinė okeanografija. Pristatymas. Antrasis leidimas. Atviras universitetas. ELSEVIERIS. Oksfordas, JK. 574 psl.
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 ir G Zhang (2018 m.) Mikro plokštelių tektonika: naujos įžvalgos iš mikro blokų pasaulio vandenynuose, žemyninės pakraščių ir gilios mantijos Žemės mokslo apžvalgos 185: 1029–1064
6. „Pickerd GL“ ir „WL Emery“. (1990) Aprašomoji fizinė okeanografija. Pristatymas. Penktas išplėstas leidimas. „Pergamon Press“. Oksfordas, JK. 551 psl.
7. Riley JP ir R Chester (1976). Cheminė okeanografija. 2-asis leidimas. 6 tomas. Akademinė spauda. Londonas, JK. 391 psl.
8. Wiebe PH ir MC Benfield (2003) Nuo Hensen tinklo iki keturių matmenų biologinės okeanografijos. Pažanga okeanografijoje. 56: 7–136.
9. „Zamorano P“ ir „ME Hendrickx“. (2007 m.) Biocenozė ir giliavandenių moliuskų paplitimas Meksikos Ramiajame vandenyne: pažangos įvertinimas. 48–49 psl. Dalyvauja: „Ríos-Jara E“, „MC Esqueda-González“ ir „CM Galvín-Villa“ (red.). Malachologijos ir konchiliologijos studijos Meksikoje. Gvadalacharos universitetas, Meksika.
10. Yong-Jin W (2006) Giliavandenės hidroterminės angos: ekologija ir evoliucija J. Ecol Field Biol., 29: 175-183.