OCEANOGRAFIJA: POVIJEST, PODRUČJE STUDIJA, GRANE I ISTRAŽIVANJE - ZNANOST - 2025

Oceanografija je znanost koja proučava oceani i mora u svojoj fizičkim, kemijskim, geološke i biološke. Poznavanje oceana i mora neophodno je, jer prema prihvaćenim teorijama mora su središte podrijetla života na Zemlji.

Riječ oceanografija dolazi od grčke okeanos (voda koja okružuje zemlju) i graphein (opis), a skovana je 1584. Koristi se kao sinonim oceanologija (proučavanje vodnih tijela), prvi put korištena 1864.

Oceanografsko plovilo i autonomno vozilo, u Lorneu, Škotska. Izvor: StifynTonna, iz Wikimedia Commons

Počeo se razvijati od drevne Grčke djelima Aristotela. Kasnije, u 17. stoljeću, Isaac Newton proveo je prva oceanografska istraživanja. Iz tih studija razni su istraživači dali važan doprinos razvoju oceanografije.

Oceanografija je podijeljena u četiri glavne grane studija: fizika, kemija, geologija i morska biologija. Uzete zajedno, ove grane proučavanja omogućuju sveobuhvatno rješavanje složenosti oceana.

Najnovija istraživanja oceanografije usredotočila su se na učinke globalnih klimatskih promjena na dinamiku oceana. Isto tako, zanimljivo je proučavanje ekosustava prisutnih u morskim rovovima.

Povijest

Počeci

Čovjek je od samog nastanka imao odnos s morima i oceanima. Njegovi prvi pristupi razumijevanju morskog svijeta bili su praktični i korisni jer je bio izvor hrane i komunikacijskih kanala.

Mornari su bili zainteresirani za utvrđivanje pomorskih putova izradom navigacijskih karata. Isto tako, u početku oceanografije bilo je od velike važnosti znati kretanje morskih struja.

Na biološkom polju, već u drevnoj Grčkoj, filozof Aristotel opisao je 180 vrsta morskih životinja.

Neke od prvih oceanografskih teorijskih studija nastaju zbog Newtona (1687.) i Laplasa (1775.), koji je proučavao površinske plime. Slično tome, pomorci poput Cook i Vancouver obavili su važna znanstvena zapažanja u kasnom 18. stoljeću.

XIX stoljeće

Ocem biološke oceanografije smatra se britanski prirodoslovac Edward Forbes (1815-1854). Ovaj je autor prvi proveo istraživanja morske biote na različitim dubinama. Tako sam uspio utvrditi da su organizmi na tim razinama različito raspoređeni.

Mnogi današnji znanstvenici dali su važan doprinos oceanografiji. Charles Darwin među njima je prvi objasnio kako nastaju atoli (otoci koralnog oceana), dok su Benjamin Franklin i Louis Antoine de Bougainville doprinijeli poznavanju oceanskih struja sjevernog i južnog Atlantika.

Mathew Fontaine Maury bio je sjevernoamerički znanstvenik koji se smatrao ocem fizičke oceanografije. Ovaj je istraživač bio prvi koji je sustavno prikupio podatke o oceanima velikih razmjera. Njihovi su podaci dobiveni uglavnom iz plovidbene plovidbene plovidbe.

Mathew Fontaine. Izvor: Maury Brendann, putem Wikimedia Commons

Tijekom tog razdoblja počele su se organizirati morske ekspedicije u znanstvene svrhe. Prvi od njih bio je engleski brod HMS Challenger, koji je vodio Škotman Charles Wyville Thomson. Ovo je plovilo plovilo od 1872. do 1876. godine, a rezultati dobiveni u njemu sadržani su u djelu od 50 svezaka.

Dvadeseto stoljeće

Tijekom Drugog svjetskog rata oceanografija je imala veliku primjenu za planiranje mobilizacije flota i slijetanja. Odatle su uslijedila istraživanja o valnoj dinamici, širenju zvuka u vodi, obalnoj morfologiji, između ostalih aspekata.

