Historia oceanografii, kierunek studiów, gałęzie i przykłady badań



The oceanografia jest nauką, która bada oceany i morza pod względem fizycznym, chemicznym, geologicznym i biologicznym. Wiedza o oceanach i morzach jest fundamentalna, ponieważ zgodnie z przyjętymi teoriami morza są centrum pochodzenia życia na Ziemi.

Słowo oceanografia pochodzi od greki okeanos (woda, która otacza ziemię) i grafin (opisz) i został ukuty w 1584 r. Jest on używany jako oceanologia synonimiczna (badanie zbiorników wodnych), po raz pierwszy użyty w 1864 r..

Zaczęło się rozwijać od starożytnej Grecji z dziełami Arystotelesa. Następnie w XVII wieku Isaac Newton przeprowadził pierwsze badania oceanograficzne. Na podstawie tych badań kilku naukowców wniosło istotny wkład w rozwój oceanografii.

Oceanografia jest podzielona na cztery główne dziedziny: fizykę, chemię, geologię i biologię morską. Łącznie te gałęzie studiów pozwalają nam kompleksowo zająć się złożonością oceanów.

Najnowsze badania w dziedzinie oceanografii skupiły się na wpływie globalnych zmian klimatu na dynamikę oceanów. Interesujące było również badanie ekosystemów obecnych w dołach morskich.

Indeks

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

Historia

Początki

Od samego początku istota ludzka ma związek z morzami i oceanami. Jego pierwsze podejście do rozumienia świata morskiego było praktyczne i utylitarne, jako źródło pożywienia i środków komunikacji.

Marynarze byli zainteresowani ustaleniem tras morskich poprzez opracowanie map nawigacyjnych. Również 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 teoretycznych badań oceanograficznych pochodzą z Newtona (1687) i Laplace'a (1775), którzy badali pływy powierzchniowe. Podobnie nawigatorzy tacy jak Cook i Vancouver dokonali ważnych obserwacji naukowych pod koniec XVIII wieku.

XIX wiek

Uważa się, że ojcem oceanografii biologicznej był brytyjski przyrodnik Edward Forbes (1815-1854). Autor ten jako pierwszy przeprowadził próby bioty morskiej na różnych poziomach głębokości. W ten sposób mogę stwierdzić, że organizmy zostały rozmieszczone w różny sposób na tych poziomach.

Wielu innych ówczesnych naukowców wniosło istotny wkład w oceanografię. Wśród nich Karol Darwin jako pierwszy wyjaśnił, jak powstały atole (koralowe wyspy oceaniczne), a Benjamin Franklin i Louis Antoine de Bougainville przyczynili się do poznania morskich prądów odpowiednio Północnego i Południowego Atlantyku..

Mathew Fontaine Maury był naukowcem z Ameryki Północnej uważanym za ojca fizycznej oceanografii. Ten badacz był pierwszym, który gromadził dane oceaniczne systematycznie i na dużą skalę. Ich dane uzyskano głównie z rekordów nawigacyjnych statku.

W tym okresie zaczęto organizować ekspedycje morskie do celów naukowych. Pierwszym był angielski statek H.M.S.. Challenger, prowadzone przez szkockiego Charlesa Wyville'a Thomsona. Statek ten płynął od 1872 do 1876 roku, a uzyskane w nim wyniki zawarte są w pracy 50 tomów.

XX wiek

W czasie II wojny światowej oceanografia miała wielką przydatność do planowania mobilizacji flot i lądowań. Z tego powstały badania dynamiki falowania, propagacji dźwięku w wodzie, morfologii wybrzeża, między innymi.

W 1957 r. Obchodzono Międzynarodowy Rok Geofizyczny, który miał duże znaczenie w promowaniu badań oceanograficznych. Wydarzenie to miało kluczowe znaczenie dla promowania międzynarodowej współpracy w prowadzeniu badań oceanograficznych na całym świecie.

W ramach tej współpracy w 1960 r. Przeprowadzono wspólną wyprawę podwodną między Szwajcarią a Stanami Zjednoczonymi; batyskaf (mały głęboki statek zanurzeniowy) Triest osiągnął głębokość 10 916 metrów w grobach Marianów.

Kolejna ważna ekspedycja podwodna została przeprowadzona w 1977 roku za pomocą łodzi podwodnej Alvin, Stanów Zjednoczonych. Ta wyprawa pozwoliła odkryć i zbadać głębinowe łąki hydrotermalne.

Wreszcie rola komendanta Jacques-Yves Cousteau w wiedzy i rozpowszechnianiu oceanografii jest godna uwagi. Cousteau przez wiele lat kierował francuskim statkiem oceanograficznym Calypso, gdzie dokonywano licznych ekspedycji oceanograficznych. Ponadto w polu informacyjnym nakręcono kilka filmów dokumentalnych, które utworzyły serię znaną jako Podwodny świat Jacquesa Cousteau.

