Okeanograafia ajalugu, õppevaldkond, harud ja uuringute näited



The okeanograafia on teadus, mis uurib ookeane ja merre nende füüsikalistes, keemilistes, geoloogilistes ja bioloogilistes aspektides. Ookeanide ja merede tundmine on fundamentaalne, sest aktsepteeritud teooriate kohaselt on mered Maa elu keskmeks.

Sõna okeanograafia pärineb kreeka keelest okeanos (vesi, mis ümbritseb maad) ja graphein (kirjeldage) ja see loodi 1584. aastal. Seda kasutatakse sünonüümina Oceanoloogiana (veekogude uurimine), mida esmakordselt kasutati 1864. aastal.

See hakkas arenema Vana-Kreekast Aristotelese töödega. Seejärel tegi 17. sajandil Iisak Newton esimesed okeanograafilised uuringud. Nendest uuringutest on mitmed teadlased panustanud okeanograafia arengusse.

Okeanograafia on jagatud neljaks peamiseks õppevaldkonnaks: füüsika, keemia, geoloogia ja merebioloogia. Kokkuvõttes võimaldavad need õppeained põhjalikult käsitleda ookeanide keerukust.

Viimased uuringud okeanograafia kohta on keskendunud globaalse kliimamuutuse mõjule ookeanide dünaamikale. Samuti on huvipakkuv merekalade ökosüsteemide uuring.

Indeks

  • 1 Ajalugu
    • 1.1 Algused
    • 1.2 19. sajand
    • 1.3 20. sajand
  • 2 Õppevaldkond
  • 3 Ookeanograafia harud
    • 3.1 Füüsiline okeanograafia
    • 3.2 Keemiline okeanograafia
    • 3.3 Geoloogiline okeanograafia või meregeoloogia
    • 3.4 Bioloogiline okeanograafia või merebioloogia
  • 4 Hiljutised uurimised
    • 4.1 Füüsiline okeanograafia ja kliimamuutused
    • 4.2 Keemiline okeanograafia
    • 4.3 Mere geoloogia
    • 4.4 Bioloogiline okeanograafia või merebioloogia
  • 5 Viited

Ajalugu

Algused

Alates selle algusest on inimesel olnud seos merede ja ookeanidega. Tema esimesed lähenemisviisid meremaailma mõistmisele olid praktilised ja utilitaristlikud, olles toidu ja sidevahendite allikaks.

Meremehed olid huvitatud mereliinide kinnitamisest navigatsioonikaartide väljatöötamise kaudu. Samuti oli okeanograafia alguses väga oluline teada merevoolude liikumist.

Bioloogilises valdkonnas kirjeldas filosoof Aristoteles juba Vana-Kreekas 180 mereloomaliiki.

Mõned esimesed teoreetilised ookeanograafilised uuringud on tingitud Newtoni (1687) ja Laplace'i (1775), kes uurisid pinnavood. Samamoodi tegid navigeerijad nagu Cook ja Vancouver 18. sajandi lõpus olulisi teaduslikke tähelepanekuid.

19. sajand

Arvatakse, et bioloogilise okeanograafia isa oli Briti loodusteadlane Edward Forbes (1815-1854). See autor oli esimene, kes teostas mereelustiku proovide võtmist erinevatel sügavustasanditel. Seega võin kindlaks teha, et organismid jagunesid nendel tasanditel erinevalt.

Paljud teised ajakirjanikud andsid olulise panuse okeanograafiasse. Nende hulgas selgitas Charles Darwin esimest korda, kuidas atollid on pärit (korallide ookeani saared), samas kui Benjamin Franklin ja Louis Antoine de Bougainville aitasid teadvustada vastavalt Põhja- ja Lõuna-Atlandi merevoolu..

Mathew Fontaine Maury oli Põhja-Ameerika teadlane, keda peeti füüsilise okeanograafia isaks. See teadlane kogus esimest korda süstemaatiliselt ja ulatuslikult ookeaniandmeid. Nende andmed saadi peamiselt laeva navigatsiooniregistritest.

Selle aja jooksul hakati teaduslikel eesmärkidel korraldama mereekspeditsioone. Esimene neist oli inglise laev H.M.S. Challenger, Charles Wyville Thomsoni juhtimisel. See laev sõitis 1872–1876 ja seal saadud tulemused sisalduvad 50 mahuga töös.

