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Lernziele

• Beschreiben Sie, wie die Ozeane entstanden sind.
• Erläutern Sie die Bedeutung der Ozeane.
• Beschreiben Sie die Zusammensetzung des Ozeanwassers.
• Bestimmen Sie die Teile der Wassersäule und die ozeanischen Unterteilungen.

Wie die Ozeane entstanden

Wissenschaftler haben eine Reihe von Hypothesen darüber entwickelt, wie die Ozeane entstanden sind. Obwohl sich diese Hypothesen im Laufe der Zeit verändert haben, hat eine Idee jetzt die breite Unterstützung der Geowissenschaftler, die so genannte Theorie der vulkanischen Ausgasung. Sie besagt, dass Wasserdampf, der von Vulkanen abgegeben wurde, die über Millionen oder Milliarden von Jahren ausbrachen, abkühlte und kondensierte, um die Ozeane der Erde zu bilden.

Erschaffung und Sammlung von Wasser

Als die Erde vor 4,6 Milliarden Jahren entstand, hätte man sie niemals den Blauen Planeten genannt. Es gab keine Ozeane, es gab keinen Sauerstoff in der Atmosphäre und kein Leben. Aber es gab heftige Kollisionen, Explosionen und Eruptionen. In der Tat war die Erde in ihrem frühesten Stadium geschmolzen. Dadurch konnten sich die Elemente innerhalb der Erde in Schichten aufteilen – die Schwerkraft zog die dichteren Elemente zum Erdmittelpunkt, während sich die weniger dichten Materialien nahe der Oberfläche ansammelten. Dieser Prozess der Trennung schuf die Schichten der Erde, wie wir sie kennen.

Als die Temperaturen abkühlten, verfestigte sich die Oberfläche und eine Atmosphäre entstand. Vulkanische Eruptionen setzten Wasserdampf aus der Erdkruste frei, während weiteres Wasser von Asteroiden und Kometen kam, die mit der Erde kollidierten (Abbildung 14.1). Vor etwa 4 Milliarden Jahren kühlten die Temperaturen so weit ab, dass sich Ozeane bilden konnten.

Gegenwärtige Ozeanbildung

Wie Sie wissen, hatten die Kontinente nicht immer die gleiche Form oder Position wie heute. Aufgrund tektonischer Plattenbewegungen haben sich die Landmassen seit ihrer Entstehung auf der Erde bewegt. Vor etwa 250 Millionen Jahren waren alle Kontinente in einer einzigen riesigen Landmasse namens Pangea angeordnet (Abbildung 14.2). Dies bedeutete, dass das meiste Wasser der Erde in einem riesigen Ozean namens Panthalassa gesammelt wurde. Vor etwa 180 Millionen Jahren begann Pangea aufgrund der Kontinentalverschiebung auseinanderzubrechen. Dadurch wurde der Panthalassa-Ozean in separate, aber miteinander verbundene Ozeane aufgeteilt, die die Ozeanbecken bilden, die wir heute auf der Erde sehen.

Bedeutung der Ozeane

Die Ozeane der Erde spielen eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Welt, wie wir sie kennen. In der Tat ist der Ozean weitgehend dafür verantwortlich, dass die Temperaturen auf der Erde ziemlich konstant bleiben. Wo Sie leben, kann es im Winter ziemlich kalt werden. An manchen Orten auf der Erde wird es bis zu -70 °C kalt. An manchen Orten wird es bis zu 55°C heiß. Das ist ein Bereich von 125°C. Aber vergleichen Sie das mit der Oberflächentemperatur auf dem Merkur: Sie reicht von -180°C bis 430°C, eine Spanne von 610°C. Merkur hat weder eine Atmosphäre noch einen Ozean, um Temperaturschwankungen abzufangen, so dass es sowohl extrem heiß als auch sehr kalt wird.

Auf der Erde nehmen die Ozeane Wärmeenergie von der Sonne auf. Dann bewegen die Meeresströmungen die Energie von Gebieten mit heißem Wasser zu Gebieten mit kaltem Wasser und umgekehrt. Die Ozeanzirkulation hält nicht nur die Wassertemperatur moderat, sondern beeinflusst auch die Temperatur der Luft. Wenn Sie die Landtemperaturen auf der Erde untersuchen, werden Sie feststellen, dass die extremeren Temperaturen in der Mitte der Kontinente auftreten, während die Temperaturen in der Nähe des Wassers eher gemäßigt sind. Das liegt daran, dass Wasser die Wärme länger speichert als Land. Die Sommertemperaturen sind daher nicht so heiß und die Wintertemperaturen nicht so kalt, weil das Wasser lange braucht, um sich zu erwärmen oder abzukühlen. Hätten wir die Ozeane nicht, wäre die Temperaturspanne viel größer, und die Menschen könnten unter diesen harten Bedingungen nicht leben.

