OCEÁNOGRAFIA: HISTÓRIA, ŠTUDIJNÝ ODBOR, ODBORY A VÝSKUM - VEDA - 2025

Oceánografie je veda, ktorá študuje oceány a moria v ich fyzikálne, chemické, geologické a biologické. Znalosť oceánov a morí je nevyhnutná, pretože podľa akceptovaných teórií sú moria centrom pôvodu života na Zemi.

Slovo oceánografia pochádza z gréckych okeanos (voda, ktorá obklopuje Zem) a graphein (opis), a bol razený v roku 1584. Používa sa ako synonymum oceánografie (štúdia vodných útvarov), ktorá sa používa prvýkrát v roku 1864.

Oceánografické plavidlo a autonómne vozidlo v lone v Škótsku. Zdroj: StifynTonna, z Wikimedia Commons

Začalo sa vyvíjať zo starovekého Grécka pomocou diel Aristotela. Neskôr, v 17. storočí, Izák Newton uskutočnil prvé oceánografické štúdie. Z týchto štúdií rôzni vedci významne prispeli k rozvoju oceánografie.

Oceánografia je rozdelená do štyroch hlavných študijných odborov: fyzika, chémia, geológia a morská biológia. Tieto študijné odbory nám umožňujú komplexne riešiť zložitosť oceánov.

Najnovší výskum v oceánografii sa zameriaval na vplyvy globálnych klimatických zmien na dynamiku oceánov. Zaujímavé bolo aj štúdium ekosystémov prítomných v morských zákopoch.

histórie

Začiatky

Ľudská bytosť má od samého začiatku vzťah s morami a oceánmi. Jeho prvé prístupy k pochopeniu morského sveta boli praktické a utilitárne, pretože boli zdrojom potravinových a komunikačných kanálov.

Námorníci sa zaujímali o určovanie námorných trás prostredníctvom vypracovania navigačných máp. Podobne bolo na začiatku oceánografie veľmi dôležité poznať pohyb morských prúdov.

V biologickej oblasti už v antickom Grécku opísal filozof Aristoteles 180 druhov morských živočíchov.

Niektoré z prvých oceánografických teoretických štúdií sú spôsobené Newtonom (1687) a Laplaceom (1775), ktorí študovali povrchové prílivy a odlivy. Podobne aj navigátori ako Cook a Vancouver koncom 18. storočia urobili dôležité vedecké pozorovania.

XIX storočia

Otec biologickej oceánografie sa považuje za britského prírodovedca Edwarda Forbesa (1815 - 1854). Tento autor bol prvým prieskumom morskej bioty v rôznych hĺbkach. Preto som bol schopný určiť, že organizmy boli na týchto úrovniach distribuované odlišne.

Mnoho ďalších vedcov tej doby významne prispelo k oceánografii. Spomedzi nich Charles Darwin vysvetlil, ako vznikli atoly (ostrovy koralového oceánu), zatiaľ čo Benjamin Franklin a Louis Antoine de Bougainville prispeli k poznaniu morských prúdov v severnom a južnom Atlantiku.

Mathew Fontaine Maury bol severoamerický vedec považovaný za otca fyzickej oceánografie. Tento výskumný pracovník bol prvým, ktorý systematicky zhromažďoval rozsiahle údaje o oceánoch. Ich údaje sa získali najmä z záznamov plavebnej navigácie.

Mathew Fontaine. Zdroj: Maury Brendann, prostredníctvom Wikimedia Commons

Počas tohto obdobia sa začali vedecké expedície organizovať na vedecké účely. Prvým z nich bola loď anglickej lode HMS Challenger, ktorú viedol skot Charles Charlesvilleville Thomson. Táto loď sa plavila od roku 1872 do roku 1876 a výsledky, ktoré sa v nej získali, sú obsiahnuté v diele s objemom 50 kusov.

Dvadsiate storočie

Počas druhej svetovej vojny mala oceánografia veľkú využiteľnosť pri plánovaní mobilizácie flotíl a pristátí. Odtiaľ pochádza výskum dynamiky vĺn, šírenia zvuku vo vode, morskej morskej pobrežia a ďalších aspektov.

