OCEANOGRÁFIA: TÖRTÉNELEM, TANULMÁNYI TERÜLET, ÁGAK ÉS KUTATÁS - TUDOMÁNY - 2024

Az óceánföldrajz az a tudomány, amely az óceánokat és a tengereket fizikai, kémiai, geológiai és biológiai szempontból vizsgálja. Az óceánok és a tengerek ismerete elengedhetetlen, mivel az elfogadott elméletek szerint a tengerek a Föld életének eredete.

Az óceánföldrajz szó a görög okeanókból (víz, amely a földt körülveszi) és a grafeinből (leírja) származik, és 1584-ben született. Ezt az óceánológia szinonimájaként használják (víztestek vizsgálata), amelyet 1864-ben használtak először.

Oceanográfiai hajó és autonóm jármű, Lorne-ban, Skóciában. Forrás: StifynTonna, a Wikimedia Commonsból

Az ókori Görögországból kezdte fejlődni, Arisztotelész műveivel. Később, a 17. században Isaac Newton elvégezte az első óceánföldrajzi tanulmányokat. Ezekből a tanulmányokból különböző kutatók jelentős mértékben hozzájárultak az óceánföldrajz fejlődéséhez.

Az óceánföldrajz négy fő tanulási területre oszlik: fizika, kémia, geológia és tengerbiológia. Összességében ezek a tanulmányi ágak lehetővé teszik az óceánok összetettségének átfogó kezelését.

Az óceánföldrajz legfrissebb kutatása a globális éghajlatváltozásnak az óceánok dinamikájára gyakorolt ​​hatására összpontosított. Hasonlóképpen, a tengeri árkokban jelenlévő ökoszisztémák vizsgálata érdeklődést váltott ki.

Történelem

A kezdetek

Az ember már eredete óta kapcsolatban áll a tengerekkel és az óceánokkal. Első megközelítései a tengeri világ megértéséhez gyakorlati és haszonelvűek voltak, mivel élelmezési és kommunikációs csatornákat jelentettek.

A tengerészek érdekeltek a tengeri útvonalak rögzítésében a navigációs térképek kidolgozásával. Hasonlóképpen, az óceánföldrajz kezdetén nagy jelentőségű volt a tengeri áramlatok mozgásának megismerése.

A biológiai területen, az ókori Görögországban, Arisztotelész filozófus 180 tengeri állatfajt írt le.

Az első óceánföldrajzi elméleti tanulmányok egy része Newtonnak (1687) és Laplace-nek (1775) származik, akik a felszíni árapályokat vizsgálták. Hasonlóképpen a navigátorok, mint Cook és Vancouver, a 18. század végén fontos tudományos megfigyeléseket tettek.

Században

A biológiai óceánföldrajz apját Edward Forbes (1815-1854) brit természettudósnak tekintik. Ez a szerző volt az első, aki különféle mélységekben végzett felméréseket a tengeri élővilágról. Így megállapíthattam, hogy az organizmusok eltérően oszlanak el ezeken a szinteken.

A korabeli sok más tudós fontos hozzájárulást adott az óceánföldrajzhoz. Ezek közül Charles Darwin volt az első, aki magyarázta az atollok (korall-óceáni szigetek) származását, Benjamin Franklin és Louis Antoine de Bougainville pedig hozzájárult az Atlanti-óceán északi és déli óceánáramának ismeretéhez.

Mathew Fontaine Maury észak-amerikai tudós volt a fizikai óceánföldrajz apja. Ez a kutató volt az első, aki szisztematikusan gyűjtött nagyméretű óceáni adatokat. Adataikat elsősorban a hajónavigációs nyilvántartásokból szerezték be.

Mathew Fontaine. Forrás: Maury Brendann, a Wikimedia Commons segítségével

Ebben az időszakban tengeri expedíciókat kezdtek megszervezni tudományos célokra. Az első ilyen volt a HMS Challenger angol hajó, a skót Charles Wyville Thomson vezetésével. Ez a hajó 1872-től 1876-ig vitorlázott, és az abban kapott eredmények 50 kötetből készültek.

Huszadik század

A II. Világháború alatt az óceánföldrajz nagyszerűen alkalmazható volt a flották és a partra szállítás mobilizálásának megtervezésére. Innentől származik kutatás a hullámdinamikáról, a hang terjedéséről a vízben, a part menti morfológiáról, többek között a kutatásról.

