OCEANOGRAFI: HISTORIA, STUDIERIKT, FILIALER OCH FORSKNING - VETENSKAP - 2025

Den oceanografi är den vetenskap som studerar haven i deras fysiska, kemiska, geologiska och biologiska. Kunskap om hav och hav är väsentlig, eftersom enligt accepterade teorier är haven centrum för livets ursprung på jorden.

Ordet oceanografi kommer från de grekiska okeanos (vatten som omger jorden) och graphein (beskriv) och myntades 1584. Det används som en synonym oceanologi (studie av vattendrag), som användes för första gången 1864.

Oceanografiskt fartyg och autonomt fordon, i Lorne, Skottland. Källa: StifynTonna, från Wikimedia Commons

Det började utvecklas från antika Grekland med Aristoteles verk. Senare, på 1600-talet, genomförde Isaac Newton de första oceanografiska studierna. Från dessa studier har olika forskare gett viktiga bidrag till utvecklingen av oceanografi.

Oceanografi är indelad i fyra huvudgrenar för studier: fysik, kemi, geologi och marinbiologi. Sammantaget gör dessa grenar av studier det möjligt att ta itu med havens komplexitet.

Den senaste forskningen inom oceanografi har fokuserat på effekterna av global klimatförändring på havens dynamik. Likaså har studien av ekosystem som finns i maringravar varit av intresse.

Historia

Början

Från dess ursprung har människan haft en relation med hav och hav. Hans första metoder för att förstå den marina världen var praktiska och utilitaristiska, eftersom det var en källa till mat- och kommunikationskanaler.

Sjömännen var intresserade av att fixa de maritima vägarna genom att utarbeta navigationsdiagram. På samma sätt, i början av oceanografin, var det av stor betydelse att känna till rörelsen av marinströmmar.

På det biologiska fältet, redan i antika Grekland, beskrev filosofen Aristoteles 180 arter av marina djur.

Några av de första oceanografiska teoretiska studierna beror på Newton (1687) och Laplace (1775), som studerade ytvatten. På samma sätt gjorde navigatörer som Cook och Vancouver viktiga vetenskapliga observationer i slutet av 1700-talet.

XIX-talet

Far till biologisk oceanografi anses vara den brittiska naturforskaren Edward Forbes (1815-1854). Författaren var den första som genomförde undersökningar av marin biota på olika djup. Således kunde jag fastställa att organismerna fördelades olika på dessa nivåer.

Många andra forskare på den tiden gav viktiga bidrag till oceanografin. Bland dessa var Charles Darwin den första som förklarade hur atoller (koralliska öar) härstammade, medan Benjamin Franklin och Louis Antoine de Bougainville bidrog till kunskapen om havströmmarna i Nord- och Sydatlanten.

Mathew Fontaine Maury var en nordamerikansk forskare som ansågs vara far till fysisk oceanografi. Denna forskare var den första som systematiskt samlade in storskalig havdata. Deras uppgifter erhölls främst från fartygsnavigeringsposter.

Mathew Fontaine. Källa: Maury Brendann, via Wikimedia Commons

Under denna period började marina expeditioner organiseras för vetenskapliga ändamål. Den första av dessa var det av det engelska skeppet HMS Challenger, ledat av skotaren Charles Wyville Thomson. Detta fartyg seglade från 1872 till 1876, och de resultat som erhållits i det ingår i ett arbete på 50 volymer.

Det tjugonde århundradet

Under andra världskriget hade oceanografi en stor tillämpbarhet för att planera mobilisering av flottor och landningar. Därifrån kom forskning om vågdynamik, ljudutbredning i vatten, kustmorfologi, bland andra aspekter.

1957 firades det internationella geofysiska året, som hade stor betydelse för att främja oceanografiska studier. Denna händelse var avgörande för att främja internationellt samarbete för att genomföra oceanografiska studier över hela världen.

Som ett led i detta samarbete genomfördes under 1960 en gemensam ubåtekspedition mellan Schweiz och USA; Bathyscaphe (litet djupdykningsfartyg) Trieste nådde ett djup på 10 916 meter i Mariana Trench.

Bathyscaphe Trieste. Källa: Se sidan för författare via Wikimedia Commons.

En annan viktig undervattensekspedition genomfördes 1977 med USA: s nedsänkbara Alvin. Denna expedition gjorde det möjligt att upptäcka och studera djuphavs hydrotermiska ängar.

Slutligen är det värt att lyfta fram rollen som befälhavaren Jacques-Yves Cousteau i kunskap och spridning av oceanografi. Cousteau ledde det franska oceanografiska fartyget Calypso under många år, där många oceanografiska expeditioner genomfördes. På det informativa området filmades också olika dokumentärer som utgjorde serien känd som The Underwater World av Jacques Cousteau.

Studieområde

Studien av oceanografi omfattar alla aspekter av världens hav och hav, inklusive kustområden.