20. sajand

Teise maailmasõja ajal oli okeanograafial väga suur võimalus kasutada laevastike ja lossimiste mobiliseerimist. Sellest tulenevalt uuriti muu hulgas paisumise dünaamikat, heli levimist vees, ranniku morfoloogiat,.

1957. aastal tähistati rahvusvahelist geofüüsikalist aastat, millel oli suur tähtsus okeanograafiliste uuringute edendamisel. See sündmus oli oluline, et edendada rahvusvahelist koostööd ookeanograafiliste uuringute läbiviimisel kogu maailmas.

Selle koostöö raames viidi 1960. aastal läbi Šveitsi ja Ameerika Ühendriikide vaheline ühine allveelaevade ekspeditsioon; bathysche (väike süvaveeklaas) Trieste Marianase haudades jõudis see 10 916 meetri sügavusele.

Teine oluline veealune ekspeditsioon viidi läbi 1977 Alvin, Ameerika Ühendriikides. See ekspeditsioon lubas avastada ja uurida süvamere hüdrotermilisi niite.

Lõpuks tuleb märkida, et komandör Jacques-Yves Cousteau on ookeanograafia tundmisel ja levitamisel. Cousteau juhtis paljude aastate jooksul prantsuse okeanograafilist laeva Calypso, kus tehti arvukalt okeanograafilisi ekspeditsioone. Samuti filmiti infokandjal mitmeid dokumentaalfilme, mis moodustasid seeria, mida tuntakse nimega Jacques Cousteau veealune maailm.

Õppevaldkond

Ookeanograafia õppevaldkond hõlmab kõiki maailma ookeanide ja meredega seotud aspekte, sealhulgas rannikualasid.

Ookeanid ja mered on füüsikalis-keemilised keskused, mis on väga mitmekesised. Need kujutavad endast veekeskkonda, mis on umbes 70% planeedi pinnast. Vesi ja selle laiendamine, samuti astronoomilised ja kliimatingimused, mis seda mõjutavad, määravad selle eripära.

Planeedil on kolm suurt ookeani; Vaikse ookeani, Atlandi ja India. Need ookeanid on omavahel ühendatud ja suured mandriosad. Atlandi ookean eraldab Aasiast ja Euroopast Ameerikast, samas kui Vaikse ookean jagab Aasia ja Okeaania Ameerikast. India eraldab Aafrikat Aasiast India lähedal.

Ookeani basseinid algavad rannikul, mis on seotud mandrilava (mandrite veealune osa). Platvormi pind saavutab maksimaalse sügavuse 200 m ja lõpeb järsu kaldega, mis ühendab merepõhja.

Ookeanide põhjas on mäed, mille keskmine kõrgus on 2000 m (merepõhjad) ja keskne soon. Siit pärineb magma asteenosfäärist (viskoossetest materjalidest moodustatud maa sisemine kiht), mis hoiab ja moodustab ookeani põranda.

Okeanograafia harud

Kaasaegne okeanograafia jaguneb neljaks õppevaldkonnaks. Kuid merekeskkond on väga integreeritud ja seetõttu haldavad okeanograafid neid piirkondi liigset spetsialiseerumist saavutamata.

Füüsiline okeanograafia

See okeanograafia haru uurib vee füüsilisi ja dünaamilisi omadusi ookeanides ja meredes. Selle peamine eesmärk on mõista ookeani ringlust ja seda, kuidas nendes veekogudes soojust jaotatakse.

Arvestage selliseid aspekte nagu temperatuur, soolsus, vee tihedus. Muud asjakohased omadused on värv, valgus ja heli levimine ookeanides ja meredes.

See okeanograafia haru uurib ka atmosfääri dünaamika koosmõju vee massidega. Lisaks hõlmab see merevoolude liikumist erinevatel skaaladel.

Keemiline okeanograafia

Ta uurib merevete ja setete keemilist koostist, põhilisi keemilisi tsükleid ja nende koostoimet atmosfääri ja litosfääriga. Teisest küljest käsitleb see antropiliste ainete lisamise tulemuste uurimist.

