ОКЕАНОГРАФИЯ: ИСТОРИЯ, НАПРАВЛЕНИЯ, НАПРАВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ - НАУКА - 2025

Океанографии это наука , которая изучает океаны и моря в их физических, химических, геологических и биологических. Знание океанов и морей необходимо, поскольку согласно общепринятым теориям моря являются центром зарождения жизни на Земле.

Слово океанография происходит от греческих слов okeanos (вода, окружающая землю) и graphein (описывать) и было введено в обращение в 1584 году. Оно используется как синоним океанологии (изучение водоемов), впервые использованное в 1864 году.

Океанографическое судно и автономное транспортное средство в Лорне, Шотландия. Источник: StifynTonna, Wikimedia Commons

Он начал развиваться из Древней Греции с работами Аристотеля. Позже, в 17 веке Исаак Ньютон провел первые океанографические исследования. Благодаря этим исследованиям различные исследователи внесли важный вклад в развитие океанографии.

Океанография делится на четыре основных направления обучения: физика, химия, геология и морская биология. Взятые вместе, эти области исследований позволяют всесторонне рассмотреть сложность океанов.

Последние исследования в области океанографии сосредоточены на влиянии глобального изменения климата на динамику океанов. Точно так же интерес представляет изучение экосистем, присутствующих в морских желобах.

История

Начала

С самого начала человек имел связь с морями и океанами. Его первые подходы к пониманию морского мира были практическими и утилитарными, поскольку он был источником пищи и каналов связи.

Моряков интересовало определение морских путей с помощью составления навигационных карт. Точно так же на заре океанографии очень важно было знать движение морских течений.

В области биологии еще в Древней Греции философ Аристотель описал 180 видов морских животных.

Некоторые из первых океанографических теоретических исследований принадлежат Ньютону (1687 г.) и Лапласу (1775 г.), изучавшим поверхностные приливы. Точно так же мореплаватели, такие как Кук и Ванкувер, сделали важные научные наблюдения в конце 18 века.

XIX век

Отцом биологической океанографии считается британский натуралист Эдвард Форбс (1815–1854). Этот автор первым провел исследования морской биоты на разных глубинах. Таким образом, я смог определить, что организмы были по-разному распределены на этих уровнях.

Многие другие ученые того времени внесли важный вклад в океанографию. Среди них Чарльз Дарвин был первым, кто объяснил, как возникли атоллы (острова кораллового океана), а Бенджамин Франклин и Луи Антуан де Бугенвиль внесли свой вклад в изучение океанских течений в Северной и Южной Атлантике соответственно.

Мэтью Фонтейн Мори был североамериканским ученым, считающимся отцом физической океанографии. Этот исследователь был первым, кто систематически собирал крупномасштабные данные об океане. Их данные были получены в основном из судовых навигационных записей.

Мэтью Фонтейн. Источник: Мори Бренданн, через Wikimedia Commons.

В этот период стали организовываться морские экспедиции с научными целями. Первым из них был английский корабль HMS Challenger, которым руководил шотландец Чарльз Вивилл Томсон. Это судно плавало с 1872 по 1876 год, и результаты, полученные на нем, содержатся в работе в 50 томах.

Двадцатый век

Во время Второй мировой войны океанография широко использовалась при планировании мобилизации флотов и высадки. Отсюда и исследования динамики волн, распространения звука в воде, морфологии побережья и других аспектов.

В 1957 г. отмечался Международный геофизический год, который имел большое значение для развития океанографических исследований. Это событие имело решающее значение для развития международного сотрудничества в проведении океанографических исследований во всем мире.

В рамках этого сотрудничества в течение 1960 года была проведена совместная подводная экспедиция между Швейцарией и США; Батискаф (небольшое глубоководное судно) Триест достиг глубины 10916 метров в Марианской впадине.

Батискаф Триест. Источник: См. Страницу с указанием автора на Wikimedia Commons.

Другая важная подводная экспедиция была проведена в 1977 году на подводном аппарате США «Элвин». Эта экспедиция позволила открыть и изучить глубоководные гидротермальные луга.

Наконец, стоит выделить роль командира Жака-Ива Кусто в изучении и распространении океанографии. Кусто много лет руководил французским океанографическим судном «Калипсо», на котором проводились многочисленные океанографические экспедиции. Точно так же в информативной сфере были сняты различные документальные фильмы, которые составили серию Жака Кусто «Подводный мир».

Область исследования

Область изучения океанографии охватывает все аспекты Мирового океана и морей, включая прибрежные районы.

