אוקיאנוגרפיה: היסטוריה, תחום לימודים, סניפים ומחקר - מַדָע - 2025

אוקיאנוגרפיה היא המדע מחקרים האוקיינוסים והימים ב הפיזי, הכימי שלהם, גיאולוגי ביולוגי. הכרת האוקיינוסים והימים היא חיונית, מכיוון שעל פי התיאוריות המקובלות הימים הם מרכז מוצא החיים על כדור הארץ.

המילה אוקיאנוגרפיה באה מהאוקיאנוס היוונית (מים הסובבים את כדור הארץ) ומגרעין (מתאר), והיא נטבעה בשנת 1584. היא משמשת שם נרדף לאוקיאנואולוגיה (מחקר על גופי מים), ששימשה לראשונה בשנת 1864.

כלי שיט אוקיאנוגרפי ורכב אוטונומי, בלורן, סקוטלנד. מקור: StifynTonna, מ- Wikimedia Commons

זה החל להתפתח מיוון העתיקה עם יצירותיו של אריסטו. מאוחר יותר, במאה ה -17, אייזק ניוטון ביצע את המחקרים האוקיאנוגרפיים הראשונים. ממחקרים אלה תרמו חוקרים שונים תרומות חשובות להתפתחות האוקיאנוגרפיה.

האוקיאנוגרפיה מחולקת לארבעה ענפי לימוד עיקריים: פיזיקה, כימיה, גאולוגיה וביולוגיה ימית. ביחד, ענפי המחקר הללו מאפשרים לנו לטפל באופן מקיף במורכבות האוקיינוסים.

המחקר האחרון באוקיאנוגרפיה התמקד בהשפעות של שינויי אקלים עולמיים על הדינמיקה של האוקיאנוסים. כמו כן, המחקר של מערכות אקולוגיות הקיימות בתעלות ימיות היה מעניין.

הִיסטוֹרִיָה

ההתחלות

מעצם קיומו של האדם היה קשר עם הים והאוקיאנוסים. הגישות הראשונות שלו להבנת העולם הימי היו מעשיות ותועלתניות, מכיוון שהיה מקור לערוצי מזון ותקשורת.

המלחים היו מעוניינים לתקן את המסלולים הימיים באמצעות תמצית תרשימי ניווט. באופן דומה, בתחילת האוקיאנוגרפיה היה זה רלוונטיות רבה לדעת את התנועה של זרמים ימיים.

בתחום הביולוגי, כבר ביוון העתיקה, תיאר הפילוסוף אריסטו 180 מינים של בעלי חיים ימיים.

חלק מהמחקרים התיאורטיים האוקיאנוגרפיים הראשונים נבעו מ ניוטון (1687) ולפלס (1775), שחקרו גאות ושפל על פני השטח. באופן דומה, נווטים כמו קוק וונקובר ערכו תצפיות מדעיות חשובות בסוף המאה ה -18.

המאה ה- XIX

אבי האוקיאנוגרפיה הביולוגית נחשב לחוקר הטבע הבריטי אדוארד פורבס (1815-1854). מחבר זה היה הראשון שביצע סקרים של ביוטה ימית בעומקים שונים. לפיכך, הצלחתי לקבוע שהאורגניזמים מופצים בצורה שונה ברמות אלה.

מדענים רבים אחרים באותה תקופה תרמו תרומה חשובה לאוקיאנוגרפיה. בין אלה, צ'רלס דארווין היה הראשון שהסביר כיצד מקורם של האטולים (איי אוקיינוס ​​אלמוגים), ואילו בנימין פרנקלין ולואי אנטואן דה בוגנוויל תרמו להכרת זרמי הים בצפון ודרום האוקיאנוס האטלנטי בהתאמה.