Peale selle uurib ookeanograafia keemiline analüüs, kuidas vee keemiline koostis mõjutab ookeanide füüsilisi, geoloogilisi ja bioloogilisi protsesse. Merebioloogia konkreetsel juhul tõlgendab see seda, kuidas keemiline dünaamika mõjutab elusorganisme (mere biokeemia).

Geoloogiline okeanograafia või meregeoloogia

See haru vastutab ookeani substraadi, sealhulgas selle sügavamate kihtide uurimise eest. Käsitletakse selle substraadi dünaamilisi protsesse ja selle mõju merepõhja ja ranniku struktuurile.

Meregeoloogia uurib erinevate ookeani kihtide mineraloogilist koosseisu, struktuuri ja dünaamikat, eriti seoses allveelaevade vulkaanilise tegevusega ja mandri triivimisega seotud subduktsiooni nähtustega..

Selles valdkonnas läbi viidud uuringud võimaldasid kontrollida mandri triivi teooria lähenemisviise.

Teisest küljest omab see haru tänapäeva maailmas väga asjakohast praktilist rakendust tänu suurele tähtsusele maavarade hankimisel..

Merepõhja geoloogilise uurimise uuringud võimaldavad avamere hoiuste, eriti maagaasi ja nafta kasutamist.

Bioloogiline okeanograafia või merebioloogia

See okeanograafia haru uurib mereelu, nii et see hõlmab kõiki merekeskkonnaga seotud bioloogia harusid.

Merebioloogia valdkonnas uuritakse nii elusolendite kui ka nende keskkonna klassifikatsiooni, nende morfoloogiat ja füsioloogiat. Lisaks sellele võetakse arvesse ökoloogilisi aspekte, mis on seotud selle bioloogilise mitmekesisusega tema füüsilise keskkonnaga.

Merebioloogia on jagatud neljaks haruks vastavalt merede ja ookeanide valdkonnale, mida ta uurib. Need on:

  • Pelaagiline okeanograafia: keskendub ökosüsteemide uuringutele, mis asuvad avamerel, mandrilava kaugel.
  • Neritiline okeanograafia: Arvesse võetakse ranniku lähedal asuvate alade elusorganisme mandrilaval.
  • Bentiline okeanograafia: viitas merepõhja pinnal leiduvate ökosüsteemide uuringule.
  • Põhjalähedane okeanograafia: uuritakse elusorganisme, mis elavad merepõhja lähedal rannikualadel ja mandrilaval. Kaalutakse maksimaalset sügavust 500 m.

Hiljutised uurimised

Füüsiline okeanograafia ja kliimamuutused

Hiljutised uuringud toovad esile need, mis hindavad globaalse kliimamuutuse mõju ookeani dünaamikale. Näiteks on tõestatud, et ookeanivoolude peamine süsteem (Atlandi ookeani vool) muudab selle dünaamikat.

On teada, et merevoolude süsteem tekib vee masside tiheduse erinevuste põhjal, mis on määratud peamiselt temperatuurigradientide abil. Seega on kuuma vee massid kergemad ja jäävad pinna kihtidesse, samal ajal kui külmad massid vajuvad.

Atlandi ookeanis liiguvad kuuma vee massid Kariibi mere piirkonnast läbi Gulf Streami ja kui nad liiguvad põhja poole, jahutavad ja vajuvad nad lõunasse tagasi. Ajakirja toimetuse kohaselt Loodus (556, 2018) on see mehhanism muutunud aeglasemaks.

Väidetakse, et praeguse süsteemi aeglustumine on tingitud globaalsest soojenemisest põhjustatud sulatamisest. See põhjustab, et magevee panus on suurem ning soolade kontsentratsioon ja vee tihedus muutuvad, mõjutades vee masside liikumist..

Voolude voog aitab kaasa globaalse temperatuuri reguleerimisele, toitainete ja gaaside jaotumisele ning selle muutmine toob kaasa tõsised tagajärjed planeedisüsteemile.

Keemiline okeanograafia

Üheks uurimistööks, mis praegu okeanograafide tähelepanu pälvib, on merede hapestumise uurimine, mis on peamiselt tingitud pH taseme mõjust mereelustikule..

CO-tasemed2 atmosfääris on viimastel aastatel järsult kasvanud tänu fossiilkütuste suurele tarbimisele erinevate inimtegevustega.

