Oceany
Brzeg morza
Linia brzegowa mórz i oceanów nieustannie się zmienia, w jednych miejscach morze niszczy ląd, w innych zaś buduje. Wielokrotnym zmianom ulegał tez poziom morza, co wywoływało jeszcze drastyczniejsze przeobrażenia strefy brzegowej.
Wybrzeże to kraniec kontynentu, miejsce, w którym morze spotyka się z lądem. Ale na większości obszarów kontynenty rozciągają się także pod wodą, tw orząc tzw. szelf kontynentalny. Rozciągłość szelfów zależy od poziomu morza, a ten z kolei - od wielkości czap lodowych w strefach polarnych Ziemi.
Pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, około 10 000 lat temu. w lądolodach była uw ięziona ogromna ilość wody. Poziom mórz był więc znacznie niższy niż obecnie, a powierzchnia lądów zaś większa. Wyspy Brytyjskie, na przykład, były połączone z Europą, a Syberia z Alaską.
W miarę topnienia lodowców poziom morza wzrastał, około 7 mm rocznie. Wydaje się to niewiele, ale po 10000 lat łączny przyrost wyniósł 70 metrów. Cieśnina Kaletańska (między Wielką Brytanią a Francją) otworzyła się około 8000 lat temu. Jej głębokość wynosi 64 metry. Cieśnina Beringa natomiast, między Syberią a Alaską, liczy 45 metrów głębokości.
ego typu zmiany linii brzegowej występowały wielokrotnie w dziejach Ziemi.
Na kształt linii brzegowej ma również wpływ ruch płyt tektonicznych tworzących dno oceanu, na których spoczywają kontynenty. Na przykład, płyta pacyficzna zanurza się pod zachodnie wybrzeże Ameryki Południowej. W tej strefie, w pobliżu brzegu, znajduje się głęboki rów oceaniczny, nie występuje natomiast szelf kontynentalny. Zbocza górskie opadają wprost do morza, tak że miejscami brak nawet plaży.
Tak wyraźne zmiany linii brzegowej przebiegają bardzo wolno, w ciągu milionów lat; można je stwierdzić jedynie podczas badań geologicznych. Ale są również zmiany, które można zaobserwować z roku na rok. Ich przyczyną jest działalność fal.
Fale i pływy
Fale morskie powstają w następstwie oddziaływania pływów i wiatru. Pływy są wywoływane głównie przez grawitacyjne przyciąganie Księżyca. Księżyc przyciąga masy wody na części Ziemi zwróconej w jego stronę, powodując przypływ. Odpływ powstaje w tych częściach Ziemi, na które nie oddziałuje w tym momencie przyciąganie Księżyca. Wyjątkowo duże przypływy i odpływy zdarzają się się podczas pełni i nowiu Księżyca, kiedy Słońce i Księżyc znajdują się z tej samej lub z przeciwnych stron Ziemi, a więc gdy siła ich przyciągania nakłada się. Te szczególnie wielkie pływy, zwane syzygijnymi, zdarzają się mniej więcej dwa razy w miesiącu kalendarzowym. Kiedy siła przyciągania słonecznego jest prostopadła do oddziaływania Księżyca, mówimy o przypływie kwadrowym, który jest mniejszy od normalnych. Przypływy kwadrowe również występują dwa razy w miesiącu, kiedy Księżyc znajduje się w swojej pierwszej lub trzeciej kwadrze.
Wzdłuż większości wybrzeży występują dwa pływy dziennie. Ma na nie wpływ nakładanie się położenia Księżyca na orbicie i ruchu wirowego Ziemi. Niektóre części świata, na przykład Azja Południowo-Wschodnia, doświadczają jedynie jednego przypływu dziennie. Rytm pływów jest zależny od miesiąca księżycowego - okresu między jednym a drugim nowiem Księżyca. Wynosi on około 29,5 dnia.
Jeziora i zamknięte morza, na przykład Wielkie Jeziora w Ameryce czy Morze Śródziemne, cechują bardzo małe ruchy pływowe. Na Bałtyku zaś nie obserwuje się ich prawie wcale.
Niszcząca kipiel
Pływy poruszają masy wody w górę i w dół, fale morskie uderzają o brzegi. Wielkie fale powstają wskutek oddziaływania wiatrów, które obejmują całą kulę ziemską. Niszczące fale to rezultat huraganów i sztormów, które chłoszczą powierzchnię morza z potężną siłą. Najgroźniejsze jednak fale są następstwem podmorskich trzęsień ziemi. W Japonii te fale noszą nazwę tsunami. Gdy docierają do przybrzeżnych płycizn, są w stanie spiętrzyć się do wysokości 25 metrów, a wpadając na ląd powodują katastrofalne zniszczenia.
Praca morza w pobliżu brzegu przypomina działanie proszku do szorowania. Zamiast proszku morze używa piasku i żwiru z morskiego dna. Za pomocą tego rodzaju materiału ściernego fale kształtują brzeg. Potrafią znisz-czyć plaże i zaatakować podstawę klifu. Miękkie skały ulegają zniszczeniu najszybciej. Wskutek podmycia podstawy klifu przez fale, wkrótce osuwa się górna jego część. W ten sposób klif cofa się o wiele metrów, fale zaś unoszą rumowisko. Krótkie, ostre fale, po-
wstające podczas zimowych sztormów, usuwają większość skalnego materiału. Długie fale, będące następstwem odległych sztormów, powstają latem. Osadzają one więcej piasku i żwiru na plaży niż zabierają. W rezultacie strefa brzegowa stopniowo powiększa się.
Wzdłuż wybrzeża można więc spotkać zarówno miejsca, gdzie morze buduje, jak i gdzie niszczy. Przykładem jest południowe wybrzeże Anglii. W Fairlight, koło Hastings, klif cofa się rocznie o kilka metrów, tworząc nową zatokę. Kilka kilometrów dalej na wschód, w Dungeness, powstaje kamienisty cypel, stopniowo wchodzący dalej w morze. Podobnie dzieje się na przylądku Canaveral na Florydzie.
Kąt, pod jakim fale uderzają o brzeg, wpływa na sposób, w jaki zachodzi erozja lub budowanie brzegu. Jeśli fale regularnie uderzają
0 brzeg ukośnie, mówimy o zjawisku prądu przybrzeżnego. Morze przemieszcza piasek
1 większe okruchy skalne wzdłuż brzegu, usuwając materiał z jednego miejsca i dobudowując plażę w innym. Taki prąd przybrzeżny towarzyszy na przykład całej plaży w Cod, w Massachusetts.
Przy okazji, wskutek wymywania mniej twardych skał lub atakowania słabszych miejsc w ścianie klifu, morze potrafi rzeźbić w skałach fantastyczne formy. Może na przykład utworzyć pieczarę w klifie, potem rozsadzić sklepienie takiej pieczary, tworząc komin, porozcinać cyple tunelami, a po ich poszerzeniu uformować skalne łuki.
Odzyskany ląd
Mieszkańcy terenów nadmorskich prowadzą nieustanną walkę z morzem, ale największa chyba batalia stała się udziałem Holendrów. Mówią oni: „Bóg stworzył świat, ale Holandię stworzyli Holendrzy". Jedna czwarta powierzchni ich kraju, leżąca poniżej poziomu morza, pod koniec epoki lodowcowej, wtedy gdy otworzył się kanał La Manche, znalazła się pod wodą. Dziś ponad 1900 km czujnie strzeżonych grobli, zapór i wałów chroni przed zalaniem najlepsze holenderskie tereny rolnicze. Walka z morzem trwa od 700 lat. Znaczna część gęsto zaludnionych terenów, w tym Amsterdam i Rotterdam, leży na rozległych osuszonych wyspach, zwanych polderami.
Największym przedsięwzięciem w tym zakresie było, rozpoczęte w 1927 r. osuszanie wielkiej zatoki Zuider Zee. W ciągu 5 lat u jej wylotu Holendrzy wznieśli 32-kilometro-wą zaporę. Zuider Zee przekształciło się w słodkowodne jezioro, Ijsselmeer. Pięć wielkich polderów otoczono groblami i osuszono, powiększając ląd. Holendrzy pokonali zasolenie gleby i wprowadzili na nowe tereny roślinność.
W 1986 r. został zakończony inny projekt odzyskiwania lądu - przeciwsztormowa zapora przegrodziła wschodnie ujście Skaldy. Pracę nad nim rozpoczęto po katastrofalnym sztormie w 1953 r., który zniszczył wcześniejsze zabezpieczenia.
Wyspy
Istnieją dwa zasadnicze typy wysp. Niektóre, takie jak Wyspy Brytyjskie i Irlandia, są częścią kontynentów. Leżą na szelfie kontynentalnym i gdyby poziom morza obniżył się, wynurzyłby się „pomost" łączący je z lądem.
