Океан -Ocean

Карта мира модели пяти океанов с приблизительными границами

Океан (также море или мировой океан ) — это масса соленой воды , которая покрывает примерно 70,8% поверхности Земли и содержит 97% воды Земли . Другими словами, океан — это «любой из больших водоемов, на которые делится великий океан». Отдельные названия используются для обозначения пяти разных областей океана: Тихоокеанского (самого большого), Атлантического , Индийского , Южного (Антарктического) и Арктического (самого маленького). Морская вода покрывает примерно 361 000 000 км 2(139 000 000 квадратных миль) планеты. Океан является основным компонентом гидросферы Земли и, следовательно, неотъемлемой частью жизни на Земле. Действуя как огромный резервуар тепла , океан влияет на климат и погодные условия, круговорот углерода и круговорот воды .

Океан покрывает около 70% Земли , его иногда называют «голубой планетой».

Океанографы делят океан на различные вертикальные и горизонтальные зоны в зависимости от физических и биологических условий. Пелагиаль состоит из водной толщи от поверхности до дна океана по всему открытому океану. Водная толща далее подразделяется на другие зоны в зависимости от глубины и количества света. Фотическая зона включает воду от поверхности до глубины 1 % освещенности поверхности (около 200 м в открытом океане), где может происходить фотосинтез . Это делает фотозону наиболее биоразнообразной . Фотосинтез растений и микроскопических водорослей (свободно плавающий фитопланктон ) создает органическое вещество с использованием света, воды, углекислого газа и питательных веществ. Фотосинтез океана создает 50% кислорода в земной атмосфере. Эта верхняя освещенная солнцем зона является источником пищи, которая поддерживает большую часть экосистемы океана . Свет проникает только на глубину в несколько сотен метров; оставшийся внизу океан холодный и темный. Континентальный шельф , где океан подходит к суше, более мелкий, его глубина составляет несколько сотен метров и менее. Деятельность человека оказывает большее влияние на континентальный шельф .  

Температура океана зависит от количества солнечного излучения, достигающего поверхности океана. В тропиках температура поверхности может достигать более 30 ° C (86 ° F). Около полюсов, где образуется морской лед , равновесная температура составляет около -2 ° C (28 ° F). Температура морской воды на глубине колеблется от −2 ° C (28 ° F) до 5 ° C (41 ° F) во всех частях океана. Вода постоянно циркулирует в океанах, создавая океанские течения . Эти направленные движения морской воды создаются силами, действующими на воду, в том числе разницей температур, атмосферной циркуляцией (ветром), эффектом Кориолиса и разницей в солености . Приливные течения возникают из -за приливов и отливов , а поверхностные течения — из-за ветра и волн. Основные океанские течения включают Гольфстрим , течение Куросио , течение Агульяс и Антарктическое циркумполярное течение . В совокупности течения перемещают огромное количество воды и тепла по всему земному шару. Эта циркуляция существенно влияет на глобальный климат, а также на поглощение и перераспределение загрязняющих веществ, таких как двуокись углерода , путем перемещения этих загрязнителей с поверхности в глубины океана.

Океаническая вода содержит большое количество растворенных газов, включая кислород , углекислый газ и азот . Этот газообмен происходит на поверхности океана, и его растворимость зависит от температуры и солености воды. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере из-за сжигания ископаемого топлива приводит к повышению его концентрации в океанской воде, что приводит к закислению океана . Океан предоставляет обществу важные экологические услуги , включая регулирование климата. Он также предлагает средства торговли и транспорта, а также доступ к продуктам питания и другим ресурсам . Известный как среда обитания более 230 000 видов , он может содержать гораздо больше — возможно, более двух миллионов видов. Однако океан подвержен многочисленным экологическим угрозам, включая загрязнение морской среды , чрезмерный вылов рыбы , закисление океана и другие последствия изменения климата . Особенно уязвимы континентальный шельф и прибрежные воды , наиболее подверженные влиянию деятельности человека.

Терминология

Атлантика , один из компонентов системы, составляет 23% «мирового океана».
Вид на поверхность Атлантического океана

Океан и море

Термины «океан» или «море», используемые без уточнения, относятся к взаимосвязанному массиву соленой воды, покрывающему большую часть поверхности Земли. Она включает Атлантический , Тихий , Индийский , Южный и Северный Ледовитый океаны . Как общий термин, «океан» в основном взаимозаменяем с «морем» в американском английском , но не в британском английском . Строго говоря, «море » — это водоем (как правило, часть мирового океана), частично или полностью окруженный сушей. Слово «море» также может использоваться для многих конкретных, гораздо меньших водоемов с морской водой, таких как Северное море или Красное море . Резкого различия между морями и океанами нет, хотя, как правило, моря меньше по размеру и часто частично (как окраинные моря ) или полностью (как внутренние моря ) омываются сушей.

Мировой океан

Современное понятие Мирового океана было введено в начале 20 века русским океанографом Юлием Шокальским для обозначения непрерывного океана, который покрывает и окружает большую часть Земли. Глобальный взаимосвязанный массив соленой воды иногда называют мировым океаном или глобальным океаном. Принципиальное значение для океанографии имеет представление о сплошном водоеме с относительно свободным обменом его частями .

Этимология

Слово океан происходит от фигуры классической древности , Океана ( / oʊˈs iːənəs / ; греч .: Ὠκεανός Ōkeanós , произносится [ ɔːkeanós ] ) , старшего  из титанов в классической греческой мифологии . Древние греки и римляне считали Океан божественным олицетворением огромной реки , окружающей мир.

Понятие okeanós имеет индоевропейскую связь. Греческий Океанос сравнивают с ведическим эпитетом ā-śáyana-, относящимся к дракону Вритра-, захватившему коров/реки. В связи с этим на некоторых ранних греческих вазах Океанос изображался с драконьим хвостом.

География

Океанические подразделения

Основные океанические подразделения, перечисленные ниже в порядке убывания площади и объема, названы так на основе ближайших континентов , различных архипелагов и других критериев. Океаны окаймлены береговыми линиями общей протяженностью 360 000 километров . Они также связаны с более мелкими прилегающими водоемами, такими как моря , заливы , заливы , бухты и проливы . Морская вода покрывает примерно 361 000 000 км 2 (139 000 000 квадратных миль) и обычно делится на пять основных океанов, как показано ниже:

Океаны по размеру
# Океан Место нахождения Площадь
(км 2 )
Объем
(км 3 )
Сред. глубина
(м)
Береговая линия
(км)
1 Тихий океан Между Азией , Австралазией и Америкой 168 723 000
(46,6%)
669 880 000
(50,1%)
3970 135 663
(35,9%)
2 Атлантический океан Между Америкой , Европой и Африкой 85 133 000
(23,5%)
310 410 900
(23,3%)
3646 111 866
(29,6%)
3 Индийский океан Между Южной Азией , Африкой и Австралией 70 560 000
(19,5%)
264 000 000
(19,8%)
3741 66 526
(17,6%)
4 Южный океан Между Антарктидой и Тихим, Атлантическим и Индийским океанами
Иногда считается продолжением этих трех океанов.
21 960 000
(6,1%)
71 800 000
(5,4%)
3270 17 968
​​(4,8%)
5 Северный Ледовитый океан Между северной частью Северной Америки и Евразией в Арктике
Иногда считается окраинным морем Атлантики.
15 558 000
(4,3%)
18 750 000
(1,4%)
1205 45 389
(12,0%)
Общее 361 900 000
(100%)
1,335 × 10 9^
(100 %)
3688 377 412
(100%)
NB: данные об объеме , площади и средней глубине включают данные NOAA ETOPO1 для окраин Южно-Китайского моря .
Источники: Энциклопедия Земли , Международная гидрографическая организация , Региональная океанография: введение (Томчак, 2005 г.), Британская энциклопедия и Международный союз электросвязи .

