ОКЕАНОГРАФИЯ: ИСТОРИЯ, ОБЛАСТ НА ИЗСЛЕДВАНЕ, КЛОНОВЕ И ИЗСЛЕДВАНИЯ - НАУКА - 2025

В океанография е наука, която изучава океаните и моретата в техните физически, химически, геоложки и биологично. Познаването на океаните и моретата е от съществено значение, тъй като според приетите теории моретата са център на произхода на живота на Земята.

Думата океанография идва от гръцката okeanos (вода, която заобикаля земята) и графеин (описва), и е монтирана през 1584 г. Използва се като синоним океанология (изследване на водни тела), използвана за първи път през 1864 година.

Океанографски съд и автономно превозно средство в Лорн, Шотландия. Източник: StifynTonna, от Wikimedia Commons

Той започва да се развива от Древна Гърция с произведенията на Аристотел. По-късно, през 17-ти век, Исак Нютон извършва първите океанографски изследвания. От тези проучвания различни изследователи са направили важен принос за развитието на океанографията.

Океанографията е разделена на четири основни направления на изучаване: физика, химия, геология и морска биология. Взети заедно, тези клонове на изследване дават възможност за цялостно справяне със сложността на океаните.

Най-новите изследвания в океанографията се фокусират върху ефектите на глобалните климатични промени върху динамиката на океаните. По същия начин изследването на екосистемите, присъстващи в морските окопи, представляваше интерес.

история

Началото

От самото си възникване човекът е имал връзка с моретата и океаните. Първите му подходи към разбирането на морския свят са практични и полезни, тъй като той е източник на храна и комуникационни канали.

Моряците се интересуваха от фиксирането на морските маршрути чрез изготвяне на навигационни карти. По същия начин в началото на океанографията беше от голямо значение да се знае движението на морските течения.

В биологичното поле, още в Древна Гърция, философът Аристотел е описал 180 вида морски животни.

Някои от първите океанографски теоретични проучвания се дължат на Нютон (1687 г.) и Лаплас (1775 г.), които изучават повърхностни приливи и отливи. По същия начин, навигатори като Кук и Ванкувър направиха важни научни наблюдения в края на 18 век.

XIX век

Бащата на биологичната океанография се смята за британския натуралист Едуард Форбс (1815-1854). Този автор е първият, който извърши проучвания на морската биота на различни дълбочини. Така успях да определя, че организмите са разпределени по различен начин на тези нива.

Много други учени от онова време са дали важен принос за океанографията. Сред тях Чарлз Дарвин беше първият, който обясни как възникват атолите (кораловите океански острови), докато Бенджамин Франклин и Луи Антоан дьо Бугенвил допринасят за познаването на морските течения съответно на Северния и Южния Атлантически океан.

Матю Фонтен Мори е учен от Северна Америка, считан за баща на физическата океанография. Този изследовател е първият, който систематично събира мащабни данни за океана. Техните данни са получени главно от навигационните записи на корабите.

Матю Фонтейн. Източник: Maury Brendann, чрез Wikimedia Commons

През този период започват да се организират морски експедиции за научни цели. Първият от тях беше този на английския кораб HMS Challenger, ръководен от шотландеца Чарлз Уивил Томсън. Този кораб плава от 1872 до 1876 г., а получените в него резултати се съдържат в произведение от 50 тома.

Двадесети век

По време на Втората световна война океанографията има голямо приложение за планиране на мобилизиране на флоти и десанти. Оттам дойдоха изследвания за динамиката на вълните, разпространението на звука във водата, морската дестинация по крайбрежието и други аспекти.

През 1957 г. се отбелязва Международната геофизична година, която има голямо значение при насърчаването на океанографските изследвания. Това събитие беше решаващо за насърчаване на международното сътрудничество при провеждането на океанографски изследвания по целия свят.

Като част от това сътрудничество през 1960 г. беше проведена съвместна експедиция на подводници между Швейцария и Съединените щати; батискафът (малък кораб за дълбоко гмуркане) Триест достига дълбочина 10 916 метра в Марианския ров.

Батискаф Триест. Източник: Вижте страница за автора, чрез Wikimedia Commons.

Друга важна подводна експедиция е проведена през 1977 г. с подводницата на САЩ Алвин. Тази експедиция даде възможност за откриване и проучване на дълбоководни хидротермални поляни.

И накрая, заслужава да се подчертае ролята на командира Жак-Ив Кусто в познаването и разпространението на океанографията. Кусто дълги години ръководеше френския океанографски кораб Калипсо, където бяха проведени многобройни океанографски експедиции. По същия начин в информационната сфера са заснети различни документални филми, които съставляват поредицата, известна като Жак Кусто, „Подводният свят“.