Океаны и моря представляют собой физико-химическую среду, в которой обитает большое разнообразие жизни. Они представляют собой водную среду, которая занимает около 70% поверхности планеты. Вода и ее протяженность, а также влияющие на нее астрономические и климатические силы определяют ее особые характеристики.

На планете есть три великих океана; Тихий, Атлантический и Индийский. Эти океаны связаны между собой и разделяют большие континентальные районы. Атлантический океан отделяет Азию и Европу от Америки, а Тихий океан отделяет Азию и Океанию от Америки. Индийский океан отделяет Африку от Азии в районе Индии.

Океанские бассейны начинаются на побережье, связанном с континентальным шельфом (подводная часть континентов). Площадка платформы достигает максимальной глубины 200 м и заканчивается крутым склоном, который соединяется с морским дном.

На дне океана есть горы средней высотой 2000 м (гребни) и центральная борозда. Отсюда исходит магма, исходящая из астеносферы (внутренний слой земли, образованный вязкими материалами), которая откладывается и образует дно океана.

Отрасли океанографии

Современная океанография подразделяется на четыре направления исследований. Однако морская среда сильно интегрирована, и поэтому океанологи управляют этими областями, не становясь излишне специализированными.

Физическая океанография

Этот раздел океанографии изучает физические и динамические свойства воды в океанах и морях. Его основная цель - понять циркуляцию океана и то, как тепло распределяется в этих водоемах.

Примите во внимание такие аспекты, как температура, соленость и плотность воды. Другие важные свойства - это цвет, свет и распространение звука в океанах и морях.

Этот раздел океанографии также изучает взаимодействие динамики атмосферы с водными массами. Кроме того, сюда входит движение океанских течений разного масштаба.

Химическая океанография

Он изучает химический состав морских вод и отложений, основные химические циклы и их взаимодействие с атмосферой и литосферой. С другой стороны, он обращается к изучению изменений, вызванных добавлением антропных веществ.

Точно так же химическая океанография изучает, как химический состав воды влияет на физические, геологические и биологические процессы в океанах. В частном случае морской биологии он интерпретирует, как химическая динамика влияет на живые организмы (морская биохимия).

Геологическая океанография или морская геология

Это направление отвечает за изучение океанического субстрата, включая его самые глубокие слои. Рассмотрены динамические процессы этого субстрата и их влияние на структуру морского дна и побережья.

Морская геология исследует минералогический состав, структуру и динамику различных слоев океана, особенно тех, которые связаны с подводной вулканической деятельностью и явлениями субдукции, связанными с дрейфом континентов.

Исследования, проведенные в этой области, позволили проверить подходы теории дрейфа континентов.

С другой стороны, эта отрасль имеет чрезвычайно актуальное практическое применение в современном мире из-за большого значения, которое она имеет для добычи полезных ископаемых.

Геологоразведочные работы на морском дне позволяют вести разработку морских месторождений, в частности природного газа и нефти.

Биологическая океанография или морская биология

Эта отрасль океанографии изучает морскую жизнь, поэтому охватывает все отрасли биологии, применимые к морской среде.

Область морской биологии изучает как классификацию живых существ, так и их среду обитания, их морфологию и физиологию. Кроме того, он принимает во внимание экологические аспекты, связывающие это биоразнообразие с его физической средой.

Коралловый риф на Андаманских островах (Индия) Ритикс, из Wikimedia Commons

Морская биология делится на четыре раздела в зависимости от области морей и океанов, которую вы изучаете. Эти:

• Пелагическая океанография : основное внимание уделяется изучению экосистем, присутствующих в открытых водах, вдали от континентального шельфа.
• Неритическая океанография : учитываются живые организмы, присутствующие в прибрежных районах континентального шельфа.
• Бентическая океанография : относится к изучению экосистем, обнаруженных на поверхности морского дна.
• Придонная океанография : изучаются живые организмы, обитающие вблизи морского дна в прибрежных районах и на континентальном шельфе. Предполагается максимальная глубина 500 м.

Недавнее исследование

Физическая океанография и изменение климата

Недавние исследования включают в себя те, которые оценивают влияние глобального изменения климата на динамику океана. Например, было обнаружено, что основная система океанских течений (Атлантическое течение) меняет свою динамику.

Известно, что система морских течений порождается перепадами плотности водных масс, в основном определяемыми температурными градиентами. Таким образом, массы горячей воды легче и остаются в поверхностных слоях, а холодные - тонут.

В Атлантике теплые водные массы движутся на север от Карибского моря по Гольфстриму, и по мере продвижения на север они охлаждаются и опускаются, возвращаясь на юг. Согласно редакции журнала Nature (556, 2018), этот механизм замедлился.