Океанические хребты и океанические бассейны

В каждом океаническом бассейне есть срединно-океанический хребет , который образует длинную горную цепь под океаном. Вместе они образуют глобальную систему срединно-океанических хребтов с самой длинной горной цепью в мире. Самый длинный непрерывный горный хребет составляет 65 000 км (40 000 миль). Этот подводный горный массив в несколько раз длиннее самого длинного континентального горного хребта — Анд .

Океанологи заявляют, что картографировано менее 20% океанов.

Формирование

Происхождение океанов Земли неизвестно. Считается, что океаны образовались в эпоху Гадея и могли быть причиной возникновения жизни . Ученые считают, что значительное количество воды должно было находиться в материале, из которого образовалась Земля. Молекулы воды легче избежали бы гравитации Земли, если бы она была менее массивной во время своего формирования. Это называется побегом из атмосферы .

Тектоника плит , послеледниковый отскок и повышение уровня моря постоянно меняют береговую линию и структуру мирового океана. Мировой океан в той или иной форме существовал на Земле эоны лет.

Физические свойства

Объемы

Объем воды во всех океанах вместе взятых составляет примерно 1,335 миллиарда кубических километров (1,335 секстиллиона литров, 320,3 миллиона кубических миль).

Было подсчитано, что на Земле содержится 1,386 миллиарда кубических километров (333 миллиона кубических миль) воды. Сюда входят воды в газообразной, жидкой и мерзлой формах в виде почвенной влаги, подземных вод и вечной мерзлоты в земной коре (на глубину до 2 км); океаны и моря , озера , реки и ручьи , водно -болотные угодья , ледники , ледяной и снежный покров на земной поверхности; пары, капли и кристаллы в воздухе; и часть живых растений, животных и одноклеточных организмов биосферы. На соленую воду приходится 97,5% этого количества, тогда как на пресную воду приходится только 2,5%. Из этой пресной воды 68,9% находится в виде льда и вечного снежного покрова в Арктике, Антарктике и горных ледниках ; 30,8% в виде пресных подземных вод; и только 0,3% пресной воды на Земле находится в легкодоступных озерах, водохранилищах и речных системах.

Общая масса гидросферы Земли составляет около 1,4 × 10 18 тонн , что составляет около 0,023% от общей массы Земли. В любой момент времени около 20 × 10 12 тонн из них находится в виде водяного пара в атмосфере Земли (для практических целей 1 кубический метр воды весит 1 тонну). Приблизительно 71% поверхности Земли , площадью около 361 миллиона квадратных километров (139,5 миллиона квадратных миль), покрыт океаном. Средняя соленость земных океанов составляет около 35 граммов соли на килограмм морской воды (3,5%).

Глубина

Фото в искусственных цветах
Карта крупных подводных объектов (1995 г., NOAA )

Средняя глубина океанов составляет около 4 км. Точнее, средняя глубина составляет 3688 метров (12 100 футов). Почти половина морских вод мира имеет глубину более 3000 метров (9800 футов). «Глубокий океан», который находится ниже 200 метров (660 футов), покрывает около 66% поверхности Земли. В эту цифру не входят моря, не связанные с Мировым океаном, например Каспийское море .

Самая глубокая точка океана — Марианская впадина , расположенная в Тихом океане недалеко от Северных Марианских островов . Его максимальная глубина оценивается в 10 971 метр (35 994 фута). Британский военно-морской корабль « Челленджер II» обследовал траншею в 1951 году и назвал самую глубокую часть траншеи « Бездной Челленджера ». В 1960 году « Триест » успешно достиг дна траншеи с экипажем из двух человек.

Цвет

Концентрация хлорофилла в океане является показателем биомассы фитопланктона . На этой карте синие цвета представляют более низкий хлорофилл, а красные — более высокий хлорофилл. Спутниковые измерения хлорофилла оцениваются на основе цвета океана по тому, насколько зеленый цвет воды кажется из космоса.

Большая часть океана синего цвета, но в некоторых местах океан сине-зеленый, зеленый или даже желто-коричневый. Синий цвет океана является результатом нескольких факторов. Во-первых, вода преимущественно поглощает красный свет, а это означает, что синий свет остается и отражается от воды. Красный свет легче всего поглощается и поэтому не достигает больших глубин, обычно менее 50 метров (164 футов). Синий свет, для сравнения, может проникать на расстояние до 200 метров (656 футов). Во-вторых, молекулы воды и мельчайшие частицы в океанской воде преимущественно рассеивают синий свет больше, чем другие цвета. Рассеяние синего света водой и мельчайшими частицами происходит даже в самой чистой океанской воде и похоже на рассеяние синего света в небе .

К основным веществам, влияющим на цвет океана, относятся растворенные органические вещества , живой фитопланктон с пигментами хлорофилла и неживые частицы, такие как морской снег и минеральные отложения . Хлорофилл можно измерить с помощью спутниковых наблюдений, и он служит косвенным показателем продуктивности океана ( первичная морская продуктивность ) в поверхностных водах. На долгосрочных составных спутниковых изображениях области с высокой продуктивностью океана отображаются желтым и зеленым цветом, поскольку они содержат больше (зеленого) фитопланктона , тогда как области с низкой продуктивностью отображаются синим цветом.

Океанические зоны

Рисунок, показывающий деления по глубине и удалению от берега
Основные океанические зоны в зависимости от глубины и биофизических условий.

Океанологи делят океан на различные вертикальные и горизонтальные зоны, определяемые физическими и биологическими условиями. Пелагиаль состоит из водной толщи открытого океана и может быть разделена на дополнительные регионы, классифицируемые по количеству света и глубине.

Сгруппированы по проникновению света

  • Фотическая зона включает океаны от поверхности до глубины 200 м; это регион, где может происходить фотосинтез , и поэтому он наиболее биоразнообразен . Фотосинтез растений и микроскопических водорослей (свободно плавающий фитопланктон ) позволяет создавать органические вещества из химических предшественников, включая воду и углекислый газ. Затем это органическое вещество может потребляться другими существами. Большая часть органического вещества, образующегося в фотической зоне, потребляется там, но часть опускается в более глубокие воды.
  • Ниже фотической зоны находится мезопелагическая или сумеречная зона, где очень мало света. Ниже находится апотический глубокий океан, в который вообще не проникает солнечный свет с поверхности. Жизнь, которая существует глубже, чем фотическая зона, должна либо полагаться на материал, опускающийся сверху (см. Морской снег ), либо искать другой источник энергии. Гидротермальные источники являются источником энергии в так называемой афотической зоне (глубины более 200 м). Пелагическая часть фотической зоны известна как эпипелагическая .

