Heading

Cele lekcji

• Opisać jak powstały oceany.
• Wyjaśnić znaczenie oceanów.
• Opisać skład wody oceanicznej.
• Zdefiniuj części słupa wody i podziały oceaniczne.

Jak powstały oceany

Naukowcy opracowali wiele hipotez na temat tego, jak powstały oceany. Choć hipotezy te zmieniały się z czasem, jedna z nich, zwana teorią odgazowania wulkanicznego, ma obecnie szerokie poparcie wśród naukowców zajmujących się Ziemią. Oznacza to, że para wodna wydzielana przez wulkany wybuchające przez miliony lub miliardy lat, ochłodziła się i skondensowała tworząc ziemskie oceany.

Powstanie i zbieranie wody

Gdy Ziemia została uformowana 4,6 miliarda lat temu, nigdy nie zostałaby nazwana Błękitną Planetą. Nie było oceanów, nie było tlenu w atmosferze i nie było życia. Ale były gwałtowne kolizje, eksplozje i erupcje. W rzeczywistości, Ziemia w swoim najwcześniejszym stadium była stopiona. Pozwoliło to na rozdzielenie elementów na warstwy wewnątrz Ziemi – grawitacja ciągnęła gęstsze elementy w kierunku centrum Ziemi, podczas gdy mniej gęste materiały gromadziły się przy powierzchni. Ten proces separacji stworzył warstwy Ziemi, jakie znamy.

W miarę ochładzania się temperatury powierzchnia krzepła i tworzyła się atmosfera. Erupcje wulkaniczne uwolniły parę wodną ze skorupy ziemskiej, podczas gdy więcej wody pochodziło z asteroid i komet, które zderzyły się z Ziemią (rysunek 14.1). Około 4 miliardy lat temu temperatury ochłodziły się na tyle, że zaczęły tworzyć się oceany.

Obecne formowanie się oceanów

Jak wiadomo, kontynenty nie zawsze miały taki sam kształt lub położenie jak obecnie. Ze względu na ruchy płyt tektonicznych, masy lądowe przemieszczały się po Ziemi od czasu ich powstania. Około 250 milionów lat temu wszystkie kontynenty były ułożone w jedną wielką masę lądu zwaną Pangeą (rysunek 14.2). Oznaczało to, że większość wody na Ziemi była zgromadzona w ogromnym oceanie zwanym Panthalassa. Około 180 milionów lat temu Pangea zaczęła się rozpadać z powodu dryfu kontynentów. To następnie rozdzieliło Ocean Panthalassa na oddzielne, ale połączone oceany, które są basenami oceanicznymi, jakie widzimy dziś na Ziemi.

Znaczenie oceanów

Oceany Ziemi odgrywają ważną rolę w utrzymaniu świata, jaki znamy. Rzeczywiście, ocean jest w dużej mierze odpowiedzialny za utrzymywanie temperatury na Ziemi na dość stałym poziomie. Zimą w miejscu, w którym mieszkasz, może być dość zimno. W niektórych miejscach na Ziemi jest nawet -70°C. W niektórych miejscach temperatura sięga nawet 55°C. Jest to zakres 125°C. Ale porównaj to z temperaturą powierzchni Merkurego: waha się ona od -180°C do 430°C, co stanowi zakres 610°C. Merkury nie ma ani atmosfery, ani oceanu, które mogłyby buforować zmiany temperatury, więc jest tam zarówno bardzo gorąco, jak i bardzo zimno.

Na Ziemi oceany pochłaniają energię cieplną ze Słońca. Następnie prądy oceaniczne przemieszczają tę energię z obszarów o ciepłej wodzie do obszarów o zimnej wodzie i odwrotnie. Nie tylko cyrkulacja oceaniczna utrzymuje umiarkowaną temperaturę wody, ale wpływa również na temperaturę powietrza. Jeśli zbadasz temperatury na lądzie na Ziemi, zauważysz, że bardziej ekstremalne temperatury występują w środku kontynentów, podczas gdy temperatury w pobliżu wody są bardziej umiarkowane. Dzieje się tak dlatego, że woda zatrzymuje ciepło dłużej niż ląd. Dlatego temperatury latem nie będą tak gorące, a zimą nie będą tak zimne, ponieważ woda potrzebuje dużo czasu, aby się ogrzać lub ochłodzić. Gdybyśmy nie mieli oceanów, zakres temperatur byłby znacznie większy, a ludzie nie mogliby żyć w tych surowych warunkach.

