ОКЕАНОГРАФІЯ: ІСТОРІЯ, ГАЛУЗЬ ДОСЛІДЖЕННЯ, ГАЛУЗІ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ - НАУКА - 2025

Океанографії це наука , яка вивчає океани і моря в їх фізичних, хімічних, геологічних і біологічних. Знання океанів і морів є надзвичайно важливим, оскільки згідно з прийнятими теоріями, моря є центром походження життя на Землі.

Слово океанографія походить від грецького океаноса (вода, що оточує землю) та графеїну (описується), і було введено в дію в 1584 р. Вживається як синонім океанології (дослідження водних тіл), вперше вжите в 1864 році.

Океанографічне судно та автономний транспортний засіб у місті Лорн, Шотландія. Джерело: StifynTonna, з Wikimedia Commons

Вона почала розвиватися з Стародавньої Греції творами Арістотеля. Пізніше, у 17 столітті, Ісаак Ньютон здійснив перші океанографічні дослідження. З цих досліджень різні дослідники внесли важливий внесок у розвиток океанографії.

Океанографія поділяється на чотири основні галузі дослідження: фізика, хімія, геологія та морська біологія. У сукупності ці галузі дослідження дозволяють всебічно вирішувати складність Світового океану.

Найновіші дослідження океанографії були зосереджені на впливі глобальних змін клімату на динаміку Світового океану. Так само цікавим було вивчення екосистем, присутніх у морських траншеях.

Історія

Початок

З самого свого походження людина мала стосунки з морями та океанами. Його перші підходи до розуміння морського світу були практичними та утилітарними, оскільки це джерело їжі та каналів спілкування.

Моряки були зацікавлені у фіксації морських маршрутів за допомогою складання навігаційних карт. Так само на початку океанографії було велике значення знати рух морських течій.

У біологічному полі, вже в Стародавній Греції, філософ Арістотель описав 180 видів морських тварин.

Деякі з перших океанографічних теоретичних досліджень пов'язані з Ньютоном (1687) та Лапласом (1775), які вивчали поверхневі припливи. Аналогічно, навігатори, такі як Кук і Ванкувер, зробили важливі наукові спостереження в кінці 18 століття.

XIX століття

Батьком біологічної океанографії вважається британський натураліст Едвард Форбс (1815-1854). Цей автор першим здійснив дослідження морської біоти на різних глибинах. Таким чином, я зміг визначити, що організми по-різному розподіляються на цих рівнях.

Багато інших вчених того часу внесли важливий внесок у океанографію. Серед них Чарльз Дарвін першим пояснив, як виникають атоли (коралові океанські острови), а Бенджамін Франклін та Луї Антуан де Бугенвіль сприяли пізнанню морських течій Північної та Південної Атлантики відповідно.

Метью Фонтен Морі був вченим Північної Америки, який вважався батьком фізичної океанографії. Цей дослідник першим систематично збирав масштабні дані океану. Їх дані були отримані в основному з суднових навігаційних записів.

Метью Фонтен. Джерело: Maury Brendann, через Wikimedia Commons

У цей період почали організовуватись морські експедиції в наукових цілях. Перший з них - англійський корабель HMS Challenger, яким керував шотландець Чарльз Уївілл Томсон. Це судно плавало з 1872 по 1876 рік, а отримані в ньому результати містяться у творі в 50 томів.

Двадцяте століття

Під час Другої світової війни океанографія мала велике застосування для планування мобілізації флотів та десантів. Звідси пішли дослідження динаміки хвиль, розповсюдження звуку у воді, морської морської узбережжя, серед інших аспектів.

У 1957 році відзначався Міжнародний геофізичний рік, який мав велике значення у просуванні океанографічних досліджень. Ця подія стала визначальною у сприянні міжнародному співробітництву у проведенні океанографічних досліджень у всьому світі.

У рамках цієї співпраці протягом 1960 р. Було проведено спільну підводну експедицію між Швейцарією та США; Батіскаф (невелике глибоко дайвінг-судно) Трієст досягав глибини 10 916 метрів у Маріанському рові.

Батискаф Трієст. Джерело: Див. Сторінку автора через Wikimedia Commons.

Ще одна важлива підводна експедиція була здійснена в 1977 році з підводним поглинанням США Елвіном. Ця експедиція дала змогу виявити та вивчити глибоководні гідротермальні луки.

Нарешті, варто виділити роль командира Жак-Іва Кусто у пізнанні та розповсюдженні океанографії. Кусто багато років керував французьким океанографічним судном Каліпсо, де проводилися численні океанографічні експедиції. Так само в інформаційному полі були зняті різні документальні фільми, які складали серіал, відомий як Жак Кусто, «Підводний світ».