Сгруппированы по глубине и температуре

Пелагическую часть афотической зоны можно разделить на вертикальные области в зависимости от глубины и температуры:

  • Мезопелагия - самая верхняя область. Его самая нижняя граница находится на термоклине 12 ° C (54 ° F), который обычно находится на высоте 700–1000 метров (2300–3300 футов) в тропиках . Далее идет батипелагический слой с температурой от 10 до 4 ° C (от 50 до 39 ° F), обычно от 700–1000 метров (2300–3300 футов) до 2000–4000 метров (6600–13 100 футов). Вдоль вершины абиссальной равнины лежит абиссопелагическая область , нижняя граница которой находится на высоте около 6000 метров (20 000 футов). Последняя и самая глубокая зона - это адальпелагическая зона , которая включает океанический желоб и находится на глубине от 6 000 до 11 000 метров (20 000–36 000 футов).
  • Бентические зоны афотичны и соответствуют трем самым глубоким зонам глубоководья . Батиальная зона покрывает континентальный склон примерно до 4000 метров (13000 футов). Абиссальная зона охватывает абиссальные равнины на высоте от 4000 до 6000 м. Наконец, хадальская зона соответствует хадальпелагической зоне, которая встречается в океанических впадинах.

Четкие границы между поверхностными водами океана и глубокими водами могут быть проведены на основе свойств воды. Эти границы называются термоклинами (температура), галоклинами (соленость), хемоклинами (химия) и пикноклинами (плотность). Если зона претерпевает резкие изменения температуры с глубиной, она содержит термоклин , четкую границу между более теплыми поверхностными водами и более холодными глубинными водами. Тропический термоклин обычно глубже, чем термоклин в более высоких широтах. Полярные воды , которые получают относительно мало солнечной энергии, не стратифицированы по температуре и, как правило, не имеют термоклина, потому что поверхностные воды в полярных широтах почти такие же холодные, как и воды на больших глубинах. Ниже термоклина вода повсюду в океане очень холодная, от -1°C до 3°C. Поскольку этот глубокий и холодный слой содержит большую часть океанской воды, средняя температура Мирового океана составляет 3,9°C. Если зона претерпевает резкие изменения солености с глубиной, она содержит галоклин . Если в зоне наблюдается сильный вертикальный химический градиент с глубиной, она содержит хемоклин . Температура и соленость контролируют плотность океанской воды, причем более холодная и соленая вода более плотная, а эта плотность, в свою очередь, регулирует глобальную циркуляцию воды в океане. Галоклин часто совпадает с термоклином, и их комбинация образует ярко выраженный пикноклин , границу между менее плотными поверхностными водами и плотными глубинными водами.

Сгруппировано по расстоянию от земли

В зависимости от расстояния до суши пелагическую зону можно разделить на две подобласти: неритическую зону и океаническую зону . Неритическая зона охватывает водную массу непосредственно над континентальным шельфом и, следовательно, включает прибрежные воды , тогда как океаническая зона включает всю полностью открытую воду.

Прибрежная зона охватывает область между отливом и приливом и представляет собой переходную зону между морскими и наземными условиями. Он также известен как приливная зона, потому что это область, где уровень прилива влияет на условия региона.

Температура

Температура океана зависит от количества солнечной радиации, падающей на его поверхность. В тропиках, когда Солнце находится почти над головой, температура поверхностных слоев может подняться до более чем 30 ° C (86 ° F), в то время как у полюсов температура в равновесии с морским льдом составляет около -2 ° C (28 ° F) . ). В Мировом океане происходит непрерывная циркуляция воды. Теплые поверхностные течения охлаждаются по мере удаления от тропиков, а вода уплотняется и опускается. Холодная вода движется обратно к экватору в виде глубоководного течения, движимого изменениями температуры и плотности воды, прежде чем в конечном итоге снова подняться к поверхности. Глубоководная морская вода имеет температуру от −2 ° C (28 ° F) до 5 ° C (41 ° F) во всех частях земного шара.

Морская вода с типичной соленостью 35 ‰ имеет точку замерзания около -1,8 ° C (28,8 ° F). Когда его температура становится достаточно низкой, на поверхности образуются кристаллы льда . Они распадаются на мелкие кусочки и сливаются в плоские диски, которые образуют густую суспензию, известную как фразил . В спокойных условиях он замерзает в тонкий плоский лист, известный как нилас , который утолщается по мере того, как на его нижней стороне образуется новый лед. В более бурных морях кристаллы осколков соединяются в плоские диски, известные как блины. Они скользят друг под другом и сливаются, образуя льдины . В процессе замерзания соленая вода и воздух задерживаются между кристаллами льда. Соленость Ниласа может составлять 12–15 ‰, но к тому времени, когда морскому льду исполняется один год, она падает до 4–6 ‰.

На потепление океана приходится более 90% накопленной Землей энергии в результате глобального потепления в период с 1971 по 2020 год. По оценкам, около одной трети этого дополнительного тепла распространяется на глубины менее 700 метров.

Океанические течения и глобальный климат

Поверхностные течения океана
Карта мира с цветными направленными линиями, показывающими, как вода движется в океанах.  Холодные глубинные воды поднимаются и нагреваются в центральной части Тихого океана и в Индийском океане, тогда как теплые воды опускаются и охлаждаются у Гренландии в Северной Атлантике и у Антарктиды в Южной Атлантике.
Карта глобальной термохалинной циркуляции; синий представляет собой глубоководные течения, а красный представляет поверхностные течения.

Типы океанских течений

Океанское течение представляет собой непрерывное направленное движение морской воды, создаваемое рядом сил, действующих на воду, включая ветер , эффект Кориолиса , разницу температур и солености . Океанические течения представляют собой преимущественно горизонтальное движение воды. Они имеют различное происхождение, например, приливы для приливных течений или ветер и волны для поверхностных течений.

Приливные течения совпадают по фазе с приливом , следовательно, они квазипериодичны ; связано с влиянием Луны и Солнца притяжением на океанскую воду. Приливные течения могут образовывать различные сложные узоры в определенных местах, особенно вокруг мысов . Непериодические или неприливные течения создаются действием ветра и изменениями плотности воды . В прибрежных зонах прибойные волны настолько интенсивны, а глубина настолько мала, что морские течения часто достигают 1-2 узлов .

Ветер и волны создают поверхностные течения (обозначаемые как «дрейфовые течения»). Эти течения могут распадаться на одно квазипостоянное течение (изменяющееся в часовом масштабе) и одно движение стоксова дрейфа под действием движения быстрых волн (изменяющихся на временных шкалах в пару секунд). Квазипостоянное течение ускоряется из-за разбивающихся волн и, в меньшей степени, из-за трения ветра о поверхность.

Это ускорение течения происходит по направлению волн и господствующего ветра. Соответственно, при увеличении глубины океана вращение Земли изменяет направление течений пропорционально увеличению глубины, а трение снижает их скорость. На определенной глубине океана течение меняет направление и переворачивается в противоположном направлении, при этом скорость течения становится равной нулю: это известно как спираль Экмана . Влияние этих течений в основном ощущается в перемешанном слое поверхности океана, часто от 400 до 800 метров максимальной глубины. Эти течения могут значительно меняться и зависят от сезонов года . Если смешанный слой менее мощный (10—20 м), то квазипостоянное течение у поверхности может принять совершенно другое направление по отношению к направлению ветра. В этом случае над термоклином толща воды становится практически однородной .