מתיו פונטיין מאורי היה מדען מצפון אמריקה שנחשב לאבי האוקיאנוגרפיה הפיזית. חוקר זה היה הראשון שאסף באופן שיטתי נתוני אוקיינוס ​​בקנה מידה גדול. הנתונים שלהם הושגו בעיקר מרשומות ניווט ספינות.

מתיו פונטיין. מקור: מאורי ברנדן, באמצעות ויקימדיה Commons

בתקופה זו החלו להתארגן משלחות ימיות למטרות מדעיות. הראשון שבהם היה זה של הספינה האנגלית HMS Challenger, בראשותו של הסקוטן צ'ארלס וויוויל תומסון. ספינה זו הפליגה בשנים 1872 - 1876 והתוצאות שהתקבלו בה כלולות ביצירה של 50 נפחים.

המאה העשרים

במהלך מלחמת העולם השנייה הייתה לאוקיאנוגרפיה תחילה רבה לתכנן גיוס ציי ונחיתות. משם הגיעו מחקר על דינמיקת גלים, התפשטות קול במים, מורפולוגיה של החוף, בין היתר.

בשנת 1957 נחגגה השנה הגיאופיזית הבינלאומית, שהייתה רלוונטית רבה לקידום מחקרים אוקיאנוגרפיים. אירוע זה היה מכריע בקידום שיתוף הפעולה הבינלאומי בביצוע מחקרים אוקיאנוגרפיים ברחבי העולם.

במסגרת שיתוף פעולה זה, במהלך 1960 נערכה משלחת צוללת משותפת בין שוויץ לארצות הברית; המרחץ (ספינת צלילה עמוקה קטנה) טריאסט הגיע לעומק של 10,916 מטר בטרנץ 'מריאנה.

Bathyscaphe Trieste. מקור: ראה דף עבור המחבר, באמצעות ויקימדיה Commons.

משלחת חשובה נוספת מתחת למים בוצעה בשנת 1977 עם אלווין הצוללת בארצות הברית. משלחת זו אפשרה לגלות ולחקור כרי דשא הידרותרמיים בים עמוק.

לבסוף, כדאי להדגיש את תפקידו של המפקד ז'אק-איב קוסטו בידע ובהפצת האוקיאנוגרפיה. קוסטו הנחה את הספינה האוקיאנופית הצרפתית Calypso במשך שנים רבות, שם בוצעו משלחות אוקיאנוגרפיות רבות. באופן דומה, בתחום האינפורמטיבי צולמו סרטים תיעודיים שונים שהרכיבו את הסדרה המכונה "העולם התת ימי" על ידי ז'אק קוסטו.

תחום הלימוד

תחום לימוד האוקיאנוגרפיה מקיף את כל תחומי האוקיינוסים והימים בעולם, כולל אזורי החוף.

האוקיינוסים והימים הם סביבות פיזיקליות-כימיות המארחות מגוון גדול של חיים. הם מייצגים סביבה מימית התופסת כ -70% משטח כדור הארץ. המים והאריכה שלהם, בתוספת כוחות אסטרונומיים ואקלים המשפיעים עליהם, קובעים את המאפיינים הספציפיים שלהם.

ישנם שלושה אוקיינוסים גדולים על פני כדור הארץ; האוקיאנוס השקט, האטלנטי והודי. אוקיינוסים אלה קשורים זה בזה ומפרידים בין אזורים יבשתיים גדולים. האוקיאנוס האטלנטי מפריד בין אסיה ואירופה לאמריקה ואילו האוקיאנוס השקט מפריד בין אסיה ואוקיאניה לאמריקה. האוקיאנוס ההודי מפריד בין אפריקה לאסיה באזור הסמוך להודו.

אגני אוקיינוס ​​מתחילים בחוף הקשורים למדף היבשת (חלקה השקוע ביבשות). שטח הרציף מגיע לעומקים מקסימליים של 200 מ 'ומסתיים במדרון תלול המתחבר לקרקעית הים.