V roku 1957 sa slávil Medzinárodný geofyzikálny rok, ktorý mal veľký význam pri propagácii oceánografických štúdií. Táto udalosť bola rozhodujúca pri podpore medzinárodnej spolupráce pri uskutočňovaní oceánografických štúdií na celom svete.

V rámci tejto spolupráce sa v roku 1960 uskutočnila spoločná expedícia ponoriek medzi Švajčiarskom a Spojenými štátmi; Bathyscaphe (malé hlboké potápačské plavidlo) Trieste dosiahla hĺbku 10 916 metrov v priekope Mariana.

Bathyscaphe Trieste. Zdroj: Pozri stránku autora, prostredníctvom Wikimedia Commons.

Ďalšia významná podmorská expedícia sa uskutočnila v roku 1977 s ponoriteľným Alvinom v Spojených štátoch. Táto expedícia umožnila objavovanie a štúdium hlbokomorských hydrotermálnych lúk.

Nakoniec je potrebné zdôrazniť úlohu veliteľa Jacquesa-Yvesa Cousteaua pri poznávaní a šírení oceánografie. Cousteau mnoho rokov riadil francúzsku oceánografickú loď Calypso, kde sa uskutočnili početné oceánografické expedície. Podobne v informačnej oblasti sa natáčali rôzne dokumenty, ktoré tvorili sériu pod názvom Jacques Cousteau nazvanú Podvodný svet.

Štúdijný odbor

Študijný odbor oceánografia zahŕňa všetky aspekty svetových oceánov a morí vrátane pobrežných oblastí.

Oceány a moria sú fyzikálno-chemické prostredia, v ktorých žije veľká rozmanitosť života. Predstavujú vodné prostredie, ktoré zaberá asi 70% povrchu planéty. Voda a jej rozšírenie, plus astronomické a klimatické sily, ktoré ju ovplyvňujú, určujú jej osobitné vlastnosti.

Na planéte sú tri veľké oceány; tichomorský, atlantický a indický. Tieto oceány sú vzájomne prepojené a oddeľujú veľké kontinentálne oblasti. Atlantik oddeľuje Áziu a Európu od Ameriky, zatiaľ čo Tichý oceán oddeľuje Áziu a Oceániu od Ameriky. Indický oceán oddeľuje Afriku od Ázie v oblasti blízko Indie.

Povodia oceánov začínajú na pobreží spojenom s kontinentálnym šelfom (ponorená časť kontinentov). Plošina nástupišťa dosahuje maximálnu hĺbku 200 ma končí na prudkom svahu, ktorý je spojený s morským dnom.

Dno oceánu má hory s priemernou výškou 2000 m (vyvýšeniny) a strednú brázdu. Odtiaľ pochádza magma pochádzajúca z astenosféry (vnútorná vrstva Zeme vytvorená z viskóznych materiálov), ktorá je uložená a tvorí dno oceánu.

Pobočky oceánografie

Moderná oceánografia je rozdelená do štyroch študijných odborov. Morské prostredie je však vysoko integrované, a preto oceánografi spravujú tieto oblasti bez toho, aby sa stali príliš špecializovanými.

Fyzikálna oceánografia

Táto oblasť oceánografie študuje fyzikálne a dynamické vlastnosti vody v oceánoch a moriach. Jeho hlavným cieľom je porozumieť cirkulácii oceánu a spôsobu distribúcie tepla v týchto vodných útvaroch.

Zohľadnite aspekty ako teplota, slanosť a hustota vody. Ďalšími dôležitými vlastnosťami sú farba, svetlo a šírenie zvuku v oceánoch a moriach.

Táto oblasť oceánografie tiež študuje interakciu atmosférickej dynamiky s vodnými masami. Okrem toho zahŕňa pohyb morských prúdov v rôznych mierkach.

Chemická oceánografia

Študuje chemické zloženie morských vôd a sedimentov, základné chemické cykly a ich interakcie s atmosférou a litosférou. Na druhej strane sa zaoberá štúdiom zmien spôsobených pridaním antropických látok.

