OCEANOGRAFI: HISTORIE, STUDIERETNING, GRENE OG FORSKNING - VIDENSKAB - 2025

Den oceanografi er den videnskab, som studerer havene i deres fysiske, kemiske, geologiske og biologiske. Kendskab til havene og havene er væsentlig, da havene ifølge accepterede teorier er centrum for livets oprindelse på Jorden.

Ordet oceanografi kommer fra de græske okeanos (vand, der omgiver jorden) og graphein (beskriver), og blev opfundet i 1584. Det bruges som synonym oceanologi (undersøgelse af vandmasser), der blev brugt for første gang i 1864.

Oceanografisk fartøj og autonomt køretøj i Lorne, Skotland. Kilde: StifynTonna, fra Wikimedia Commons

Det begyndte at udvikle sig fra det antikke Grækenland med Aristoteles værker. Senere, i det 17. århundrede, udførte Isaac Newton de første oceanografiske undersøgelser. Fra disse undersøgelser har forskellige forskere bidraget væsentligt til udviklingen af ​​oceanografi.

Oceanografi er opdelt i fire hovedgrene af studiet: fysik, kemi, geologi og marinbiologi. Samlet set gør disse grene af undersøgelser det muligt at omfatte havens kompleksitet.

Den seneste forskning inden for oceanografi har fokuseret på virkningerne af globale klimaændringer på dynamikken i oceanerne. Ligeledes har undersøgelsen af ​​økosystemer, der findes i havgravne, været af interesse.

Historie

Begyndelsen

Mennesket har lige fra sin oprindelse haft et forhold til havet og oceanerne. Hans første tilgange til at forstå den marine verden var praktisk og utilitaristisk, da det var en kilde til mad- og kommunikationskanaler.

Sejlerne var interesserede i at fastlægge de maritime ruter ved hjælp af udarbejdelsen af ​​navigationsdiagrammer. På samme måde var det i begyndelsen af ​​oceanografien meget vigtigt at kende bevægelsen af ​​havstrømme.

På det biologiske felt, allerede i det antikke Grækenland, beskrev filosofen Aristoteles 180 arter af havdyr.

Nogle af de første oceanografiske teoretiske studier skyldes Newton (1687) og Laplace (1775), der studerede overfladevande. Tilsvarende gjorde navigatører som Cook og Vancouver vigtige videnskabelige observationer i slutningen af ​​det 18. århundrede.

XIX århundrede

Far til biologisk oceanografi betragtes som den britiske naturforsker Edward Forbes (1815-1854). Denne forfatter var den første til at gennemføre undersøgelser af marin biota på forskellige dybder. Således var jeg i stand til at bestemme, at organismerne var distribueret forskelligt på disse niveauer.

Mange andre videnskabsmænd på den tid leverede vigtige bidrag til oceanografi. Blandt disse var Charles Darwin den første til at forklare, hvordan atollerne (koralhavsøerne) opstod, mens Benjamin Franklin og Louis Antoine de Bougainville bidrog til viden om havstrømme i henholdsvis Nord- og Sydatlanten.

Mathew Fontaine Maury var en nordamerikansk videnskabsmand, der betragtes som far til fysisk oceanografi. Denne forsker var den første, der systematisk indsamlede store havdata. Deres data blev hovedsagelig indhentet fra skibsnavigationsposter.

Mathew Fontaine. Kilde: Maury Brendann, via Wikimedia Commons

I løbet af denne periode begyndte man at organisere marineekspeditioner til videnskabelige formål. Den første af disse var det af det engelske skib HMS Challenger, ledet af skotten Charles Wyville Thomson. Dette fartøj sejlede fra 1872 til 1876, og de opnåede resultater er indeholdt i et værk på 50 volumener.

Tyvende århundrede

Under 2. verdenskrig havde oceanografi en stor anvendelighed til at planlægge mobilisering af flåder og landinger. Derfra kom forskning på bølgedynamik, lydformering i vand, kystmorfologi, blandt andre aspekter.

I 1957 fejredes det internationale geofysiske år, hvilket havde stor relevans for at fremme oceanografiske studier. Denne begivenhed var afgørende for at fremme internationalt samarbejde om gennemførelse af oceanografiske studier over hele verden.

Som led i dette samarbejde blev der i 1960 gennemført en fælles ubådekspedition mellem Schweiz og De Forenede Stater; bathyscaphe (lille dybdykkerskib) Trieste nåede en dybde på 10.916 meter i Mariana-grøften.

Bathyscaphe Trieste. Kilde: Se side for forfatter via Wikimedia Commons.

En anden vigtig undervandsekspedition blev gennemført i 1977 med De Forenede Staters nedsænkede Alvin. Denne ekspedition gjorde det muligt at opdage og studere dybe hav-hydrotermiske enge.

Endelig er det værd at fremhæve kommandant Jacques-Yves Cousteaus rolle i viden og formidling af oceanografi. Cousteau dirigerede det franske oceanografiske fartøj Calypso i mange år, hvor adskillige oceanografiske ekspeditioner blev udført. På det informative område blev der ligeledes filmet forskellige dokumentarer, der udgjorde serien kendt som The Underwater World af Jacques Cousteau.

