OCEANOGRAFIJA: ZGODOVINA, PODROČJE ŠTUDIJA, VEJE IN RAZISKAVE - ZNANOST - 2026

Oceanografija je veda, ki preučuje oceani in morja v njihove fizikalne, kemijske, geološke in biološke. Poznavanje oceanov in morij je bistvenega pomena, saj so po sprejetih teorijah morja središče izvora življenja na Zemlji.

Beseda oceanografija izhaja iz grškega okeanosa (voda, ki obdaja zemljo) in grafeina (opisuje), kovanca pa je bila leta 1584. Uporablja se kot sinonim oceanologija (preučevanje vodnih teles), prvič uporabljen leta 1864.

Oceanografsko plovilo in avtonomno vozilo v Lornu na Škotskem. Vir: StifynTonna, iz Wikimedia Commons

Začel se je razvijati iz antične Grčije z deli Aristotela. Pozneje, v 17. stoletju, je Isaac Newton izvedel prve oceanografske študije. Iz teh raziskav so različni raziskovalci pomembno prispevali k razvoju oceanografije.

Oceanografija je razdeljena na štiri glavne veje študija: fizika, kemija, geologija in morska biologija. Skupaj te veje študija omogočajo celovito obravnavanje kompleksnosti oceanov.

Najnovejše raziskave oceanografije so se osredotočile na vplive globalnih podnebnih sprememb na dinamiko oceanov. Prav tako nas je zanimalo preučevanje ekosistemov v morskih rovih.

Zgodovina

Začetki

Človek je bil že od samega nastanka povezan z morji in oceani. Njegovi prvi pristopi k razumevanju morskega sveta so bili praktični in uporabni, saj je bil vir hrane in komunikacijskih poti.

Mornarji so bili zainteresirani za določanje pomorskih poti s pripravo navigacijskih kart. Prav tako je bilo v začetku oceanografije zelo pomembno poznavanje gibanja morskih tokov.

Na biološkem področju je že v antični Grčiji filozof Aristotel opisal 180 vrst morskih živali.

Nekatere prve oceanografske teoretične študije so posledica Newtona (1687) in Laplasa (1775), ki sta preučevala površinske plime. Podobno so navigatorji, kot sta Cook in Vancouver, v poznem 18. stoletju opravili pomembna znanstvena opazovanja.

XIX stoletje

Za očeta biološke oceanografije velja britanski naravoslovec Edward Forbes (1815-1854). Ta avtor je bil prvi, ki je izvajal raziskave morske biote na različnih globinah. Tako sem lahko ugotovil, da so organizmi na teh ravneh različno razporejeni.

Veliko ocenjevalcev tega časa je pomembno prispevalo k oceanografiji. Charles Darwin je med njimi prvi razložil, kako izvirajo atoli (koralni oceanski otoki), Benjamin Franklin in Louis Antoine de Bougainville pa sta prispevala k poznavanju oceanskih tokov severnega in južnega Atlantika.

Mathew Fontaine Maury je bil severnoameriški znanstvenik, ki velja za očeta fizične oceanografije. Ta raziskovalec je bil prvi, ki je sistematično zbiral obsežne podatke o oceanu. Njihovi podatki so bili pridobljeni predvsem iz ladijskih zapisov o navigaciji.

Mathew Fontaine. Vir: Maury Brendann, prek Wikimedia Commons

V tem obdobju so se začele organizirati morske odprave v znanstvene namene. Prva od njih je bila angleška ladja HMS Challenger, ki jo je vodil Škoc Charles Wyville Thomson. To plovilo je plulo od leta 1872 do 1876, rezultati, dobljeni v njem, pa so vsebovani v delu v 50 zvezkih.

Dvajseto stoletje

Med drugo svetovno vojno je imela oceanografija veliko vlogo pri načrtovanju mobilizacije flot in iztovarjanj. Od tod so izhajale raziskave dinamike valov, širjenja zvoka v vodi, obalne morfologije, med drugimi vidiki.