Предполагается, что замедление нынешней системы связано с таянием, вызванным глобальным потеплением. Это приводит к увеличению притока пресной воды и изменению концентрации солей и плотности воды, влияя на движение водных масс.

Течение токов способствует регулированию мировой температуры, распределению питательных веществ и газов, и их изменение имеет серьезные последствия для планетной системы.

Химическая океанография

Одно из направлений исследований, которое в настоящее время привлекает внимание океанографов, - это изучение закисления морей, в основном из-за влияния уровня pH на морскую жизнь.

Уровни CO ₂ в атмосфере резко возросли в последние годы из-за высокого потребления ископаемого топлива в результате различных видов деятельности человека.

Этот CO ₂ растворяется в морской воде, вызывая снижение рН океанов. Подкисление океанов отрицательно сказывается на выживании многих морских видов.

В 2016 году Олбрайт и его коллеги провели первый эксперимент по закислению океана в естественной экосистеме. В этом исследовании было обнаружено, что подкисление может снизить кальцификацию кораллов до 34%.

Морская геология

Этот раздел океанографии исследовал движение тектонических плит. Эти плиты представляют собой фрагменты литосферы (твердый внешний слой мантии Земли), которые движутся над астеносферой.

Недавнее исследование Ли и его коллег, опубликованное в 2018 году, показало, что большие тектонические плиты могут возникнуть в результате слияния более мелких плит. Авторы классифицируют эти микропланшеты по происхождению и изучают динамику их движений.

Более того, они обнаружили, что существует большое количество микроплит, связанных с большими тектоническими плитами Земли. Указывается, что взаимосвязь между этими двумя типами плит может помочь укрепить теорию дрейфа континентов.

Биологическая океанография или морская биология

В последние годы одним из самых ярких открытий в морской биологии стало присутствие организмов в морских желобах. Одно из этих исследований было проведено в желобе Галапагосских островов и показало сложную экосистему, в которой обитают многочисленные беспозвоночные и бактерии (Yong-Jin 2006).

Морские траншеи не имеют доступа к солнечному свету из-за их глубины (2500 метров над уровнем моря), поэтому трофическая цепь зависит от автотрофных хемосинтезирующих бактерий. Эти организмы связывают CO ₂ из сероводорода, полученного из гидротермальных источников.

Было обнаружено, что сообщества макробеспозвоночных, населяющие глубокие воды, очень разнообразны. Кроме того, предполагается, что сжатие этих экосистем предоставит соответствующую информацию для выяснения происхождения жизни на планете.

Ссылки

1. Олбрайт и др. (2017). Обращение вспять подкисления океана увеличивает чистую кальцификацию коралловых рифов. Nature 531: 362-365.
2. Caldeira K и ME Wickett (2003) Антропогенный углерод и pH океана. Природа 425: 365–365
3. Editoral (2018) Наблюдайте за океаном. Природа 556: 149
4. Лалли К.М. и Т.Р. Парсонс (1997) Биологическая океанография. Введение. Второе издание. Открытый университет. Эльзевье. Оксфорд, Великобритания. 574 с.
5. Ли С, И Суо, Икс Лиа, Би Лю, Л Дай, Джи Ван, Дж Чжоу, И Ли, Ю Лю, Х Цао, И Сомервиль, Д Му, С Чжао, Дж Лю, Ф Мэн, Л Чжэнь, Л Чжао , J Zhu, S Yu, Y Liu и G Zhang (2018) Тектоника микроплит: новое понимание микроблоков в мировом океане, континентальных окраинах и глубокой мантии Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
6. Пикерд Г.Л. и У.Л. Эмери. (1990) Описательная физическая океанография. Введение. Издание пятое, дополненное. Pergamon Press. Оксфорд, Великобритания. 551 с.
7. Райли Дж. П. и Р. Честер (1976). Химическая океанография. 2-е издание. Том 6. Академическая пресса. Лондон, Великобритания. 391 с.
8. Wiebe PH и MC Benfield (2003) От сети Хенсена к четырехмерной биологической океанографии. Прогресс в океанографии. 56: 7–136.
9. Заморано П. и М. Э. Хендрикс. (2007) Биоценоз и распространение глубоководных моллюсков в мексиканской части Тихого океана: оценка прогресса. С. 48-49. В: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González и CM Galvín-Villa (ред.). Исследования по малакологии и конхилиологии в Мексике. Университет Гвадалахары, Мексика.
10. Юн-Джин В. (2006) Глубоководные гидротермальные источники: экология и эволюция J. Ecol Field Biol.29: 175-183.