Hav och hav är fysikalisk-kemiska miljöer som är värd för en stor mångfald av liv. De representerar en vattenmiljö som upptar cirka 70% av planetens yta. Vattnet och dess förlängning, plus astronomiska och klimatkrafter som påverkar det, bestämmer dess speciella egenskaper.

Det finns tre stora hav på planeten; Stilla havet, Atlanten och Indiska. Dessa hav är sammankopplade och separerar stora kontinentala regioner. Atlanten separerar Asien och Europa från Amerika, medan Stilla havet delar Asien och Oceanien från Amerika. Indiska oceanen skiljer Afrika från Asien i området nära Indien.

Havsbassänger börjar vid kusten i samband med kontinentalsockeln (nedsänkt del av kontinenterna). Plattformområdet når max 200 m djup och slutar i en brant sluttning som ansluter till havsbotten.

Havsbotten har berg med en genomsnittlig höjd på 2000 m (åsar) och en central fåra. Härifrån kommer magma som kommer från asthenosfären (det inre skiktet av jorden som består av viskösa material), som avsätts och bildar havsbotten.

Oceanografiska grenar

Modern oceanografi är indelad i fyra grenar av studier. Men den marina miljön är mycket integrerad och därför hanterar oceanografer dessa områden utan att bli alltför specialiserade.

Fysisk oceanografi

Denna gren av oceanografi studerar de fysiska och dynamiska egenskaperna hos vatten i hav och hav. Dess huvudsakliga mål är att förstå havets cirkulation och hur värme fördelas i dessa vattendrag.

Ta hänsyn till aspekter som temperatur, salthalt och vattentäthet. Andra relevanta egenskaper är färg, ljus och spridning av ljud i hav och hav.

Denna gren av oceanografi studerar också interaktionen mellan atmosfärisk dynamik och vattenmassor. Dessutom inkluderar det rörelse av havströmmar i olika skalor.

Kemisk oceanografi

Den studerar den kemiska sammansättningen av marina vatten och sediment, de grundläggande kemiska cyklerna och deras interaktion med atmosfären och litosfären. Å andra sidan behandlar den studien av de förändringar som framställts genom tillsats av antropiska ämnen.

På samma sätt studerar kemisk oceanografi hur den kemiska sammansättningen av vatten påverkar havets fysiska, geologiska och biologiska processer. I det specifika fallet av marinbiologi tolkar det hur kemisk dynamik påverkar levande organismer (marin biokemi).

Geologisk oceanografi eller marin geologi

Denna gren är ansvarig för studien av det havssubstrat, inklusive dess djupaste lager. De dynamiska processerna för detta underlag och deras inflytande på strukturen på havsbotten och kusten behandlas.

Marin geologi undersöker den mineralogiska sammansättningen, strukturen och dynamiken i de olika oceaniska skikten, särskilt de som är relaterade till vulkaniska ubåtaktiviteter och subduktionsfenomen som är involverade i kontinental drift.

De undersökningar som gjordes på detta område tillät verifiering av teorin om kontinental drift.

Å andra sidan har denna gren en oerhört relevant praktisk tillämpning i den moderna världen på grund av den stora betydelsen den har för att få mineralresurser.

Geologiska prospekteringsstudier på havsbotten tillåter utnyttjande av offshore-fält, särskilt naturgas och olja.

Biologisk oceanografi eller marinbiologi

Denna gren av oceanografi studerar marint liv, därför omfattar den alla grenar av biologi som tillämpas på den marina miljön.

Inom området marinbiologi studeras både klassificeringen av levande varelser och deras miljöer, deras morfologi och fysiologi. Dessutom tar den hänsyn till de ekologiska aspekterna som rör denna biologiska mångfald med dess fysiska miljö.

Korallrev i Andamanöarna (Indien) Ritiks, från Wikimedia Commons

Marinbiologi är indelad i fyra grenar beroende på havsområden och hav som du studerar. Dessa är:

• Pelagisk oceanografi : den fokuserar på studien av ekosystem som finns i öppet vatten, långt från kontinentalsockeln.
• Neritisk oceanografi : levande organismer som finns i områden nära kusten, på kontinentalsockeln, beaktas.
• Bottenisk oceanografi : hänvisade till studien av de ekosystem som finns på havsbotten.
• Demersal oceanografi : levande organismer som lever nära havsbotten i kustområden och inom kontinentalsockeln studeras. Ett maximalt djup på 500 m övervägs.

Nyligen genomförd forskning

Fysisk oceanografi och klimatförändringar

Ny forskning inkluderar de som utvärderar effekterna av globala klimatförändringar på havsdynamiken. Till exempel har det visat sig att det huvudsakliga havströmssystemet (atlantiska strömmen) förändrar dess dynamik.