Поле дослідження

Область вивчення океанографії охоплює всі аспекти світового океану та морів, включаючи прибережні райони.

Світовий океан і моря - це фізико-хімічні середовища, в яких проживає велике різноманіття життя. Вони являють собою водне середовище, яке займає близько 70% поверхні планети. Вода та її розширення, а також астрономічні та кліматичні сили, що впливають на неї, визначають її особливості.

На планеті є три великі океани; Тихоокеанський, Атлантичний та Індійський. Ці океани пов'язані між собою та відокремлюють великі континентальні регіони. Атлантика відокремлює Азію та Європу від Америки, а Тихий океан розділяє Азію та Океанію від Америки. Індійський океан відокремлює Африку від Азії в районі поблизу Індії.

Басейни океану починаються на узбережжі, пов'язаному з континентальним шельфом (занурена частина материків). Площа платформи досягає максимальної глибини 200 м і закінчується крутим схилом, який з'єднується з морським дном.

Океанське дно має гори із середньою висотою 2000 м (хребти) та центральну борозну. Звідси походить магма, що надходить з астеносфери (внутрішній шар землі, утворений з в'язких матеріалів), який осідає і утворює океанське дно.

Галузі океанографії

Сучасна океанографія підрозділяється на чотири галузі дослідження. Однак морське середовище є високо інтегрованим, і тому океанографи управляють цими районами, не стаючи надмірно спеціалізованими.

Фізична океанографія

Ця галузь океанографії вивчає фізичні та динамічні властивості води в океанах і морях. Основна його мета - зрозуміти циркуляцію океану та розподіл тепла в цих водоймах.

Враховуйте такі аспекти, як температура, солоність та густина води. Інші відповідні властивості - це колір, світло та поширення звуку в океанах та морях.

Ця галузь океанографії також вивчає взаємодію атмосферної динаміки з водними масами. Крім того, він включає рух океанських течій у різних масштабах.

Хімічна океанографія

Він вивчає хімічний склад морських вод та опадів, основні хімічні цикли та їх взаємодію з атмосферою та літосферою. З іншого боку, воно стосується вивчення змін, що виникають при додаванні антропних речовин.

Так само хімічна океанографія вивчає, як хімічний склад води впливає на фізичні, геологічні та біологічні процеси Світового океану. У конкретному випадку морської біології він тлумачить, як хімічна динаміка впливає на живі організми (морська біохімія).

Геологічна океанографія або морська геологія

Ця гілка відповідає за дослідження океанічного субстрату, включаючи його найглибші шари. Розглядаються динамічні процеси цього субстрату та їх вплив на структуру морського дна та узбережжя.

Морська геологія досліджує мінералогічний склад, структуру та динаміку різних океанічних шарів, особливо тих, що стосуються вулканічної діяльності підводних човнів та явищ субдукції, що беруть участь у континентальному дрейфі.

Дослідження, проведені в цій галузі, дозволили перевірити підходи теорії континентального дрейфу.

З іншого боку, ця галузь має надзвичайно актуальне практичне застосування в сучасному світі, завдяки великому значенню, яке вона має для отримання мінеральних ресурсів.

Геолого-розвідувальні дослідження морського дна дозволяють експлуатувати морські родовища, зокрема природного газу та нафти.

Біологічна океанографія або морська біологія

Ця галузь океанографії вивчає морське життя, тому охоплює всі галузі біології, що застосовуються до морського середовища.

Область морської біології вивчає як класифікацію живих істот, так і їх оточення, їх морфологію та фізіологію. Крім того, він враховує екологічні аспекти, пов'язані з цим біорізноманіттям з його фізичним середовищем.

Кораловий риф на островах Андаманських островів (Індія), від Wikimedia Commons

Морська біологія поділяється на чотири галузі відповідно до району морів та океанів, які ви вивчаєте. Це:

• Пелагічна океанографія : вона зосереджена на вивченні екосистем, що знаходяться у відкритих водах, далеко від континентального шельфу.
• Неритна океанографія : живі організми, присутні в районах біля узбережжя, в межах континентального шельфу, враховуються.
• Бонтова океанографія : стосується вивчення екосистем, виявлених на поверхні морського дна.
• Демерсальна океанографія : вивчаються живі організми, які мешкають біля морського дна в прибережних районах і в межах континентального шельфу. Передбачається максимальна глибина 500 м.

Останні дослідження

Фізична океанографія та зміни клімату

Останні дослідження включають дослідження, що оцінюють вплив глобальних змін клімату на динаміку океану. Наприклад, було встановлено, що основна система потоку океану (Атлантичний струм) змінює свою динаміку.