Chemická oceánografia rovnako skúma, ako chemické zloženie vody ovplyvňuje fyzikálne, geologické a biologické procesy oceánov. V konkrétnom prípade morskej biológie interpretuje vplyv chemickej dynamiky na živé organizmy (morská biochémia).

Geologická oceánografia alebo morská geológia

Táto vetva je zodpovedná za štúdium oceánskeho substrátu vrátane jeho najhlbších vrstiev. Riešia sa dynamické procesy tohto substrátu a ich vplyv na štruktúru morského dna a pobrežia.

Morská geológia skúma mineralogické zloženie, štruktúru a dynamiku rôznych oceánskych vrstiev, najmä tých, ktoré súvisia s podmorskými vulkanickými aktivitami a javmi subdukcie zapojenými do kontinentálneho unášania.

Vyšetrovania uskutočňované v tejto oblasti umožnili overiť prístupy teórie kontinentálneho unášania.

Na druhej strane má toto odvetvie mimoriadne praktickú aplikáciu v modernom svete, pretože má veľký význam pre získavanie nerastných surovín.

Štúdie geologického prieskumu morského dna umožňujú ťažbu na mori, najmä na zemný plyn a ropu.

Biologická oceánografia alebo morská biológia

Táto oblasť oceánografie študuje morský život, a preto zahŕňa všetky odvetvia biológie aplikované na morské prostredie.

V oblasti morskej biológie sa skúma klasifikácia živých bytostí a ich prostredia, ich morfológia a fyziológia. Okrem toho berie do úvahy ekologické aspekty spojené s touto biodiverzitou s jej fyzickým prostredím.

Koralový útes na Andamanských ostrovoch (India) Ritiks, z Wikimedia Commons

Morská biológia je rozdelená do štyroch vetiev podľa morí a oceánov, ktoré študujete. Sú to tieto:

• Pelagická oceánografia : zameriava sa na štúdium ekosystémov prítomných v otvorených vodách ďaleko od kontinentálneho šelfu.
• Neritická oceánografia : do úvahy sa berú živé organizmy prítomné v oblastiach blízko pobrežia, v rámci kontinentálneho šelfu.
• Bentická oceánografia : týka sa štúdia ekosystémov nachádzajúcich sa na povrchu morského dna.
• Hĺbková oceánografia : Študujú sa živé organizmy, ktoré žijú v blízkosti morského dna v pobrežných oblastiach a na kontinentálnom šelfe. Uvažuje sa o maximálnej hĺbke 500 m.

Posledný výskum

Fyzikálna oceánografia a zmena podnebia

Najnovší výskum zahŕňa tie, ktoré hodnotia vplyv globálnych klimatických zmien na dynamiku oceánov. Napríklad sa zistilo, že hlavný prúdový systém oceánov (atlantický prúd) mení svoju dynamiku.

Je známe, že systém morských prúdov je generovaný rozdielmi v hustote vodných hmôt, určenými najmä teplotnými gradientmi. Masy horúcej vody sú teda ľahšie a zostávajú v povrchových vrstvách, zatiaľ čo studené masy klesajú.

V Atlantiku sa masy teplej vody pohybujú na sever od Karibiku prúdom v Perzskom zálive a keď sa pohybujú na sever, ochladzujú a klesajú a vracajú sa na juh. Podľa úvodníka časopisu Nature (556, 2018) sa tento mechanizmus spomalil.

Navrhuje sa, že spomalenie súčasného systému je spôsobené roztápaním spôsobeným globálnym otepľovaním. To spôsobí, že je prísun čerstvej vody väčší a koncentrácia solí a hustota vody sa zmení, čo ovplyvňuje pohyb vodných hmôt.

Tok prúdov prispieva k regulácii svetovej teploty, distribúcie živín a plynov a ich zmena má vážne následky pre planétový systém.

Chemická oceánografia

Jednou z výskumných línií, ktoré v súčasnosti zaujímajú oceánografov, je štúdia acidifikácie morí, najmä v dôsledku vplyvu úrovne pH na morský život.

Hladiny CO ₂ v atmosfére sa v posledných rokoch výrazne zvýšili v dôsledku vysokej spotreby fosílnych palív rôznymi ľudskými činnosťami.