1957. proslavila se Međunarodna geofizička godina koja je imala veliko značenje u promicanju oceanografskih studija. Ovaj je događaj presudan u promicanju međunarodne suradnje u provođenju oceanografskih studija širom svijeta.

Kao dio te suradnje, tijekom 1960. godine provedena je zajednička podmornička ekspedicija između Švicarske i Sjedinjenih Država; Bathyscaphe (mali brod za duboko ronjenje) Trst dosegao je dubinu od 10 916 metara u rovu Mariana.

Bathyscaphe Trst. Izvor: Pogledajte stranicu autora, putem Wikimedia Commonsa.

Druga važna podvodna ekspedicija izvedena je 1977. s podvodnim američkim potopom Alvin. Ova ekspedicija omogućila je otkrivanje i proučavanje dubokomorskih hidrotermalnih livada.

Na kraju, vrijedno je istaknuti ulogu zapovjednika Jacques-Yves Cousteaua u poznavanju i širenju oceanografije. Cousteau je dugi niz godina vodio francuski oceanografski brod Calypso, gdje su bile izvedene brojne oceanografske ekspedicije. Isto tako, na informativnom polju snimljeni su razni dokumentarni filmovi koji čine seriju poznatu pod nazivom Podvodni svijet Jacquesa Cousteaua.

Područje proučavanja

Područje proučavanja oceanografije obuhvaća sve aspekte svjetskih oceana i mora, uključujući obalna područja.

Okeani i mora su fizičko-kemijska okruženja u kojima se održava velika raznolikost života. Predstavljaju vodeni okoliš koji zauzima oko 70% površine planeta. Voda i njezino širenje, plus astronomske i klimatske sile koje utječu na nju, određuju njezine posebne karakteristike.

Na planeti postoje tri velika oceana; Tihom, Atlantskom i Indijskom. Ti oceani su međusobno povezani i razdvajaju velike kontinentalne regije. Atlantik dijeli Aziju i Europu od Amerike, dok Pacifik dijeli Aziju i Oceaniju od Amerike. Indijski ocean razdvaja Afriku od Azije na području u blizini Indije.

Okeanski bazeni započinju na obali povezani s kontinentalnim pasom (potopljeni dio kontinenata). Područje platforme doseže maksimalne dubine od 200 m i završava se u strmoj padini koja se povezuje s morskim dnom.

Na oceanskom dnu nalaze se planine prosječne visine 2000 m (grebeni) i središnja brazda. Odavde dolazi magma koja dolazi iz astenosfere (unutarnjeg sloja zemlje formirane od viskoznih materijala) koja se taloži i formira oceansko dno.

Podružnice oceanografije

Suvremena oceanografija dijeli se na četiri grane proučavanja. Međutim, morsko je okruženje visoko integrirano i zato oceanografi upravljaju tim područjima bez pretjerano specijaliziranosti.

Fizička oceanografija

Ova grana oceanografije proučava fizička i dinamička svojstva vode u oceanima i morima. Njegov glavni cilj je razumjeti cirkulaciju oceana i kako se toplina distribuira u tim vodnim tijelima.

Uzmite u obzir aspekte kao što su temperatura, slanost i gustoća vode. Ostala relevantna svojstva su boja, svjetlost i širenje zvuka u oceanima i morima.

Ova grana oceanografije također proučava interakciju atmosferske dinamike i vodenih masa. Osim toga, uključuje kretanje oceanske struje u različitim mjerilima.

Kemijska oceanografija

Proučava kemijski sastav morskih voda i sedimenata, temeljne kemijske cikluse i njihovu interakciju s atmosferom i litosferom. S druge strane, bavi se proučavanjem promjena nastalih dodavanjem antropskih tvari.