Studieområde

Studiet af oceanografi omfatter alle aspekter af verdens oceaner og have, herunder kystområder.

Havene og havene er fysisk-kemiske miljøer, der er vært for en stor mangfoldighed i livet. De repræsenterer et vandmiljø, der optager omkring 70% af planetens overflade. Vandet og dets forlængelse plus astronomiske og klimatiske kræfter, der påvirker det, bestemmer dets særlige egenskaber.

Der er tre store oceaner på planeten; Stillehavet, Atlanterhavet og det indiske. Disse oceaner er sammenkoblet og adskiller store kontinentale regioner. Atlanterhavet adskiller Asien og Europa fra Amerika, mens Stillehavet adskiller Asien og Oceanien fra Amerika. Det Indiske Ocean adskiller Afrika fra Asien i området nær Indien.

Havbassiner begynder på kysten forbundet med kontinentalsokkelen (nedsænket del af kontinenterne). Platformområdet når maksimale dybder på 200 m og ender i en stejl skråning, der forbinder med havbunden.

Havbunden har bjerge med en gennemsnitlig højde på 2000 m (kamme) og en central fure. Herfra kommer magmaen, der kommer fra asthenosfæren (det indre lag af jorden dannet af tyktflydende materialer), der aflejres og danner havbunden.

Filialer af oceanografi

Moderne oceanografi er opdelt i fire undersøgelsesgrene. Havmiljøet er dog stærkt integreret, og derfor forvalter oceanografer disse områder uden at blive alt for specialiserede.

Fysisk oceanografi

Denne gren af ​​oceanografi undersøger de fysiske og dynamiske egenskaber ved vand i havene og havene. Dets vigtigste mål er at forstå havcirkulationen og hvordan varme distribueres i disse vandmasser.

Tag højde for aspekter som temperatur, saltholdighed og vandets densitet. Andre relevante egenskaber er farve, lys og forplantning af lyd i havene og havene.

Denne gren af ​​oceanografi undersøger også samspillet mellem atmosfærisk dynamik og vandmasser. Derudover inkluderer det bevægelse af havstrømme i forskellige skalaer.

Kemisk oceanografi

Det undersøger den kemiske sammensætning af havvand og sedimenter, de grundlæggende kemiske cyklusser og deres interaktion med atmosfæren og lithosfæren. På den anden side vedrører den undersøgelsen af ​​de ændringer, der er produceret ved tilsætning af antropiske stoffer.

Ligeledes studerer kemisk oceanografi, hvordan den kemiske sammensætning af vand påvirker havets fysiske, geologiske og biologiske processer. I det særlige tilfælde af marinbiologi fortolker det, hvordan kemisk dynamik påvirker levende organismer (marin biokemi).

Geologisk oceanografi eller havgeologi

Denne gren er ansvarlig for undersøgelsen af ​​det oceaniske underlag, inklusive dets dybeste lag. De dynamiske processer af dette underlag og deres indflydelse på strukturen af ​​havbunden og kysterne behandles.

Marine geologi undersøger den mineralogiske sammensætning, struktur og dynamik i de forskellige oceaniske lag, især dem, der er relateret til vulkanske ubådaktiviteter og subduktionsfænomener involveret i kontinental drift.

Undersøgelserne, der blev udført på dette felt, tillod at verificere tilgange til teorien om kontinental drift.

På den anden side har denne gren en ekstremt relevant praktisk anvendelse i den moderne verden på grund af den store betydning, den har for at få mineralressourcer.

Geologiske efterforskningsundersøgelser på havbunden tillader udnyttelse af offshore-felter, især naturgas og olie.

Biologisk oceanografi eller marinbiologi

Denne gren af ​​oceanografien studerer marint liv, derfor omfatter den alle grene af biologi, der anvendes til det marine miljø.

Området marinbiologi studerer både klassificeringen af ​​levende væsener og deres miljøer, deres morfologi og fysiologi. Derudover tager den hensyn til de økologiske aspekter, der vedrører denne biologiske mangfoldighed med dets fysiske miljø.

Korallrev i Andaman Islands (Indien) Ritiks, fra Wikimedia Commons

Marinbiologi er opdelt i fire grene i henhold til det område af havene og oceanerne, du studerer. Disse er:

• Pelagisk oceanografi: det fokuserer på undersøgelsen af ​​økosystemer, der er til stede i åbne farvande, langt fra kontinentalsokkelen.
• Neritisk oceanografi: der tages højde for levende organismer, der er til stede i områder nær kysten på kontinentalsoklen.
• Benthisk oceanografi: henvist til undersøgelsen af ​​de økosystemer, der findes på overfladen af ​​havbunden.
• Demersal oceanografi: levende organismer, der lever nær havbunden i kystområder og inden for kontinentalsoklen, studeres. En maksimal dybde på 500 m overvejes.

Seneste forskning

Fysisk oceanografi og klimaændringer

Nyere forskning inkluderer dem, der vurderer virkningerne af globale klimaændringer på havdynamikken. For eksempel har det vist sig, at det vigtigste havstrømssystem (den atlantiske strøm) ændrer dens dynamik.