בקרקעית האוקיאנוס יש הרים בגובה ממוצע של 2000 מ '(רכסים) ותלם מרכזי. מכאן באה המאגמה מהאסתנוספרה (שכבה פנימית של כדור הארץ המורכבת מחומרים צמיגים), המופקדת ויוצרת את קרקעית האוקיאנוס.

סניפים של אוקיאנוגרפיה

האוקיאנוגרפיה המודרנית מחולקת לארבעה ענפי מחקר. עם זאת, הסביבה הימית משולבת מאוד ולכן צלמי אוקיינוסים מנהלים אזורים אלה מבלי להתמחות יתר על המידה.

אוקיאנוגרפיה פיזית

ענף אוקיאנוגרפיה זה חוקר את התכונות הפיזיות והדינאמיות של מים באוקיינוסים ובים. מטרתו העיקרית היא להבין את זרימת האוקיאנוס וכיצד מפיץ חום בגופי מים אלה.

קח בחשבון היבטים כמו טמפרטורה, מליחות וצפיפות המים. מאפיינים רלוונטיים אחרים הם צבע, אור והפצת הצליל באוקיינוסים ובים.

ענף אוקיאנוגרפיה זה חוקר גם את האינטראקציה של דינמיקה אטמוספרית עם מסות מים. בנוסף, הוא כולל תנועה של זרמי אוקיינוס ​​בקני מידה שונים.

אוקיאנוגרפיה כימית

הוא חוקר את ההרכב הכימי של מים ומשקעים ימיים, את מחזורי הכימיה הבסיסיים ואת האינטראקציות שלהם עם האטמוספרה והליטוספרה. מצד שני, הוא עוסק במחקר השינויים המיוצרים על ידי תוספת של חומרים אנתרופיים.

באופן דומה, אוקיאנוגרפיה כימית חוקרת כיצד ההרכב הכימי של מים משפיע על התהליכים הפיזיים, הגיאולוגיים והביולוגיים של האוקיינוסים. במקרה הספציפי של הביולוגיה הימית, זה מפרש כיצד הדינמיקה הכימית משפיעה על אורגניזמים חיים (ביוכימיה ימית).

אוקיאוגרפיה גאולוגית או גאולוגיה ימית

ענף זה אחראי על חקר המצע האוקיאני, כולל שכבותיו העמוקות ביותר. התייחסות לתהליכים הדינמיים של מצע זה והשפעתם על מבנה קרקעית הים וחופי הים.

הגיאולוגיה הימית חוקרת את ההרכב, המבנה והדינמיקה המינרלוגית של השכבות האוקיאניות השונות, בעיקר אלה הקשורות לפעילות וולקנית צוללת ותופעות ההכרה הכרוכות בסחף יבשתי.

החקירות שבוצעו בתחום זה אפשרו לאמת את גישותיה של תיאוריית הסחף היבשתית.

מצד שני, לענף זה יש יישום מעשי רלוונטי ביותר בעולם המודרני, בשל החשיבות הרבה שיש לו להשגת משאבים מינרליים.

מחקרי חיפוש גיאולוגי על קרקעית הים מאפשרים ניצול של שדות ימיים, בעיקר גז טבעי ונפט.

אוקיאנוגרפיה ביולוגית או ביולוגיה ימית

ענף אוקיאנוגרפיה זה חוקר את החיים הימיים, ולכן הוא מקיף את כל ענפי הביולוגיה המיושמים על הסביבה הימית.

תחום הביולוגיה הימית חוקר הן את סיווג היצורים החיים והן את הסביבות שלהם, את המורפולוגיה והפיזיולוגיה שלהם. בנוסף הוא לוקח בחשבון את ההיבטים האקולוגיים הנוגעים למגוון ביולוגי זה עם סביבתו הפיזית.