Kierunek studiów

Dziedzina oceanografii obejmuje wszystkie aspekty związane z oceanami i morzami świata, w tym obszary przybrzeżne.

Oceany i morza to środowiska fizyko-chemiczne, które charakteryzują się ogromną różnorodnością życia. Reprezentują środowisko wodne zajmujące około 70% powierzchni planety. Woda i jej przedłużenie, a także siły astronomiczne i klimatyczne, które na nią wpływają, określają jej szczególne cechy.

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

Baseny oceaniczne zaczynają się na wybrzeżu związanym z szelfem kontynentalnym (zanurzona część kontynentów). Powierzchnia peronu osiąga maksymalną głębokość 200 m, a kończy się nagłym zboczem, które łączy się z dnem morskim.

Dno oceanów ma góry o średniej wysokości 2000 m (grzbiety morskie) i środkowy rowek. Stąd magma pochodzi z astenosfery (wewnętrznej warstwy ziemi utworzonej z lepkich materiałów), która deponuje i tworzy dno oceaniczne.

Oddziały oceanografii

Współczesna oceanografia jest podzielona na cztery gałęzie studiów. 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, gęstość wody. Inne istotne właściwości to kolor, światło i propagacja dźwięku w oceanach i morzach.

Ta gałąź oceanografii bada również interakcję dynamiki atmosfery z masami wody. Ponadto obejmuje ruch prądów morskich w różnych skalach.

Oceanografia chemiczna

Bada skład chemiczny wód morskich i osadów, podstawowe cykle chemiczne i ich interakcje z atmosferą i litosferą. Z drugiej strony zajmuje się badaniem zmian spowodowanych przez dodanie substancji antropicznych.

Ponadto, oceanografia chemiczna bada, jak skład chemiczny wody wpływa na fizyczne, geologiczne i biologiczne procesy oceanów. W szczególnym przypadku biologii morskiej interpretuje on wpływ dynamiki chemicznej na organizmy żywe (biochemia morska).

Oceanografia geologiczna lub geologia morska

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

Geologia morska bada skład mineralogiczny, strukturę i dynamikę różnych warstw oceanicznych, zwłaszcza w odniesieniu do podwodnych aktywności wulkanicznych i zjawisk subdukcji związanych z dryfem kontynentalnym.

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

Z drugiej strony, ta gałąź ma bardzo istotne praktyczne zastosowanie we współczesnym świecie, ze względu na ogromne znaczenie, jakie ma dla pozyskiwania zasobów mineralnych..

Badania poszukiwań geologicznych na dnie morskim pozwalają na eksploatację złóż morskich, zwłaszcza gazu ziemnego i ropy naftowej.

Oceanografia biologiczna lub biologia morska

Ta gałąź oceanografii bada życie morskie, więc obejmuje wszystkie gałęzie biologii stosowane w środowisku morskim.

Dziedzina biologii morskiej bada zarówno klasyfikację istot żywych, jak i ich środowiska, morfologię i fizjologię. Ponadto uwzględnia aspekty ekologiczne odnoszące tę różnorodność biologiczną do środowiska fizycznego.

Biologia morska jest podzielona na cztery gałęzie według obszaru morza i oceanów, które bada. Są to:

  • Oceanografia pelagiczna: koncentruje się na badaniu ekosystemów obecnych na otwartych wodach, z dala od szelfu kontynentalnego.
  • Oceanografia nerwowa: brane są pod uwagę żywe organizmy obecne na obszarach w pobliżu wybrzeża, na szelfie kontynentalnym.
  • Oceanografia bentosowa: odniesiono się do badań ekosystemów znalezionych na powierzchni dna morskiego.
  • Oceanografia głębinowa: badane są żywe organizmy żyjące w pobliżu dna morskiego na obszarach przybrzeżnych iw szelfie kontynentalnym. Rozważana jest maksymalna głębokość 500 m.

Ostatnie badania

Oceanografia fizyczna i zmiany klimatu

Ostatnie badania podkreślają te, które oceniają wpływ globalnej zmiany klimatu na dynamikę oceanów. Na przykład udowodniono, że główny system prądów oceanicznych (prąd Atlantyku) zmienia jego dynamikę.

Wiadomo, że układ prądów morskich jest generowany przez różnice gęstości mas wody, określone głównie przez gradienty temperatury. Tak więc masy gorącej wody są lżejsze i pozostają w warstwach powierzchniowych, podczas gdy masy zimne toną.

Na Atlantyku masy gorącej wody przemieszczają się z Karaibów na północ, przez Prąd Zatokowy, a gdy przemieszczają się na północ, schładzają się i opadają, wracając na południe. Jak wspomniano w artykule redakcyjnym czasopisma Natura (556, 2018), mechanizm ten stał się wolniejszy.

Argumentuje się, że opóźnienie obecnego systemu wynika z topnienia spowodowanego globalnym ociepleniem. Powoduje to, że udział słodkiej wody jest większy, a stężenie soli i gęstość wody zmienia się, wpływając na ruch mas wody.