1957-ben ünnepelték a Nemzetközi Geofizikai Évet, amely nagy jelentőséggel bírt az óceánföldrajzi tanulmányok népszerűsítésében. Ez az esemény döntő jelentőségű volt a nemzetközi együttműködés előmozdításában az óceánföldrajzi tanulmányok világszerte történő lefolytatása során.

Ennek az együttműködésnek a részeként 1960-ban közös tengeralattjáró expedíciót hajtottak végre Svájc és az Egyesült Államok között; A fürdõszívó (kis mélybúvárhajó) Trieszt 10 916 méter mélyre érte el a Mariana árokban.

Bathyscaphe Trieszt. Forrás: Lásd a szerző oldalát a Wikimedia Commonson keresztül.

Egy másik fontos víz alatti expedíciót 1977-ben hajtottak végre az Egyesült Államok merülő Alvinjával. Ez az expedíció lehetővé tette a mélytengeri hidrotermikus rétek felfedezését és tanulmányozását.

Végül érdemes kiemelni Jacques-Yves Cousteau parancsnok szerepét az óceánföldrajz ismeretében és terjesztésében. Cousteau sok éven át irányította a Calypso francia óceáni hajót, ahol számos óceáni expedíciót hajtottak végre. Hasonlóképpen, az informatikai területen különféle dokumentumfilmeket készítettek, amelyek Jacques Cousteau The Underwater World néven ismert sorozatát alkották.

Tanulmányi terület

Az óceánföldrajz kutatási területe a világ óceánjainak és tengereinek minden aspektusát lefedi, ideértve a tengerparti területeket is.

Az óceánok és a tengerek olyan fizikai-kémiai környezetek, amelyekben az élet nagyon sokfélesége van. Vízi környezetet képviselnek, amely a bolygó felszínének mintegy 70% -át elfoglalja. A víz és annak kiterjedése, valamint az azt befolyásoló csillagászati ​​és éghajlati erők meghatározzák annak sajátos jellemzőit.

Három nagy óceán van a bolygón; a csendes-óceáni, az atlanti és az indiai. Ezek az óceánok összekapcsolódnak, és elkülönítik a nagy kontinentális régiókat. Az Atlanti-óceán elválasztja Ázsiát és Európát Amerikától, míg a Csendes-óceán elválasztja Ázsiát és Óceániát Amerikától. Az Indiai-óceán elválasztja Afrikát Ázsiától az India közelében fekvő térségben.

Az óceán medencéi a kontinentális talapzathoz kapcsolódó partvidékről indulnak (a kontinensek elmerült része). A peronfelület maximális mélységét 200 m-re éri el, és egy meredek lejtőn ér véget, amely összeköt a tengerfenékkel.

Az óceánfenyő hegyek átlagmagassága 2000 m (gerinc) és egy központi barázda. Innentől származik az asztenoszférából (a föld belső rétege viszkózus anyagokból álló rétege) származó magma, amely lerakódik és az óceán fenekét képezi.

Az óceánföldrajz ágai

A modern óceánföldrajz négy részre osztható. A tengeri környezet azonban erősen integrált, ezért az óceáni geográfusok kezelik ezeket a területeket anélkül, hogy túlzottan szakosodtak lennének.

Fizikai oceanográfia

Az óceánföldrajz ezen ága a víz fizikai és dinamikai tulajdonságait vizsgálja az óceánokban és a tengerekben. Fő célja megérteni az óceáni áramlást és a hő eloszlását ezekben a víztestekben.

Vegye figyelembe olyan szempontokat, mint a hőmérséklet, a sótartalom és a víz sűrűsége. További lényeges tulajdonságok a szín, a fény és a hang terjedése az óceánokban és a tengerekben.

Az óceánföldrajz ezen ága is a légköri dinamika kölcsönhatásainak vizsgálatát a víztömegekkel. Ezenkívül magában foglalja az óceánáramok mozgását különböző skálán.

Kémiai óceánföldrajz

Vizsgálja a tengeri vizek és üledékek kémiai összetételét, az alapvető kémiai ciklusokat és azok kölcsönhatásait a légkörrel és a litoszférával. Másrészt foglalkozik az antropikus anyagok hozzáadásával előidézett változások tanulmányozásával.

