Okeanogrāfijas vēsture, studiju joma, filiāles un pētījumu piemēri



The okeanogrāfija ir zinātne, kas pēta okeānus un jūru to fiziskajā, ķīmiskajā, ģeoloģiskajā un bioloģiskajā aspektā. Zināšanas par okeāniem un jūrām ir būtiskas, jo saskaņā ar pieņemtajām teorijām jūra ir dzīves izcelsmes centrs uz Zemes.

Vārds okeanogrāfija nāk no grieķu valodas okeanos (ūdens, kas ieskauj zemi) un graphein (aprakstiet) un tika radīts 1584. gadā. To lieto kā sinonīmu okeānoloģiju (ūdens objektu izpēte), ko pirmo reizi izmantoja 1864. gadā.

Tā sāka attīstīties no Senās Grieķijas ar Aristotela darbiem. Pēc tam septiņpadsmitajā gadsimtā Isaac Newton veica pirmos okeanogrāfiskos pētījumus. No šiem pētījumiem vairāki pētnieki ir devuši nozīmīgu ieguldījumu okeanogrāfijas attīstībā.

Okeanogrāfija ir sadalīta četrās galvenajās studiju nozarēs: fizika, ķīmija, ģeoloģija un jūras bioloģija. Kopumā šie mācību virzieni ļauj mums vispusīgi risināt okeānu sarežģītību.

Jaunākie pētījumi okeanogrāfijas jomā ir vērsti uz globālo klimata pārmaiņu ietekmi uz okeānu dinamiku. Interesanti ir arī pētījumi par jūras bedrēs esošajām ekosistēmām.

Indekss

  • 1 Vēsture
    • 1.1. Sākums
    • 1.2 19. gadsimtā
    • 1.3 20. gadsimtā
  • 2 Studiju joma
  • 3 okeanogrāfijas nozares
    • 3.1. Fiziskā okeanogrāfija
    • 3.2 Ķīmiskā okeanogrāfija
    • 3.3. Ģeoloģiskā okeanogrāfija vai jūras ģeoloģija
    • 3.4 Bioloģiskā okeanogrāfija vai jūras bioloģija
  • 4 Nesenie pētījumi
    • 4.1 Fiziskā okeanogrāfija un klimata pārmaiņas
    • 4.2 Ķīmiskā okeanogrāfija
    • 4.3 Jūras ģeoloģija
    • 4.4 Bioloģiskā okeanogrāfija vai jūras bioloģija
  • 5 Atsauces

Vēsture

Sākums

No paša sākuma cilvēks ir bijis saistīts ar jūrām un okeāniem. Viņa pirmās pieejas jūras pasaules izpratnei bija praktiskas un utilitāras, jo tās bija pārtikas un saziņas līdzekļu avots.

Jūrnieki bija ieinteresēti noteikt jūras ceļus, izstrādājot navigācijas kartes. Arī okeanogrāfijas sākumā bija ļoti svarīgi zināt jūras straumes kustību.

Bioloģiskajā jomā, jau senajā Grieķijā, filozofs Aristotelis aprakstīja 180 jūras dzīvnieku sugas.

Daži no pirmajiem teorētiskajiem okeanogrāfiskajiem pētījumiem ir saistīti ar Ņūtonu (1687) un Laplasu (1757), kas pētīja virsmas plūdmaiņas. Tāpat arī tādi navigatori kā Kuka un Vankūvers 18. gadsimta beigās bija izdarījuši nozīmīgus zinātniskus novērojumus.

19. gadsimtā

Tiek uzskatīts, ka bioloģiskās okeanogrāfijas tēvs bija britu dabas zinātnieks Edvards Forbess (1815-1854). Šis autors bija pirmais, kas veica jūras biotas paraugu ņemšanu dažādos dziļuma līmeņos. Tādējādi es varu noteikt, ka šajos līmeņos organismi tika izplatīti atšķirīgi.

Daudzi citi šī brīža zinātnieki sniedza ievērojamu ieguldījumu okeanogrāfijā. Starp tiem Čārlzs Darvins pirmo reizi izskaidroja, kā radās atols (koraļļu okeāna salas), bet Benjamin Franklin un Louis Antoine de Bougainville palīdzēja uzzināt par Ziemeļatlantijas un Ziemeļatlantijas jūras straumēm..

Mathew Fontaine Maury bija Ziemeļamerikas zinātnieks, kuru uzskata par fiziskās okeanogrāfijas tēvu. Šis pētnieks bija pirmais, kas sistemātiski un plašā mērogā vāca datus par okeānu. Viņu dati tika iegūti galvenokārt no kuģa navigācijas ierakstiem.