Ветер, дующий с поверхности океана, приводит воду в движение. Глобальная картина ветров (также называемая атмосферной циркуляцией ) создает глобальную картину океанских течений. Их приводит в движение не только ветер, но и эффект циркуляции земли ( сила Кориолиса ). Эти основные океанские течения включают Гольфстрим , течение Куросио , течение Агульяс и Антарктическое циркумполярное течение . Антарктическое циркумполярное течение окружает Антарктиду и влияет на климат области, а также соединяет течения в нескольких океанах.

Связь течений и климата

Карта Гольфстрима , крупного океанского течения, переносящего тепло от экватора к северным широтам и смягчающего климат Европы .
Температура воздуха (градусы С) в Нью-Йорке , Сан-Франциско , Мэне и Французской Ривьере свидетельствует о различном влиянии океана на местный климат.

В совокупности течения перемещают огромное количество воды и тепла по всему миру, влияя на климат . Эти ветряные течения в основном ограничиваются верхними сотнями метров океана. На большей глубине движущей силой движения воды является термохалинная циркуляция . Это обусловлено охлаждением поверхностных вод в северных и южных полярных широтах, создающим плотную воду, которая опускается на дно океана. Эта холодная и плотная вода медленно удаляется от полюсов , поэтому воды в самых глубоких слоях мирового океана такие холодные. Эта глубинная циркуляция вод океана относительно медленная, и вода на дне океана может быть изолирована от поверхности океана и атмосферы на сотни или даже несколько тысяч лет. Эта циркуляция оказывает важное влияние на глобальный климат, а также на поглощение и перераспределение загрязняющих веществ, таких как двуокись углерода , путем перемещения этих загрязняющих веществ с поверхности в глубины океана.      

Океанические течения сильно влияют на климат Земли, перенося тепло из тропиков в полярные регионы и тем самым также влияя на температуру воздуха и осадки в прибрежных районах и дальше вглубь суши. Потоки поверхностного тепла и пресной воды создают глобальные градиенты плотности , которые определяют термохалинную циркуляцию как часть крупномасштабной циркуляции океана. Он играет важную роль в снабжении теплом полярных регионов и, таким образом, в регулировании морского льда .

Океаны смягчают климат мест, куда преобладают ветры, дующие с океана. На одинаковых широтах место на Земле с большим влиянием океана будет иметь более умеренный климат, чем место с большим влиянием суши. Например, города Сан-Франциско (37,8 с. ш.) и Нью-Йорк (40,7 с. ш.) имеют разный климат, потому что на Сан-Франциско больше влияет океан. В Сан-Франциско, на западном побережье Северной Америки, дуют западные ветры над Тихим океаном , и влияние океанских вод приводит к более умеренному климату с более теплой зимой и более продолжительным и прохладным летом, а самые высокие температуры наступают позже. в год. В Нью-Йорк, расположенный на восточном побережье Северной Америки, дуют с суши ветры с запада , поэтому в Нью-Йорке более холодная зима и более жаркое и раннее лето, чем в Сан-Франциско.

Более теплые океанские течения приводят к более теплому климату в долгосрочной перспективе, даже в высоких широтах. На аналогичных широтах место, подверженное влиянию теплых океанских течений, будет иметь в целом более теплый климат, чем место, подверженное влиянию холодных океанских течений. Французская Ривьера (43,5 с. ш.) и Рокленд, штат Мэн (44,1 с. ш.) имеют одинаковую широту, но Французская Ривьера находится под влиянием теплых вод, переносимых Гольфстримом в Средиземное море , и в целом имеет более теплый климат. Мэн находится под влиянием холодных вод, переносимых на юг Лабрадорским течением , что делает его климат в целом более холодным.

Считается, что изменения в термохалинной циркуляции оказывают значительное влияние на энергетический баланс Земли . Поскольку термохалинная циркуляция определяет скорость, с которой глубинные воды достигают поверхности, она также может существенно влиять на концентрацию углекислого газа в атмосфере . Однако изменение климата может привести к прекращению термохалинной циркуляции в будущем. Это, в свою очередь, вызовет похолодание в Северной Атлантике , Европе и Северной Америке.

Волны и зыбь

Движение воды по мере прохождения волн

Движения поверхности океана, известные как волнообразные движения или ветровые волны , представляют собой частичные и попеременные подъемы и опускания поверхности океана. Ряд механических волн , которые распространяются вдоль границы между водой и воздухом, называется зыбью — термин, используемый в парусном спорте , серфинге и навигации . Эти движения сильно влияют на корабли на поверхности океана и на самочувствие людей на этих кораблях, которые могут страдать от морской болезни .

Ветер, дующий над поверхностью водоема, образует волны , перпендикулярные направлению ветра. Трение между воздухом и водой, вызванное легким ветерком на пруду, вызывает образование ряби . Сильный удар над океаном вызывает большие волны, поскольку движущийся воздух давит на поднятые гребни воды. Волны достигают максимальной высоты, когда скорость, с которой они движутся, почти соответствует скорости ветра. В открытой воде, когда ветер дует непрерывно, как это происходит в Южном полушарии в « Ревущие сороковые », длинные организованные массы воды, называемые зыбью , катятся по океану. Если ветер стихает, волнообразование уменьшается, но уже образовавшиеся волны продолжают двигаться в своем первоначальном направлении, пока не встретятся с землей. Размер волн зависит от набега , расстояния, которое ветер дует над водой, а также силы и продолжительности этого ветра. Когда волны встречаются с другими, идущими с разных направлений, интерференция между ними может привести к образованию волнистых, неравномерных волн.

Конструктивная интерференция может вызвать появление отдельных (неожиданных) волн-убийц намного выше нормы. Большинство волн имеют высоту менее 3 м (10 футов), и сильные штормы нередко удваивают или утраивают эту высоту. Однако волны-убийцы были зарегистрированы на высоте более 25 метров (82 фута).

Вершина волны называется гребнем, самая нижняя точка между волнами — впадиной, а расстояние между гребнями — длиной волны. Волна толкается ветром по поверхности океана, но это представляет собой передачу энергии, а не горизонтальное движение воды. Когда волны приближаются к суше и перемещаются на мелководье , они меняют свое поведение. При приближении под углом волны могут изгибаться ( преломление ) или обволакивать скалы и мысы ( дифракция ). Когда волна достигает точки, где ее самые глубокие колебания воды касаются дна океана , они начинают замедляться. Это сближает гребни и увеличивает высоту волн , что называется обмелением волн . Когда отношение высоты волны к глубине воды превышает определенный предел, она « разрывается », опрокидываясь в массе пенящейся воды. Он мчится волной вверх по пляжу, а затем отступает в океан под действием силы тяжести.

Землетрясения , извержения вулканов или другие крупные геологические нарушения могут вызвать волны, которые могут привести к цунами в прибрежных районах, которые могут быть очень опасными.

Приливы

Прилив и отлив в заливе Фанди, Канада.