Ocean jest domem dla ogromnej ilości życia. Obejmuje to wiele rodzajów mikroskopijnego życia, roślin i alg, bezkręgowców, takich jak gwiazdy morskie i meduzy, ryby, gady i ssaki morskie. Wiele różnych stworzeń oceanu tworzy rozległą i skomplikowaną sieć pokarmową, która w rzeczywistości stanowi większość całej biomasy na Ziemi. (Biomasa to całkowita waga żywych organizmów na danym obszarze). Jesteśmy uzależnieni od oceanu jako źródła pożywienia, a nawet tlenu wytwarzanego przez rośliny morskie. Naukowcy wciąż odkrywają nowe stworzenia i cechy oceanów, jak również dowiadują się więcej o ekosystemach morskich (Rysunek 14.3).

Na koniec, ocean stanowi punkt wyjścia dla ziemskiego obiegu wody. Większość wody, która wyparowuje do atmosfery, początkowo pochodzi z oceanu. Woda ta z kolei spada na ląd w postaci opadów. Tworzy ona śnieg i lód, strumienie i stawy, bez których ludzie mieliby niewiele słodkiej wody. Świat bez oceanów byłby światem bez ciebie i mnie.

Skład wody oceanicznej

Woda często była nazywana „uniwersalnym rozpuszczalnikiem”, ponieważ wiele rzeczy może się rozpuszczać w wodzie (Rysunek 14.4). Wiele rzeczy, takich jak sole, cukry, kwasy, zasady i inne cząsteczki organiczne, można rozpuścić w wodzie. Zanieczyszczenie wód oceanicznych jest poważnym problemem w niektórych obszarach, ponieważ wiele substancji toksycznych łatwo miesza się z wodą.

Prawdopodobnie najważniejszą substancją rozpuszczoną w oceanie jest sól. Każdy wie, że woda oceaniczna smakuje słono. Sól pochodzi ze złóż mineralnych, które poprzez cykl wodny trafiają do oceanu. Sole stanowią około 3,5% masy wody oceanicznej. W zależności od lokalizacji, zawartość soli lub zasolenie może się różnić. Tam, gdzie woda oceaniczna miesza się z wodą słodką, jak w ujściu rzeki, zasolenie będzie niższe. Jednak tam, gdzie występuje duża ilość parowania i niewielka cyrkulacja wody, zasolenie może być znacznie wyższe. Morze Martwe, na przykład, ma 30% zasolenia – prawie dziewięć razy więcej niż średnie zasolenie wody oceanicznej. Nazywane jest Morzem Martwym, ponieważ tak niewiele organizmów może żyć w jego bardzo słonej wodzie.

Gęstość (masa na objętość) wody morskiej jest większa niż wody słodkiej, ponieważ zawiera ona tak wiele rozpuszczonych substancji. Kiedy woda jest bardziej gęsta, opada na dno. Wody powierzchniowe mają zwykle mniejszą gęstość i są mniej zasolone. Temperatura również wpływa na gęstość. Ciepła woda ma mniejszą gęstość, a zimniejsza – większą. Te różnice w gęstości powodują ruch wody lub prądy głębinowe, które transportują wodę z powierzchni na większe głębokości.

Słup wody

W 1960 roku do jednej z najgłębszych części oceanu (10 910 metrów) dotarło dwóch mężczyzn w specjalnie zaprojektowanej łodzi podwodnej o nazwie Trieste (rysunek 14.5). Ta część oceanu została nazwana Głębią Challengera. Dla porównania, średnia głębokość oceanu wynosi 3 790 metrów – nadal jest to niesamowita głębokość dla stworzeń morskich, na której mogą żyć i podróżować ludzie. Co sprawia, że tak trudno jest żyć na dnie oceanu? Istnieją trzy główne czynniki – brak światła, niska temperatura i ekstremalnie wysokie ciśnienie. Aby lepiej zrozumieć regiony oceanu, naukowcy definiują różne regiony według głębokości (Rysunek 14.6).

Światło słoneczne przenika do wody tylko do głębokości około 200 metrów, do regionu zwanego strefą fotyczną (photic oznacza światło). Ponieważ organizmy fotosyntetyzujące są uzależnione od światła słonecznego, mogą żyć tylko w górnych 200 metrach wody. Takie organizmy fotosyntetyzujące dostarczają prawie całą energię i składniki odżywcze dla reszty morskiej sieci pokarmowej. Zwierzęta, które żyją głębiej niż 200 metrów, żywią się głównie tym, co spada ze strefy fotycznej.

Pod strefą fotyczną znajduje się strefa afotyczna, gdzie nie ma wystarczającej ilości światła do fotosyntezy. Strefa afotyczna stanowi większość oceanu, ale mniejszość jego form życia. Schodząc na dno oceanu, temperatura wody spada, a ciśnienie ogromnie wzrasta. Każdy region jest stopniowo coraz głębszy i zimniejszy, a najgłębsze obszary znajdują się w rowach oceanicznych.

