Doelstellingen
- Beschrijf hoe de oceanen zijn ontstaan.
- Leg uit wat de betekenis van de oceanen is.
- Beschrijf de samenstelling van oceaanwater.
- de delen van de waterkolom en de indeling van de oceanen definiëren.
Hoe de oceanen zijn ontstaan
Wetenschappers hebben een aantal hypothesen ontwikkeld over hoe de oceanen zijn ontstaan. Hoewel deze hypotheses in de loop der tijd zijn veranderd, heeft één idee nu de brede steun van aardwetenschappers, de zogenaamde vulkanische uitgassingstheorie. Dit betekent dat de waterdamp die gedurende miljoenen of miljarden jaren door vulkaanuitbarstingen werd uitgestoten, afkoelde en condenseerde en zo de oceanen op aarde vormde.
Schepping en verzameling van water
Toen de Aarde 4,6 miljard jaar geleden werd gevormd, zou zij nooit de Blauwe Planeet zijn genoemd. Er waren geen oceanen, er was geen zuurstof in de atmosfeer, en geen leven. Maar er waren wel hevige botsingen, explosies en uitbarstingen. In feite was de Aarde in haar vroegste stadium gesmolten. Hierdoor konden elementen zich in lagen van de aarde scheiden – de zwaartekracht trok dichtere elementen naar het centrum van de aarde, terwijl minder dichte materialen zich aan de oppervlakte ophoopten. Door dit scheidingsproces ontstonden de aardlagen zoals wij die kennen.
Toen de temperaturen afkoelden, werd het oppervlak hard en ontstond er een atmosfeer. Door vulkaanuitbarstingen kwam waterdamp vrij uit de aardkorst, terwijl meer water afkomstig was van asteroïden en kometen die op de aarde botsten (figuur 14.1). Ongeveer 4 miljard jaar geleden koelden de temperaturen voldoende af om oceanen te laten ontstaan.
Figuur 14.1: Vulkanische activiteit kwam veel voor in de vroege stadia van de aarde, toen de oceanen nog niet waren gevormd.
De huidige oceaanvorming
Zoals u weet, hadden de continenten niet altijd dezelfde vorm of ligging als tegenwoordig. Door tektonische plaatbewegingen zijn landmassa’s sinds hun ontstaan over de aarde verschoven. Ongeveer 250 miljoen jaar geleden lagen alle continenten gerangschikt in één grote landmassa, Pangea genaamd (figuur 14.2). Dit betekende dat het meeste water van de aarde werd verzameld in een enorme oceaan die Panthalassa werd genoemd. Ongeveer 180 miljoen jaar geleden begon Pangea uiteen te vallen als gevolg van continentverschuiving. Hierdoor werd de Panthalassa-oceaan gescheiden in afzonderlijke, maar met elkaar verbonden oceanen die de oceaanbekkens vormen die we vandaag op aarde zien.
Figuur 14.2: Pangea was 250 miljoen jaar geleden de enige landvorm, waarbij een enorme oceaan, Panthalassa genaamd, achterbleef, samen met een paar kleinere oceanen.
Belang van de oceanen
De oceanen op aarde spelen een belangrijke rol bij het in stand houden van de wereld zoals wij die kennen. De oceaan is er namelijk grotendeels verantwoordelijk voor dat de temperaturen op aarde redelijk constant blijven. Waar u woont, kan het ’s winters behoorlijk koud worden. Op sommige plaatsen op aarde kan het wel -70°C worden. Sommige plaatsen worden zo heet als 55°C. Dat is een bereik van 125°C. Maar vergelijk dat eens met de oppervlaktetemperatuur op Mercurius: die varieert van -180°C tot 430°C, een bereik van 610°C. Mercurius heeft geen atmosfeer of oceaan om temperatuurveranderingen op te vangen, dus het kan er zowel extreem heet als erg koud worden.
Figuur 14.3: Koraalriffen behoren tot de dichtstbevolkte en meest gevarieerde gebieden ter wereld.
Op aarde absorberen de oceanen warmte-energie van de zon. Vervolgens verplaatsen oceaanstromen de energie van gebieden met warm water naar gebieden met koud water, en omgekeerd. De oceaancirculatie houdt niet alleen de temperatuur van het water gematigd, maar beïnvloedt ook de temperatuur van de lucht. Als je de temperaturen op het land bekijkt, zul je zien dat de meest extreme temperaturen in het midden van de continenten voorkomen, terwijl de temperaturen in de buurt van het water gematigder lijken te zijn. Dit komt doordat water de warmte langer vasthoudt dan land. Zomertemperaturen zullen daarom niet zo heet zijn, en wintertemperaturen niet zo koud, omdat het water er lang over doet om op te warmen of af te koelen. Zonder oceanen zou het temperatuurbereik veel groter zijn, en zouden mensen niet in die barre omstandigheden kunnen leven.