Det är känt att systemet med marina strömmar genereras av skillnader i tätheten av vattenmassor, huvudsakligen bestämda av temperaturgradienter. Således är massor av hett vatten lättare och förblir i de ytliga skikten, medan kalla massor sjunker.

I Atlanten rör sig varma vattenmassor norrut från Karibien vid Golfströmmen och när de rör sig norrut kyls de och sjunker, och återvänder till söder. Enligt redaktionen för tidskriften Nature (556, 2018) har denna mekanism minskat.

Det föreslås att retardationen i det nuvarande systemet beror på upptiningen orsakad av den globala uppvärmningen. Detta gör att tillförseln av färskvatten blir större och koncentrationen av salter och vattentäthet förändras, vilket påverkar rörelsen hos vattenmassorna.

Strömningen av strömmar bidrar till reglering av världens temperatur, distribution av näringsämnen och gaser, och deras förändring har allvarliga konsekvenser för planetsystemet.

Kemisk oceanografi

En av de forskningsgränser som för närvarande uppmärksammar oceanografernas uppmärksamhet är studien av surgöring av haven, främst på grund av pH-nivåns inverkan på marint liv.

Nivåerna av CO ₂ i atmosfären har ökat kraftigt under de senaste åren på grund av den höga förbrukningen av fossila bränslen genom olika mänskliga aktiviteter.

Denna CO ₂ upplöses i havsvatten, vilket ger en minskning av havets pH. Försurningen av haven påverkar negativt överlevnaden för många marina arter.

2016 genomförde Albright och kollegor det första försurningen av havets försurning i ett naturligt ekosystem. I denna forskning konstaterades att försurning kan minska förkalkningen av koraller med upp till 34%.

Marin geologi

Denna gren av oceanografin har undersökt rörelsen av tektoniska plattor. Dessa plattor är fragment av litosfär (styvt yttre lager av jordens mantel) som rör sig över asthenosfären.

Ny forskning, av Li och kollegor, publicerad 2018, fann att stora tektoniska plattor kan komma från smältningen av mindre plattor. Författarna gör en klassificering av dessa mikroplattor utifrån deras ursprung och studerar dynamiken i deras rörelser.

Dessutom finner de att det finns ett stort antal mikroplattor associerade med jordens stora tektoniska plattor. Det indikeras att förhållandet mellan dessa två typer av plattor kan bidra till att befästa teorin om kontinental drift.

Biologisk oceanografi eller marinbiologi

Under de senaste åren har en av de mest slående upptäckterna inom marinbiologi varit närvaron av organismer i marina skyttegravar. En av dessa studier genomfördes i skytten på Galapagosöarna, vilket visar ett komplext ekosystem där många ryggradslösa djur och bakterier finns (Yong-Jin 2006).

Maringravar har inte tillgång till solljus med tanke på deras djup (2500 moh), så den trofiska kedjan beror på autotrofiska kemosyntetiska bakterier. Dessa organismer fixerar CO ₂ från vätesulfid erhållen från hydrotermala ventiler.

Makroinvertebrattsamhällen som bor på djupa vatten har visat sig vara mycket olika. Dessutom föreslås att komprimering av dessa ekosystem kommer att ge relevant information för att belysa livets ursprung på planeten.

referenser

1. Albright et al. (2017). Omvändning av havets surgöring förbättrar förkalkningen av korallrev. Natur 531: 362-365.
2. Caldeira K och ME Wickett (2003) Antropogent kol och havets pH. Nature 425: 365–365
3. Editoral (2018) Titta på havet. Naturen 556: 149
4. Lalli CM och TR Parsons (1997) Biologisk oceanografi. En introduktion. Andra upplagan. Det öppna universitetet. ELSEVIER. Oxford, Storbritannien. 574 sid.
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 och G Zhang (2018) Mikroplattektonik: ny insikt från mikroblock i globala hav, kontinentala marginaler och djupa mantel Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
6. Pickerd GL och WL Emery. (1990) Beskrivande fysisk oceanografi. En introduktion. Femte förstorade utgåvan. Pergamon Press. Oxford, Storbritannien. 551 sid.
7. Riley JP och R Chester (1976). Kemisk oceanografi. 2: a upplagan. Vol. 6. Academic Press. London, Storbritannien. 391 sid.
8. Wiebe PH och MC Benfield (2003) Från Hensen-nätet mot fyrdimensionell biologisk oceanografi. Framsteg inom oceanografi. 56: 7–136.
9. Zamorano P och ME Hendrickx. (2007) Biocenos och distribution av djuphavs-blötdjur i Mexikanska Stilla havet: en utvärdering av framstegen. Sid 48-49. I: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González och CM Galvín-Villa (red.). Studier om malakologi och conchiliology i Mexiko. University of Guadalajara, Mexico.
10. Yong-Jin W (2006) Deep-sea Hydrotermiska ventiler: ekologi och evolution J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.