Drugi rodzaj wysp jest następstwem wulkanów. Są to podwodne góry wyrastające z głębin dna oceanicznego. Przykładem są Hawaje na Pacyfiku, czy Azory na płn. Atlantyku.
Romantyczne atole i wyspy koralowe, występujące w ciepłej strefie Pacyfiku, są szczególną odmianą wysp wulkanicznych. Typowy atol tworzy się wzdłuż krawędzi podwodnego krateru wulkanicznego, który znajduje się nad lub tuż pod powierzchnią wody.
Korale tworzą wapienne szkielety drobnych organizmów morskich mających postać polipów, których niezliczone ilości żyły w płytkich ciepłych wodach (nie głębiej niż 30 m).
Powstanie atolu koralowego
Gdy polipy wymierają, pozostają po nich wapienne szkielety, które powoli tworzą budowle, zwane rafami. Jeśli rafy rosły wokół wulkanicznego krateru, tworzyły pierścień, zwany laguną, ze słonym jeziorem pośrodku.
Z okruchów korali powstaje wapienny piasek. Na nim, z nasion przyniesionych przez wiatr lub ptaki, żyją rośliny. Z ich szczątków, z kolei, powstaje gleba i tak stopniowo wyspa rozrasta się. Po zewnętrznej stronie atolu tworzy się plaża, kształtowana przez fale. Opada ona stromo ku głębinie. Plaże od strony laguny są znacznie szersze, a woda przeważnie płytka.
Występuje jeszcze jeden rodzaj raf, zwany barierową. Powstaje ona wzdłuż wybrzeża, tworząc wydłużoną lagunę między rafą a stałym lądem. Pódobnie jak w atolu, w rafie barierowej pojawiają się wolne przesmyki, najczęściej w pobliżu ujścia rzek.
Największa i najsłynniejsza jest Wielka Rafa Koralowa, która rozciąga się na przestrzeni 2000 km wzdłuż wschodniego brzegu Queens-landu w Australii. Zewnętrzna rafa leży w odległości 16 do
240 km od wybrzeża, a w obrębie laguny znajduje się około 700 wysp. Bariera ma tylko dziesięć większych przesmyków.
Większość raf barierowych powstaje wokół wysp chroniąc je przed falami oceanicznymi. Tworzą się tam też rafy przybrzeżne, które podobnie jak rafy barierowe zamykają dość płytkie laguny.
Dno oceanu
Odwieczne przekonanie, ze Mount Everest, mierzący 8848 m,jest najwyższą górą świata zostało zakwestionowane wraz z odkryciem, iż stożek wulkaniczny Mauna Kea na Hawajach ma od podstawy do szczytu 2300 metrów więcej.
Odkrycie, że Mauna Kea ma od podstawy, znajdującej się głęboko na dnie oceanu, do szczytu ponad 10000 m to tylko jedna z wielu rewelacji, jakich dostarczyły badania dna morskiego w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat.
Dzięki nowoczesnej technice, człowiek był w stanie sporządzić dokładną mapę dna oceanu. Mapy te dostarczyły dowodów na to, że powierzchnia dna morskiego regularnie się rozsuwa. Na przykład dwie główne części dna Atlantyku, przedzielone Grzbietem Środkowo-atlantyckim, oddalają się od siebie z prędkością 2,5 cm rocznie.
W przypadku innych oceanów proces ten jest znacznie szybszy, dno Oceanu Spokojnego, przedzielone Grzbietem Wschodniopacyficznym każdego roku odsuwa się od niego w obie strony o 12 do 16 cm. Błędem jednak byłoby twierdzenie, że powierzchnia dna oceanów zwiększa się w tak dużym tempie. Płyty tektoniczne tworzące dno Pacyfiku zostają wchłonięte przez przepastne rowy oceaniczne. Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć było to, że żadna ze skał czy osadów znalezionych na dnie morza nie miała więcej niż dwieście milionów lat, podczas gdy najstarsza skała odnaleziona na lądzie liczy sobie ponad 3960 min lat.
Szelf kontynentalny
Wprawdzie w pobliżu kontynentów, gdzie ocean jest stosunkowo płytki, występują skały mające ponad 200 min lat, jednak obszary te należy traktować jak formacje należące jeszcze do lądu.
Brzegi każdego kontynentu otacza zatopione pod wodą łagodne zbocze, zwane szelfem konty
nentalnym. Niektóre szelfy, na przykład u wybrzeży Chile, mają tylko 2 km szerokości, inne są o wiele rozleglejsze. Całe dno Morza Północnego jest częścią kontynentu europejskiego. Szelf pod powierzchnią Morza Arktycznego na wysokości Syberii dochodzi nawet do 1200 km.
Szelfy kontynentalne znajdują się średnio na głębokości dwustu metrów. Na swej krawędzi spadają stromo w dół, zwykle na znaczne głębokości, do rzeczywistego dna oceanu, tak zwanej równiny abisalnej. Dopiero w tym miejscu kończą się bloki kontynentalne.
Równina abisalna
Równiny abisalne w większości są płaskie, o nie-urozmaiconej rzeźbie; znajdują się na głębokości 4000-5000 metrów i zbudowane są głównie ze skał pochodzenia wulkanicznego - bazaltów, przykrytych warstwą różnorodnych osadów. Skała wulkaniczna w swej pierwotnej formie jest nieregularną bryłą o ostrych krawędziach, jednak osadzająca się zwietrzelina konsekwentnie wygładza podmorski krajobraz.
Na osady zalegające na dnie oceanu składają się niezliczone ilości szczątków organicznych pochodzących od niewielkich roślin lub zwierząt. Niektóre żyjątka, nawet te mikroskopijnych rozmiarów, unoszące się w wodzie w postaci planktonu, mają kredowe szkielety lub muszle zbudowane z węglanu wapnia. Stąd dno zbudowane jest głównie ze szkielecików organizmów planktono-wych tworzących muły wapienne. Jaki los czeka takie osady można łatwo zaobserwować na przykładzie Białych Klifów w Dover. Te wapienne skały tworzyły dno oceanu, który już dawno temu przestał istnieć.
Monotonia równiny abisalnej jest zaburzona przez inne formacje będące częścią dna morskiego. Na samym środku oceanu rozciągają się potężne grzbiety oceaniczne. W tym miejscu wydobywa się z jądra Ziemi ciekła skała, która szybko zastyga, dostarczając nowego budulca dla skorupy ziemskiej.
Przez pewien czas naukowcy uważali, że to właśnie z powodu wciąż przybywających materiałów skalnych z wnętrza ziemi, platformy tektoniczne odsuwają się od siebie. Obecnie wiadomo, że siłą sprawczą tych ruchów są rowy tektoniczne znajdujące się na granicy dwóch platform, które „wsysają" do wnętrza Ziemi leżące na skraju tych platform skały. Wiele takich rowów znajduje się na dnie Pacyfiku, niedaleko wybrzeży Ameryki Południowej, więc może właśnie z tego powodu otaczają tak wąski szelf kontynentalny.
Góry podwodne tworzą się w tak zwanych „ciepłych miejscach" na Ziemi, czyli na terenie podwodnej działalności wulkanicznej. Większość wysp na Atlantyku i Oceanie Spokojnym to wystające ponad powierzchnię wody szczyty stożków wulkanicznych. Część z nich to dawno już wygasłe wulkany, lecz niektóre - np. Tristan da Cunha i Wyspy Kanaryjskie na Atlantyku oraz Hawaje czy Filipiny na Pacyfiku - to wulkany czynne lub tylko uśpione.
Badania naukowe
Od wielu wieków prowadzono proste badania dna morskiego. Początkowo żeglarze, niedaleko od brzegu, spuszczali na sznurku kawałek ołowiu, by w ten sposób zbadać przybliżoną głębokość w danym miejscu.
Podobne metody stosowała załoga brytyjskiej korwety HMS Challenger, która prowadziła badania przez trzy i pół roku, efektem których był raport liczący około 50 tomów.
Jedynie nazwę, nie metody działania, odziedziczył po swoim poprzedniku współczesny statek badawczy Glomar Challenger, mający na
swym koncie liczne odkrycia. Podczas rozpoczętego w 1968 r. szeroko zakrojonego programu badania dna oceanicznego, Glomar Challenger przeprowadził wiercenia na wszystkich oceanach świata, pobierając wiele próbek skał do analizy Badania te kontynuuje obecnie nowoczesny statek Glomar Explorer, mogący wiercić na o wiele większych głębokościach.