Šajā laika posmā zinātniskiem mērķiem tika organizētas jūras ekspedīcijas. Pirmais bija angļu kuģis H.M.S. Challenger, Charles Wyville Thomson vadībā. Šis kuģis brauca no 1872. līdz 1876. gadam, un tajā iegūtie rezultāti ir iekļauti 50 apjomā.

20. gadsimtā

Otrā pasaules kara laikā okeanogrāfijai bija liela nozīme, lai plānotu flotu un izkrāvumu mobilizāciju. No tā izriet izpēte par uzbriestības dinamiku, skaņas izplatīšanos ūdenī, piekrastes morfoloģiju, cita starpā..

1957. gadā tika atzīmēts Starptautiskais ģeofizikas gads, kam bija liela nozīme okeanogrāfisko pētījumu veicināšanā. Šis pasākums bija ļoti svarīgs, lai veicinātu starptautisku sadarbību okeanogrāfisko pētījumu veikšanā visā pasaulē.

Šīs sadarbības ietvaros 1960. gadā tika veikta kopīga zemūdens ekspedīcija starp Šveici un Amerikas Savienotajām Valstīm; vannas istaba (mazs iegremdēšanas kuģis) Trieste Marianas kapos sasniedza 10 916 metru dziļumu.

Vēl viena svarīga zemūdens ekspedīcija tika veikta 1977. gadā ar iegremdējamo Alvins, ASV. Šī ekspedīcija ļāva atklāt un izpētīt dziļjūras hidrotermālās pļavas.

Visbeidzot, ir vērts atzīmēt komandiera Jacques-Yves Cousteau lomu okeanogrāfijas zināšanu un izplatīšanas jomā. Cousteau daudzus gadus vadīja franču okeanogrāfijas kuģi Calypso, kur tika veiktas vairākas okeanogrāfiskās ekspedīcijas. Arī informatīvajā jomā tika filmētas vairākas dokumentālās filmas, kas veidoja sēriju, kas pazīstama kā Jacques Cousteau zemūdens pasaule.

Studiju joma

Okeanogrāfijas studiju joma aptver visus aspektus, kas saistīti ar pasaules okeāniem un jūrām, tostarp piekrastes zonām.

Okeāni un jūras ir fizikāli ķīmiskās vides, kurās ir liela dzīves dažādība. Tie ir ūdens vide, kas aizņem aptuveni 70% planētas virsmas. Ūdens un tā paplašinājums, kā arī astronomiskie un klimatiskie spēki, kas to ietekmē, nosaka tās īpašās īpašības.

Uz planētas ir trīs lielie okeāni; Klusā okeāna, Atlantijas un Indijas. Šie okeāni ir savstarpēji saistīti un atsevišķi lieli kontinentālie reģioni. Atlantijas okeāns atdala Āziju un Eiropu no Amerikas, savukārt Klusā okeāna daļa Āziju un Okeānu sadala no Amerikas. Indijas apgabalā netālu no Indijas Indija atdala Āfriku.

Okeāna baseini sākas piekrastē, kas saistīta ar kontinentālo šelfu (zemūdens daļa no kontinentiem). Platformas laukums sasniedz maksimālo dziļumu 200 m un beidzas ar pēkšņu nogāzi, kas savienojas ar jūras gultni.

Okeānu apakšā ir kalni ar vidējo augstumu 2000 m (jūras kores) un centrālo gropi. No šejienes magma nāk no astenosfēras (iekšējais zemes slānis, kas veidojas no viskoziem materiāliem), kas nogulda un veido okeāna grīdu.

Okeanogrāfijas zari

Mūsdienu okeanogrāfija ir sadalīta četrās studiju nozarēs. Tomēr jūras vide ir ļoti integrēta, un tāpēc okeanogrāfi šos apgabalus pārvalda, nesasniedzot pārmērīgu specializāciju.

Fiziskā okeanogrāfija

Šī okeanogrāfijas nozare analizē ūdens fiziskās un dinamiskās īpašības okeānos un jūrās. Tās galvenais mērķis ir saprast okeāna cirkulāciju un veidu, kādā siltums tiek izplatīts šajās ūdens struktūrās.

Ņemiet vērā tādus aspektus kā temperatūra, sāļums, ūdens blīvums. Citas būtiskas īpašības ir krāsa, gaisma un skaņas izplatīšanās okeānos un jūrās.

Šī okeanogrāfijas nozare arī pēta atmosfēras dinamikas mijiedarbību ar ūdens masām. Turklāt tā ietver jūras straumes kustību dažādos svaros.

Ķīmiskā okeanogrāfija

Tā pēta jūras ūdeņu un nogulumu ķīmisko sastāvu, galvenos ķīmiskos ciklus un to mijiedarbību ar atmosfēru un litosfēru. No otras puses, tā ir saistīta ar antropoīdo vielu pievienošanas radīto izmaiņu izpēti.