Leta 1957 je bilo praznovanje mednarodnega geofizičnega leta, ki je imelo velik pomen pri promociji oceanografskih študij. Ta dogodek je bil odločilen pri spodbujanju mednarodnega sodelovanja pri izvajanju oceanografskih študij po vsem svetu.

Kot del tega sodelovanja je bila med letom 1960 med Švico in ZDA izvedena skupna podmorniška odprava; Bathyscaphe (majhno globoko potapljajoče plovilo) Trst je v Marijanskem rovu dosegel globino 10.916 metrov.

Bathyscaphe Trst. Vir: Glej stran za avtorja, prek Wikimedia Commons.

Leta 1977 je bila izvedena še ena pomembna podvodna odprava z ameriškim potopnim Alvinom. Ta odprava je omogočila odkrivanje in preučevanje globokomorskih hidrotermalnih travnikov.

Na koncu je treba izpostaviti vlogo poveljnika Jacques-Yves Cousteauja pri poznavanju in razširjanju oceanografije. Cousteau je dolga leta vodil francosko oceanografsko plovilo Calypso, kjer so bile izvedene številne oceanografske odprave. Prav tako so na informativnem področju snemali različne dokumentarne filme, ki so sestavljali serijo, imenovano Jacques Cousteau, Podvodni svet.

Področje študija

Študijsko področje oceanografije obsega vse vidike svetovnih oceanov in morij, vključno z obalnimi območji.

Oceani in morja so fizikalno-kemijska okolja, ki gostijo veliko raznolikost življenja. Predstavljajo vodno okolje, ki zavzema približno 70% površine planeta. Voda in njena širitev ter astronomske in klimatske sile, ki vplivajo nanjo, določajo njene posebne značilnosti.

Na planetu so trije veliki oceani; pacifiški, atlantski in indijski. Ti oceani so med seboj povezani in ločujejo velike celinske regije. Atlantik ločuje Azijo in Evropo od Amerike, medtem ko Tihi ocean deli Azijo in Oceanijo od Amerike. Indijski ocean ločuje Afriko od Azije na območju blizu Indije.

Oceanski bazeni se začnejo na obali, povezani s celinsko polico (potopljeni del celin). Območje ploščadi doseže največ 200 globin in se konča v strmem pobočju, ki se povezuje z morskim dnom.

V oceanskem dnu so gore s povprečno višino 2000 m (grebeni) in osrednja brazda. Od tod izvira magma, ki prihaja iz astenosfere (notranje plasti zemlje, oblikovane iz viskoznih materialov), ki se odlaga in tvori dno oceana.

Podružnice oceanografije

Sodobna oceanografija je razdeljena na štiri veje študija. Vendar je morsko okolje zelo povezano in zato oceanografi upravljajo s temi območji, ne da bi postali preveč specializirani.

Fizična oceanografija

Ta veja oceanografije preučuje fizične in dinamične lastnosti vode v oceanih in morjih. Njegov glavni cilj je razumeti kroženje oceanov in kako se toplota porazdeli v teh vodnih telesih.

Upoštevajte vidike, kot so temperatura, slanost in gostota vode. Druge pomembne lastnosti so barva, svetloba in širjenje zvoka v oceanih in morjih.

Ta veja oceanografije proučuje tudi interakcijo atmosferske dinamike z vodnimi masami. Poleg tega vključuje gibanje oceanskih tokov v različnih lestvicah.

Kemijska oceanografija

Proučuje kemično sestavo morskih voda in usedlin, temeljne kemijske cikle in njihovo interakcijo z atmosfero in litosfero. Po drugi strani se ukvarja s preučevanjem sprememb, ki so nastale z dodatkom antropskih snovi.

Prav tako kemijska oceanografija proučuje, kako kemična sestava vode vpliva na fizične, geološke in biološke procese oceanov. V posebnem primeru morske biologije razlaga, kako kemijska dinamika vpliva na žive organizme (morska biokemija).