Współcześnie mapy dna oceanu sporządza się przy użyciu głębinowej echosondy, która mierz\ głębokość wody w danym miejscu. Dzięki specjalnemu rodzajowi echosondy, wykorzystującej niskie częstotliwości, można nawet penetrować powierzchniowe warstwy dna morskiego i badać ich skład mineralny. Innym urządzeniem wykorzystywanym do badań dna morskiego jest sonar, który bada przekrój ukośny dna oceanu i sporządza obraz kolejnych warstw skalnych. Obserwację bezpośrednią często prowadzą bezzałogo-we łodzie głębinowe, wyposażone w nowoczesne kamery telewizyjne.
Eksploaracja oceanów
Naukę, której przedmiotem są morskie głębiny, nazywa się oceanografią. Dzięki niej możemy coraz lepiej zrozumieć wiele ziemskich zjawisk i procesów, takich jak trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów czy procesy górotwórcze.
Początkowo badacze i podróżnicy widzieli w oceanie jedynie przeszkodę odgradzającą ich od odległych lądów. Zdawali się nie zauważać, że morza i oceany pokrywają ponad 70% powierzchni naszej planet} i zupełnie nie interesowało ich to, co się dzieje pod wodą. Jeszcze 150 lat temu większość ludzi była przekonana, że dno oceanu przypomina rozległą, płaską równinę.
Naukowe badania dna morskiego podjęto dopiero w XIX wieku. W pierwszą poważną wyprawę badawczą wypłynął HMS Challenger, specjalnie wyposażony statek badawczy wiozący na swym pokładzie grupę odważnych naukowców.
W morskich głębinach
Aby zmierzyć głębokość oceanu na pokład HMS Challengera, zabrano ciężkie ołowiane kule, z których każda ważyła 91 kg. Po wyrzuceniu za burtę przywiązanej specjalną liną kuli, mierzono długość liny, jaką kula pociągała za sobą. Metoda ta jednak nie była zbyt dokładna, ponieważ nie było pewności, czy lina jest idealnie pionowa. Poza tym, kiedy badano głębokości wielkich podwodnych rowów, kula opadała na dno nawet kilka godzin.
Dokładniejsze i znacznie mniej czasochłonne badania głębokości oceanów stały się możliwe dopiero w latach 20. naszego stulecia, kiedy to weszły do użytku echosondy. Urządzenia te wysyłają sygnał dźwiękowy w kierunku dna, a następnie mierzą czas, jaki upływa, zanim dźwięk odbije się od dna i wróci na powierzchnię. Znając prędkość rozchodzenia się dźwięku w wodzie, nietrudno wyli
czyć, jak głęboko jest dno w danym miejscu. Statek wyposażony w echosondę może zmierzyć głębokość dna na całej długości swojego rejsu, dzięki czemu można było wyrysować profile dna morskiego. Siatka takich profili pozwalała na stworzenie map dna większości mórz. W roku 1987 do użytku wszedł najnowocześniejszy sonar - Gloria Deep Ocean Survey System - potrafiący jednocześnie przeszukiwać 60-kilometrowej szerokości pas dna morskiego.
Do obciążonych lin używanych niegdyś do pomiarów głębokości oceanu przywiązywano specjalne pojemniki, w których na powierzchnię wyciągano próbki pobrane z dna. Obecnie używane pojemniki są znacznie cięższe i większe, potrafią też pobrać próbki z głębokości nawet trzydziestu metrów poniżej poziomu dna.
Główne odkrycia
Po II wojnie światowej badania oceanograficzne nabrały niezwykłego tempa. Odkrycia geologiczne podłoża dna morskiego zrewolucjonizowały naszą dotychczasową wiedzę o skorupie ziemskiej. Okazało się, że oceany to w skali geologicznej twory bardzo młode, a także, że ruch płyt tektonicznych, który je ukształtował, wciąż trwa, powoli zmieniając oblicze Ziemi. To właśnie przemieszczanie się płyt tektonicznych powoduje trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów, a także sprawia, że powstają nowe pasma górskie.
W latach 1968-1983 statek badawczy Glomar Challenger opłynął świat dookoła, na całej swej drodze wiercąc dziury w dnie morza. Jego wyprawa stała sią źródłem bezcennych informacji dla geologów. W latach 80. inny statek - JOIDES Resolution, mogący wiercić w dnie morskim nawet na głębokości 8300 m, uzupełnił zebrane przez Glomar Challenger a dane. Informacji o dnie morskim dostarczają też pomiary sejsmograficzne. W badaniach tych wywołuje się drgania na powierzchni wody. Woda przenosi je w dół, a one penetrują skałę na dnie i w różny sposób odbijają się od różnych warstw skalnych. Badania te dostarczają wartościowych informacji na temat struktury dna.
Do badań oceanów wykorzystuje się też inne instrumenty pomiarowe, takie, które pozwalają pobierać próbki wody z różnych głębokości, mierzą temperaturę, a także szybkość przepływu prądów morskich. Ostatnio do badań oceanów wykorzystuje się też sztuczne satelity. Dokonują one pomiarów temperatury oceanów oraz śledzą rozwój sytuacji pogodowej nad nimi, tak by można było przewidywać pogodę na lądzie. To one umożliwiły wysunięcie hipotezy o globalnym ocieplaniu się klimatu. W pobliżu brzegu pod wodę schodzą płetwonurkowie, którzy dzięki aparatom tlenowym mogą się zanurzać nawet na 100 m w głąb morza. Przy badaniach głębszych wód niezbędna jest już procedura stopniowej kompresji i dekompresji.
Batyskafy
Do badań podwodnego świata idealne byłyby łodzie podwodne, jednak zostały one przystosowane przede wszystkim do celów wojskowych. Dlatego naukowcy musieli zaprojektować swój własny statek podwodny, bardziej nadający się do celów badawczych. Pierwsze prototypy batyskafów pojawiły się w latach trzydziestych, a już w roku 1960 szwedzki naukowiec Jacques Piccard i amerykański porucznik marynarki Donald Walsh ustanowili rekord świata, schodząc w głąb Rowu Mariańskiego na głębokość 10917 metrów. Okazało się wówczas, że nawet tak głęboko w oceanie żyją przedziwne ryby. Być może jednak najbardziej spektakularnego wyczynu w dziejach oceanografii dokonał mały amerykański batyskaf Alvin. W latach 1985-86 Alvin zbadał wrak Titanica, leżący na głębokości 3800 metrów.
Wyprawy na dno Atlantyku, w rejon Grzbietu Śródatlantyckiego. czyli tam, gdzie w miejscu rozchodzących się płyt tektonicznych kształtuje się nowa skała, dowiodły, że w rejonie tym panuje duża aktywność wulkaniczna. Odkryto tam też kolonie bakterii będących źródłem pożywienia wielu morskich stworzeń gromadzących się w pobliżu podwodnych gorących źródeł. Są to jedyne znane nam stworzenia nie wymagające do życia światła słonecznego.
Ocean w ruchu
Woda oceaniczna wprawiana jest w ruch przez wiele czynników, poczynając od ruchu obrotowego Ziemi i wiatrów, poprzez siłę grawitacji Słońca i Księżyca, podwodne trzęsienia Ziemi, az po nachylenie osi ziemskiej powodujące nierównomierne nagrzanie poszczególnych obszarów oceanów.
Wody mórz i oceanów znajdują się w nieustannym ruchu. Najbardziej widocznym przejawem tego ruchu są fale. które wędrują po ich powierzchni, by w końcu załamać się i rozbić o brzeg. Na przestrzeni tysięcy kilometrów ciągną się również powierzchniowe prądy morskie. Najbardziej znanymi są Prąd Zatokowy (Golfsztrom) oraz jego przedłużenie Prąd Północnoatlantycki, które niosą ciepłą wodę z Zatoki Meksykańskiej az do północo-zachodnich wybrzeży Europy. Przykładem ruchu wody są również pływy - regularne wznoszenie się i opadanie powierzchni wody wywołane przyciąganiem Księżyca i Słońca. Ruchy wody widoczne na jej powierzchni to jednak nie wszystko. Aby dobrze zrozumieć ocean, trzeba również poznać ruchy wód głębinowych w jego wnętrzu.
Fale
Nawet mały kamyczek wrzucony do wody wywołuje serię rozchodzących się fal w kształcie okręgów ze wspólnym środkiem w miejscu, gdzie kamień wpadł do wody. Należy zaznaczyć, że zjawisko fali nie pociąga za sobą ruchu cząsteczek
wody z jednego miejsca na drugie. Falowanie to miarowe unoszenie się i opadanie powierzchniowej warstwy wody. Podobne zjawisko można zaobserwować przy unoszeniu oraz opuszczaniu jednego z końców liny. Fale przesuwają się wzdłuż liny, jednak tak naprawdę żadna jej część nie ulega przemieszczeniu w kierunku jednego z końców.