Det er kendt, at systemet med havstrømme genereres af forskelle i massefylden af ​​vandmasser, hovedsageligt bestemt af temperaturgradienter. Således er varme vandmasser lettere og forbliver i de overfladiske lag, mens kolde masser synker.

I Atlanterhavet bevæger sig varmt vandmasser nord fra Caribien ved Golfstrømmen, og når de bevæger sig nordpå, afkøles de og synker ned og vender tilbage mod syd. I følge redaktion af tidsskriftet Nature (556, 2018) er denne mekanisme nedsat.

Det antydes, at decelerationen af ​​det nuværende system skyldes optøningen forårsaget af den globale opvarmning. Dette får tilførslen af ​​ferskvand til at være større, og koncentrationen af ​​salte og densitet af vandet ændres, hvilket påvirker bevægelsen af ​​vandmasser.

Strømmen af ​​strømninger bidrager til regulering af verdens temperatur, distribution af næringsstoffer og gasser, og deres ændring har alvorlige konsekvenser for planetariet.

Kemisk oceanografi

En af de forskningsgrænser, der i øjeblikket er opmærksomme på oceanografer, er undersøgelsen af ​​forsuring af havene, hovedsageligt på grund af effekten af ​​pH-niveauet på livet i havet.

Niveauet af CO ₂ i atmosfæren er steget kraftigt i de senere år på grund af det høje forbrug af fossile brændstoffer ved forskellige menneskelige aktiviteter.

Denne CO ₂ opløses i havvand og skaber et fald i havets pH. Forsuringen af ​​verdenshavene påvirker overlevelsen af ​​mange marine arter negativt.

I 2016 gennemførte Albright og kolleger det første forsuring af havforsyningen i et naturligt økosystem. I denne undersøgelse blev det fundet, at forsurning kan reducere forkalkningen af ​​koraller med op til 34%.

Marine geologi

Denne gren af ​​oceanografi har undersøgt bevægelsen af ​​tektoniske plader. Disse plader er fragmenter af lithosfæren (stift ydre lag af jordens mantel), der bevæger sig over asthenosfæren.

Nylig undersøgelse af Li og kolleger, der blev offentliggjort i 2018, fandt, at store tektoniske plader kan stamme fra fusionen af ​​mindre plader. Forfatterne foretager en klassificering af disse mikroplader baseret på deres oprindelse og studerer dynamikken i deres bevægelser.

Desuden finder de ud af, at der er et stort antal mikroplader, der er forbundet med Jordens store tektoniske plader. Det er indikeret, at forholdet mellem disse to typer plader kan være med til at konsolidere teorien om kontinental drift.

Biologisk oceanografi eller marinbiologi

I de senere år har en af ​​de mest markante opdagelser inden for marinbiologi været tilstedeværelsen af ​​organismer i marine skyttegrave. En af disse undersøgelser blev udført i grøften på Galapagos-øerne, der viser et komplekst økosystem, hvor mange hvirvelløse dyr og bakterier er til stede (Yong-Jin 2006).

Marine skyttegrave har ikke adgang til sollys i betragtning af deres dybde (2.500 meter over havets overflade), så den trofiske kæde afhænger af autotrofiske kemosyntetiske bakterier. Disse organismer fikserer CO ₂ fra hydrogensulfid opnået fra hydrotermiske åbninger.

Makroinvirveldyrsamfund, der bor i dybe farvande, har vist sig at være meget forskellige. Derudover foreslås det, at komprimering af disse økosystemer vil give relevant information til at belyse livets oprindelse på planeten.

Referencer

1. Albright et al. (2017). Omvendelse af havforsuring forbedrer forkalkning af netto korallerrev. Natur 531: 362-365.
2. Caldeira K og ME Wickett (2003) Anthropogenic carbon and ocean pH. Natur 425: 365–365
3. Editoral (2018) Se havet. Natur 556: 149
4. Lalli CM og TR Parsons (1997) Biologisk oceanografi. En introduktion. Anden version. Det åbne universitet. 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 og G Zhang (2018) Mikroplaktektonik: ny indsigt fra mikroblokke i de globale oceaner, kontinentale marginer og dyb mantel Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
6. Pickerd GL og WL ​​Emery. (1990) Beskrivende fysisk oceanografi. En introduktion. Femte forstørrede udgave. Pergamon Press. Oxford, UK. 551 s.
7. Riley JP og R Chester (1976). Kemisk oceanografi. 2. udgave. Bind 6. Academic Press. London, UK. 391 s.
8. Wiebe PH og MC Benfield (2003) Fra Hensen net mod fire-dimensionel biologisk oceanografi. Fremskridt inden for oceanografi. 56: 7–136.
9. Zamorano P og ME Hendrickx. (2007) Biocenose og distribution af dybhavs bløddyr i det mexicanske Stillehav: en evaluering af fremskridt. S. 48-49. I: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González og CM Galvín-Villa (red.). Undersøgelser om malacologi og conchiliologi i Mexico. University of Guadalajara, Mexico.
10. Yong-Jin W (2006) Dybhavshydrotermiske åbninger: økologi og evolution J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.