Isto tako, kemijska oceanografija proučava kako kemijski sastav vode utječe na fizičke, geološke i biološke procese oceana. U posebnom slučaju morske biologije, ona tumači kako kemijska dinamika utječe na žive organizme (morska biokemija).

Geološka oceanografija ili morska geologija

Ova grana odgovorna je za proučavanje oceanskog supstrata, uključujući njegove najdublje slojeve. Obrađeni su dinamički procesi ovog supstrata i njihov utjecaj na strukturu dna i obala.

Pomorska geologija istražuje mineraloški sastav, strukturu i dinamiku različitih okeanskih slojeva, posebno onih koji se odnose na vulkanske aktivnosti podmornica i pojave subdukcije uključene u pomicanje kontinenata.

Istraživanja provedena na ovom polju omogućila su provjeru pristupa teorije kontinentalnog odrona.

S druge strane, ova grana ima izuzetno relevantnu praktičnu primjenu u modernom svijetu, zbog velikog značaja koje ima za dobivanje mineralnih sirovina.

Studije geološkog istraživanja na morskom dnu omogućavaju eksploataciju priobalnih polja, posebno prirodnog plina i nafte.

Biološka oceanografija ili morska biologija

Ova grana oceanografije proučava morski život, stoga obuhvaća sve grane biologije primijenjene na morski okoliš.

Područje morske biologije proučava i klasifikaciju živih bića i njihove okoline, njihovu morfologiju i fiziologiju. Uz to, uzima u obzir i ekološke aspekte koji povezuju biološku raznolikost sa njenim fizičkim okolišem.

Koraljni greben u Ritiksima s Andamanskih otoka (Indija), Wikimedia Commons

Morska biologija podijeljena je u četiri grane prema području mora i oceana koje proučavate. Ovi su:

• Pelagična oceanografija: usredotočena je na proučavanje ekosustava koji su prisutni u otvorenim vodama, daleko od kontinentalnog pasa.
• Neritna oceanografija: uzimaju se u obzir živi organizmi prisutni u područjima u blizini obale, unutar kontinentalnog pasa.
• Bonska oceanografija: odnosi se na proučavanje ekosustava koji se nalaze na površini morskog dna.
• Demersalna oceanografija: proučavaju se živi organizmi koji žive blizu morskog dna u obalnim područjima i unutar kontinentalnog pasa. Predviđena je dubina od 500 m.

Nedavna istraživanja

Fizička oceanografija i klimatske promjene

Najnovija istraživanja uključuju ona koja procjenjuju utjecaj globalnih klimatskih promjena na oceansku dinamiku. Na primjer, utvrđeno je da glavni sustav struje oceana (atlantska struja) mijenja svoju dinamiku.

Poznato je da sustav morskih struja nastaje razlikama u gustoći vodnih masa, uglavnom određenih gradijentima temperature. Tako su mase tople vode lakše i ostaju u površnim slojevima, dok hladne mase tone.

U Atlantiku se topla vodna masa pomiče sjeverno od Kariba Zaljevskim tokom, a kako se kreću prema sjeveru hladi se i tone, vraćajući se na jug. Prema uvodniku časopisa Nature (556, 2018), ovaj se mehanizam usporio.

Predlaže se da je usporavanje postojećeg sustava posljedica otapanja uzrokovanog globalnim zagrijavanjem. Zbog toga se opskrba slatkom vodom povećava, a koncentracija soli i gustoća vode se mijenjaju, što utječe na kretanje vodenih masa.

Protok struja doprinosi regulaciji svjetske temperature, raspodjeli hranjivih tvari i plinova, a njihova promjena ima ozbiljne posljedice za planetarni sustav.

Kemijska oceanografija

Jedna od linija istraživanja koja trenutno zaokuplja pažnju oceanografa jest istraživanje zakiseljavanja mora, uglavnom zbog utjecaja razine pH na morski život.

Razine CO ₂ u atmosferi naglo su porasle posljednjih godina zbog velike potrošnje fosilnih goriva različitim ljudskim aktivnostima.