See CO2 see lahustub merevees, põhjustades ookeanide pH vähenemist. Ookeanide hapestumine mõjutab negatiivselt paljude mereliikide ellujäämist.

2016. aastal viis Albright ja kaastöötajad läbi esimese ookeani hapestamiskatse loomulikus ökosüsteemis. Selles uuringus tõestati, et hapestumine võib vähendada korallide kaltsineerumist kuni 34%..

Mere geoloogia

Selles okeanograafia harus on uuritud tektooniliste plaatide liikumist. Need plaadid on litosfääri fragmendid (Maa mantli välimine ja jäik kiht), mis liiguvad asteenosfääris.

Hiljuti läbi viidud Li ja koostööpartnerite uurimus, mis avaldati 2018. aastal, näitas, et suured tektoonilised plaadid võivad pärineda väiksemate plaatide liitmisest. Autorid klassifitseerivad need mikroplaadid nende päritolu põhjal ja uurivad nende liikumiste dünaamikat.

Lisaks leiavad nad, et suurte tektooniliste plaatidega on seotud suur hulk mikroplaate. On näidatud, et nende kahe plaatitüübi suhe võib tugevdada kontinentaalse triivi teooriat.

Bioloogiline okeanograafia või merebioloogia

Viimastel aastatel on mere bioloogia üks silmapaistvamaid avastusi olnud mereorganismide olemasolu merekaevandustes. Üks neist uuringutest viidi läbi Galapagose saartel, näidates keerulist ökosüsteemi, kus esineb arvukaid selgrootuid ja baktereid (Yong-Jin 2006).

Mere kaevud ei pääse päikesevalgusele oma sügavuse tõttu (2500 maslit), seega sõltub troofiline ahel autotroofsetest kemosünteetilistest bakteritest. Need organismid fikseerivad CO2 vesiniksulfiidist, mis on saadud hüdrotermilistest tuulutusavadest.

On avastatud, et sügavates vetes elavate makroelgrootute kogukonnad on väga erinevad. Lisaks tehakse ettepanek, et nende ökosüsteemide mõistmine annaks asjakohast teavet, et selgitada planeedi elu päritolu..

Viited

  1. Albright ja kaastöötajad. (2017). Ookeani hapestumise ümberpööramine suurendab korallrahude kääristumist. Nature 531: 362-365.
  2. Caldeira K ja ME Wickett (2003) Antropogeenne süsinik ja ookeani pH. Nature 425: 365-365
  3. Toimetaja (2018) Vaata ookeani. Nature 556: 149
  4. Lalli CM ja TR Parsons (1997) Bioloogiline okeanograafia. Sissejuhatus. Teine väljaanne. Avatud ülikool. ELSEVIER Oxford, Ühendkuningriik. 574 lk.
  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, Zeng L, Zhen L, Zhao L , J Zhu, S Yu ja Liu ja G Zhang (2018) Mikroplaadi tektonika: uued arusaamad ülemaailmsete ookeanide mikroklokkidest, mandrilõigud ja sügav mantel Earth-Science Reviews 185: 1029-1064
  6. Pickerdi GL ja WL Emery. (1990) Kirjeldav füüsiline okeanograafia. Sissejuhatus. Viies laiendatud väljaanne. Pergamon Press. Oxford, Ühendkuningriik. 551 lk.
  7. Riley JP ja R Chester (1976). Keemiline okeanograafia. 2. väljaanne. Vol. 6. Academic Press. London, Suurbritannia. 391 lk.
  8. Wiebe PH ja MC Benfield (2003) Henseni võrgust kuni nelja mõõtmelise biograafiaga. Edusammud okeanograafias. 56: 7-136.
  9. Zamorano P ja ME Hendrickx. (2007) Biokenoos ja süvamere molluskite levik Mehhiko Vaikse ookeani piirkonnas: edusammude hindamine. Lk. 48-49. In: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González ja CM Galvín-Villa (toimetajad). Mehhiko ja kongoloogia uuringud Mehhikos. Guadalajara ülikool, Mehhiko.
  10. Yong-Jin W (2006) süvamere hüdrotermilised tuulutusavad: ökoloogia ja evolutsioon J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.