Turklāt ķīmiskā okeanogrāfija pēta, kā ūdens ķīmiskais sastāvs ietekmē okeānu fiziskos, ģeoloģiskos un bioloģiskos procesus. Konkrētajā jūras bioloģijas gadījumā tā interpretē, kā ķīmiskā dinamika ietekmē dzīvos organismus (jūras bioķīmija)..

Ģeoloģiskā okeanogrāfija vai jūras ģeoloģija

Šī filiāle ir atbildīga par okeāna substrāta izpēti, ieskaitot tās dziļākos slāņus. Tiek aplūkoti šī substrāta dinamiskie procesi un ietekme uz jūras gultnes un piekrastes struktūru.

Jūras ģeoloģija pēta dažādu okeānu slāņu mineraloģisko sastāvu, struktūru un dinamiku, īpaši saistībā ar zemūdens vulkāniskajām aktivitātēm un subdukcijas parādībām, kas saistītas ar kontinentālo dreifu.

Šajā jomā veiktās izmeklēšanas ļāva pārbaudīt kontinentālās dreifēšanas teorijas pieejas.

No otras puses, šai nozarei ir ļoti būtiska praktiska pielietošana mūsdienu pasaulē, jo tai ir liela nozīme derīgo izrakteņu iegūšanā..

Pētījumi par ģeoloģisko izpēti jūras gultnē ļauj izmantot jūras noguldījumus, jo īpaši dabasgāzi un naftu.

Bioloģiskā okeanogrāfija vai jūras bioloģija

Šī okeanogrāfijas nozare studē jūras dzīvi, tāpēc tā aptver visas jūras vides nozares bioloģijas.

Jūras bioloģijas jomā tiek pētīta gan dzīvo būtņu klasifikācija, gan to vide, to morfoloģija un fizioloģija. Turklāt tajā ņemti vērā ekoloģiskie aspekti, kas saistīti ar šo bioloģisko daudzveidību ar tās fizisko vidi.

Jūras bioloģija ir sadalīta četrās nozarēs atbilstoši jūrām un okeāniem, ko tā pētījusi. Tie ir:

  • Pelaģiskā okeanogrāfija: koncentrējas uz ekosistēmu izpēti, kas atrodas atklātajos ūdeņos, tālu no kontinentālā šelfa.
  • Nerīta okeanogrāfija: tiek ņemti vērā dzīvie organismi, kas atrodas piekrastes tuvumā kontinentālajā šelfā.
  • Bentiskā okeanogrāfija: norādīja uz jūras gultnes virsmas ekosistēmu izpēti.
  • Dziļūdens okeanogrāfija: Tiek pētīti dzīvi organismi, kas piekrastes zonās un kontinentālajā šelfā dzīvo tuvu jūras gultnei. Paredzēts maksimālais dziļums 500 m.

Nesenie pētījumi

Fiziskā okeanogrāfija un klimata pārmaiņas

Nesenie pētījumi akcentē tos, kas novērtē globālās klimata pārmaiņu ietekmi uz okeāna dinamiku. Piemēram, ir pierādīts, ka galvenā okeānu straumes sistēma (Atlantijas straume) maina tās dinamiku.

Ir zināms, ka jūras strāvu sistēmu veido ūdens masas blīvuma atšķirības, ko nosaka galvenokārt temperatūras gradienti. Tādējādi karstā ūdens masa ir vieglāka un paliek virsmas slāņos, bet aukstās masas izliet.

Atlantijas okeānā karstā ūdens masa pārvietojas uz ziemeļiem no Karību jūras reģiona caur Gulf Stream un, virzoties uz ziemeļiem, tie atdzist un izliet, atgriežoties uz dienvidiem. Kā minēts žurnāla redakcijā Daba (556, 2018), šis mehānisms ir kļuvis lēnāks.

Tiek apgalvots, ka pašreizējās sistēmas palēnināšanās ir saistīta ar globālās sasilšanas izraisīto kušanas procesu. Tas izraisa, ka saldūdens ieguldījums ir lielāks un tiek mainīta sāļu koncentrācija un ūdens blīvums, kas ietekmē ūdens masu kustību..

Strāvu plūsma veicina globālās temperatūras regulēšanu, barības vielu un gāzu sadali, un tās izmaiņas rada nopietnas sekas planētu sistēmai..

Ķīmiskā okeanogrāfija

Viena no izpētes līnijām, kas pašlaik ir okeanogrāfu uzmanība, ir jūru paskābināšanās pētījums, galvenokārt tāpēc, ka pH līmenis ietekmē jūras dzīvi..