Większość fal powstaje na skutek tarcia pomiędzy wodą i wiatrem wiejącym nad jej powierzchnią. Tarcie to wprawia wodę w ruch, w wyniku czego powstaje fala, która wznosi się tym wyżej, im siła wiatru jest większa.
Fala przebywa określony, czasami bardzo długi dystans. Wraz z oddalaniem się od miejsca gdzie powstała, jej energia stopniowo maleje, by w końcu zaniknąć. Uspokojone morze faluje łagodnie, spokojnie kołysząc płynące statki.
Fala może zawędrować po oceanie zaskakująco daleko. Na przykład naukowcy badający falę powstałą w czasie sztormu u wybrzeży Antarktydy, ku swojemu zdziwieniu, zmuszeni byli ją śledzić aż do okolic Alaski. Fala przebyła 10 tysięcy km, po czym uspokoiła się i wygasła. Ciekawe jest również to, że prędkość fali zależy od jej długości (odległość między kolejnymi grzbietami). Stwierdzono, że fale krótkie podróżują o wiele wolniej.
Załamywanie się fal
W przypadku gwałtownych sztormów, silny powiew wiatru załamuje grzbiety dużych fal, powodując powstanie szeregu mniejszych, rozchodzących się w nieskoordynowany sposób we wszystkich kierunkach. Kipiel taka stanowi duże zagrożenie dla statków, zwłaszcza, że fale mogą wtedy dochodzić do 10, a nawet 20 metrów. W opisanych warunkach statki oraz lodzie powinny ustawić się do wiatru w taki sposób, aby uderzenia największych fal przyjmować dziobem.
Zbliżając się do brzegu, gdzie woda staje się płytka, fale załamują się. W chwili, gdy zaczynają „szorować" po dnie, ich długość znacznie maleje, natomiast wysokość widocznie wzrasta. Górna część fali, poddana mniejszemu tarciu, porusza się szybciej niż reszta, co ostatecznie doprowadza do załamania się fali.
Fale uderzają niekiedy z taką siłą, że doprowadzają do niszczenia brzegów. Z drugiej strony niosą piasek i materiał skalny, który może osadzać się na brzegu nadbudowując go.
Pływacy w niebezpieczeństwie
Ludzie zażywający morskiej kąpieli przy brzegu powinni być świadomi czyhających tam niebezpieczeństw. Jednym z nich jest fala cofająca się, czyli odbojowa, którą tworzy woda spływająca z brzegu, z powrotem do oceanu, pod spodem następnej nadchodzącej fali. Może ona porwać pływaka i wynieść go daleko w morze, pomimo że na powierzchni wydaje się, iż woda przemieszcza się w kierunku lądu.
Jedynie część wody wyrzuconej na ląd przez fale wraca do oceanu w taki sposób. Reszta spływa silnym prądem powierzchniowym, który sięga aż poza strefę, gdzie załamują się nadchodzące fale. Taka wzburzona fala również stanowi poważne zagrożenie dla amatorów morskiej kąpieli, którzy nie zachowali środków ostrożności.
Podwodne trzęsienia Ziemi oraz erupcje wulkanów mogą dać impuls do powstania niebezpiecznych, gwałtownych fal, tzw. tsunami (niekiedy mylnie nazywanych falami pływowymi). Ich wysokość na otwartym morzu jest niewielka, długość natomiast dochodzi nawet do 160 km. Zbliżając się do brzegu, fale te załamują się, tworząc rozpędzoną ścianę wody, która potrafi spowodować niewyobrażalne szkody.
Pływy
Bezpośrednią przyczyną pływów jest siła przyciągania Słońca oraz Księżyca. Zjawisko to jest niezauważalne w przypadku ciał stałych, jednak woda oceanów- na naszej planecie w widoczny sposób reaguje na grawitację najbliższych Ziemi ciał niebieskich, przede wszystkim Księżyca.
Masy wody w wielkich zbiornikach pod wpływem przyciągania Księżyca mają tendencję przemieszczania się w kierunku tej strony kuli ziemskiej , która w danym momencie zwrócona jest do niego, a tym samym wycofywania się z obszarów, które chwilowo są od niego odwrócone. Przypływ pojawia się również po przeciwnej stronie Ziemi w związku z większą odległością od Księżyca i co za tym idzie mniejszą siłą przyciągania. Ze względu na to, że Ziemia wykonuje jeden obrót wokół własnej osi względem Księżyca w czasie 24 godzin i 50 minut, w większości zakątków świata, przypływ następuje regularnie co 12 godzin i 25 minut. Istnieją jednak takie miejsca, na przykład nad Zatoką Meksykańską, gdzie poziom wody morskiej podnosi się co 24 godziny i 50 minut.
Słońce jest około 400 razy dalej od Ziemi niż Księżyc. Z drugiej strony jednak, ma aż 8800 razy większą masę. Nic więc dziwnego, że wpływ tego pierwszego na wody naszej planety jest mniejszy tylko o około 50%. Gdy siły grawitacji Słońca oraz Księżyca nakładają się, powodują tak zwany przypływ syzygijny, kiedy to różnica poziomów wody pomiędzy przypływem i odpływem jest największa. W sytuacji, gdy siły przyciągania tych ciał niebieskich wzajemnie się osłabiają, różnica owa jest najmniejsza. Przypływ nosi wówczas nazwę przypływu kwadraturowego.
Woda w oceanie porusza się jak w wielkiej wannie. Wprawiona w ruch może przemieszczać się z jednej strony na drugą i z powrotem. Stąd każdy ocean ma swój własny system przypływów i odpływów.
Największą różnicę pomiędzy poziomem wody w trakcie przypływu i odpływu notuje się w Zatoce Fundy pomiędzy Nową Szkocją i północnym wybrzeżem stanu Maine w Stanach Zjednoczonych. Codziennie woda wznosi się tam i opada około 10 metrów. Niektóre morza wewnętrzne, na przykład Bałtyk, wcale nie reagują na przyciąganie ciał niebiekich. Plaże tych mórz, nie ..sprzątane*' każdego dnia przez napływającą bądź wycofującą się wodę. ulegają szybkiemu zanieczyszczeniu.
Prądy powierzchniowe
Woda w oceanach niesiona jest również przez powierzchniowe prądy morskie, za powstanie których odpowiedzialne są stałe wiatry oraz ruch wirowy Ziemi.
W okolicach równika bardzo ciepłe powietrze rozpręża się i unosi do góry w wyniku czego powstaje międzyzwrotnikowa strefa niskiego ciśnienia. Powietrze to odpływa na północ i południe ku zwrotnikom, gdzie opada, a następnie spływa z powrotem ku zwrotnikowej bruździe niskiego ciśnienia w postaci stałych wiatrów zwanych pasatami. Pod wpływem ruchu obrotowego Ziemi ulegają one odchyleniu na prawo na półkuli północnej i na lewo na półkuli południowej. Stąd też przyjmują one kierunek północno-wschodni na północ od równika i południowo-wschodni na południe od niego.
Wiatry te wprawiają w ruch powierzchniowe warstwy wody, które pod ich wpływem przyjmują w szerokościach równikowych kierunek ze wschodu na zachód. W zachodnich częściach oceanów potężne prądy równikowe trafiają na lądy w związku z czym rozgałęziają się i dopływają do wyższych szerokości geograficznych. Odpływ wody ze wschodnich części oceanów zostaje uzupełniony dopływem wody z wyższych szerokości oraz wodami głębinowymi.
Masy wody poruszające się w wyniku pływów morskich także tworzą prądy morskie, szczególnie w okresie wysokich i niskich stanów. Słynny Golf-sztrom bierze swój początek pod tropikalnym niebem w Morzu Karaibskim, gdzie pasaty „wwiewają" ciepłą wodę w głąb Zatoki Meksykańskiej. Następnie prąd kieruje się w stronę wschodniego wybrzeża stanów Zjednoczonych. Na wysokości Nowej Funlandii, rozgałęzia się i część jego wód formuje Prąd Północnoatlantycki, który przecina Atlantyk, aby dotrzeć do Grenlandii oraz północno-zachodnich wybrzeży Europy. Przez wieki Golfsztrom pomagał żeglarzom i marynarzom płynącym z zachodu na wschód.
Cyrkulacja pionowa
Woda w oceanie charakteryzuje się nierównomiernym zasoleniem oraz różną temperaturą, co nie pozostaje bez wpływu na jej ruch. Ciepła woda jest bowiem lżejsza niż zimna, natomiast woda bardziej słona to ciecz o większej gęstości.