Приливы — это регулярные подъемы и падения уровня воды в океанах в ответ на гравитационные воздействия Луны и Солнца и эффекты вращения Земли. Во время каждого приливного цикла в любом данном месте вода поднимается на максимальную высоту, известную как «прилив», прежде чем снова упасть до минимального уровня «отлива». По мере того, как вода отступает, она открывает все больше и больше береговой полосы , также известной как приливная зона. Разница в высоте между приливом и отливом известна как диапазон прилива или амплитуда прилива.

В открытом океане приливы составляют менее 1 метра, но в прибрежных районах эти приливы в некоторых районах увеличиваются до 10 метров. Одни из самых больших приливов в мире происходят в заливах Фанди и Унгава в Канаде, достигая 16 метров. Другие места с рекордно высокими приливами включают Бристольский пролив между Англией и Уэльсом, залив Кука на Аляске и Рио-Гальегос в Аргентине.

В большинстве мест приливы случаются два раза в день с интервалом около 12 часов 25 минут. Это половина периода в 24 часа и 50 минут, который требуется Земле, чтобы совершить полный оборот и вернуть Луну в прежнее положение относительно наблюдателя. Приливная сила или сила, вызывающая приливы, быстро уменьшается с расстоянием, поэтому Луна оказывает более чем в два раза большее влияние на приливы, чем Солнце. Когда Солнце, Луна и Земля выровнены (полнолуние и новолуние), совокупный эффект приводит к высоким «весенним приливам». Штормовой нагон может возникнуть, когда сильный ветер набрасывает воду на берег на мелководье, и это, в сочетании с системой низкого давления, может резко поднять поверхность океана во время прилива.

Круговорот воды, погода и осадки

Океан является основной движущей силой круговорота воды на Земле .

Вода океана представляет собой самый большой водоем в рамках глобального круговорота воды (океаны содержат 97% воды Земли ). Испарение из океана перемещает воду в атмосферу, чтобы позже дождем вернуться на сушу и в океан. Океаны оказывают значительное влияние на биосферу . Считается, что океан в целом покрывает примерно 90% биосферы Земли . Океаническое испарение , как фаза круговорота воды, является источником большей части осадков (около 90%). Температура океана влияет на климат и характер ветра , влияющие на жизнь на суше. Одна из самых драматических форм погоды возникает над океанами: тропические циклоны (также называемые «тайфунами» и «ураганами» в зависимости от того, где формируется система).

Поскольку мировой океан является основным компонентом гидросферы Земли , он является неотъемлемой частью жизни на Земле, является частью круговорота углерода и воды и — как огромный резервуар тепла — влияет на климат и погодные условия.

Химический состав морской воды

Соленость

Среднегодовая соленость поверхности моря в практических единицах солености (епс) из Атласа Мирового океана.

Соленость – это мера общего количества растворенных солей в морской воде . Первоначально он измерялся путем измерения количества хлоридов в морской воде и, следовательно, назывался хлорностью. В настоящее время его обычно измеряют путем измерения электропроводности пробы воды. Соленость можно рассчитать, используя хлорность, которая является мерой общей массы ионов галогенов (включая фтор, хлор, бром и йод) в морской воде. По международному соглашению для определения солености используется следующая формула:

Соленость (в ‰) = 1,80655 × Хлорность (в ‰)

Средняя хлорированность воды океана составляет около 19,2 ‰, и, таким образом, средняя соленость составляет около 34,7 ‰.

Соленость оказывает большое влияние на плотность морской воды. Зона быстрого увеличения солености с глубиной называется галоклином . Температура максимальной плотности морской воды уменьшается по мере увеличения содержания в ней солей. Температура замерзания воды уменьшается с соленостью, а температура кипения воды увеличивается с соленостью. Типичная морская вода замерзает при температуре около -2 ° C при атмосферном давлении .

Соленость выше в океанах Земли, где больше испарения , и ниже, где больше осадков . Если осадки превышают испарение, как это имеет место в полярных и некоторых регионах с умеренным климатом , соленость будет ниже. Если испарение превышает количество осадков, как это иногда бывает в тропических районах , соленость будет выше. Например, испарение больше, чем осадки в Средиземном море , которое имеет среднюю соленость 38 ‰, что больше, чем в среднем по миру 34,7 ‰. Таким образом, океанические воды полярных регионов имеют более низкую соленость, чем океанические воды тропических регионов. Однако, когда морской лед формируется в высоких широтах, соль исключается из льда по мере его образования, что может увеличить соленость остаточной морской воды в полярных регионах, таких как Северный Ледовитый океан .

Наблюдения за соленостью поверхности моря в период с 1950 по 2019 год показывают, что практически наверняка районы с высокой соленостью и испарением стали более солеными, а регионы с низкой соленостью и большим количеством осадков стали более пресными. Весьма вероятно, что Тихий и Южный океаны распреснулись, а Атлантический стал более соленым.

Общая характеристика поверхностных вод океана

Воды в разных районах океана имеют совершенно разные характеристики температуры и солености. Это связано с различиями в местном водном балансе ( осадки против испарения ) и градиентами температуры «море-воздух» . Эти характеристики могут широко варьироваться в зависимости от региона океана. В приведенной ниже таблице показаны типы значений, которые обычно встречаются.

Общая характеристика поверхностных вод океана по регионам
Характерная черта Полярные регионы Умеренные регионы Тропические регионы
Осадки против испарения Осадки > Испарение Осадки > Испарение Испарение > Осадок
Температура поверхности моря зимой −2 °С от 5 до 20 °С от 20 до 25 °С
Средняя соленость от 28‰ до 32‰ 35‰ от 35‰ до 37‰
Годовой ход температуры воздуха ≤ 40 °С 10°С < 5 °С
Годовой ход температуры воды < 5 °С 10°С < 5 °С

Растворенные газы

Концентрация кислорода на поверхности моря в молях на кубический метр из Атласа Мирового океана.

Океаническая вода содержит большое количество растворенных газов, включая кислород , углекислый газ и азот . Они растворяются в океанской воде посредством газообмена на поверхности океана, при этом растворимость этих газов зависит от температуры и солености воды. Четыре самых распространенных газа в земной атмосфере и океанах — это азот, кислород, аргон и углекислый газ. В океане по объему наиболее распространенными газами, растворенными в морской воде, являются углекислый газ (включая ионы бикарбоната и карбоната, в среднем 14 мл/л), азот (9 мл/л) и кислород (5 мл/л) в равновесии при 24 °C (75 °F) Все газы более растворимы — легче растворяются — в более холодной воде, чем в более теплой. Например, когда соленость и давление поддерживаются постоянными, концентрация кислорода в воде почти удваивается, когда температура падает с 30 ° C (86 ° F) в теплый летний день до 0 ° C (32 ° F). Точно так же углекислый газ и газообразный азот более растворимы при более низких температурах, и их растворимость изменяется с температурой с разной скоростью.

Круговорот кислорода и углерода

Диаграмма углеродного цикла в океане, показывающая относительный размер запасов (накоплений) и потоков.