Táto CO ₂ rozpúšťa v morskej vode, generovanie pokles pH oceánov. Okyslenie oceánov má negatívny vplyv na prežitie mnohých morských druhov.

V roku 2016 spoločnosť Albright a jej spolupracovníci uskutočnili prvý experiment okyslenia oceánov v prírodnom ekosystéme. V tomto výskume sa zistilo, že acidifikácia môže znížiť kalcifikáciu koralov až o 34%.

Morská geológia

Táto oblasť oceánografie skúmala pohyb tektonických platní. Tieto platne sú fragmenty litosféry (tuhá vonkajšia vrstva zemského plášťa), ktoré sa pohybujú po astenosfére.

Nedávny výskum Li a kolegov publikovaný v roku 2018 ukázal, že veľké tektonické platne môžu pochádzať z fúzie menších platní. Autori robia klasifikáciu týchto mikrodoštičiek na základe ich pôvodu a študujú dynamiku ich pohybov.

Ďalej zisťujú, že k veľkým tektonickým platniam Zeme je priradených veľké množstvo mikroplatničiek. Je naznačené, že vzťah medzi týmito dvoma typmi dosiek môže pomôcť upevniť teóriu kontinentálneho driftu.

Biologická oceánografia alebo morská biológia

V posledných rokoch bol jedným z najvýraznejších objavov v morskej biológii prítomnosť organizmov v morských zákopoch. Jedna z týchto štúdií sa vykonala v priekope Galapágskych ostrovov a preukázala zložitý ekosystém, v ktorom je prítomných množstvo bezstavovcov a baktérií (Yong-Jin 2006).

Morské zákopy nemajú vzhľadom na svoju hĺbku (2 500 metrov nad morom) prístup k slnečnému žiareniu, takže trofický reťazec závisí od autotrofných chemosyntetických baktérií. Tieto organizmy opraviť CO ₂ z sírovodík, získané z hydrotermálnych prieduchov.

Zistilo sa, že spoločenstvá makroin stavovcov, ktoré obývajú hlboké vody, sú veľmi rozmanité. Okrem toho sa navrhuje, aby kompresia týchto ekosystémov poskytla relevantné informácie na objasnenie pôvodu života na planéte.

Referencie

1. Albright a kol. (2017). Zvrátenie okyslenia oceánu zvyšuje kalcifikáciu koralového útesu. Náture 531: 362-365.
2. Caldeira K a ME Wickett (2003) Antropogénne pH uhlíka a oceánu. Náture 425: 365 - 365
3. Editorský (2018) Pozerajte sa na oceán. Náture 556: 149
4. Lalli CM a TR Parsons (1997) Biological Oceanography. Predstavenie. Druhé vydanie. Open University. ELSEVIER. Oxford, UK. 574 s.
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 a G Zhang (2018) Mikrotitračná tektonika: nové poznatky z mikroblokov v globálnych oceánoch, kontinentálnych okrajoch a hlbokých plášťoch Recenzia Earth-Science Recenzia 185: 1029–1064
6. Pickerd GL a WL Emery. (1990) Opisná fyzikálna oceánografia. Predstavenie. Piate zväčšené vydanie. Pergamon Press. Oxford, UK. 551 s.
7. Riley JP a R Chester (1976). Chemická oceánografia. 2. vydanie. 6. ročník Academic Press. Londýn, Spojené kráľovstvo. 391 s.
8. Wiebe PH a MC Benfield (2003) Z Hensenovej siete k štvorrozmernej biologickej oceánografii. Pokrok v oceánografii. 56: 7–136.
9. Zamorano P a ME Hendrickx. (2007) Biocenóza a distribúcia hlbokomorských mäkkýšov v mexickom Pacifiku: hodnotenie pokroku. 48-49. In: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González a CM Galvín-Villa (ed.). Štúdie o malakológii a konchiliológii v Mexiku. Univerzita v Guadalajare v Mexiku.
10. Yong-Jin W (2006) Hlbokomorské hydrotermálne prieduchy: ekológia a vývoj J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.