Znaczna część wód w oceanach, to znaczy około jedna trzecia, ma mniej więcej tę samą temperaturę od -1°C do +5°C, a jej zasolenie waha się od 34,4 do 35 cząsteczek na tysiąc. Pozostałe wody mają jednak krańcowo różne temperatury.
Masy wodne oceanu
Woda zalegająca na samym dnie oceanów pochodzi z najzimniejszych zakątków naszej planety, czyli z okolic biegunów. Na północy lodowate masy wody powstają w Morzu Norweskim i Grenlandzkim. Lodowata ciecz opada i tworzy północnoatlantyckie wody głębinowe, które przemieszczają się na południe.
Na południu kolebką mas lodowatozimnej wody, zwanej denną wodą antarktyczną, jest położone w rejonie Antarktydy Morze Weddella. Część wód przemieszcza się w kierunku północnym, aż do Atlantyku, reszta płynie na wschód do Oceanu Indyjskiego oraz Pacyfiku, potem zaś również kieruje się na północ.
Gdy te masy lodowatej wody dotrą do równika, zostają wyniesione na powierzchnię i mocno ogrzane przez silnie operujące Słońce. Tu znów rozpoczynają wędrówkę odpowiednio na północ i na południe. Tym razem jednak na powierzchni, a nie w głębinach.
Masy stosunkowo ciepłej wody przemieszczają się również z Morza Śródziemnego. Poprzez Cieśninę Gibraltarską trafiają one do Oceanu Atlantyckiego. Pomimo dość wysokiej temperatury, nie wypływają jednak na powierzchnię -ich zasolenie (36 %o), a tym samym ciężar właściwy, jest zbyt wysokie. Stwierdzono, że woda ta dociera daleko w głąb Oceanu Atlantyckiego i unosi się na głębokości około 2 tysięcy metrów. Podobne masy wody transportowane są z Morza Czerwonego do Oceanu Indyjskiego.
El Niño
Zimna woda jest niezwykle bogata w tlen, a co za tym idzie stanowi bardzo dogodne środowisko życia dla wielu gatunków ryb. Takie zasobne łowiska znajdują się, na przykład we wschodniej części Pacyfiku, zasilanym w zimną i bogatą w plankton wodę z południa. Co kilka lat ciepły prąd płynący z zachodu na wschód przekracza Ocean Spokojny, blokując wznoszenie się o wiele chłodniejszych wód zasobnych w tlen i ryby. Zjawisko to doprowadza do ruiny południowoamerykańskich rybaków i pociąga za sobą znaczące zmiany w klimacie.
Prąd ten nosi nazwę El Niño, czyli po hiszpańsku Dzieciątko i ma oznaczać Dzieciątko Jezus, ponieważ zwykle pojawia się w okolicach Bożego Narodzenia. Po raz pierwszy zaobserwowano go w 1726 roku, a jego ciepłe wody nawiedzają te obszary średnio co cztery lata, choć odstępy te są często nieregularne. Czasami Dzieciątko zjawia się po dwóch, a czasami każe na siebie czekać aż dziesięć lat.
El Nino, który nawiedził Pacyfik w latach 1982-1983, okazał się szczególnie dotkliwy. Temperatura wody sporej części Oceanu Spokojnego podniosła się aż o 10°C, co spowodowało znaczące ocieplenie klimatu, a co za tym idzie serię susz na całym świecie, od Afryki, poprzez Indie i Australię aż po wyspy na Pacyfiku.
Życie w oceanach
Mimo niebywałego w ostatnich latach postępu nauki i techniki organizmy zasiedlające morza i oceany wciąż stanowią dla człowieka zagadkę i wyzwanie.
Organizmy roślinne i zwierzęce zamieszkujące morza i oceany różnią się w zależności od głębokości, na której występują. Najprostszym podziałem jest wyróżnienie toni wodnej, czyli tzw. pelagialu. z formami życia niezależnym od podłoża, oraz dna, czyli bentalu zasiedlonego organizmami wymagającymi do życia oparcia o podłoże. Zespoły organizmów dennych nazywamy bentosem. Organizmy toni wodnej dzielą się na pływaków aktywnych (nekton) oraz całą masę mikroskopijnych roślin i zwierząt biernie unoszących się w wodzie, określanych wspólnym mianem planktonu. Plankton roślinny, czyli fitoplank-ton. podobnie jak rośliny na lądzie, stanowi początek łańcucha pokarmowego w środowisku wodnym. Podobnie jak rośliny lądowe, fitoplank-ton wytwarza własne substancje pokarmowe z wody, dwutlenku węgla i soli mineralnych w obecności światła w procesie zwanym fotosyntezą.
Z samej definicji fotosyntezy wynika, że podstawowym warunkiem życia jest dla fitoplankto-nu światło. Ponieważ ilość światła rozproszonego w wodzie gwałtownie maleje wraz ze wzrostem głębokości, plankton roślinny zamieszkuje tylko przypowierzchniowe warstwy wody. Dla przykładu na głębokość 5 metrów dociera o połowę mniej światła niż na powierzchnię, a na głębokość 25 metrów już tylko 39c.
Fitoplankton stanowi źródło pokarmu dla planktonu zwierzęcego, czyli zooplanktonu. W jego skład wchodzą otwornice i promienieć niektóre gatunki skorupiaków, robaków i ślimaków, oraz organizmy nieco większych rozmiarów, takie jak rurkopławy, meduzy czy sprzągle znane pod ogólną nazwą drobnej fauny pelagicznej (megaloplank-ton). Megaloplankton jest ogniwem łączącym właściwy Zooplankton i nekton.
Organizmy wchodzące w skład planktonu zdane są na łaskę prądów morskich, ale mogą wpływać na to, jakiemu prądowi się poddają. Plankton potrafi bowiem przemieszczać się w pionie. W nocy obser
wuje się zazwyczaj więcej zooplanktonu w przypowierzchniowych warstwach wody niż w ciągu dnia. Po wschodzie słońca organizmy przemieszczają się w dół na głębokość 300-400 metrów, większe schodzą nawet na głębokość 600 m.
Według naukowców główną przyczyną tego ruchu jest poszukiwanie głębszych prądów morskich, które przemieszczają się w przeciwnych kierunkach niż prądy powierzchniowe. W ten sposób Zooplankton może docierać do miejsc, gdzie znajduje się więcej pokarmu.
Łańcuchy pokarmowe
Łańcuchy pokarmowe, układając się w zależności od rejonów geograficznych i warunków termicznych, utworzone są z różnych gatunków i grup zwierzęcych. Na przykład w głębszych warstwach oceanu pierwszym ogniwem łańcucha są okrzemki i inne glony. Stanowią one pokarm dla różnej wielkości zooplanktonu, od najmniejszych do największych przedstawicieli, którymi z kolei żywią się bezkręgowce i ryby.
W płytkich wodach szelfu kontynentalnego łańcuch pokarmowy jest znacznie krótszy - prawie nie występuje tu duży Zooplankton. Cechą charakterystyczną zooplanktonu wód przybrzeżnych jest za to duży odsetek larw zwierząt bentonicznych, które w zasadzie nie występują w planktonie oceanicznym. Brak dużego zooplanktonu wynagradzany jest również obecnością innych zwierząt, na przykład mięczaków, koralowców, skorupiaków, jeżowców, ukwiałów, rozgwiazd i wielu innych, których życie w sposób pośredni lub bezpośredni jest uzależnione od planktonu.
Meduzy
W płytkich wodach przybrzeżnych można spotkać kilka spokrewnionych gatunków bezkręgowców klasyfikowanych pod wspólną nazwą meduz. Meduza przypomina pusty worek otoczony wianuszkiem czułków. Jest drapieżnikiem żywiącym się zooplanktonem, a nawet małymi rybami. Czułki
uzbrojone są w komórki parzydełkowe zwane ne-matocystami. Każda komórka parzydełkowa zaopatrzona jest w długą i wydrążoną w środku nić, która w czasie ataku jest wyrzucana jak harpun.
Niektóre gatunki meduz mają tylko kilka centymetrów wielkości, inne osiągają nawet 2 m średnicy. Istnieją również meduzy, które choć wyglądają i zachowują się jak jeden organizm, tak naprawdę są zgrupowaniami pojedynczych osobników.
Najgroźniejszym gatunkiem wśród meduz jest Physalia zwana również portugalskim żeglarzem. Długość czułków najstarszych i największych osobników tego gatunku dochodzi do 30 m, a ich jad jest niebezpieczny nawet dla człowieka. Meduzy te posiadają pęcherz pławny. który pomaga utrzymać się w wodzie i działa jak żagiel, co umożliwia szybsze poruszanie się. Mniejszym krewniakiem portugalskiego żeglarza jest Velella. Osobniki tego gatunku przemieszczają się w większych grupach, żywiąc się zooplanktonem.