В процессе фотосинтеза на поверхности океана выделяется кислород и расходуется углекислый газ. В этом фотосинтезе в океане преобладает фитопланктон , микроскопические свободно плавающие водоросли. После того, как растения вырастут, бактериальное разложение органического вещества, образующегося в результате фотосинтеза в океане, поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Погружение и бактериальное разложение некоторых органических веществ в глубоководных водах океана, на глубинах, где воды не контактируют с атмосферой, приводит к снижению концентрации кислорода и увеличению содержания углекислого газа, карбонатов и бикарбонатов . Этот круговорот углекислого газа в океанах является важной частью глобального углеродного цикла . Увеличение концентрации двуокиси углерода в атмосфере из-за сжигания ископаемого топлива приводит к повышению концентрации в океанских водах и закислению океана . Растворяющийся атмосферный углекислый газ вступает в реакцию с ионами бикарбоната и карбоната в морской воде, сдвигая химический баланс воды, делая ее более кислой. Океаны представляют собой основной сток углекислого газа, поглощаемого из атмосферы в результате фотосинтеза и растворения. Также все большее внимание уделяется поглощению двуокиси углерода в прибрежных морских местообитаниях , таких как мангровые заросли и солончаки , процесс, который иногда называют « голубым углеродом ». Внимание сосредоточено на этих экосистемах, поскольку они являются сильными поглотителями углерода, а также экологически важными местами обитания, находящимися под серьезной угрозой в результате деятельности человека и деградации окружающей среды .

По мере того, как глубоководная вода циркулирует по всему земному шару, она постепенно содержит меньше кислорода и постепенно больше углекислого газа по мере того, как больше времени находится вдали от воздуха на поверхности. Это постепенное снижение концентрации кислорода происходит по мере того, как тонущие органические вещества непрерывно разлагаются в то время, когда вода не контактирует с атмосферой. Большая часть глубоких вод океана все еще содержит относительно высокие концентрации кислорода, достаточные для выживания большинства животных. Однако в некоторых районах океана очень мало кислорода из-за длительных периодов изоляции воды от атмосферы. Эти районы с дефицитом кислорода, называемые зонами минимума кислорода или гипоксическими водами, могут ухудшиться из-за изменения климата .

Время пребывания химических элементов и ионов

Время пребывания элементов в океане зависит от поступления в результате таких процессов, как выветривание горных пород и рек , по сравнению с удалением в результате таких процессов, как испарение и осаждение .

Воды океана содержат многие химические элементы в виде растворенных ионов. Элементы, растворенные в океанских водах, имеют широкий диапазон концентраций. Некоторые элементы имеют очень высокие концентрации, составляющие несколько граммов на литр, например, натрий и хлорид , вместе составляющие большую часть солей океана. Другие элементы, такие как железо , присутствуют в крошечных концентрациях всего несколько нанограммов ( 10-9 граммов) на литр.

Концентрация любого элемента зависит от скорости его поступления в океан и скорости удаления. Элементы попадают в океан из рек, атмосферы и гидротермальных источников . Элементы удаляются из океанской воды путем погружения и захоронения в отложениях или испарения в атмосферу в случае воды и некоторых газов. Океанографы учитывают баланс поступления и удаления, оценивая время пребывания элемента. Время пребывания - это среднее время, в течение которого элемент растворяется в океане, прежде чем он будет удален. Очень распространенные элементы в океанской воде, такие как натрий, имеют высокую скорость поступления, что отражает высокое содержание в горных породах и относительно быстрое выветривание горных пород в сочетании с очень медленным удалением из океана, поскольку ионы натрия довольно нереакционноспособны и хорошо растворимы. Напротив, другие элементы, такие как железо и алюминий , в большом количестве содержатся в горных породах, но очень нерастворимы, а это означает, что поступления в океан невелики, а удаление происходит быстро. Эти циклы представляют собой часть основного глобального цикла элементов, продолжавшегося с момента образования Земли. Время пребывания очень распространенных элементов в океане оценивается в миллионы лет, в то время как время пребывания высокореакционных и нерастворимых элементов составляет всего сотни лет.

Время пребывания элементов и ионов
Химический элемент или ион Время пребывания (лет)
Хлорид ( Cl- ) 100 000 000
Натрий (Na + ) 68 000 000
Магний (Mg2 + ) 13 000 000
Калий+ ) 12 000 000
Сульфат (SO 4 2- ) 11 000 000
Кальций (Са2 + ) 1 000 000
Карбонат (CO 3 2- ) 110 000
Кремний (Si) 20 000
Вода (H 2 O) 4100
Марганец (Mn) 1300
Алюминий (Al) 600
Железо (Fe) 200

Питательные вещества

Некоторые элементы, такие как азот , фосфор , железо и калий , необходимы для жизни, являются основными компонентами биологического материала и обычно называются « питательными веществами ». Время пребывания нитратов и фосфатов в океане составляет 10 000 и 69 000 лет соответственно, в то время как ион калия является гораздо более распространенным ионом в океане со временем пребывания в океане 12 миллионов лет. Биологический цикл этих элементов означает, что он представляет собой непрерывный процесс удаления из водной толщи океана по мере того, как разлагающийся органический материал опускается на дно океана в виде отложений . Фосфаты из интенсивного земледелия и неочищенных сточных вод переносятся через стоки в реки и прибрежные зоны в океан, где они метаболизируются. В конце концов, он опускается на дно океана и больше не доступен для людей в качестве коммерческого ресурса. Производство каменного фосфата , основного ингредиента неорганических удобрений , представляет собой медленный геологический процесс, происходящий в некоторых отложениях мирового океана, что делает пригодный для добычи осадочный апатит (фосфат) фактически невозобновляемым ресурсом (см. Пик фосфора ). Эта непрерывная чистая потеря отложений невозобновляемых фосфатов в результате деятельности человека может стать проблемой ресурсов в будущем для производства удобрений и продовольственной безопасности .

морская жизнь

Жизнь в океане возникла за 3 миллиарда лет до появления жизни на суше. Как глубина, так и расстояние от берега сильно влияют на биоразнообразие растений и животных, присутствующих в каждом регионе. Разнообразие жизни в океане огромно, в том числе:

Косатки (косатки) — хорошо заметные морские высшие хищники , которые охотятся на многие крупные виды. Но большая часть биологической активности в океане связана с микроскопическими морскими организмами , которые невозможно увидеть по отдельности невооруженным глазом, такими как морские бактерии и фитопланктон .

Морская жизнь , морская жизнь или жизнь океана — это растения , животные и другие организмы , обитающие в соленой воде моря или океана или в солоноватой воде прибрежных эстуариев . На фундаментальном уровне морская жизнь влияет на природу планеты. Морские организмы, в основном микроорганизмы , производят кислород и связывают углерод . Морская жизнь частично формирует и защищает береговые линии, а некоторые морские организмы даже помогают создавать новые земли (например , коралловые рифы ). Большинство форм жизни первоначально развились в морской среде обитания . По объему океаны обеспечивают около 90% жизненного пространства на планете. Самые ранние позвоночные появились в виде рыб , которые живут исключительно в воде. Некоторые из них превратились в земноводных , которые проводят часть своей жизни в воде, а часть на суше. Одна группа земноводных превратилась в рептилий и млекопитающих, а несколько подмножеств каждого из них вернулись в океан в виде морских змей , морских черепах , тюленей , ламантинов и китов . Такие формы растений, как ламинария и другие водоросли , растут в воде и являются основой некоторых подводных экосистем. Планктон образует общую основу пищевой цепи океана , особенно фитопланктон , который является ключевым первичным производителем .

