Objectifs de la leçon
- Décrire comment les océans se sont formés.
- Expliquer l’importance des océans.
- Décrire la composition de l’eau des océans.
- Définir les parties de la colonne d’eau et les divisions océaniques.
Comment les océans se sont formés
Les scientifiques ont développé un certain nombre d’hypothèses sur la façon dont les océans se sont formés. Bien que ces hypothèses aient évolué au fil du temps, une idée bénéficie aujourd’hui d’un large soutien des scientifiques de la Terre, appelée théorie du dégazage volcanique. Cela signifie que la vapeur d’eau dégagée par les volcans en éruption depuis des millions ou des milliards d’années, s’est refroidie et condensée pour former les océans de la Terre.
Création et collecte de l’eau
Lorsque la Terre s’est formée il y a 4,6 milliards d’années, elle n’aurait jamais été appelée la planète bleue. Il n’y avait pas d’océans, il n’y avait pas d’oxygène dans l’atmosphère, et pas de vie. Mais il y a eu de violentes collisions, des explosions et des éruptions. En fait, à ses débuts, la Terre était en fusion. Cela a permis aux éléments de se séparer en couches au sein de la Terre – la gravité a attiré les éléments les plus denses vers le centre de la Terre, tandis que les matériaux moins denses se sont accumulés près de la surface. Ce processus de séparation a créé les couches de la Terre telles que nous les connaissons.
Lorsque les températures se sont refroidies, la surface s’est solidifiée et une atmosphère a été créée. Les éruptions volcaniques ont libéré la vapeur d’eau de la croûte terrestre, tandis que davantage d’eau provenait des astéroïdes et des comètes qui entraient en collision avec la Terre (figure 14.1). Il y a environ 4 milliards d’années, les températures se sont suffisamment refroidies pour que les océans commencent à se former.
Figure 14.1 : L’activité volcanique était courante aux premiers stades de la Terre, lorsque les océans n’avaient pas encore commencé à se former.
Formation actuelle des océans
Comme vous le savez, les continents n’ont pas toujours eu la même forme ou la même position qu’aujourd’hui. En raison des mouvements des plaques tectoniques, les masses terrestres se sont déplacées sur la Terre depuis leur création. Il y a environ 250 millions d’années, tous les continents étaient disposés en une énorme masse de terre appelée Pangée (figure 14.2). Cela signifie que la plupart de l’eau de la Terre était recueillie dans un immense océan appelé Panthalassa. Il y a environ 180 millions d’années, la Pangée a commencé à se désagréger en raison de la dérive des continents. Cela a alors séparé l’océan Panthalassa en océans distincts mais connectés qui sont les bassins océaniques que nous voyons aujourd’hui sur Terre.
Figure 14.2 : La Pangée était la seule forme de relief il y a 250 millions d’années, laissant un immense océan appelé Panthalassa, ainsi que quelques océans plus petits.
Signification des océans
Les océans de la Terre jouent un rôle important dans le maintien du monde tel que nous le connaissons. En effet, l’océan est en grande partie responsable du maintien de températures assez stables sur Terre. Il peut faire assez froid là où vous vivez en hiver. Dans certains endroits de la planète, le froid peut atteindre -70°C. À d’autres endroits, la température peut atteindre 55°C. Cela représente une amplitude de 125°C. Mais comparez cela à la température de surface de Mercure : elle varie de -180°C à 430°C, soit une amplitude de 610°C. Mercure n’a ni atmosphère ni océan pour tamponner les changements de température, si bien qu’il devient à la fois extrêmement chaud et très froid.
Figure 14.3 : Les récifs coralliens sont parmi les zones les plus densément habitées et les plus diversifiées du globe.
Sur Terre, les océans absorbent l’énergie thermique du Soleil. Puis les courants océaniques déplacent cette énergie des zones d’eau chaude vers les zones d’eau froide, et vice versa. Non seulement la circulation océanique maintient la température de l’eau à un niveau modéré, mais elle affecte également la température de l’air. Si vous examinez les températures terrestres, vous remarquerez que les températures les plus extrêmes se situent au milieu des continents, alors que les températures près de l’eau ont tendance à être plus modérées. Cela s’explique par le fait que l’eau retient la chaleur plus longtemps que la terre. Les températures estivales ne seront donc pas aussi chaudes, et les températures hivernales ne seront pas aussi froides, car l’eau prend beaucoup de temps pour se réchauffer ou se refroidir. Si nous n’avions pas les océans, l’amplitude thermique serait beaucoup plus importante, et les humains ne pourraient pas vivre dans ces conditions difficiles.