שונית אלמוגים באיי אנדמן (הודו) ריטיקס, מתוך ויקימדיה

הביולוגיה הימית מחולקת לארבעה ענפים בהתאם לאזור הימים והאוקיינוסים שאתה לומד. אלו הם:

• אוקיאנוגרפיה פלגית : היא מתמקדת בחקר מערכות אקולוגיות הקיימות במים פתוחים, הרחק מהמדף היבשתי.
• אוקיאנוגרפיה נריתית : נלקחים בחשבון אורגניזמים חיים הנמצאים באזורים הסמוכים לחוף, בתוך מדף היבשת.
• אוקיאנוגרפיה בנטית : התייחס לחקר המערכות האקולוגיות שנמצאו על פני קרקעית הים.
• אוקיאנוגרפיה צומחת : נבדקים אורגניזמים חיים החיים בקרבת קרקעית הים באזורי החוף ובתוך מדף היבשת. שוקל עומק מרבי של 500 מ '.

מחקר אחרון

אוקיאנוגרפיה פיזית ושינוי אקלים

מחקרים עדכניים כוללים את אלה המעריכים את השפעות שינוי האקלים העולמי על הדינמיקה של האוקיאנוס. לדוגמא, נמצא כי המערכת הנוכחית של האוקיאנוס (הזרם האטלנטי) משנה את הדינמיקה שלה.

ידוע שמערכת הזרמים הימיים נוצרת על ידי הבדלים בצפיפות מסות המים, הנקבעים בעיקר על ידי שיפועי טמפרטורה. לפיכך, המוני מים חמים קלים יותר ונשארים בשכבות השטחיות, בעוד שהמונים הקרים שוקעים.

באטלנטיק, המוני מים חמים נעים צפונה מהקריביים על ידי נחל המפרץ וככל שהם עוברים צפונה הם מתקררים ושוקעים, חוזרים לדרום. על פי מערכת כתב העת Nature (556, 2018), מנגנון זה האט.

מוצע כי האטה במערכת הנוכחית נובע מההפשרה הנגרמת כתוצאה מהתחממות כדור הארץ. זה גורם לאספקת מים מתוקים להיות גדולה יותר וריכוז המלחים והצפיפות של המים משתנה, מה שמשפיע על תנועת מסות המים.

זרימת הזרמים תורמת לוויסות הטמפרטורה העולמית, להפצת חומרים מזינים וגזים ולשינויים שלהם יש השלכות חמורות על המערכת הפלנטרית.

אוקיאנוגרפיה כימית

אחד משורות המחקר שמעסיק כיום את תשומת ליבם של האוקיאוגרפים הוא מחקר ההחמצה של הימים, בעיקר בגלל השפעת רמת החומציות על חיי הים.

רמות ה- CO ₂ באטמוספרה עלו בחדות בשנים האחרונות בגלל הצריכה הגבוהה של דלקים מאובנים על ידי פעילויות אנושיות שונות.

CO _{2 זה} מתמוסס במי ים, ויוצר ירידה בחומציות האוקיינוסים. החמצת האוקיינוסים משפיעה לרעה על הישרדותם של מינים ימיים רבים.

בשנת 2016 ערכו אלברייט ועמיתיהם את הניסוי הראשון להחמצת האוקיאנוס במערכת אקולוגית טבעית. במחקר זה נמצא כי החמצה יכולה להפחית את הסתיידות האלמוגים עד 34%.

גאולוגיה ימית

ענף אוקיאנוגרפיה זה חקר את תנועת הלוחות הטקטוניים. לוחות אלה הם שברי ליטוספירה (שכבה חיצונית נוקשה במעטפת כדור הארץ) הנעים על פני האסתנוספרה.

מחקרים שנערכו לאחרונה על ידי לי ועמיתיהם, שפורסמו בשנת 2018, גילו כי לוחות טקטוניים גדולים יכולים לנבוע מהיתוך של צלחות קטנות יותר. הכותבים מבצעים סיווג של מיקרו-לוחות אלה על סמך מקורם ולומדים את הדינמיקה של תנועותיהם.