Ryby
Niemal wszystkie ryby są drapieżnikami. Dzielą się na dwie wielkie grupy. Większą i bardziej różnorodną stanowią ryby kostne, charakteryzujące się szkieletem zbudowanym z tkanki kostnej (ponad 20 tysięcy gatunków). Typowa ryba kostna posiada pęcherz pławny wypełniony powietrzem, dzięki czemu może unosić się w wodzie nawet wtedy, kiedy się nie porusza. Zakres ruchu tych ryb jest imponujący: niektóre potrafią nawet poruszać się do tyłu.
Drugą główną grupą są ryby chrzęstne, które mają szkielet zbudowany z chrząstki. Do grupy tej należy około sześciuset gatunków, między innymi rekiny i płaszczki. Ryby chrzęstne nie posiadają pęcherza pławnego, ale mają dość dużą wyporność, ponieważ ich wątroba wypełniona jest tłuszczem. Nie potrafią jednak pływać do tyłu i aby uchronić się od opadania na dno, muszą stale posuwać się do przodu.
Ryby występują na wszystkich głębokościach i zasiedlają niemal wszystkie nisze ekologiczne. Najprościej można je podzielić na te, które występują na małych głębokościach i na te, które zamieszkują duże głębokości. Ciekawe jest również to. że poszczególne stadia rozwojowe danego gatunku można spotkać na różnych głębokościach. Pierwsze stadia rozwojowe ryb wchodzą zazwyczaj w skład planktonu, dorosłe osobniki żyją zwykle znacznie głębiej.
W ciepłych wodach szerokości zwrotnikowych i równikowych spotyka się znacznie więcej gatunków ryb niż w szerokościach umiarkowanych i polarnych, w których poszczególne gatunki są za to liczniejsze.
Podtyp kręgowców dzieli się na dwie gromady. Większość ryb, płazy, gady i ssaki należą do żuch-wowców. Istnieje jednak czterdzieści pięć gatunków ryb. dzielących się na śluzice i minogi, które nie mają żuchwy.
Środowisko życia ryb
Śledzie, sardynki i sardele spotyka się w strefie pelagicznej. gdzie żerują. Makrele część czasu spędzają w wodach przypowierzchniowych, resztę na większych głębokościach. Wiele ryb pelagicznych żywi się organizmami żerującymi na planktonie. Należą do nich barrakudy, pelamidy i tuńczyki. Ryby te spędzają lato w wodach szerokości umiarkowanych, a na zimę przenoszą się do ciepłych wód tropików. Niektóre gatunki ryb spędzają dzień
na głębokości 300-400 metrów, a nocą przemieszczają się ku górze w poszukiwaniu planktonu.
Do ryb wód umiarkowanych zamieszkujących przy dnie płytkich wód szelfu kontynentalnego należą halibut, płastuga. sola i turbot. Gatunki te żywią się bezkręgowcami, takimi jak małże. Inne ryby płytkich mórz strefy umiarkowanej to dorsz, łupacz, wątłusz i witlinek.
Większość rekinów, przedstawicieli ryb chrzęstnych, zasiedla wody przypowierzchniowe, gdzie polują na inne ryby lub kałamarnice. Rekin wielorybi, największa ze wszystkich ryb. żywi się planktonem, podobnie jak rekin olbrzymi. Plankton jest źródłem pożywienia również dla kilku wielkich płaszczek m.in. manty, zwanej również diabłem morskim. Te wielkie ryby osiągają nawet siedem metrów szerokości.
Gady morskie
Do gadów morskich zaliczamy m.in. żółwie morskie. Większość czasu spędzają one w morzu, ale na czas składania jaj samice wychodzą na brzeg i podążają w głąb upatrzonych plaż. Tu składają jaja i zagrzebują je w piasku. Największym gatunkiem żółwi morskich jest żółw skórzasty. osiągający wielkość dwóch metrów.
Spośród krokodyli tylko jeden gatunek - krokodyl słonowodny - spędza część życia w morzu. Zamieszkuje on ujścia rzek i dlatego spotkać go można zarówno w morzu jak i w rzekach. Jaja składa jednak na lądzie, podobnie jak inne krokodyle. Gatunek ten spotykany jest wzdłuż wybrzeży północnej Australii i południowej Azji.
Istnieje również kilka gatunków węży morskich. Większość życia spędzają w ciepłych wodach Oceanu Indyjskiego i Spokojnego. Są doskonałymi pływakami, potrafią pływać w pełnym zanurzeniu nawet osiem godzin. Samice wężów morskich składają jaja na lądzie, najczęściej na samotnych, skalistych wysepkach.
Morskie ssaki
Przodkowie ssaków morskich przybyli z lądu. Świadectwem lądów ego pochodzenia ssaków morskich jest na przykład pobieranie tlenu z powietrza, a nie z wody jak to czynią ryby. Do największych ssaków morskich należą wieloryby, delfiny i morświny, z zewnątrz do złudzenia przypominające ryby.
Najwięksi przedstawiciele ssaków morskich to walenie. Dzielą się na zębowce i fiszbinowce. Właśnie do tych ostatnich należą największe gatunki wielorybów, takie jak płetwal błękitny, wieloryby gładkoskóre, humbak, wieloryb szary, wieloryb biskajski i grenlandzki. Wszystkie fiszbinowce żywią się krylem (drobnymi skorupiakami), który wciągają do środka wraz z ogromną ilością wody. Fiszbiny zachowują się jak sitko - pozwalają na usunięcie wody, ale zatrzymują kryl.
Walenie zębowe posiadają zęby, dlatego mogą żywić się rybami i kałamarnicami. Podzielone są na dziesięć rodzin, w których zgrupowano 60 gatunków, m.in. delfiny, morświny i orki. Większość zębowców przemierza ogromne przestrzenie mórz i oceanów w stadach, porozumiewając się przy tym za pomocą charakterystycznych dźwięków. Niektóre dźwięki pomagają w odnajdywaniu kierunku, na zasadzie echolokacji. Wszystkie wieloryby odbywają gody i rodzą młode w wodzie.
Drugą dużą grupę ssaków morskich tworzą foki, lwy morskie i morsy. Jest ich 32 gatunki i zamieszkują one wszystkie morza i oceany świata. Największymi przedstawicielami tej grupy są słonie morskie. Niektóre samce słoni morskich osiągają sześć metrów długości i ważą ponad 3,5 tony. Wszystkie rozmnażają się na lądzie. Tutaj też lubią odpoczywać i wygrzewać się w słońcu.
Trzecia grupa ssaków morskich to syreny. Są to zwierzęta roślinożerne, żyjące wzdłuż wybrzeży i w ujściach rzek. Nigdy nie wychodzą na ląd. Do rzędu syren należą manaty, diugoń oraz krowy morskie. Te ostatnie zostały odkryte w 1741 roku i wytępione w niespełna 30 lat. Obszar występowania manatów to Ocean Atlantycki, diugonie zamieszkują rozległe obszary od wschodniej Afryki po tropikalne wyspy Pacyfiku.
Czwarta grupa ssaków to wydry morskie blisko spokrewnione z wydrami rzecznymi. Większość występuje u wybrzeży Alaski, ale spotyka się je również dalej na południe. Wydry morskie żywią się mięczakami i jeżowcami, rzadziej rybami. Można je często zobaczyć jak pływają na plecach, z kamieniem na piersiach, o który rozbijają skorupki mięczaków.
Wiele gatunków ryb i ssaków morskich odbywa regularne wędrówki w poszukiwaniu jedzenia lub tarliska. Do zwierząt takich należą na przykład śledzie. Ich wędrówki pozostają w bezpośrednim
związku z poszukiwaniem pokarmu. I tak w dzień stada śledzi żerują bliżej dna, nocą zaś bliżej powierzchni. Wieloryby przemieszczają się od szerokości równikowych po obszary polarne i z powrotem. Żyjące na dnie płastugi przemieszczają się między obszarami bogatymi w pokarm a tarliskami. Ryby drapieżne, takie jak na przykład tuńczyki, podążają za rybami, którymi się żywią.
Tarliska
Kilka gatunków ryb rozmnaża się i umiera w rzekach, choć większość życia spędza w morzach. Do najbardziej znanych należą łososie, które na okres tarła wracają do rzek, w których się urodziły. Po jego zakończeniu wracają do morza, by powrócić w to samo miejsce w następnym roku. Również minogi morskie większość życia spędzają w morzu, tarło jednak odbywają w wodach słodkich.