L’océan abrite une énorme quantité de vie. Cela comprend de nombreux types de vie microscopique, des plantes et des algues, des invertébrés comme les étoiles de mer et les méduses, des poissons, des reptiles et des mammifères marins. Les nombreuses créatures de l’océan forment un réseau alimentaire vaste et complexe, qui constitue en fait la majorité de la biomasse sur Terre. (La biomasse est le poids total des organismes vivants dans une zone donnée). Nous dépendons de l’océan comme source de nourriture et même de l’oxygène créé par les plantes marines. Les scientifiques découvrent encore de nouvelles créatures et caractéristiques des océans, et en apprennent davantage sur les écosystèmes marins (figure 14.3).
Enfin, l’océan constitue le point de départ du cycle de l’eau de la Terre. La plupart de l’eau qui s’évapore dans l’atmosphère provient initialement de l’océan. Cette eau, à son tour, tombe sur terre sous forme de précipitations. Elle crée de la neige et de la glace, des ruisseaux et des étangs, sans lesquels les gens auraient peu d’eau douce. Un monde sans océans serait un monde sans vous et sans moi.
Composition de l’eau des océans
On a souvent qualifié l’eau de » solvant universel « , car de nombreuses choses peuvent se dissoudre dans l’eau (figure 14.4). De nombreuses choses comme les sels, les sucres, les acides, les bases et d’autres molécules organiques peuvent être dissoutes dans l’eau. La pollution de l’eau des océans est un problème majeur dans certaines régions car de nombreuses substances toxiques se mélangent facilement à l’eau.
Figure 14.4 : L’eau de l’océan est composée de nombreuses substances. Les sels comprennent le chlorure de sodium, le chlorure de magnésium et le chlorure de calcium.
La substance la plus importante dissoute dans l’océan est peut-être le sel. Tout le monde sait que l’eau de l’océan a un goût salé. Ce sel provient de dépôts minéraux qui trouvent leur chemin vers l’océan à travers le cycle de l’eau. Les sels représentent environ 3,5 % de la masse de l’eau de l’océan. La teneur en sel ou la salinité peut varier en fonction de l’endroit où l’on se trouve. Lorsque l’eau de l’océan se mélange à de l’eau douce, comme à l’embouchure d’une rivière, la salinité est plus faible. Mais là où il y a beaucoup d’évaporation et peu de circulation d’eau, la salinité peut être beaucoup plus élevée. La mer Morte, par exemple, a une salinité de 30 %, soit près de neuf fois la salinité moyenne de l’eau de l’océan. On l’appelle la mer Morte parce que très peu d’organismes peuvent vivre dans son eau super salée.
La densité (masse par volume) de l’eau de mer est supérieure à celle de l’eau douce parce qu’elle contient beaucoup de substances dissoutes. Lorsque l’eau est plus dense, elle coule vers le fond. Les eaux de surface ont généralement une densité plus faible et sont moins salées. La température affecte également la densité. L’eau chaude est moins dense et les eaux froides sont plus denses. Ces différences de densité créent des mouvements d’eau ou des courants océaniques profonds qui transportent l’eau de la surface vers de plus grandes profondeurs.
La colonne d’eau
En 1960, l’une des parties les plus profondes de l’océan (10 910 mètres) a été atteinte par deux hommes dans un sous-marin spécialement conçu appelé le Trieste (figure 14.5). Cette partie de l’océan a été baptisée « Challenger Deep ». En revanche, la profondeur moyenne de l’océan est de 3 790 mètres, ce qui reste une profondeur incroyable pour les créatures marines et pour les humains. Pourquoi est-il si difficile de vivre au fond de l’océan ? Il y a trois facteurs principaux : l’absence de lumière, la basse température et la pression extrêmement élevée. Afin de mieux comprendre les régions de l’océan, les scientifiques définissent les différentes régions par la profondeur (figure 14.6).
Figure 14.5 : Le Trieste a réalisé une plongée record au fond de Challenger en 1960. James Cameron a réitéré cet exploit en 2012.
Figure 14.6 : Le milieu océanique est divisé en de nombreuses régions en fonction de facteurs comme la disponibilité de la lumière et des nutriments. Les organismes s’adaptent aux conditions et aux ressources des régions dans lesquelles ils vivent.
La lumière du soleil ne pénètre dans l’eau que jusqu’à une profondeur d’environ 200 mètres, une région appelée zone photique (photique signifie lumière). Comme les organismes qui font de la photosynthèse dépendent de la lumière du soleil, ils ne peuvent vivre que dans les 200 mètres supérieurs de l’eau. Ces organismes photosynthétiques fournissent presque toute l’énergie et les nutriments au reste de la chaîne alimentaire marine. Les animaux qui vivent à plus de 200 mètres de profondeur se nourrissent principalement de ce qui tombe de la zone photique.