Hasonlóképpen, a kémiai óceánföldrajz azt is vizsgálja, hogy a víz kémiai összetétele hogyan befolyásolja az óceánok fizikai, geológiai és biológiai folyamatait. A tengerbiológia konkrét esetben értelmezi, hogy a kémiai dinamika hogyan befolyásolja az élő szervezeteket (tengeri biokémia).

Geológiai óceánföldrajz vagy tengeri geológia

Ez az ág felel az óceáni szubsztrát, beleértve annak legmélyebb rétegeit. Megvizsgáljuk ennek a szubsztrátumnak a dinamikus folyamatait, valamint a tengerfenék és a partok szerkezetére gyakorolt ​​hatásaikat.

A tengeri geológia a különböző óceáni rétegek ásványtani összetételét, szerkezetét és dinamikáját vizsgálja, különös tekintettel a tengeralattjáró vulkáni tevékenységeire és a kontinentális sodródáshoz kapcsolódó szubdukciós jelenségekre.

Az ezen a területen végzett vizsgálatok lehetővé tették a kontinentális sodródás elméletének megközelítésének igazolását.

Másrészről, ez az ágazat rendkívül releváns gyakorlati alkalmazással rendelkezik a modern világban, mivel az ásványkincsek megszerzésének nagy jelentősége van.

A tengerfenéken végzett geológiai kutatások lehetővé teszik a tengeri mezők, különösen a földgáz és az olaj kiaknázását.

Biológiai óceánföldrajz vagy tengerbiológia

Az óceánföldrajz ezen ága a tengeri életet vizsgálja, ezért magában foglalja a biológiai valamennyi ágat, amelyet a tengeri környezetre alkalmaznak.

A tengerbiológia területe mind az élőlények besorolását, mind azok környezetét, morfológiáját és élettanát vizsgálja. Ezen túlmenően figyelembe veszi az ökológiai szempontokat, amelyek összekapcsolják ezt a biodiverzitást a fizikai környezetével.

Korallzátony az Andamán-szigeteken (India), Ritiks, a Wikimedia Commonsból

A tengerbiológia négy ágra van osztva a tengerek és óceánok területe szerint, amelyet vizsgált. Ezek:

• Nyílt tengeri földrajz: a nyílt vizekben, a kontinentális talapzattól távol eső ökoszisztémák vizsgálatára összpontosít.
• Neritic oceanográfia: a partok közelében, a kontinentális talapzaton belül található élő szervezeteket veszik figyelembe.
• Bentikus oceanográfia: a tengerfenék felszínén található ökoszisztémák vizsgálatára utal.
• Tengerfenéki óceánföldrajz: a tengerfenék közelében, a tengerparti területeken és a kontinentális talapzaton élő élő organizmusokat vizsgálják. A maximális mélység 500 m.

Legújabb kutatások

Fizikai oceanográfia és éghajlatváltozás

A legújabb kutatásokba beletartozik a globális éghajlatváltozásnak az óceánok dinamikájára gyakorolt ​​hatása. Például azt találták, hogy a fő óceánáram-rendszer (az atlanti-óceáni áramlás) megváltoztatja dinamikáját.

Ismeretes, hogy a tengeri áramlások rendszerét a víztömeg sűrűségének különbségei generálják, főleg hőmérsékleti gradiensek alapján. Így a forró víz tömege könnyebb és a felszíni rétegekben marad, míg a hideg tömegek elsüllyednek.

Az Atlanti-óceánon a meleg víztömeg a Karib-tengertől észak felé mozog a Gulf Stream által, és észak felé haladva lehűlnek és elsüllyednek, visszatérve délre. A Nature folyóirat (556, 2018) szerkesztõje szerint ez a mechanizmus lelassult.

Feltételezzük, hogy a jelenlegi rendszer lassulása a globális felmelegedés okozta olvadás következménye. Ez növeli az édesvízellátást, és megváltozik a sók koncentrációja és a víz sűrűsége, befolyásolva a víztömeg mozgását.

Az áramlások hozzájárulnak a világhőmérséklet szabályozásához, a tápanyagok és gázok eloszlásához, és változásuk súlyos következményekkel jár a bolygórendszerre.

Kémiai óceánföldrajz

Az egyik kutatási vonal, amely jelenleg az óceáni kutatók figyelmét felveti, a tengerek savasodásának vizsgálata, elsősorban a pH szintnek a tengeri életre gyakorolt ​​hatása miatt.