Ocean można również podzielić według odległości poziomej od brzegu. Najbliżej brzegu leży strefa międzypływowa. W tym regionie można znaleźć fale, zmiany pływów i stały ruch w wodzie, który wystawia wodę na działanie dużej ilości powietrza. Organizmy żyjące w tej strefie są przystosowane do wytrzymywania fal i wystawiania się na działanie powietrza podczas niskich pływów, dzięki mocnym mocowaniom i twardym muszlom. Strefa nerytowa obejmuje strefę międzypływową i część dna oceanicznego, która bardzo stopniowo opada w dół, szelf kontynentalny. W strefie tej żyje wiele roślin oceanicznych, ponieważ część światła słonecznego nadal przenika na dno oceanu w strefie neritowej. Za strefą nerytową znajduje się strefa oceaniczna, gdzie nachylone dno morskie jeszcze bardziej stromo nurkuje i światło słoneczne nie dociera. W tej strefie można znaleźć zwierzęta takie jak rekiny, ryby i wieloryby. Żywią się one materiałami, które opadają z wyższych poziomów, lub zjadają się nawzajem. W otworach hydrotermalnych, obszarach niezwykle gorącej wody z dużą ilością rozpuszczonych materiałów, rzadcy i niezwykli producenci mogą się rozwijać.

Podsumowanie lekcji

• Nasze oceany pierwotnie uformowały się, gdy para wodna uwolniona przez gazy wulkaniczne ochłodziła się i skondensowała.
• Oceany pełnią bardzo ważną rolę, pomagając w łagodzeniu temperatur na Ziemi.
• Oceany są domem dla ogromnej różnorodności życia i alg, które są organizmami fotosyntetyzującymi.
• Główne pierwiastki rozpuszczone w wodzie morskiej to chlor, sód, magnez, siarczan i wapń.
• Zwykłe zasolenie oceanów wynosi około 3,5% lub 35 części na tysiąc.
• Niektóre regiony w obszarach o wysokim parowaniu, takie jak Morze Martwe, mają wyjątkowo wysokie zasolenie.
• Strefa fotyczna to warstwa powierzchniowa oceanów, do około 200 m, gdzie jest wystarczająco dużo dostępnego światła do fotosyntezy.
• Poniżej strefy fotycznej zdecydowana większość oceanów leży w strefie afotycznej, gdzie nie ma wystarczającej ilości światła do fotosyntezy.
• Przeciętnie dno oceanu ma około 3790 m, ale istnieją rowy oceaniczne o głębokości nawet 10 910 m.
• Ocean ma wiele stref biologicznych, określanych przez dostępność różnych czynników abiotycznych.
• Strefy nerytyczne to obszary przybrzeżne, w tym strefa międzypływowa. Strefy oceaniczne to przybrzeżne regiony oceanu.

Pytania sprawdzające

1. Jak nazywał się pojedynczy kontynent, który oddzielił się tworząc dzisiejsze kontynenty?
2. Z jakich trzech źródeł pochodzi woda na Ziemi?
3. Jaki procent powierzchni Ziemi jest pokryty wodą?
4. Jak oceany pomagają złagodzić temperaturę na Ziemi?
5. Z biegiem czasu, oceany Ziemi stają się coraz bardziej słone. Dlaczego?
6. Jaka jest najczęstsza substancja rozpuszczona w wodzie oceanicznej?
7. Co to jest gęstość?

Słownictwo

Strefa afotyczna Strefa w słupie wody głębsza niż 200 m. Światło słoneczne nie dociera do tego regionu oceanu. biomasa Całkowita masa organizmów żywych w danym regionie. prąd Ruch wody w strumieniu, jeziorze lub oceanie. gęstość Masa na objętość. Jednostkami gęstości są zazwyczaj g⁄cm3 lub g⁄mL. strefa międzypływowa Część oceanu położona najbliżej brzegu, pomiędzy niskim a wysokim przypływem. strefa nerytowa Część oceanu, w której szelf kontynentalny stopniowo obniża się na zewnątrz od krawędzi kontynentu. Część światła słonecznego może przenikać przez ten rejon oceanu. strefa oceaniczna Otwarty ocean, gdzie dno morskie jest głębokie. Światło słoneczne nie dociera tu na dno oceanu. Pangea Superkontynent, który rozpadł się tektonicznie około 200 milionów lat temu, tworząc kontynenty i oceany, które widzimy dzisiaj na Ziemi. strefa fotyczna Najwyższy region słupa wody, rozciągający się od powierzchni do około 200 m głębokości. Zasolenie Miara ilości rozpuszczonej soli w wodzie. Słup wody Pionowy słup wody oceanicznej, który jest podzielony na różne strefy w zależności od ich głębokości.