Sous la zone photique se trouve la zone aphotique, où il n’y a pas assez de lumière pour la photosynthèse. La zone aphotique constitue la majorité de l’océan mais une minorité de ses formes de vie. En descendant vers le fond de l’océan, la température de l’eau diminue tandis que la pression augmente énormément. Chaque région est progressivement plus profonde et plus froide, les zones les plus profondes se trouvant dans les fosses océaniques.
L’océan peut également être divisé en fonction de la distance horizontale par rapport au rivage. Le plus près du rivage se trouve la zone intertidale. Dans cette région, vous pourriez trouver des vagues, des changements de marée et un mouvement constant dans l’eau qui expose l’eau à de grandes quantités d’air. Les organismes qui vivent dans cette zone sont adaptés pour résister aux vagues et à l’exposition à l’air lors des marées basses, en ayant des attaches solides et des coquilles dures. La zone néritique comprend la zone intertidale et la partie du plancher océanique qui descend très progressivement vers le bas, le plateau continental. De nombreuses plantes océaniques vivent dans cette zone, car une partie de la lumière du soleil pénètre encore au fond de l’océan dans la zone néritique. Au-delà de la zone néritique se trouve la zone océanique, où le plancher océanique en pente descend encore plus bas et où la lumière du soleil ne parvient pas. On trouve dans cette zone des animaux tels que les requins, les poissons et les baleines. Ils se nourrissent des matières qui descendent des niveaux supérieurs, ou se consomment entre eux. Dans les cheminées hydrothermales, les zones d’eau extrêmement chaude avec beaucoup de matières dissoutes permettent à des producteurs rares et inhabituels de prospérer.
Résumé de la leçon
- Nos océans se sont formés à l’origine lorsque la vapeur d’eau libérée par le dégazage volcanique s’est refroidie et condensée.
- Les océans jouent le rôle très important de contribuer à modérer les températures de la Terre.
- Les océans abritent une énorme diversité de vie, et des algues qui sont tous des organismes photosynthétiques.
- Les principaux éléments dissous dans l’eau de mer sont le chlore, le sodium, le magnésium, le sulfate et le calcium.
- La salinité habituelle des océans est d’environ 3,5 % ou 35 parties par mille.
- Certaines régions situées dans des zones de forte évaporation, comme la mer Morte, ont des salinités exceptionnellement élevées.
- La zone photique est la couche superficielle des océans, jusqu’à environ 200 m, où il y a assez de lumière disponible pour la photosynthèse.
- Au-dessous de la zone photique, la grande majorité des océans se trouve dans la zone aphotique, où il n’y a pas assez de lumière pour la photosynthèse.
- En moyenne, le fond de l’océan est d’environ 3 790 m mais il existe des fosses océaniques dont la profondeur atteint 10 910 m.
- L’océan comporte de nombreuses zones biologiques déterminées par la disponibilité de différents facteurs abiotiques.
- Les zones néritiques sont les zones littorales, y compris la zone intertidale. Les zones océaniques sont des régions au large de l’océan.
Questions de révision
- Quel était le nom de l’unique continent qui s’est séparé pour former les continents actuels ?
- De quelles trois sources l’eau a-t-elle pris naissance sur Terre ?
- Quel pourcentage de la surface de la Terre est recouvert d’eau ?
- Comment les océans aident-ils à modérer les températures de la Terre ?
- Au fil du temps, les océans de la Terre sont devenus de plus en plus salés. Pourquoi ?
- Quelle est la substance la plus courante qui est dissoute dans l’eau des océans ?
- Qu’est-ce que la densité ?
Vocabulaire
Zone aphotique Zone de la colonne d’eau située à plus de 200 m de profondeur. La lumière du soleil n’atteint pas cette région de l’océan. biomasse Masse totale des organismes vivants dans une certaine région. courant Mouvement de l’eau dans un cours d’eau, un lac ou un océan. densité Masse par volume. Les unités de densité sont généralement g⁄cm3 ou g⁄mL. zone intertidale La partie de l’océan la plus proche du rivage, entre la marée basse et la marée haute. zone néritique La partie de l’océan où le plateau continental s’incline progressivement vers l’extérieur à partir du bord du continent. Une partie de la lumière solaire peut pénétrer dans cette région de l’océan. zone océanique La haute mer, où le plancher océanique est profond. Aucune lumière solaire n’atteint le fond de l’océan dans cette région. Pangée Le supercontinent qui s’est détaché tectoniquement il y a environ 200 millions d’années, formant les continents et les océans que nous voyons aujourd’hui sur la Terre. zone photique La région la plus élevée de la colonne d’eau, s’étendant de la surface jusqu’à environ 200 m de profondeur. La lumière du soleil pénètre facilement dans cette région de la colonne d’eau. salinité Mesure de la quantité de sel dissous dans l’eau. colonne d’eau Colonne verticale d’eau océanique, divisée en différentes zones en fonction de leur profondeur.