A CO-szintek ₂ a légkörben már meredeken emelkedett az utóbbi években a magas fosszilis tüzelőanyagok számos emberi tevékenység által.

Ez a CO ₂ feloldódik a tengervízben, és csökkenti az óceánok pH-ját. Az óceánok savasodása negatív hatással van sok tengeri faj túlélésére.

2016-ban Albright és munkatársai elvégezték az első óceánsav-kísérletet egy természetes ökoszisztémában. Ebben a kutatásban azt találták, hogy a savasodás akár 34% -kal csökkentheti a korallok meszesedését.

Tengeri geológia

Az óceánföldrajz ezen ága megvizsgálta a tektonikus lemezek mozgását. Ezek a lemezek a litoszféra (a Föld köpenyének merev külső rétege) töredékei, amelyek az asztenoszféra felett mozognak.

A Li és munkatársai által 2018-ban közzétett legfrissebb kutatások megállapították, hogy a nagy tektonikus lemezek kisebb lemezek összeolvadásából származhatnak. A szerzők osztályozzák ezeket a mikrotiterlemeket származásuk alapján, és tanulmányozzák mozgásuk dinamikáját.

Megállapítják továbbá, hogy a Föld nagy tektonikus lemezeivel nagyszámú mikrotálca van. Azt jelezték, hogy a két típustípus közötti kapcsolat hozzájárulhat a kontinentális sodródás elméletének megszilárdításához.

Biológiai óceánföldrajz vagy tengerbiológia

Az utóbbi években a tengerbiológia egyik legszembetűnőbb felfedezése a szervezetek jelenléte volt a tengeri árkokban. E vizsgálatok egyikét a Galapagos-szigetek árokjában hajtották végre, összetett ökoszisztémát mutatva, ahol számos gerinctelen és baktérium van jelen (Yong-Jin 2006).

A tengeri árkok nem férnek hozzá a napfényhez, figyelembe véve a mélységüket (2500 méter tengerszint feletti magasságban), tehát a trópuslánc az autotrofikus kemoszintézis baktériumoktól függ. Ezek az organizmusok fix CO ₂ a hidrogén-szulfid nyert hidrotermikus.

A mély vizekben élő gerinctelen közösségeket rendkívül változatosnak találták. Ezenkívül azt javasoljuk, hogy ezeknek az ökoszisztémáknak a tömörítése releváns információkat szolgáltasson a bolygó életének eredete tisztázására.

Irodalom

1. Albright és mtsai. (2017). Az óceán savasodásának megfordítása fokozza a nettó korallzátonyok meszesedését. Nature 531: 362-365.
2. Caldeira K és ME Wickett (2003) Antropogén szén és óceán pH. Nature 425: 365–365
3. Editoral (2018) Nézze meg az óceánt. Nature 556: 149
4. Lalli CM és TR Parsons (1997) Biológiai oceanográfia. Bevezetés. Második kiadás. A Nyílt Egyetem. ELSEVIER. Oxford, Egyesült Királyság. 574 p.
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 és G. Zhang (2018) Mikrolemez-tektonika: új betekintés a globális óceán mikroblokkjaiból, a kontinentális szélsőségekből és a mély köpenyből. Földtudományi vélemények: 185: 1029–1064
6. Pickerd GL és WL Emery. (1990) Leíró fizikai óceánföldrajz. Bevezetés. Ötödik kibővített kiadás. Pergamon Press. Oxford, Egyesült Királyság. 551 p.
7. Riley JP és R Chester (1976). Kémiai óceánföldrajz. 2. kiadás. 6. kötet. Academic Press. London, Egyesült Királyság. 391 p.
8. Wiebe PH és MC Benfield (2003) A Hensen-hálótól a négydimenziós biológiai óceánföldrajz felé. Előrelépés az óceániában. 56: 7–136.
9. Zamorano P és ME Hendrickx. (2007) Biocenosis és a mélytengeri kagylók elterjedése a Mexikói Csendes-óceánon: az előrehaladás értékelése. 48-49. Benne: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González és CM Galvín-Villa (szerk.). Malacológiai és conchiliológiai tanulmányok Mexikóban. A Guadalajarai Egyetem, Mexikó.
10. Yong-Jin W (2006) Mélytengeri hidrotermikus szellőzőnyílások: ökológia és fejlődés J. Ecol Field Biol., 29: 175-183.