OCEANOGRAFIE: ISTORIE, DOMENIU DE STUDIU, RAMURI ȘI CERCETARE - ŞTIINŢĂ - 2025

Oceanografiei este știința care studiază oceanele și mările în lor fizice, chimice, biologice și geologice. Cunoașterea oceanelor și mărilor este esențială, deoarece conform teoriilor acceptate, mările sunt centrul de origine al vieții pe Pământ.

Cuvântul oceanografie provine din grecescul okeanos (apa care înconjoară pământul) și grafină (descrie) și a fost inventat în 1584. Este folosit ca sinonim oceanologie (studiu al corpurilor de apă), folosit pentru prima dată în 1864.

Navă oceanografică și vehicul autonom, în Lorne, Scoția. Sursa: StifynTonna, de la Wikimedia Commons

A început să se dezvolte din Grecia Antică cu lucrările lui Aristotel. Mai târziu, în secolul al XVII-lea Isaac Newton a efectuat primele studii oceanografice. Din aceste studii, diverși cercetători au adus contribuții importante la dezvoltarea oceanografiei.

Oceanografia este împărțită în patru ramuri principale de studiu: fizică, chimie, geologie și biologie marină. Luate împreună, aceste ramuri de studiu fac posibilă abordarea completă a complexității oceanelor.

Cele mai recente cercetări în oceanografie s-au concentrat pe efectele schimbărilor climatice globale asupra dinamicii oceanelor. De asemenea, studiul ecosistemelor prezente în tranșee marine a fost de interes.

Istorie

Începuturile

Încă de la originea sa, ființa umană a avut o relație cu mările și oceanele. Primele sale abordări pentru înțelegerea lumii marine au fost practice și utilitare, deoarece era o sursă de alimente și canale de comunicare.

Marinarii au fost interesați să remedieze rutele maritime prin elaborarea hărților de navigație. De asemenea, la începutul oceanografiei a avut o mare relevanță cunoașterea mișcării curenților marini.

În domeniul biologic, deja în Grecia Antică, filosoful Aristotel a descris 180 de specii de animale marine.

Unele dintre primele studii teoretice oceanografice se datorează lui Newton (1687) și Laplace (1775), care au studiat valurile de suprafață. În mod similar, navigatori precum Cook și Vancouver au făcut observații științifice importante la sfârșitul secolului 18.

Secolul XIX

Părintele oceanografiei biologice este considerat a fi naturalistul britanic Edward Forbes (1815-1854). Acest autor a fost primul care a efectuat sondaje asupra biotei marine la diferite adâncimi. Astfel, am putut determina că organismele au fost distribuite diferit la aceste niveluri.

Mulți alți oameni de știință ai vremii au adus contribuții importante la oceanografie. Printre aceștia, Charles Darwin a fost primul care a explicat cum au apărut atolii (insulele oceanice de coral), în timp ce Benjamin Franklin și Louis Antoine de Bougainville au contribuit la cunoașterea curenților marini din Atlanticul de Nord și, respectiv, de Sud.

Mathew Fontaine Maury a fost un om de știință din America de Nord considerat părintele oceanografiei fizice. Acest cercetător a fost primul care a colectat sistematic date oceanice la scară largă. Datele lor au fost obținute în principal din registrele de navigație ale navelor.

Mathew Fontaine. Sursa: Maury Brendann, prin Wikimedia Commons

În această perioadă expedițiile marine au început să fie organizate în scopuri științifice. Prima dintre acestea a fost cea a navei engleze HMS Challenger, condusă de scotianul Charles Wyville Thomson. Acest vas a navigat din 1872 până în 1876, iar rezultatele obținute în acesta sunt cuprinse într-o lucrare de 50 de volume.

Secolul douăzeci

În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, oceanografia a avut o mare aplicabilitate pentru a planifica mobilizarea flotelor și aterizărilor. De aici au apărut cercetări privind dinamica valurilor, propagarea sunetului în apă, morfologia de coastă, printre alte aspecte.

În 1957 a fost sărbătorit Anul Geofizic Internațional, care a avut o mare relevanță în promovarea studiilor oceanografice. Acest eveniment a fost decisiv în promovarea cooperării internaționale în desfășurarea de studii oceanografice la nivel mondial.

Ca parte a acestei cooperări, în 1960 a fost efectuată o expediție comună submarină între Elveția și Statele Unite; vasul de baie (mic vas de scufundare profundă) Trieste a atins o adâncime de 10.916 metri în șanțul Mariana.

Bathyscaphe Trieste. Sursa: A se vedea pagina pentru autor, prin Wikimedia Commons.

O altă expediție subacvatică importantă a fost realizată în 1977, cu submersibilul Alvin din Statele Unite. Această expediție a făcut posibilă descoperirea și studierea pajiștilor hidrotermale de adâncime.

În sfârșit, merită evidențiat rolul comandantului Jacques-Yves Cousteau în cunoașterea și diseminarea oceanografiei. Cousteau a dirijat timp de mai mulți ani nava oceanografică franceză Calypso, unde au fost efectuate numeroase expediții oceanografice. De asemenea, în domeniul informativ, au fost filmate diverse documentare care compuneau seria cunoscută sub numele de The Underwater World de Jacques Cousteau.