Відомо, що система морських течій породжується різницею в густині водних мас, в основному визначається температурними градієнтами. Таким чином, маси гарячої води легші і залишаються в поверхневих шарах, в той час як холодні маси тонуть.

В Атлантиці теплі водяні маси рухаються на північ від Карибського моря Гольфстрімом, і, рухаючись на північ, вони охолоджуються і тонуть, повертаючись на південь. За даними редакції журналу Nature (556, 2018), цей механізм сповільнився.

Припускається, що уповільнення діючої системи відбувається через танення, спричинене глобальним потеплінням. Це призводить до того, що подача прісної води збільшується, а концентрація солей та густина води змінюється, що впливає на рух водних мас.

Потік струмів сприяє регулюванню світової температури, розподілу поживних речовин і газів, а їх зміна має серйозні наслідки для планетарної системи.

Хімічна океанографія

Однією з напрямків досліджень, яка в даний час займає увагу океанографів, є вивчення підкислення морів, в основному за рахунок впливу рівня pH на морське життя.

Рівень CO ₂ в атмосфері різко підвищився в останні роки через велике споживання викопного палива різними людськими видами діяльності.

Цей CO ₂ розчиняється у морській воді, породжуючи зниження рН океанів. Підкислення океанів негативно впливає на виживання багатьох морських видів.

У 2016 році Олбрайт та його колеги провели перший експеримент із підкислення океану у природній екосистемі. У цьому дослідженні було встановлено, що підкислення може знизити кальцифікацію коралів до 34%.

Морська геологія

Ця галузь океанографії досліджувала рух тектонічних плит. Ці плити є фрагментами літосфери (жорсткий зовнішній шар мантії Землі), що рухаються над астеносферою.

Недавні дослідження Лі та його колег, опубліковані у 2018 році, виявили, що великі тектонічні плити можуть походити від синтезу менших плит. Автори складають класифікацію цих мікропланшетів на основі їх походження та вивчають динаміку їх руху.

Крім того, вони виявляють, що існує велика кількість мікропланшетів, пов'язаних з великими тектонічними плитами Землі. Вказується, що зв’язок між цими двома типами плит може допомогти закріпити теорію про континентальний дрейф.

Біологічна океанографія або морська біологія

В останні роки одним з найяскравіших відкриттів у морській біології стала наявність організмів у морських окопах. Одне з цих досліджень було проведено в траншеї островів Галапагоські острови, показавши складну екосистему, де є безліч безхребетних та бактерій (Yong-Jin 2006).

Морські траншеї не мають доступу до сонячного світла з огляду на їх глибину (2500 мал.), Тому трофічний ланцюг залежить від автотрофних хіміосинтетичних бактерій. Ці організми фіксують СО ₂ з сірководню, отриманого з гідротермальних отворів.

Встановлено, що спільноти макроінобразків, які населяють глибокі води, дуже різноманітні. Крім того, пропонується, що стиснення цих екосистем дасть відповідну інформацію для з'ясування походження життя на планеті.

Список літератури

1. Олбрайт та ін. (2017). Зміна підкислення океану підсилює чисту кальцифікацію коралового рифу. Природа 531: 362-365.
2. Caldeira K та ME Wickett (2003) Антропогенний pH вуглецю та океану. Природа 425: 365–365
3. Editoral (2018) Спостерігайте за океаном. Природа 556: 149
4. Lalli CM and TR Parsons (1997) Біологічна океанографія. Вступ. Друге видання. Відкритий університет. ELSEVIER. Оксфорд, Великобританія. 574 с.
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 та G Zhang (2018) Тектоніка мікропланшетів: нові погляди мікроблоків у світових океанах, континентальній окраїні та глибинній мантії Огляди Землі-науки 185: 1029–1064
6. Pickerd GL та WL Emery. (1990) Описова фізична океанографія. Вступ. П’яте збільшене видання. Пергамоновий прес. Оксфорд, Великобританія. 551 с.
7. Райлі JP та R Chester (1976). Хімічна океанографія. 2-е видання. Т. 6. Академічна преса. Лондон, Великобританія. 391 с.
8. Wiebe PH та MC Benfield (2003) Від мережі Хенсена до чотиривимірної біологічної океанографії. Прогрес в океанографії. 56: 7–136.
9. Заморано П і МЕ Гендрікс. (2007) Біоценоз та розповсюдження глибоководних молюсків у Мексиканському Тихому океані: оцінка прогресу. С. 48-49. В: Ріос-Яра Е, Ескеда-Гонсалес та КМ Галвін-Вілла (ред.). Дослідження з малакології та конхіліології в Мексиці. Університет Гвадалахари, Мексика.
10. Yong-Jin W (2006) Глибокі морські гідротермальні отвори: екологія та еволюція J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.