Taj CO _{2 se} otapa u morskoj vodi, stvarajući smanjenje pH oceana. Zakiseljavanje oceana negativno utječe na opstanak mnogih morskih vrsta.

Godine 2016., Albright i njegovi kolege proveli su prvi eksperiment zakisanja oceana u prirodnom ekosustavu. U ovom istraživanju utvrđeno je da zakiseljavanje može smanjiti kalcifikaciju koralja do 34%.

Morska geologija

Ova grana oceanografije istraživala je kretanje tektonskih ploča. Te su ploče fragmenti litosfere (kruti vanjski sloj Zemljinog plašta) koji se kreću preko astenosfere.

Nedavno istraživanje Li i kolega, objavljeno 2018., otkrilo je da velike tektonske ploče mogu poticati od fuzije manjih ploča. Autori čine klasifikaciju ovih mikroplastika na temelju njihova nastanka i proučavaju dinamiku njihovih pokreta.

Nadalje, otkrivaju da postoji veliki broj mikroploča povezanih s velikim Zemljinim tektonskim pločama. Navedeno je da odnos između ove dvije vrste ploča može pomoći konsolidaciji teorije o kontinentalnom odljevu.

Biološka oceanografija ili morska biologija

Posljednjih godina jedno je od najupečatljivijih otkrića u biologiji mora bilo prisustvo organizama u morskim rovovima. Jedno od tih istraživanja provedeno je u rovu Galapagoških otoka, pokazujući složen ekosustav u kojem su prisutni brojni beskralježnjaci i bakterije (Yong-Jin 2006).

Morski rovovi nemaju pristup sunčevoj svjetlosti s obzirom na njihovu dubinu (2500 metara nadmorske visine), pa trofički lanac ovisi o autotrofnim kemosintetskim bakterijama. Ti organizmi fiksiraju CO ₂ iz sumporovodika dobivenog iz hidrotermalnih otvora.

Utvrđene su makroinvertebratske zajednice koje nastanjuju duboke vode vrlo raznolike. Pored toga, predlaže se da kompresija ovih ekosustava pruži relevantne informacije za rasvjetljavanje podrijetla života na planeti.

Reference

1. Albright i sur. (2017). Obrnuta zakiseljenost oceana povećava neto kalcifikaciju koralnog grebena. Priroda 531: 362-365.
2. Caldeira K i ME Wickett (2003) Antropogeni pH ugljika i oceana. Priroda 425: 365–365
3. Editoral (2018) Gledajte ocean. Priroda 556: 149
4. Lalli CM i TR Parsons (1997) Biološka oceanografija. Uvod. Drugo izdanje. Pučko otvoreno učilište. Elsevier. Oxford, Velika Britanija. 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 i G Zhang (2018) Tektonika mikroploča: novi uvidi iz mikro blokova u globalnim oceanima, kontinentalnim obodima i dubokom plaštu Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
6. Pickerd GL i WL Emery. (1990) Opisna fizikalna oceanografija. Uvod. Peto prošireno izdanje. Pergamon Press. Oxford, Velika Britanija. 551 str.
7. Riley JP i R Chester (1976). Kemijska oceanografija. 2. izdanje. Svezak 6. Akademska štampa. London, Velika Britanija. 391 str.
8. Wiebe PH i MC Benfield (2003) Od Hensenove mreže prema četverodimenzionalnoj biološkoj oceanografiji. Napredak u oceanografiji. 56: 7–136.
9. Zamorano P i ME Hendrickx. (2007) Biocenoza i distribucija mekušca u moru u Meksičkom Tihom oceanu: procjena napretka. Str 48-49. U: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González i CM Galvín-Villa (ur.). Studije o malokologiji i konhiliologiji u Meksiku. Sveučilište u Guadalajari, Meksiko.
10. Yong-Jin W (2006) Hidrotermalni otvori za duboko more: ekologija i evolucija J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.