Domeniu de studiu

Domeniul de studiu al oceanografiei cuprinde toate aspectele oceanelor și mărilor lumii, inclusiv zonele de coastă.

Oceanele și mările sunt medii fizico-chimice care găzduiesc o mare diversitate de viață. Ele reprezintă un mediu acvatic care ocupă aproximativ 70% din suprafața planetei. Apa și extensia sa, plus forțele astronomice și climatice care o afectează, determină caracteristicile sale particulare.

Există trei mari oceane pe planetă; Pacific, Atlantic și Indian. Aceste oceane sunt interconectate și separă regiunile continentale mari. Atlanticul separă Asia și Europa de America, în timp ce Pacificul împarte Asia și Oceania de America. Oceanul Indian separă Africa de Asia în zona de lângă India.

Bazinele oceanice încep pe coasta asociate cu raftul continental (parte scufundată a continentelor). Zona platformei atinge adâncimi maxime de 200 m și se termină pe o pantă abruptă care se conectează cu fundul mării.

Fundul oceanului are munți cu o înălțime medie de 2000 m (creste) și o brazdă centrală. De aici provine magma provenind din astenosfera (stratul interior al pământului format din materiale vâscoase), care este depus și formează fundul oceanului.

Ramuri ale oceanografiei

Oceanografia modernă este împărțită în patru ramuri de studiu. Cu toate acestea, mediul marin este foarte integrat și, prin urmare, oceanografii gestionează aceste zone fără a deveni prea specializate.

Oceanografie fizică

Această ramură a oceanografiei studiază proprietățile fizice și dinamice ale apei în oceane și mări. Principalul său obiectiv este de a înțelege circulația oceanelor și modul în care căldura este distribuită în aceste corpuri de apă.

Țineți cont de aspecte precum temperatura, salinitatea și densitatea apei. Alte proprietăți relevante sunt culoarea, lumina și propagarea sunetului în oceane și mări.

Această ramură a oceanografiei studiază și interacțiunea dinamicii atmosferice cu masele de apă. În plus, include mișcarea curenților oceanici la diferite scări.

Oceanografie chimică

Studiază compoziția chimică a apelor și sedimentelor marine, ciclurile chimice fundamentale și interacțiunile acestora cu atmosfera și litosfera. Pe de altă parte, abordează studiul modificărilor produse prin adăugarea de substanțe antropice.

De asemenea, oceanografia chimică studiază modul în care compoziția chimică a apei afectează procesele fizice, geologice și biologice ale oceanelor. În cazul particular al biologiei marine, interpretează modul în care dinamica chimică afectează organismele vii (biochimia marină).

Oceanografie geologică sau geologie marină

Această ramură este responsabilă pentru studiul substratului oceanic, inclusiv a straturilor sale cele mai profunde. Sunt abordate procesele dinamice ale acestui substrat și influența lor asupra structurii fundului mării și a coastelor.

Geologia marină investighează compoziția, structura și dinamica mineralogică a diferitelor straturi oceanice, în special a celor legate de activitățile vulcanice submarine și fenomenele de subducție implicate în derivă continentală.

Cercetările efectuate în acest domeniu au permis verificarea abordărilor teoriei derivării continentale.

Pe de altă parte, această ramură are o aplicație practică extrem de relevantă în lumea modernă, datorită importanței deosebite pe care o are pentru obținerea resurselor minerale.

Studiile de prospectare geologică pe fundul mării permit exploatarea câmpurilor în larg, în special a gazelor naturale și a petrolului.

Oceanografie biologică sau biologie marină

Această ramură a oceanografiei studiază viața marină, de aceea cuprinde toate ramurile biologiei aplicate mediului marin.

Domeniul biologiei marine studiază atât clasificarea ființelor vii, cât și mediile lor, morfologia și fiziologia acestora. În plus, are în vedere aspectele ecologice legate de această biodiversitate cu mediul său fizic.

Recif de corali în Insulele Andaman (India) Ritiks, de la Wikimedia Commons

Biologia marină este împărțită în patru ramuri în funcție de zona mărilor și oceanelor pe care le studiați. Acestea sunt:

• Oceanografie pelagică : se concentrează pe studiul ecosistemelor prezente în apele deschise, departe de raftul continental.
• Oceanografie neritică : sunt luate în considerare organismele vii prezente în zonele din apropierea coastei, în raftul continental.
• Oceanografie bentică : se referă la studiul ecosistemelor găsite pe suprafața fundului mării.
• Oceanografie demersală : sunt studiate organismele vii care trăiesc în apropierea fundului marin în zonele de coastă și în raftul continental. Adâncimea maximă de 500 m este avută în vedere.

Cercetare recentă

Oceanografie fizică și schimbări climatice

Cercetări recente includ cele care evaluează efectele schimbărilor climatice globale asupra dinamicii oceanelor. De exemplu, s-a constatat că principalul sistem de curent oceanic (curentul Atlantic) își modifică dinamica.