יתרה מזאת, הם מגלים שיש מספר גדול של מיקרו-צלחות הקשורות ללוחות הטקטוניים הגדולים של כדור הארץ. מצוין כי הקשר בין שני סוגי לוחות אלה עשוי לסייע לגיבוש תיאוריית הסחף היבשתית.

אוקיאנוגרפיה ביולוגית או ביולוגיה ימית

בשנים האחרונות, אחת התגליות הבולטות ביותר בביולוגיה ימית הייתה נוכחותם של אורגניזמים בתעלות ימיות. אחד המחקרים הללו בוצע בתעלה של איי גלפגוס, והראה מערכת אקולוגית מורכבת בה נמצאים מספר רב של חסרי חוליות וחיידקים (Yong-Jin 2006).

לתעלות ימיות אין גישה לאור שמש בהתחשב בעומקם (2,500 מטר מעל פני הים), ולכן השרשרת הגביעית תלויה בחיידקים אוטוטרופיים כימוזינטיים. אורגניזמים אלה מקבעים CO ₂ מימן גופרתי המתקבל מאוורור הידרותרמי.

קהילות מקרוב-חוליות המאכלסות מים עמוקים נמצאו מאוד מגוונות. בנוסף מוצע כי הדחיסה של מערכות אקולוגיות אלה תספק מידע רלוונטי כדי להבהיר את מקור החיים בכוכב הלכת.

הפניות

1. Albright et al. (2017). היפוך החמצת האוקיאנוס משפר את הסתיידות שונית האלמוגים. טבע 531: 362-365.
2. Caldeira K ו- ME Wickett (2003) פחמן אנתרופוגני וחומציות אוקיינוס. טבע 425: 365–365
3. Editoral (2018) צפו בים. טבע 556: 149
4. Lalli CM ו- TR Parsons (1997) אוקיאנוגרפיה ביולוגית. הקדמה. מהדורה שנייה. האוניברסיטה הפתוחה. ELSEVIER. אוקספורד, בריטניה. 574 עמ '.
5. לי ס, י סו, אקס ליאה, ב ליו, ל דאי, ג וואנג, ג'ו ג'ו, י לי, י ליו, אקס קאו, אני סומרוויל, ד מו, ס ג'או, ג'ליו, פ מנג, ל ג'ן, ל ג'או , J Zhu, S Yu, Y Liu ו- G Zhang (2018) טקטוניקת מיקרו-פלאט: תובנות חדשות ממיקרו-בלוקים באוקיינוסים הגלובליים, שוליים יבשתיים ומעטפת עמוקה Earth-Science Reviews 185: 1029–1064
6. Pickerd GL ו- WL Emery. (1990) אוקיאוגרפיה פיזית תיאורית. הקדמה. מהדורה מוגדלת חמישית. הוצאת פרגמון. אוקספורד, בריטניה. 551 עמ '.
7. ריילי ג'יי.פי ור. צ'סטר (1976). אוקיאנוגרפיה כימית. מהדורה שנייה. כרך 6. עיתונות אקדמית. לונדון, בריטניה. 391 עמ '
8. Wiebe PH ו- MC Benfield (2003) מרשת הנסן לכיוון אוקיאנוגרפיה ארבעה ממדית. התקדמות באוקיאנוגרפיה. 56: 7–136.
9. זמורנו P ו- ME הנדריקס. (2007) ביוסנוזיס והפצה של רכיכות ים עמוק באוקיאנוס השקט: הערכה של ההתקדמות. עמ '48-49. בתוך: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González ו- CM Galvín-Villa (עורכים). מחקרים על מלקולוגיה וקונכיליאולוגיה במקסיקו. אוניברסיטת גוואדלחרה, מקסיקו.
10. Yong-Jin W (2006) פתחי אוורור הידרותרמיים בים עמוק: אקולוגיה והתפתחות J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.