Geološka oceanografija ali morska geologija

Ta veja je odgovorna za preučevanje oceanskega substrata, vključno z njegovimi najglobljimi plastmi. Obravnavani so dinamični procesi tega substrata in njihov vpliv na strukturo morskega dna in obale.

Morska geologija raziskuje mineraloško sestavo, strukturo in dinamiko različnih oceanskih plasti, zlasti tistih, povezanih s podmorničnimi vulkanskimi aktivnostmi in subdukcijskimi pojavi, ki sodelujejo pri celinskem potoku.

Preiskave, izvedene na tem področju, so omogočile preverjanje pristopov teorije kontinentalnega razpada.

Po drugi strani ima ta panoga izredno pomembno praktično uporabo v sodobnem svetu, saj ima velik pomen za pridobivanje mineralnih surovin.

Študije geoloških raziskav na morskem dnu omogočajo izkoriščanje obalnih polj, zlasti zemeljskega plina in nafte.

Biološka oceanografija ali morska biologija

Ta veja oceanografije preučuje morsko življenje, zato obsega vse veje biologije, ki se uporabljajo v morskem okolju.

Področje morske biologije preučuje tako klasifikacijo živih bitij kot njihovega okolja, njihovo morfologijo in fiziologijo. Poleg tega upošteva ekološke vidike, ki povezujejo to biotsko raznovrstnost s fizičnim okoljem.

Koralni greben v Ritiksih Andamanskih otokov (Indija), Wikimedia Commons

Morska biologija je razdeljena na štiri veje glede na območje morij in oceanov, ki jih preučujete. To so:

• Pelagična oceanografija : osredotoča se na preučevanje ekosistemov v odprtih vodah, daleč od celinskega pasu.
• Neritna oceanografija : upoštevajo se živi organizmi na območjih blizu obale znotraj celinskega pasu.
• Bentozna oceanografija : nanaša se na preučevanje ekosistemov, ki jih najdemo na površini morskega dna.
• Densna oceanografija : preučujejo se živi organizmi, ki živijo v bližini morskega dna v obalnih območjih in znotraj celinskega pasu. Predvidena je največja globina 500 m.

Nedavne raziskave

Fizična oceanografija in podnebne spremembe

Nedavne raziskave vključujejo tiste, ki ocenjujejo vplive globalnih podnebnih sprememb na oceansko dinamiko. Ugotovljeno je bilo na primer, da glavni sistem oceanskega toka (atlantski tok) spreminja svojo dinamiko.

Znano je, da sistem morskih tokov nastaja zaradi razlik v gostoti vodnih mas, ki jih v glavnem določajo temperaturni gradienti. Tako so toplovodne mase lažje in ostanejo v površinskih plasteh, medtem ko hladne mase tonejo.

V Atlantiku se tople vodne mase premikajo severno od Karibov ob zalivskem toku in ko se premikajo proti severu, se ohladijo in potonejo, vrnejo se proti jugu. Po mnenju uvodnika revije Nature (556, 2018) se je ta mehanizem upočasnil.

Predpostavlja se, da je upočasnitev sedanjega sistema posledica odmrzovanja, ki ga povzroča globalno segrevanje. Zaradi tega je oskrba s sladko vodo večja, koncentracija soli in gostota vode pa spremenjena, kar vpliva na gibanje vodnih mas.

Pretok tokov prispeva k uravnavanju svetovne temperature, porazdelitvi hranil in plinov, njihovo spreminjanje pa ima resne posledice za planetni sistem.

Kemijska oceanografija

Ena izmed raziskav, ki trenutno okupira oceanografe, je preučevanje zakisanosti morij, predvsem zaradi vpliva ravni pH na morsko življenje.

Ravni CO ₂ v ozračju so se v zadnjih letih močno povečale zaradi velike porabe fosilnih goriv z različnimi človeškimi dejavnostmi.