CO līmeņi2 atmosfērā pēdējos gados ir strauji pieaudzis, pateicoties lielajam fosilā kurināmā patēriņam dažādās cilvēku darbībās.

Šī CO2 tas izšķīst jūras ūdenī, radot okeānu pH samazināšanos. Okeānu paskābināšanās negatīvi ietekmē daudzu jūras sugu izdzīvošanu.

2016. gadā Albright un līdzstrādnieki veica pirmo okeāna paskābināšanas eksperimentu dabiskā ekosistēmā. Šajā pētījumā tika pierādīts, ka paskābināšanās var samazināt koraļļu kalcifikāciju līdz 34%..

Jūras ģeoloģija

Šajā okeanogrāfijas nozarē ir pētīta tektonisko plākšņu kustība. Šīs plāksnes ir litosfēras fragmenti (Zemes apvalka ārējais un cietais slānis), kas pārvietojas uz astenosfēru.

Nesen veiktais pētījums, ko veica Li un līdzstrādnieki, kas publicēts 2018. gadā, atklāja, ka lielas tektoniskās plāksnes var veidoties, apvienojot mazākas plāksnes. Autori šos mikroplates klasificē, pamatojoties uz to izcelsmi un pētot to kustību dinamiku.

Turklāt viņi konstatē, ka ir liels skaits mikroplates, kas saistītas ar Zemes lielajām tektoniskajām plāksnēm. Ir norādīts, ka šo divu plākšņu veidu saikne var palīdzēt nostiprināt kontinentālās trieciena teoriju.

Bioloģiskā okeanogrāfija vai jūras bioloģija

Pēdējos gados viens no pārsteidzošākajiem jūras bioloģijas atklājumiem ir bijis organismu klātbūtne jūras bedrēs. Viens no šiem pētījumiem tika veikts Galapagu salu purvā, parādot sarežģītu ekosistēmu, kurā notiek daudzas bezmugurkaulnieki un baktērijas (Yong-Jin 2006).

Jūras bedrēm nav pieejama saules gaisma, pateicoties to dziļumam (2500 masli), tāpēc trofiskā ķēde ir atkarīga no autotrofiskām ķīmisko sintētisko baktērijām. Šie organismi nosaka CO2 no ūdeņraža sulfīda, kas iegūts no hidrotermiskām atverēm.

Ir atklāts, ka dziļūdens dzīvojošo makro-mugurkaulnieku kopienas ir ļoti dažādas. Turklāt tiek ierosināts, ka izpratne par šīm ekosistēmām sniegs būtisku informāciju, lai noskaidrotu dzīves izcelsmi uz planētas.

Atsauces

  1. Albright un līdzstrādnieki. (2017). Okeāna paskābināšanās palielināšana veicina koraļļu rifu kalcifikāciju. Nature 531: 362-365.
  2. Caldeira K un ME Wickett (2003) Antropogēnā oglekļa un okeāna pH. Nature 425: 365-365
  3. Redaktors (2018) Skatīties okeānu. Nature 556: 149
  4. Lalli CM un TR Parsons (1997) Bioloģiskā okeanogrāfija. Ievads. Otrais izdevums. Atvērtā universitāte. ELSEVIER Oksforda, Apvienotā Karaliste. 574 lpp.
  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, Zhen L, Zhao L , J Zhu, S Yu un Liu un G Zhang (2018) Mikroplašu tektonika: jauni ieskati no pasaules blokiem, kontinentālās robežas un dziļi apvalka Zemes zinātnes apskati 185: 1029-1064
  6. Pickerd GL un WL Emery. (1990) Aprakstoša fiziskā okeanogrāfija. Ievads. Piektā paplašinātā redakcija. Pergamon Press. Oksforda, Apvienotā Karaliste. 551 lpp.
  7. Riley JP un R Chester (1976). Ķīmiskā okeanogrāfija. 2. izdevums. 6. sējums. Academic Press. Londona, Apvienotā Karaliste. 391 lpp.
  8. Wiebe PH un MC Benfield (2003) No Hensenas tīkla līdz četru dimensiju bioloģiskajai okeanogrāfijai. Progress okeanogrāfijā. 56: 7-136.
  9. Zamorano P un ME Hendrickx. (2007) Biocenoze un dziļjūras gliemju izplatīšana Meksikas Klusā okeānā: progresa novērtējums. 48-49. Lpp. In: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González un CM Galvín-Villa (red.). Meksikas malakoloģijas un kongoloģijas pētījumi. Gvadalaharas Universitāte, Meksika.
  10. Yong-Jin W (2006) Dziļjūras hidrotermālie ventilācijas atveres: ekoloģija un evolūcija J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.