Przepływ prądów przyczynia się do regulacji globalnej temperatury, dystrybucji składników odżywczych i gazów, a jej zmiana przynosi poważne konsekwencje dla układu planetarnego.

Oceanografia chemiczna

Jedną z linii badań, która obecnie zajmuje uwagę oceanografów, jest badanie zakwaszenia mórz, głównie ze względu na wpływ poziomu pH na życie morskie.

Poziomy CO2 w atmosferze gwałtownie wzrosły w ostatnich latach z powodu wysokiego zużycia paliw kopalnych przez różne działania człowieka.

To CO2 rozpuszcza się w wodzie morskiej, powodując spadek pH oceanów. Zakwaszenie oceanów negatywnie wpływa na przetrwanie wielu gatunków morskich.

W 2016 roku Albright i współpracownicy przeprowadzili pierwszy eksperyment zakwaszania oceanów w naturalnym ekosystemie. W badaniach wykazano, że zakwaszenie może zmniejszyć zwapnienie koralowców do 34%.

Geologia morska

W tej dziedzinie oceanografii zbadano ruch płyt tektonicznych. Płyty te są fragmentami litosfery (zewnętrzna i sztywna warstwa płaszcza Ziemi), które poruszają się po astenosferze.

Ostatnie badanie przeprowadzone przez Li i współpracowników, opublikowane w 2018 r., Wykazało, że duże płyty tektoniczne mogą pochodzić z połączenia mniejszych płyt. Autorzy dokonują klasyfikacji tych mikropłytek na podstawie ich pochodzenia i badają dynamikę ich ruchów.

Ponadto odkrywają, że istnieje duża liczba mikropłytek związanych z dużymi płytami tektonicznymi Ziemi. Wskazano, że związek między tymi dwoma typami płyt może pomóc skonsolidować teorię dryfu kontynentalnego.

Oceanografia biologiczna lub biologia morska

W ostatnich latach jednym z najbardziej uderzających odkryć biologii morskiej jest obecność organizmów w dołach morskich. Jedno z tych badań przeprowadzono w dolinie Wysp Galapagos, ukazując złożony ekosystem, w którym występują liczne bezkręgowce i bakterie (Yong-Jin 2006).

Doły morskie nie mają dostępu do światła słonecznego ze względu na ich głębokość (2500 m npm), więc łańcuch troficzny zależy od autotroficznych bakterii chemosyntetycznych. Organizmy te naprawiają CO2 z siarkowodoru otrzymanego z otworów hydrotermalnych.

Odkryto, że społeczności makrobezkręgowców zamieszkujących głębokie wody są bardzo zróżnicowane. Ponadto proponuje się, aby zrozumienie tych ekosystemów dostarczyło istotnych informacji w celu wyjaśnienia pochodzenia życia na planecie.

Referencje

  1. Albright i współpracownicy. (2017). Odwrócenie zakwaszenia oceanów zwiększa zwapnienie raf koralowych. Nature 531: 362-365.
  2. Caldeira K i ME Wickett (2003) Antropogeniczne pH węgla i oceanu. Natura 425: 365-365
  3. Redaktor (2018) Obserwuj ocean. Natura 556: 149
  4. Lalli CM i TR Parsons (1997) Oceanografia biologiczna. Wprowadzenie. Druga edycja. The Open University. ELSEVIER Oxford, Wielka Brytania. 574 p.
  5. Li S, Y Suo, X Lia, B Liu, L Dai, Wang Wang, Zhou J, Li Y, Liu L, X Cao, Somerville I, Mu D, Zhao S, Liu J, Meng F, Zhen L, Zhao L , J Zhu, S Yu, Liu i G Zhang (2018) Tektonika mikropłytek: nowe spostrzeżenia z mikro-bloków w globalnych oceanach, marginesach kontynentalnych i głębokim płaszczu Recenzje nauki o ziemi 185: 1029-1064
  6. Pickerd GL i WL Emery. (1990) Opisowa oceanografia fizyczna. Wprowadzenie. Piąta edycja powiększona. Pergamon Press. Oxford, Wielka Brytania. 551 p.
  7. Riley JP i R Chester (1976). Oceanografia chemiczna. Druga edycja. Vol. 6. Academic Press. Londyn, Wielka Brytania. 391 s.
  8. Wiebe PH i MC Benfield (2003) Od sieci Hensen do czterowymiarowej oceanografii biologicznej. Postęp w oceanografii. 56: 7-136.
  9. Zamorano P i ME Hendrickx. (2007) Biocenoza i dystrybucja głębinowych mięczaków w meksykańskim Pacyfiku: ocena postępów. Str. 48-49. W: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González i CM Galvín-Villa (red.). Badania nad malakologią i konchologią w Meksyku. Uniwersytet w Guadalajara, Meksyk.
  10. Yong-Jin W (2006) Głębinowe kominy hydrotermalne: ekologia i ewolucja J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.