De oceaan herbergt een enorme hoeveelheid leven. Dit omvat vele soorten microscopisch leven, planten en algen, ongewervelde dieren zoals zeesterren en kwallen, vissen, reptielen en zeezoogdieren. De vele verschillende schepsels in de oceaan vormen een uitgebreid en ingewikkeld voedselweb, dat in feite het grootste deel van alle biomassa op aarde uitmaakt. (Biomassa is het totale gewicht van levende organismen in een bepaald gebied.) We zijn afhankelijk van de oceaan als bron van voedsel en zelfs van de zuurstof die door zeeplanten wordt geproduceerd. Wetenschappers ontdekken nog steeds nieuwe wezens en kenmerken van de oceanen, en leren ook meer over mariene ecosystemen (figuur 14.3).
Ten slotte vormt de oceaan het beginpunt van de watercyclus op aarde. Het grootste deel van het water dat in de atmosfeer verdampt, is afkomstig uit de oceaan. Dit water valt op zijn beurt op het land in de vorm van neerslag. Het creëert sneeuw en ijs, beken en vijvers, zonder welke de mensen weinig zoet water zouden hebben. Een wereld zonder oceanen zou een wereld zonder jou en mij zijn.
Samenstelling van oceaanwater
Water wordt vaak het “universele oplosmiddel” genoemd, omdat veel dingen in water kunnen oplossen (figuur 14.4). Veel dingen zoals zouten, suikers, zuren, basen, en andere organische moleculen kunnen in water worden opgelost. Vervuiling van oceaanwater is in sommige gebieden een groot probleem, omdat veel giftige stoffen zich gemakkelijk met water vermengen.
Figuur 14.4: Oceaanwater is samengesteld uit vele stoffen. Tot de zouten behoren natriumchloride, magnesiumchloride en calciumchloride.
De belangrijkste stof die in de oceaan is opgelost, is misschien wel zout. Iedereen weet dat oceaanwater zout smaakt. Dat zout is afkomstig van minerale afzettingen die via de watercyclus hun weg vinden naar de oceaan. Zouten maken ongeveer 3,5% uit van de massa van het oceaanwater. Afhankelijk van de specifieke locatie kan het zoutgehalte of de saliniteit variëren. Waar oceaanwater zich mengt met zoet water, zoals aan de monding van een rivier, zal het zoutgehalte lager zijn. Maar waar er veel verdamping is en weinig watercirculatie, kan het zoutgehalte veel hoger zijn. De Dode Zee bijvoorbeeld heeft een zoutgehalte van 30% – bijna negen keer het gemiddelde zoutgehalte van oceaanwater. Het wordt de Dode Zee genoemd omdat er zo weinig organismen in het superzoute water kunnen leven.
De dichtheid (massa per volume) van zeewater is groter dan die van zoet water omdat er zo veel opgeloste stoffen in zitten. Als water een grotere dichtheid heeft, zinkt het naar de bodem. Oppervlaktewateren hebben meestal een lagere dichtheid en zijn minder zout. Ook de temperatuur beïnvloedt de dichtheid. Warm water heeft minder dichtheid en kouder water heeft meer dichtheid. Deze verschillen in dichtheid zorgen voor waterbewegingen of diepe oceaanstromingen die water van het oppervlak naar grotere diepten transporteren.
De waterkolom
In 1960 werd een van de diepste delen van de oceaan (10.910 meter) bereikt door twee mannen in een speciaal ontworpen onderzeeër, de Trieste (figuur 14.5). Dit deel van de oceaan heeft de naam Challenger Deep gekregen. De gemiddelde diepte van de oceaan is daarentegen 3.790 meter – nog steeds een ongelooflijke diepte voor zeedieren om op te leven en voor mensen om te reizen. Waarom is het zo moeilijk om op de bodem van de oceaan te leven? Er zijn drie belangrijke factoren: de afwezigheid van licht, de lage temperatuur en de extreem hoge druk. Om de regio’s in de oceaan beter te begrijpen, definiëren de wetenschappers verschillende regio’s op basis van diepte (figuur 14.6).
Figuur 14.5: De Trieste maakte in 1960 een recordduik naar het Challenger Deep. James Cameron herhaalde deze prestatie in 2012.
Figuur 14.6: Het oceaanmilieu is verdeeld in vele regio’s op basis van factoren zoals de beschikbaarheid van licht en voedingsstoffen. Organismen passen zich aan aan de omstandigheden en hulpbronnen in de regio’s waarin ze leven.
Zonlicht dringt slechts tot een diepte van ongeveer 200 meter door in het water, een gebied dat de fotische zone wordt genoemd (fotisch betekent licht). Aangezien fotosynthetische organismen afhankelijk zijn van zonlicht, kunnen zij alleen in de bovenste 200 meter van het water leven. Dergelijke fotosynthetische organismen leveren bijna alle energie en voedingsstoffen voor de rest van het mariene voedselweb. Dieren die dieper dan 200 meter leven, voeden zich meestal met wat uit de fotische zone naar beneden valt.