Было задокументировано более 200 000 морских видов , и, возможно, два миллиона морских видов еще предстоит задокументировать. Размеры морских видов варьируются от микроскопических, таких как фитопланктон , размер которого может достигать 0,02 микрометра , до огромных китообразных , таких как синий кит — самое крупное известное животное, достигающее 33 м (108 футов) в длину. Морские микроорганизмы, в том числе протисты , бактерии и связанные с ними вирусы , по разным оценкам, составляют от 70% до 90% всей морской биомассы . Морская жизнь изучается с научной точки зрения как в морской биологии , так и в биологической океанографии . Термин « морской » происходит от латинского mare , что означает «море» или «океан».
Коралловые рифы обеспечивают морскую среду обитания для трубчатых губок, которые, в свою очередь, становятся морской средой обитания для рыб.
Морские среды обитания - это среды обитания , которые поддерживают морскую жизнь . Морская жизнь в некотором роде зависит от соленой воды , которая находится в море (термин морской происходит от латинского mare , что означает море или океан). Среда обитания – это экологическая или природоохранная зона, населенная одним или несколькими живыми видами . Морская среда поддерживает многие виды этих мест обитания. Морские среды обитания можно разделить на прибрежные и открытые океанские среды обитания. Прибрежные места обитания находятся в районе, простирающемся от прилива на береговой линии до края континентального шельфа . Большая часть морских обитателей встречается в прибрежных местообитаниях, хотя площадь шельфа занимает всего семь процентов от общей площади океана. Места обитания в открытом океане находятся в глубоком океане за пределами континентального шельфа.
Коралловые рифы образуют сложные морские экосистемы с огромным биоразнообразием.
Морские экосистемы являются крупнейшими водными экосистемами Земли и существуют в водах с высоким содержанием соли. Эти системы контрастируют с пресноводными экосистемами , которые имеют более низкое содержание соли . Морские воды покрывают более 70 % поверхности Земли и составляют более 97 % запасов воды Земли и 90 % обитаемого пространства на Земле. Морская вода имеет среднюю соленость 35 частей на тысячу воды. Фактическая соленость варьируется в зависимости от различных морских экосистем. Морские экосистемы можно разделить на множество зон в зависимости от глубины воды и особенностей береговой линии. Океаническая зона — это обширная открытая часть океана, где обитают такие животные, как киты, акулы и тунцы. Бентическая зона состоит из субстратов под водой, где обитает много беспозвоночных. Приливная зона – это область между приливами и отливами. Другие прибрежные (неритовые) зоны могут включать илистые отмели , луга с водорослями , мангровые заросли , скалистые литоральные системы , солончаки , коралловые рифы , лагуны . На больших глубинах могут возникать гидротермальные источники , где хемосинтетические серобактерии образуют основу пищевой сети.

Использование океанов человеком

Океан был связан с деятельностью человека на протяжении всей истории. Эти виды деятельности служат широкому кругу целей, включая навигацию и разведку , морскую войну , путешествия, судоходство и торговлю , производство продуктов питания (например , рыболовство , китобойный промысел , выращивание морских водорослей , аквакультуру ), отдых ( круизы , парусный спорт , рекреационная рыбалка с лодки , подводное плавание ) . , производство электроэнергии (см. Морская энергия и оффшорная ветровая энергия ), добывающая промышленность ( морское бурение и глубоководная добыча полезных ископаемых ), производство пресной воды путем опреснения .

Многие мировые товары перемещаются на кораблях между морскими портами мира . Большое количество товаров перевозится через океан, особенно через Атлантический океан и вокруг Тихоокеанского кольца. Многие грузы, такие как промышленные товары, обычно перевозятся в запираемых контейнерах стандартного размера, загружаемых на специально построенных контейнеровозах на специальных терминалах . Контейнеризация значительно повысила эффективность и снизила стоимость перевозки товаров по морю и стала основным фактором, приведшим к росту глобализации и экспоненциальному росту международной торговли в середине-конце 20 века.

Океаны также являются основным источником снабжения рыбной промышленности . Некоторые из основных уловов -- креветки , рыба , крабы и омары . Крупнейшим коммерческим промыслом в мире являются анчоусы , минтай и тунец . В отчете ФАО за 2020 год говорится, что «в 2017 году 34 процента рыбных запасов мирового морского рыболовства были классифицированы как переловленные ». Рыба и другие продукты рыболовства как в дикой природе , так и в аквакультуре являются одними из наиболее широко потребляемых источников белка и других необходимых питательных веществ. Данные за 2017 год показали, что «потребление рыбы составляет 17 процентов от потребления животного белка населением мира». Для удовлетворения этой потребности прибрежные страны эксплуатировали морские ресурсы в своей исключительной экономической зоне , хотя рыболовные суда все чаще уходят в более отдаленные районы для добычи запасов в международных водах.

Океан предлагает очень большой запас энергии , переносимой океанскими волнами , приливами , разницей в солености и разницей температуры океана , которую можно использовать для выработки электроэнергии . Формы устойчивой морской энергии включают энергию приливов , тепловую энергию океана и энергию волн . Энергия морского ветра улавливается ветряными турбинами , размещенными в океане; у него есть то преимущество, что скорость ветра выше, чем на суше, хотя строительство ветряных электростанций на море обходится дороже. В горных породах под дном океана есть большие залежи нефти , нефти и природного газа . Морские платформы и буровые установки добывают нефть или газ и хранят их для транспортировки на сушу.

«Свобода морей» — принцип международного права , восходящий к семнадцатому веку. Он подчеркивает свободу навигации по океанам и осуждает войны в международных водах . Сегодня эта концепция закреплена в Конвенции Организации Объединенных Наций по морскому праву (ЮНКЛОС).

Есть две основные международные юридические организации, которые участвуют в управлении океаном в глобальном масштабе, а именно Международная морская организация и Организация Объединенных Наций . Международная морская организация (ИМО), ратифицированная в 1958 году, отвечает в основном за безопасность на море , ответственность и компенсацию, и они приняли несколько конвенций о загрязнении морской среды, связанных с судоходством. Управление океанами — это проведение политики, действий и дел в отношении мировых океанов .

Угрозы

Глобальное кумулятивное воздействие человека на океан

Деятельность человека влияет на морскую жизнь и морскую среду обитания посредством многих негативных воздействий, таких как загрязнение морской среды (включая морской мусор и микропластик) , чрезмерный вылов рыбы , закисление океана и другие последствия изменения климата для океанов .