Najbardziej osobliwe są wędrówki węgorzy, ryb zamieszkujących słodkie wody Europy i Ameryki Północnej. Węgorze odbywają tarło z dala od miejsca stałego występowania, w Morzu Sargassowym, które swoją nazwę zawdzięcza dużej ilości pływających brunatnie z rodzaju Sargassum (grono-rosty). Młode węgorze wyruszają z Morza Sargassowego przez ocean w kierunku rzek, gdzie spędzają większość życia. Po 12 latach w przypadku samców i 24 w przypadku samic dojrzałe węgorze udają się w powrotną drogę do Morza Sargasso-wego, gdzie odbywają tarło i umierają.
Życie w głębinach
W latach siedemdziesiątych naukowcy opuścili się 2,5 km w głąb Rowu Galapagos, znajdującego się na zachód od wybrzeży Ekwadoru. Celem przedsięwzięcia było zbadanie ujść hydrotermalnych na dnie oceanu, przez które uchodzi gorąca woda. Uczeni natknęli się na kolonię zwierząt, u których łańcuch pokarmowy oparty jest nie na energii słonecznej, ale energii wnętrza Ziemi. Nowe gatunki obejmowały gigantyczne małże wielkości talerza, kraby, ryby, ośmiornice, trąbiki.
Pierwsze ogniwo abysalnego (głębinowego) łańcucha pokarmowego stanowią bakterie, które powstają i rozwijają się w wypływach gorącej wody. Są one pokarmem niewielkich zwierząt, które z kolei padają ofiarą większych drapieżników.
Bogactwa oceanu
Kiedy mówi się o gospodarce morskiej, większość ludzi myśli przede wszystkim o rybołówstwie. Trzeba jednak pamiętać o tym. Że oceany to nie tylko ryby, lecz również ogromne zasoby bogactw mineralnych, a także niewyczerpane źródło energii.
Eksploatacja bogactw naturalnych spod dna mórz i oceanów wciąż jeszcze jest sprawą przyszłości. Koszty wydobycia większości minerałów są znacznie niższe na lądzie. W miarę jednak wyczerpywania się lądowych złóż bogactw naturalnych ludzie będą zmuszeni poszukiwać surowców w głębinach mórz i oceanów.
Sól kamienna
Już 4000 lat temu ludzie potrafili otrzymywać sól z wody morskiej. Woda morska zawiera średnio około 2,5% chlorku sodu (chemiczna nazwa soli kuchennej), który po odparowaniu wytrąca się w postaci pięknych, regularnych kryształków zwanych halitem.
Jako że najprościej otrzymać sól z wody morskiej przez odparowanie, pierwsi ludzie, którym się to udało, byli mieszkańcami suchych i ciepłych krajów, gdzie przez większą część roku świeci słońce. Wciąż jeszcze otrzymuje się sól tą metodą, m.in. we Francji, Włoszech i Hiszpanii w basenie Morza Śródziemnego, oraz w Chinach, Indiach i Japonii w Azji Wschodniej. Woda morska wpuszczana jest do obszernych i płytkich basenów, w których w miarę odparowywania wody zbiera się sól. Łączna ilość soli produkowanej na świecie z wody morskiej wynosi 6 milionów ton rocznie.
W krajach o nieco chłodniejszym klimacie, np. w Wielkiej Brytanii, trudno było liczyć na naturalne odparowanie, dlatego wodę morską podgrzewano przy użyciu torfu, drewna lub węgla.
Woda słodka
W krajach cierpiących na niedostatek wody pitnej można ją otrzymywać z wody morskiej. Wystarczy usunąć z niej sól, której poziom przewyższa średnio 7 razy dawkę szkodliwą dla ludzkiego zdrowia. Woda morska nie nadaje się nawet do podlewania roślin. Problemy związane z nadmiernym zasoleniem widać zwłaszcza w wysychających jeziorach, gdzie gwałtownie wzrasta poziom zasolenia, a nieprzystosowane do tego gatunki roślin i zwierząt masowo giną. Proces usuwania soli z wody, nazywany odsalaniem, znany był ludziom już przed dwoma tysiącami lat. Obecnie wykorzystuje się go głównie w krajach arabskich, Australii, na Wyspach Kanaryjskich, w Chinach, Izraelu, Japonii, we Włoszech, w Libanie, na Malcie oraz w Ameryce Południowej i Północnej.
W przyrodzie dzięki działaniu energii słonecznej woda słodka odparowuje z wody morskiej w postaci pary. Para wodna tworzy chmury, z których pochodzi deszcz i inne opady zasilające obszary lądowe, często bardzo odległe od dużych zbiorników wodnych. Najstarszym sposobem odsalania wody jest destylacja, która bardzo przypomina opisany powyżej proces. Woda morska jest doprowadzana do stanu wrzenia, a powstająca w ten sposób para wodna jest kierowana do specjalnych komór chłodniczych, gdzie skrapla się w postaci czystej wody. W niektórych krajach do podnoszenia temperatury wody wykorzystuje się tańszą od innych energię słoneczną. W bardziej wyrafinowanych konstrukcjach podgrzana woda morska kierowana jest do systemu komór o obniżonym ciśnieniu, dzięki czemu zaczyna parować w znacznie niższej temperaturze.
Inne metody
Do odsalania wody morskiej wykorzystuje się również odwrotną osmozę, elektrodializę i zamrażanie. Osmoza to samorzutne przenikanie rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną błonę z roztworu o mniejszym stężeniu do roztworu o stężeniu większym. Naturalne byłoby więc przenikanie wody słodkiej do wody słonej. Jeżeli jednak woda słona zostanie poddana ciśnieniu, jej rozpuszczalnik, czyli woda słodka, zacznie wędrować w przeciwnym kierunku, czyli w kierunku roztworu o mniejszym stężeniu, pozostawiając niepożądaną sól. Dlatego zjawisko to nazywamy odwrotną osmozą.
W przypadku elektrodializy przez słoną wodę przepuszcza się prąd elektryczny. Pod wpływem prądu sód wytrąca się na elektrodzie ujemnej, a przy elektrodzie dodatniej uwalnia się chlor. W ten sposób słona woda zamienia się w słodką.
Kiedy słona woda zamarza, tworzy się lód, który po stopieniu daje czystą wodę. Zjawisko to można wykorzystywać na skalę przemysłową, sól wytrąca się między kryształkami lodu, skąd może być łatwo usuwana.
Źródłem wody pitnej mogą być również góry lodowe. Są to olbrzymie bryły lodu, swobodnie pływające po morzu, oderwane od czoła lodu szelfowego lub czoła lodowca. W całości składają się z wody słodkiej. Stąd pomysły ich wykorzystania przez kraje cierpiące na niedostatek wody pitnej. Rozważano holowanie gór lodowych w rejony cieplejsze, ale jak na razie nie wiadomo, jak zamienić górę lodową na wodę pitną, kiedy już dotrze ona na ląd. Obszary, które mogłyby skorzystać na rozwiązaniu tego problemu to kraje arabskie, zachodnia Australia, część Afryki i Ameryka Płd.
Surowce energetyczne
Pierwszym surowcem energetycznym eksploatowanym spod dna morskiego był węgiel. Na całym świecie znajdują się potężne podmorskie złoża tego surowca. Zazwyczaj położone są pod dnem szelfu kontynentalnego, części kontynentu zalanej wodami płytkiego morza, i właściwie nie spotyka się go pod dnem głębi oceanicznych. Chociaż są one położone blisko lądu, większość podwodnych złóż węgla zlokalizowano na głębokościach uniemożliwiających ich eksploatację.
Obfite złoża dobrej jakości węgla znajdują się między innymi pod dnem Morza Północnego, niestety na głębokości przekraczającej 7 km. Obecnie znane technologie nie pozwalają na eksploatację tych pokładów i jak na razie nie istnieje paląca potrzeba rozwiązania tego problemu.
Podwodne kopalnie istnieją w Japonii, lecz są one przedłużeniem kopalni lądowych. By ułatwić eksploatację podwodnych złóż, japońscy inżynierowie wybudowali sztuczne wyspy.
Jak więc widać, węgiel nie zajmuje najważniejszej pozycji wśród podmorskich bogactw. Znacznie ważniejsza jest eksploatacja dwóch innych surowców energetycznych - ropy naftowej i gazu ziemnego. Podobnie jak pokłady węgla kamiennego, złoża ropy naftowej i gazu ziemnego znajdują się pod dnem szelfu kontynentalnego. Pierwsze podmorskie wieże wiertnicze powstały w wodach przybrzeżnych południowej Kalifornii w 1896 r. Przez wiele lat stawiano wieże w płytkich, położonych blisko brzegu wodach. Dla przykładu platformy wiertnicze Wenezueli, która rozpoczęła eksploatacją ropy naftowej w 1920 roku, znajdują się w płytkich, niemal odciętych od morza wodach jeziora Maracaibo. Poszukiwania bardziej oddalonych od lądu, i co za tym idzie położonych pod dnem głębszych zbiorników wodnych, złóż rozpoczęły się właściwie dopiero w latach sześćdziesiątych. Badania dotyczyły głównie Morza Północnego. Pierwsze podmorskie pola naftowe pod dnem Morza Północnego odkryto w 1969 roku. Obecnie większość tamtejszych złóż podzielonych jest między Norwegię i Wielką Brytanię.