Der Ozean ist die Heimat einer enormen Menge an Leben. Dazu gehören viele Arten von mikroskopischem Leben, Pflanzen und Algen, wirbellose Tiere wie Seesterne und Quallen, Fische, Reptilien und Meeressäugetiere. Die vielen verschiedenen Lebewesen des Ozeans bilden ein riesiges und kompliziertes Nahrungsnetz, das tatsächlich den Großteil der gesamten Biomasse auf der Erde ausmacht. (Biomasse ist das Gesamtgewicht der lebenden Organismen in einem bestimmten Gebiet.) Wir sind auf den Ozean als Nahrungsquelle und sogar auf den von den Meerespflanzen erzeugten Sauerstoff angewiesen. Wissenschaftler entdecken immer noch neue Lebewesen und Eigenschaften der Ozeane und lernen mehr über marine Ökosysteme (Abbildung 14.3).

Schließlich ist der Ozean der Ausgangspunkt für den Wasserkreislauf der Erde. Das meiste Wasser, das in die Atmosphäre verdunstet, kommt zunächst aus dem Ozean. Dieses Wasser wiederum fällt in Form von Niederschlägen auf das Land. Es bildet Schnee und Eis, Bäche und Teiche, ohne die die Menschen wenig Süßwasser hätten. Eine Welt ohne Ozeane wäre eine Welt ohne Sie und mich.

Zusammensetzung des Ozeanwassers

Wasser wird oft als das „universelle Lösungsmittel“ bezeichnet, weil sich viele Dinge in Wasser lösen können (Abbildung 14.4). Viele Dinge wie Salze, Zucker, Säuren, Basen und andere organische Moleküle können in Wasser gelöst werden. Die Verschmutzung des Meerwassers ist in einigen Gebieten ein großes Problem, weil sich viele giftige Substanzen leicht mit dem Wasser vermischen.

Die vielleicht wichtigste Substanz, die im Ozean gelöst ist, ist Salz. Jeder weiß, dass Meerwasser salzig schmeckt. Dieses Salz stammt aus mineralischen Ablagerungen, die durch den Wasserkreislauf ihren Weg in den Ozean finden. Salze machen etwa 3,5 % der Masse des Meerwassers aus. Je nach Standort kann der Salzgehalt oder die Salinität variieren. Wo sich Meerwasser mit Süßwasser mischt, wie an der Mündung eines Flusses, ist der Salzgehalt niedriger. Aber wo es viel Verdunstung und wenig Wasserzirkulation gibt, kann der Salzgehalt viel höher sein. Das Tote Meer zum Beispiel hat einen Salzgehalt von 30 % – fast das Neunfache des durchschnittlichen Salzgehalts von Meerwasser. Es wird das Tote Meer genannt, weil so wenige Organismen in seinem supersalzigen Wasser leben können.

Die Dichte (Masse pro Volumen) von Meerwasser ist größer als die von Süßwasser, weil es so viele gelöste Stoffe enthält. Wenn Wasser eine höhere Dichte hat, sinkt es auf den Grund. Oberflächenwasser hat normalerweise eine geringere Dichte und einen geringeren Salzgehalt. Auch die Temperatur beeinflusst die Dichte. Warmes Wasser ist weniger dicht und kälteres Wasser ist dichter. Diese Dichteunterschiede erzeugen Wasserbewegungen oder Tiefseeströmungen, die Wasser von der Oberfläche in größere Tiefen transportieren.

Die Wassersäule

Im Jahr 1960 wurde einer der tiefsten Teile des Ozeans (10.910 Meter) von zwei Männern in einem speziell konstruierten U-Boot namens Trieste erreicht (Abbildung 14.5). Dieser Teil des Ozeans wurde Challenger Deep genannt. Im Gegensatz dazu liegt die durchschnittliche Tiefe des Ozeans bei 3.790 Metern – immer noch eine unglaubliche Tiefe für Meereslebewesen und für den Menschen. Was macht es so schwer, am Meeresboden zu leben? Es gibt drei Hauptfaktoren – das Fehlen von Licht, die niedrige Temperatur und der extrem hohe Druck. Um Regionen des Ozeans besser zu verstehen, definieren die Wissenschaftler verschiedene Regionen nach Tiefe (Abbildung 14.6).

Sonnenlicht dringt nur bis zu einer Tiefe von etwa 200 Metern ins Wasser ein, eine Region, die photische Zone genannt wird (photisch bedeutet Licht). Da Organismen, die Photosynthese betreiben, auf Sonnenlicht angewiesen sind, können sie nur in den oberen 200 Metern des Wassers leben. Solche photosynthetischen Organismen liefern fast alle Energie und Nährstoffe für den Rest des marinen Nahrungsnetzes. Tiere, die tiefer als 200 Meter leben, ernähren sich hauptsächlich von dem, was aus der photischen Zone herabfällt.

Unterhalb der photischen Zone befindet sich die aphotische Zone, in der es nicht genug Licht für die Photosynthese gibt. Die aphotische Zone macht den Großteil des Ozeans aus, aber nur eine Minderheit seiner Lebensformen. Wenn man zum Meeresboden hinabsteigt, sinkt die Wassertemperatur, während der Druck enorm ansteigt. Jede Region ist zunehmend tiefer und kälter, wobei die tiefsten Bereiche in Ozeangräben liegen.