Onder de fotische zone bevindt zich de afotische zone, waar niet genoeg licht is voor fotosynthese. In de afotische zone bevindt zich het grootste deel van de oceaan, maar een minderheid van de levensvormen. Afdalend naar de oceaanbodem neemt de watertemperatuur af, terwijl de druk enorm toeneemt. Elk gebied is geleidelijk dieper en kouder, met de allerdiepste gebieden in oceaangeulen.
De oceaan kan ook worden onderverdeeld door de horizontale afstand tot de kust. Het dichtst bij de kust ligt het intergetijdengebied. In dit gebied vind je golven, getijdenwisselingen en voortdurende beweging in het water, waardoor het water wordt blootgesteld aan grote hoeveelheden lucht. Organismen die in deze zone leven, zijn aangepast aan de golven en de blootstelling aan lucht bij eb, doordat ze sterke aanhechtingen en harde schelpen hebben. De neritische zone omvat het intergetijdengebied en het deel van de oceaanbodem dat zeer geleidelijk afloopt, het continentaal plat. In deze zone leven veel oceaanplanten, omdat er in de neritische zone nog wat zonlicht doordringt tot op de bodem van de oceaan. Voorbij de neritische zone ligt de oceanische zone, waar de aflopende zeebodem een nog veel steilere duik neemt en het zonlicht niet meer doordringt. In deze zone komen dieren voor zoals haaien, vissen en walvissen. Zij voeden zich met materiaal dat van hoger gelegen niveaus zinkt, of verorberen elkaar. Bij hydrothermale bronnen, gebieden met extreem heet water met veel opgelost materiaal, kunnen zeldzame en ongewone producenten gedijen.
Samenvatting van de les
- Onze oceanen zijn oorspronkelijk gevormd doordat waterdamp die vrijkwam door vulkanische uitgassing, afkoelde en condenseerde.
- De oceanen hebben de zeer belangrijke taak om de temperaturen op aarde te helpen matigen.
- De oceanen herbergen een enorme diversiteit aan leven, en algen die allemaal fotosynthetische organismen zijn.
- De belangrijkste elementen die in zeewater zijn opgelost zijn chloor, natrium, magnesium, sulfaat en calcium.
- Het normale zoutgehalte van de oceanen is ongeveer 3,5% of 35 delen per duizend.
- Sommige gebieden in gebieden met een hoge verdamping, zoals de Dode Zee, hebben uitzonderlijk hoge zoutgehalten.
- De fotische zone is de oppervlaktelaag van de oceanen, tot ongeveer 200 m, waar voldoende licht beschikbaar is voor fotosynthese.
- Onder de fotische zone ligt het overgrote deel van de oceanen in de afotische zone, waar niet genoeg licht is voor fotosynthese.
- Gemiddeld is de oceaanbodem ongeveer 3.790 m, maar er zijn oceaangeulen tot 10.910 m diep.
- De oceaan kent vele biologische zones die worden bepaald door de beschikbaarheid van verschillende abiotische factoren.
- Nerotische zones zijn gebieden dichtbij de kust, inclusief de intergetijdenzone. Oceanische zones zijn offshore gebieden van de oceaan.
Vragen
- Wat was de naam van het enige continent dat zich afscheidde om de huidige continenten te vormen?
- Uit welke drie bronnen is het water op aarde ontstaan?
- Welk percentage van het aardoppervlak is bedekt met water?
- Hoe helpen de oceanen de temperaturen op aarde te matigen?
- In de loop van de tijd zijn de oceanen op aarde steeds zouter geworden. Waarom?
- Wat is de meest voorkomende stof die in oceaanwater is opgelost?
- Wat is dichtheid?
Vocabulaire
aphotische zone De zone in de waterkolom dieper dan 200 m. Zonlicht bereikt dit deel van de oceaan niet. biomassa De totale massa van levende organismen in een bepaald gebied. stroming De beweging van water in een stroom, meer of oceaan. dichtheid Massa per volume. De eenheden voor dichtheid zijn meestal g⁄cm3 of g⁄mL. intergetijdengebied Het deel van de oceaan dat het dichtst bij de kust ligt, tussen eb en vloed. neritische zone Het deel van de oceaan waar het continentaal plat geleidelijk afloopt naar buiten toe vanaf de rand van het continent. Er kan wat zonlicht doordringen tot dit deel van de oceaan. oceanische zone De open oceaan, waar de zeebodem diep is. Hier bereikt geen zonlicht de bodem van de oceaan. Pangea Het supercontinent dat ongeveer 200 miljoen jaar geleden tektonisch uit elkaar brak en de continenten en oceanen vormde die we vandaag op aarde zien. fotische zone Het bovenste deel van de waterkolom, dat zich uitstrekt van het oppervlak tot ongeveer 200 m diepte. Het zonlicht dringt gemakkelijk door in dit deel van de waterkolom. zoutgehalte Een maat voor de hoeveelheid opgelost zout in water. waterkolom Een verticale kolom oceaanwater, die naargelang van de diepte in verschillende zones is verdeeld.