Eksploatacja ropy naftowej z dna Morza Północnego wymaga znacznie bardziej zaawansowanej technologii niż złoża mórz płytkich.
Platformy wiertnicze osadza się na długich, sięgających dna morskiego kolumnach, dodatkowo jeszcze zakotwiczonych.
Średnia głębokość Morza Północnego waha się od 30 m na południu i 120 metrów na północy, co umożliwia budowę rurociągów biegnących po dnie morskim i transportujących ropę z platform na wybrzeże. Najpoważniejszym problemem jest pogoda. Zimowe sztormy stanowią niebezpieczeństwo nie tylko dla platform wiertniczych, ale również dla obsługujących je statków i helikopterów.
Złożom ropy naftowej towarzyszy zazwyczaj gaz ziemny, który również transportowany jest na brzeg rurociągami. Gaz ziemny wydobywany spod dna Morza Północnego praktycznie wyparł gaz węglowy w Wielkiej Brytanii. Podobnie jak w przypadku węgla kamiennego większość morskich złóż ropy naftowej i gazu ziemnego to część złóż lądowych. Tak jest również w przypadku najbogatszego w ropę naftową regionu świata, to jest Zatoki Perskiej.
Najbogatsze złoża
W Ameryce Północnej największe złoża ropy naftowej występują w Zatoce Meksykańskiej, na wybrzeżu Pacyfiku w okolicach Los Angeles oraz w Morzu Arktycznym na północ od Kanady.
W Ameryce Południowej poza wspomnianymi już złożami w Wenezueli bogate pola naftowe odkryto również w Brazylii, Kolumbii. Peru i Trynidadzie. W Europie, poza Norwegią i Wielką Brytanią, morskie platformy wiertnicze posiada się również Dania, Holandia, Włochy oraz Hiszpania.
Spośród krajów Afryki największymi producentami ropy naftowej wydobywanej spod dna morskiego są Nigeria. Ghana i Gabon. Ropę odkryto również w wodach przybrzeżnych Konga, Wybrzeża Kości Słoniowej, Egiptu oraz Tunezji. W Azji, poza krajami Bliskiego Wschodu, ropę wydobywa się w Brunei, Chinach, Indiach, Indonezji, Japonii, Malezji oraz w państwach byłego Związku Radzieckiego. Przybrzeżne pola naftowe eksploatują też Australia i Nowa Zelandia.
Inne bogactwa
Morza kryją w sobie znacznie więcej użytecznych substancji. Mogą być one rozpuszczone w wodzie lub znajdować się na lub pod powierzchnią dna morskiego. Do najważniejszych substancji uzyskiwanych z wody morskiej należy magnez, lekki metal wykorzystywany w konstrukcjach samochodów i samolotów, do produkcji ogni sztucznych i lekarstw oraz w przemyśle metalurgicznym. Innym pierwiastkiem rozpuszczonym w wodzie jest brom - składnik błon fotograficznych i wielu lekarstw. Zarówno brom, jak i magnez eksploatowane są z wody morskiej przez firmy amerykańskie.
Woda morska zawiera również znaczne ilości wapnia i potasu, ale ich eksploatacja jest na razie nieopłacalna, ponieważ obfite i łatwo dostępne złoża tych minerałów znajdują się na lądzie. Poważniejsze plany dotyczą występujących w wodzie morskiej złota i uranu. W większych ilościach z dna morskiego pobiera się piasek i żwir, wykorzystywane do budowy dróg i budynków. Tak zwane pogłębiarki ssące, działające jak olbrzymie odkurzacze, wyłapują piasek i żwir w płytkich wodach przybrzeżnych. W podobny sposób eksploatuje się pokłady kredy - skały utworzonej ze szkieletów drobnych organizmów morskich. Kredę wykorzystuje się do produkcji cementu i betonu.
Wiele cennych kruszców występuje w postaci tzw. złóż okruchowych. Do najbardziej znanych należą ziarna i samorodki (duże ziarna czystego metalu rodzimego) złota, znajdowane w rzekach i strumieniach obszarów złotonośnych. Złoto zostało wymyte ze skał, głównie w ciągu ostatnich 65 milionów lat. Razem z rzekami okruchy złota trafiają do morza, gdzie odkładają się bezpośrednio na plaży lub w płytkich wodach szelf owych.
Większość metali występuje w rudach, na przykład tytan jako rutyl, czyli dwutlenek tytanu, oraz ilmenit, czyli tlenek żelaza i tytanu. Złoto i platyna nie występują w postaci rud.
Większość znanych złóż okruchowych nie jest eksploatowana. Jedynym krajem, który korzysta z nich na większą skalę jest Indonezja, gdzie udało się odkryć złoża zawierające ponad 600 tysięcy ton cyny. W okolicach miasta Nome na Alasce występują bogate złoża złota, ale ich wydobycie ograniczone jest przez trudne warunki klimatyczne.
Inne metale uzyskiwane z przybrzeżnych złóż okruchowych to rzadki cyrkon, wykorzystywany do budowy rdzeni reaktorów jądrowych, chrom oraz żelazo.
Dokładne zbadanie, a tym samym eksploatacja złóż mórz głębokich jest sprawą przyszłości. Nie mniej jednak znajdują się tutaj bogate złoża surowców mineralnych, które mogą być wykorzystane, gdy wyczerpią się zasoby lądowe. Jednym z takich surowców jest mangan, metal wykorzystywany do produkcji twardych stopów ze stalą, aluminium i miedzią, jak również do produkcji nawozów sztucznych. Mangan gromadzi się na dnie morskim w postaci tzw. buł, czyli zaokrąglonych grudek zawierających kilka metali. Inne metale obecne w mniejszych ilościach w tych konkrecjach to kobalt, miedź, żelazo i nikiel.
Największe ilości konkrecji manganowych występują na dnie Oceanu Spokojnego. Ale jedynym miejscem, gdzie są z powodzeniem eksploatowane, jest obszar na zachód od Ameryki Środkowej. Konkrecje tego obszaru występują na głębokości poniżej 4 kilometrów od powierzchni i charakteryzują się dużą zawartością metalu.
Źródta energii
Znajdująca się w ciągłym ruchu woda morska może być potężnym i praktycznie nieograniczonym źródłem energii. Wciąż jeszcze nie udało się jednak stworzyć opłacalnych projektów wykorzystania energii pływów morskich, energii fal i energii termalnej na dużą skalę.
Na całym świecie znajdują się liczne zatoki i ujścia rzek, gdzie wysokie różnice w poziomie wody pomiędzy przypływem i odpływem mogą być wykorzystywane do poruszania turbin wytwarzających energię. Wybudowano liczne zapory, ale dotychczas opłacalną okazała się jedynie zapora zbudowana w 1967 roku u ujścia rzeki Rance w Bretanii (Francja). Budowę podobnych zapór rozważa się także u ujścia rzeki Severn w południowo-zachodniej części Wielkiej Brytanii oraz w Zatoce Fundy w Kanadzie.
Morze a medycyna
Wiele organizmów morskich znalazło zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Na przykład niektóre morskie bakterie wytwarzają antybiotyki. Z pewnej gąbki występującej w Morzu Karaibskim otrzymuje się substancję służącą do leczenia raka i zwalczającą wirusy. Niektóre gatunki krasnorostów wytwarzają galaretowatą substancję nazywaną agarem. Wykorzystuje się ją do produkcji lekarstw i jako pożywkę w hodowlach bakterii. Gatunek znany jako karragen, lub mech islandzki, znalazł zastosowanie w produkcji syropów, past do zębów i lodów.
Przyszłość
W związku z potrzebą poszukiwania wciąż nowych źródeł energii i pożywienia, wielu naukowców intensywnie zajmuje się badaniami nad możliwością zagospodarowania morskich głębin. Chodzi tu nie tylko o złoża surowców mineralnych, ale także o możliwość zakładania morskich hodowli i plantacji. Chociaż stawy hodowlane od dawna nie są niczym niezwykłym, wciąż jeszcze niewiele zrobiono w celu utworzenia morskich hodowli, które mogłyby pomóc w rozwiązaniu problemu wyżywienia wzrastającej liczby ludności na świecie.