Der Ozean kann auch durch die horizontale Entfernung vom Ufer unterteilt werden. Am nächsten zur Küste liegt die Gezeitenzone. In dieser Region gibt es Wellen, Gezeitenwechsel und ständige Bewegung im Wasser, wodurch das Wasser großen Mengen an Luft ausgesetzt ist. Organismen, die in dieser Zone leben, sind so angepasst, dass sie den Wellen und der Luftexposition bei Ebbe standhalten, indem sie starke Anhänge und harte Schalen haben. Die neritische Zone umfasst die Gezeitenzone und den Teil des Meeresbodens, der sehr allmählich nach unten abfällt, den Kontinentalschelf. In dieser Zone leben viele ozeanische Pflanzen, da in der neritischen Zone noch etwas Sonnenlicht bis zum Meeresboden durchdringt. Jenseits der neritischen Zone befindet sich die ozeanische Zone, in der der abfallende Meeresboden noch viel steiler abfällt und kein Sonnenlicht mehr durchdringt. In dieser Zone sind Tiere wie Haie, Fische und Wale zu finden. Sie ernähren sich von Materialien, die aus den oberen Ebenen absinken, oder fressen sich gegenseitig auf. An Hydrothermalquellen, Bereichen mit extrem heißem Wasser mit vielen gelösten Stoffen, gedeihen seltene und ungewöhnliche Produzenten.

Zusammenfassung der Lektion

• Unsere Ozeane entstanden ursprünglich, als der durch vulkanische Ausgasungen freigesetzte Wasserdampf abkühlte und kondensierte.
• Die Ozeane haben die sehr wichtige Aufgabe, die Temperaturen der Erde zu mäßigen.
• Die Ozeane beherbergen eine enorme Vielfalt an Leben und Algen, die alle photosynthetische Organismen sind.
• Die Hauptelemente, die im Meerwasser gelöst sind, sind Chlor, Natrium, Magnesium, Sulfat und Kalzium.
• Der übliche Salzgehalt der Ozeane beträgt etwa 3,5% oder 35 Teile pro Tausend.
• Einige Regionen in Gebieten mit hoher Verdunstung, wie z.B. das Tote Meer, haben außergewöhnlich hohe Salzgehalte.
• Die photische Zone ist die Oberflächenschicht der Ozeane, bis hinunter zu etwa 200m, wo genügend Licht für die Photosynthese zur Verfügung steht.
• Unterhalb der photischen Zone liegt der größte Teil der Ozeane in der aphotischen Zone, wo es nicht genügend Licht für die Photosynthese gibt.
• Im Durchschnitt ist der Meeresboden etwa 3.790 m tief, aber es gibt Meeresgräben, die bis zu 10.910 m tief sind.
• Der Ozean hat viele biologische Zonen, die durch die Verfügbarkeit verschiedener abiotischer Faktoren bestimmt werden.
• Neritische Zonen sind küstennahe Bereiche, einschließlich der Gezeitenzone. Ozeanische Zonen sind küstennahe Bereiche des Ozeans.

Wiederholungsfragen

1. Wie hieß der einzelne Kontinent, der sich trennte, um die heutigen Kontinente zu bilden?
2. Aus welchen drei Quellen stammt das Wasser auf der Erde?
3. Wie viel Prozent der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt?
4. Wie tragen die Ozeane dazu bei, die Temperaturen auf der Erde zu mäßigen?
5. Im Laufe der Zeit sind die Ozeane der Erde immer salziger geworden. Warum?
6. Was ist die häufigste Substanz, die im Meerwasser gelöst ist?
7. Was ist Dichte?

Wortschatz

aphotische Zone Die Zone in der Wassersäule, die tiefer als 200 m ist. Biomasse Die Gesamtmasse der lebenden Organismen in einer bestimmten Region. Die Einheiten für die Dichte sind normalerweise g⁄cm3 oder g⁄mL. Gezeitenzone Der Teil des Ozeans, der der Küste am nächsten liegt, zwischen Ebbe und Flut. neritische Zone Der Teil des Ozeans, in dem der Kontinentalschelf allmählich vom Kontinentalrand nach außen abfällt. Etwas Sonnenlicht kann in diesen Bereich des Ozeans eindringen. ozeanische Zone Der offene Ozean, in dem der Meeresboden tief ist. Hier erreicht kein Sonnenlicht den Meeresboden. Pangea Der Superkontinent, der vor etwa 200 Millionen Jahren tektonisch auseinanderbrach und die Kontinente und Ozeane bildete, die wir heute auf der Erde sehen. photische Zone Der oberste Bereich der Wassersäule, der sich von der Oberfläche bis in etwa 200 m Tiefe erstreckt. Sonnenlicht dringt leicht in diesen Bereich der Wassersäule ein. Salzgehalt Ein Maß für die Menge an gelöstem Salz im Wasser. Wassersäule Eine vertikale Säule aus Ozeanwasser, die je nach Tiefe in verschiedene Zonen unterteilt ist.