Se știe că sistemul curenților marini este generat de diferențele dintre densitatea maselor de apă, determinate în principal de gradienții de temperatură. Astfel, masele de apă caldă sunt mai ușoare și rămân în straturile superficiale, în timp ce masele reci se scufundă.

În Atlantic, masele de apă caldă se deplasează spre nord dinspre Caraibe prin fluxul Golfului și pe măsură ce se deplasează spre nord, se răcesc și se scufundă, întorcându-se spre sud. Potrivit editorialului jurnalului Nature (556, 2018), acest mecanism a încetinit.

Se sugerează că decelerarea sistemului actual se datorează dezghețului cauzat de încălzirea globală. Acest lucru face ca alimentarea cu apă proaspătă să fie mai mare și concentrarea sărurilor și densității apei este modificată, afectând mișcarea maselor de apă.

Fluxul de curenți contribuie la reglarea temperaturii mondiale, distribuția nutrienților și a gazelor, iar alterarea acestora are consecințe grave asupra sistemului planetar.

Oceanografie chimică

Una dintre liniile de cercetare care ocupă în prezent atenția oceanografilor este studierea acidificării mărilor, în principal datorită efectului nivelului de pH asupra vieții marine.

Nivelurile de CO ₂ din atmosferă au crescut brusc în ultimii ani din cauza consumului ridicat de combustibili fosili de către diverse activități umane.

Acest CO _{2 se} dizolvă în apa de mare, generând o scădere a pH-ului oceanelor. Acidificarea oceanelor afectează negativ supraviețuirea multor specii marine.

În 2016, Albright și colegii săi au realizat primul experiment de acidifiere a oceanelor într-un ecosistem natural. În această cercetare s-a constatat că acidificarea poate reduce calcifierea coralilor cu până la 34%.

Geologie marină

Această ramură a oceanografiei a investigat mișcarea plăcilor tectonice. Aceste plăci sunt fragmente de litosferă (stratul rigid rigid al mantalei Pământului) care se deplasează peste astenosferă.

Cercetări recente, realizate de Li și colegii săi, publicate în 2018, au descoperit că plăcile tectonice mari pot provoca din fuziunea plăcilor mai mici. Autorii realizează o clasificare a acestor placi pe baza originii lor și studiază dinamica mișcărilor lor.

Mai mult, ei descoperă că există un număr mare de microplaci asociate plăcilor tectonice mari ale Pământului. Este indicat că relația dintre aceste două tipuri de plăci poate ajuta la consolidarea teoriei derivării continentale.

Oceanografie biologică sau biologie marină

În ultimii ani, una dintre cele mai izbitoare descoperiri în biologia marină a fost prezența organismelor în tranșee marine. Unul dintre aceste studii a fost realizat în tranșea Insulelor Galapagos, arătând un ecosistem complex în care sunt prezente numeroase nevertebrate și bacterii (Yong-Jin 2006).

Tranșee marine nu au acces la lumina soarelui, având în vedere adâncimea lor (2.500 de metri deasupra nivelului mării), astfel că lanțul trofic depinde de bacteriile chimosintetice autotrofice. Aceste organisme fixează CO ₂ din hidrogenul sulfurat obținut din gurile de evacuare hidrotermale.

S-a constatat că comunitățile macroinvertebrate care locuiesc în ape adânci sunt foarte diverse. În plus, se propune ca compresiunea acestor ecosisteme să ofere informații relevante pentru a elucida originea vieții pe planetă.

Referințe

1. Albright și colab. (2017). Reversarea acidificării oceanelor îmbunătățește calcifierea netă de recif de corali. Natura 531: 362-365.
2. Caldeira K și ME Wickett (2003) Carbon antropic și pH-ul oceanului. Natura 425: 365–65
3. Editoral (2018) Urmărește oceanul. Natura 556: 149
4. Lalli CM și TR Parsons (1997) Oceanografie biologică. O introducere. A doua editie. Universitatea Deschisă. ELSEVIER. Oxford, Marea Britanie. 574 p.
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 și G Zhang (2018) Tectonică cu microplaci: noi perspective din micro-blocurile din oceanele globale, marginile continentale și mantaua profundă Earth-Science Recenzii 185: 1029-1064
6. Pickerd GL și WL Emery. (1990) Oceanografie fizică descriptivă. O introducere. A cincea ediție extinsă. Pergamon Press. Oxford, Marea Britanie. 551 p.
7. Riley JP și R Chester (1976). Oceanografie chimică. Ediția a II-a. Vol. 6. Presa academică. Londra, Marea Britanie. 391 p.
8. Wiebe PH și MC Benfield (2003) De la plasa Hensen către oceanografia biologică în patru dimensiuni. Progresul în oceanografie. 56: 7–136.
9. Zamorano P și ME Hendrickx. (2007) Biocenoza și distribuția moluștelor de mare adâncime în Pacificul Mexic: o evaluare a progresului. P. 48-49. În: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González și CM Galvín-Villa (eds.). Studii de Malacologie și Conciliologie în Mexic. Universitatea din Guadalajara, Mexic.
10. Yong-Jin W (2006) Venturile hidrotermale de mare adâncime: ecologie și evoluție J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.