Ta CO _{2 se} raztopi v morski vodi, kar ustvarja znižanje pH oceanov. Zakisanost oceanov negativno vpliva na preživetje številnih morskih vrst.

Leta 2016 sta Albright s sodelavci izvedla prvi poskus zakisanja oceanov v naravnem ekosistemu. V tej raziskavi so ugotovili, da zakisanost lahko zmanjša kalcifikacijo koral do 34%.

Morska geologija

Ta veja oceanografije je raziskovala gibanje tektonskih plošč. Te plošče so drobci litosfere (toge zunanje plasti zemeljskega plašča), ki se premikajo nad astenosfero.

Nedavne raziskave Li in sodelavcev, objavljene leta 2018, so pokazale, da lahko velike tektonske plošče izvirajo iz zlitja manjših plošč. Avtorji naredijo klasifikacijo teh plošč na podlagi njihovega izvora in preučijo dinamiko njihovega gibanja.

Poleg tega ugotavljajo, da obstaja veliko mikroplošč, povezanih z velikimi tektonskimi ploščami Zemlje. Navedeno je, da lahko razmerje med tema dvema ploščama pripomore k utrjevanju teorije o kontinentalnem razmiku.

Biološka oceanografija ali morska biologija

V zadnjih letih je eno najbolj presenetljivih odkritij v morski biologiji prisotnost organizmov v morskih rovih. Ena od teh raziskav je bila izvedena v jarku Galapagoških otokov, pri čemer je pokazala zapleten ekosistem, kjer so prisotni številni nevretenčarji in bakterije (Yong-Jin 2006).

Morski rovi nimajo dostopa do sončne svetlobe glede na njihovo globino (2500 metrov nadmorske višine), zato je trofična veriga odvisna od avtotrofnih kemosintetskih bakterij. Ti organizmi pritrjujejo CO ₂ iz vodikovega sulfida, dobljenega iz hidrotermalnih zračnikov.

Ugotovljeno je, da so makroinvertebratske skupnosti, ki naseljujejo globoke vode, zelo raznolike. Poleg tega se predlaga, da bo stiskanje teh ekosistemov zagotovilo ustrezne informacije za razjasnitev izvora življenja na planetu.

Reference

1. Albright et al. (2017). Obrat zakisanosti oceana poveča kalcifikacijo koralnega grebena. Narava 531: 362-365.
2. Caldeira K in ME Wickett (2003) Antropogeni pH ogljika in oceanov. Narava 425: 365–365
3. Editoral (2018) Pazi na ocean. Narava 556: 149
4. Lalli CM in TR Parsons (1997) Biološka oceanografija. Uvod. Druga izdaja Odprta univerza. ELSEVIER. Oxford, Združeno kraljestvo. 574 str.
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 in G Zhang (2018) Tektonika mikroplošč: nova spoznanja mikro blokov v svetovnih oceanih, celinskih robovih in globokem plašču Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
6. Pickerd GL in WL Emery. (1990) Opisna fizikalna oceanografija. Uvod. Peta razširjena izdaja. Pergamon Press. Oxford, Združeno kraljestvo. 551 str.
7. Riley JP in R Chester (1976). Kemijska oceanografija. 2. izdaja Letnik 6. Akademska tiska. London, Združeno kraljestvo. 391 str.
8. Wiebe PH in MC Benfield (2003) Od Hensenove mreže do štiridimenzionalne biološke oceanografije. Napredek v oceanografiji. 56: 7–136.
9. Zamorano P in ME Hendrickx. (2007) Biocenoza in razširjanje globokomorskih mehkužcev v mehiškem Tihem oceanu: ocena napredka. Stran 48–49. V: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González in CM Galvín-Villa (ur.). Študije malakologije in konhiliologije v Mehiki. Univerza v Guadalajari, Mehika.
10. Yong-Jin W (2006) Globokomorski hidrotermalni odtoki: ekologija in evolucija J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.