Област на обучение

Областта на изучаване на океанографията обхваща всички аспекти на световните океани и морета, включително крайбрежните райони.

Океаните и моретата са физико-химична среда, която е домакин на голямо разнообразие от живот. Те представляват водна среда, която заема около 70% от повърхността на планетата. Водата и нейното разширение, плюс астрономическите и климатичните сили, които влияят върху нея, определят нейните особености.

На планетата има три големи океана; тихоокеанския, атлантическия и индийския. Тези океани са взаимосвързани и отделят големи континентални региони. Атлантическият океан разделя Азия и Европа от Америка, докато Тихият океан разделя Азия и Океания от Америка. Индийският океан отделя Африка от Азия в района близо до Индия.

Океанските басейни започват на брега, свързани с континенталния шелф (потопена част от континентите). Площта на платформата достига максимални дълбочини от 200 м и завършва в стръмен склон, който се свързва с морското дъно.

Океанското дъно има планини със средна височина 2000 м (хребети) и централна бразда. От тук идва магмата, идваща от астеносферата (вътрешен слой на земята, формирана от вискозни материали), която се отлага и образува океанското дъно.

Клонове на океанографията

Съвременната океанография е разделена на четири клона на изследване. Морската среда обаче е силно интегрирана и затова океанографите управляват тези райони, без да стават прекалено специализирани.

Физическа океанография

Този клон на океанографията изучава физическите и динамичните свойства на водата в океаните и моретата. Основната му цел е да разбере циркулацията на океана и как се разпределя топлината в тези водни тела.

Вземете предвид аспекти като температура, соленост и плътността на водата. Други подходящи свойства са цветът, светлината и разпространението на звук в океаните и моретата.

Този клон на океанографията също изучава взаимодействието на атмосферната динамика с водните маси. В допълнение, тя включва движението на океанските течения в различни мащаби.

Химическа океанография

Той изучава химичния състав на морските води и седименти, основните химични цикли и взаимодействието им с атмосферата и литосферата. От друга страна, той се занимава с проучването на промените, произведени от добавянето на антропни вещества.

По същия начин химическата океанография изучава как химическият състав на водата влияе върху физическите, геоложки и биологични процеси на океаните. В конкретния случай на морската биология, тя интерпретира как химическата динамика влияе върху живите организми (морска биохимия).

Геологическа океанография или морска геология

Този клон е отговорен за проучването на океанския субстрат, включително на най-дълбоките му слоеве. Разгледани са динамичните процеси на този субстрат и тяхното влияние върху структурата на морското дъно и бреговете.

Морската геология изследва минералогичния състав, структурата и динамиката на различните океански слоеве, особено тези, свързани с вулканичните дейности на подводниците и феномените на субдукция, участващи в континенталния дрейф.

Изследванията, проведени в тази област, позволиха да се проверят подходите на теорията за континенталния дрейф.

От друга страна, този бранш има изключително актуално практическо приложение в съвременния свят, поради голямото значение, което има за получаване на минерални ресурси.

Геоложките проучвания на морското дъно позволяват експлоатацията на морски находища, по-специално природен газ и нефт.

Биологична океанография или морска биология

Този клон на океанографията изучава морския живот, следователно обхваща всички клонове на биологията, прилагани към морската среда.

Областта на морската биология изучава както класификацията на живите същества, така и техните среди, тяхната морфология и физиология. Освен това той взема предвид екологичните аспекти, свързани с това биологично разнообразие с неговата физическа среда.

Коралов риф в ритмите на Андаманските острови (Индия), от Wikimedia Commons

Морската биология е разделена на четири клона според района на моретата и океаните, които изучавате. Това са:

• Пелагична океанография: тя се фокусира върху изучаването на екосистеми в открити води, далеч от континенталния шелф.
• Неритна океанография: живи организми, присъстващи в райони близо до брега, в рамките на континенталния шелф, се вземат предвид.
• Бентска океанография: отнася се до изследването на екосистемите, открити на повърхността на морското дъно.
• Деменна океанография: изследват се живи организми, които живеят близо до морското дъно в крайбрежните райони и в континенталния шелф. Предвижда се максимална дълбочина от 500 m.

Скорошни проучвания

Физическа океанография и изменение на климата

Последните изследвания включват тези, които оценяват влиянието на глобалните климатични промени върху океанската динамика. Например, е установено, че основната система на океански ток (Атлантическият ток) променя своята динамика.

Известно е, че системата от морски течения се генерира от различия в плътността на водните маси, определяни главно от температурни градиенти. Така масите с гореща вода са по-леки и остават в повърхностните слоеве, докато студените маси потъват.

В Атлантическия океан топлите водни маси се движат на север от Карибите чрез Гълфстрийм и докато се движат на север, се охлаждат и потъват, връщайки се на юг. Според редакцията на списанието Nature (556, 2018) този механизъм се е забавил.

Предполага се, че забавянето на сегашната система се дължи на размразяването, причинено от глобалното затопляне. Това води до по-голямо снабдяване с прясна вода и се променя концентрацията на соли и плътността на водата, което влияе върху движението на водните маси.

Потокът от течения допринася за регулирането на световната температура, разпределението на хранителни вещества и газове, а промяната им има сериозни последици за планетарната система.

Химическа океанография

Една от линиите на изследване, която в момента заема вниманието на океанографите, е изследването на подкиселяването на моретата, главно поради ефекта на нивото на pH върху морския живот.

Нивата на CO ₂ в атмосферата рязко се увеличават през последните години поради голямото потребление на изкопаеми горива от различни човешки дейности.

Този CO _{2 се} разтваря в морска вода, генерирайки понижение на pH на океаните. Подкисляването на океаните се отразява негативно на оцеляването на много морски видове.

През 2016 г. Олбрайт и колегите му проведоха първия експеримент за подкисляване на океана в естествена екосистема. В това изследване беше установено, че подкисляването може да намали калцификацията на коралите с до 34%.

Морска геология

Този клон на океанографията е изследвал движението на тектонските плочи. Тези плочи представляват фрагменти от литосфера (твърд външен слой на земната мантия), които се движат над астеносферата.

Последните изследвания на Ли и колеги, публикувани през 2018 г., откриха, че големите тектонски плочи могат да произхождат от сливането на по-малки плочи. Авторите правят класификация на тези микроплаки въз основа на произхода им и изучават динамиката на техните движения.

Освен това те откриват, че има голям брой микроплаки, свързани с големите тектонски плочи на Земята. Показано е, че връзката между тези два типа плочи може да помогне за укрепване на теорията за континенталния дрейф.

Биологична океанография или морска биология

През последните години едно от най-ярките открития в морската биология е присъствието на организми в морските окопи. Едно от тези проучвания беше проведено в окопа на островите Галапагос, като показа сложна екосистема, в която присъстват многобройни безгръбначни и бактерии (Yong-Jin 2006).

Морските окопи нямат достъп до слънчева светлина предвид дълбочината им (2500 метра надморска височина), така че трофичната верига зависи от автотрофните химиосинтетични бактерии. Тези организми фиксират CO ₂ от сероводород, получен от хидротермални отвори.

Установено е, че макроинтегралните общности, които обитават дълбоки води, са много разнообразни. Освен това се предлага компресията на тези екосистеми да предостави подходяща информация за изясняване на произхода на живота на планетата.

Препратки

1. Albright et al. (2017). Обратното подкисляване на океана засилва калцификацията на нетните коралови рифове. Природа 531: 362-365.
2. Caldeira K и ME Wickett (2003) Антропогенно pH на въглерода и океана. Природа 425: 365–365
3. Editoral (2018) Гледайте океана. Природа 556: 149
4. Lalli CM и TR Parsons (1997) Биологична океанография. Представяне. Второ издание. Откритият университет. Elsevier. Оксфорд, Великобритания. 574 стр.
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 и G Zhang (2018) Тектоника на микропланшетите: нови прозрения от микроблокове в глобалните океани, континенталните граници и дълбоката мантия Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
6. Pickerd GL и WL Emery. (1990) Описателна физическа океанография. Представяне. Пето разширено издание. Pergamon Press. Оксфорд, Великобритания. 551 стр.
7. Райли JP и R Chester (1976). Химическа океанография. 2-ро издание. Том 6. Академична преса. Лондон, Великобритания. 391 стр.
8. Wiebe PH и MC Benfield (2003) От мрежата на Hensen към четириизмерна биологична океанография. Напредък в океанографията. 56: 7–136.
9. Zamorano P и ME Hendrickx. (2007) Биоценоза и разпространение на дълбоководни мекотели в Мексиканския Тихи океан: оценка на напредъка. Стр. 48-49. В: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González и CM Galvín-Villa (изд.). Проучвания по малакология и конхилиология в Мексико. Университет в Гвадалахара, Мексико.
10. Yong-Jin W (2006) Дълбоководни хидротермални отвори: екология и еволюция J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.