загрязнение морской среды

Загрязнение моря происходит, когда вещества, используемые или распространяемые людьми, такие как промышленные , сельскохозяйственные и бытовые отходы , частицы , шум , избыток углекислого газа или инвазивные организмы , попадают в океан и вызывают там вредные последствия. Большая часть этих отходов (80%) поступает от наземной деятельности, хотя значительный вклад вносит и морской транспорт . Поскольку большая часть материалов поступает с суши либо через реки , сточные воды или атмосферу, это означает, что континентальные шельфы более уязвимы для загрязнения. Загрязнение воздуха также является фактором, способствующим выносу железа, угольной кислоты, азота, кремния, серы, пестицидов или частиц пыли в океан. Загрязнение часто происходит из неточечных источников , таких как сельскохозяйственные стоки , переносимый ветром мусор и пыль. Эти неточечные источники в основном возникают из-за стока, который попадает в океан через реки, но переносимые ветром мусор и пыль также могут играть роль, поскольку эти загрязняющие вещества могут оседать в водных путях и океанах. Пути загрязнения включают прямой сброс, поверхностный сток, загрязнение с судов , загрязнение атмосферы и, возможно, глубоководную добычу полезных ископаемых .

Типы загрязнения морской среды можно разделить на следующие группы: загрязнение морским мусором , загрязнение пластиком , в том числе микропластиком , закисление океана , загрязнение питательными веществами , токсины и подводный шум. Загрязнение океана пластиком — это тип загрязнения морской среды пластиком , размер которого варьируется от крупных исходных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластика , образовавшегося в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор — это, в основном, выброшенный человеческий мусор, который плавает или находится в океане во взвешенном состоянии. Загрязнение пластиком вредно для морской жизни .

Пластиковое загрязнение

Загрязнение моря пластиком (или загрязнение океана пластиком) — это тип загрязнения моря пластиком , размер которого варьируется от крупных исходных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластика , образующегося в результате фрагментации пластикового материала. Морской мусор — это, в основном, выброшенный человеческий мусор, который плавает или находится в океане во взвешенном состоянии. Восемьдесят процентов морского мусора состоит из пластика . Микропластики и нанопластики образуются в результате распада или фотодеградации пластиковых отходов в поверхностных водах, реках или океанах. Недавно ученые обнаружили нанопластики в сильном снегу, а точнее около 3000 тонн, которые ежегодно покрывают Швейцарию. По оценкам, на конец 2013 года в Мировом океане насчитывается 86 миллионов тонн пластикового морского мусора, если предположить, что 1,4% мирового пластика, произведенного с 1950 по 2013 год, попало в океан и накопилось там. По оценкам, ежегодно в водные экосистемы попадает от 19 до 23 миллионов тонн пластика. Конференция Организации Объединенных Наций по океану 2017 года подсчитала, что к 2050 году в океанах может быть больше пластика, чем рыбы.

Океаны загрязняются пластиковыми частицами, размер которых варьируется от крупных исходных материалов, таких как бутылки и пакеты, до микропластика, образовавшегося в результате фрагментации пластика. Этот материал очень медленно разлагается или удаляется из океана, поэтому пластиковые частицы в настоящее время широко распространены по всей поверхности океана и, как известно, оказывают пагубное воздействие на морскую жизнь. Выброшенные пластиковые пакеты, кольца из шести упаковок, окурки и другие формы пластиковых отходов, которые попадают в океан, представляют опасность для дикой природы и рыболовства. Водной жизни может угрожать запутывание, удушье и проглатывание. Рыбацкие сети, обычно сделанные из пластика, могут быть оставлены или потеряны в океане рыбаками. Известные как сети-призраки , они опутывают рыбу, дельфинов , морских черепах , акул , дюгоней , крокодилов , морских птиц , крабов и других существ, ограничивая движение, вызывая голод, раны, инфекции, и, в тех случаях, когда необходимо вернуться на поверхность, чтобы дышать, задыхаться. Существуют различные виды океанического пластика, которые создают проблемы для морской жизни. Пробки от бутылок были обнаружены в желудках черепах и морских птиц, погибших из-за закупорки их дыхательных и пищеварительных путей . Сети-призраки также являются проблематичным типом океанского пластика, поскольку они могут постоянно улавливать морскую жизнь в процессе, известном как «ловля-призрак».

Перелов

Перелов – это изъятие вида рыбы (т . е. вылов ) из водоема со скоростью, превышающей скорость, при которой этот вид может естественным образом пополнить свою популяцию (т. е. чрезмерная эксплуатация существующего рыбного запаса ) , в результате чего вид становится становится все более малонаселенным в этом районе. Перелов может происходить в водоемах любых размеров, таких как пруды , водно -болотные угодья , реки , озера или океаны, и может привести к истощению ресурсов , снижению темпов биологического роста и низкому уровню биомассы . Длительный чрезмерный вылов рыбы может привести к критической депрессии , когда популяция рыб больше не может поддерживать себя. Некоторые формы перелова, такие как перелов акул , привели к нарушению целых морских экосистем . Типы перелова включают: перелов роста, перелов пополнения, перелов экосистемы.

Изменение климата

Последствия изменения климата для океанов включают повышение уровня моря из-за потепления океана и таяния ледяных щитов, а также изменения значения pH ( закисление океана ), циркуляции и стратификации из-за изменения температуры, что приводит к изменению концентрации кислорода. Имеются явные доказательства того, что Земля нагревается из-за антропогенных выбросов парниковых газов и неизбежно ведет к потеплению океана . Парниковые газы , поглощаемые океаном (путем связывания углерода ), помогают смягчить изменение климата , но приводят к закислению океана.

Физические последствия изменения климата для океанов включают повышение уровня моря, которое, в частности, повлияет на прибрежные районы , океанские течения , погоду и морское дно . Химические эффекты включают подкисление океана и снижение уровня кислорода . Кроме того, это повлияет на морскую жизнь . Многие исследования записей прибрежных мареографов сходятся во мнении, что за последнее столетие уровень моря во всем мире повышался со средней скоростью 1–2 мм/год, отражая чистый поток тепла на поверхность земли и океанов. Скорость, с которой будет происходить подкисление океана, может зависеть от скорости потепления поверхности океана, поскольку химическое равновесие, определяющее рН морской воды, зависит от температуры. Повышение температуры воды также окажет разрушительное воздействие на различные океанические экосистемы , такие как коралловые рифы . Прямой эффект заключается в обесцвечивании кораллов этих рифов, которые живут в узком диапазоне температур, поэтому небольшое повышение температуры может иметь серьезные последствия в этих средах.

Подкисление океана

Значение pH океана по состоянию на 2020 год составляло 8,1, что означает, что в настоящее время он слабо щелочной (pH выше 7). Закисление океана приведет к сдвигу в сторону более низкого значения pH, а это означает, что вода станет менее щелочной и, следовательно, более кислой. Закисление океана может привести к уменьшению производства раковин моллюсков и других водных организмов с раковинами из карбоната кальция , а также к некоторым другим физиологическим проблемам для морских организмов. Организмы с карбонатно-кальциевой оболочкой не могут размножаться в высоконасыщенных ацидотических водах.

Подкисление океана влияет на многие виды, особенно на такие организмы, как устрицы и кораллы. Это одно из нескольких последствий изменения климата для океанов .

Защита

Защита экосистем(ы) океанов Земли от признанных угроз является важным компонентом охраны окружающей среды и тесно связана с устойчивым развитием . Одним из его основных методов является создание и обеспечение соблюдения морских охраняемых районов (MPA). Другие методы могут включать стандартизированную сертификацию продукции , политику требований к прозрачности цепочки поставок, политику предотвращения загрязнения морской среды, экологические тарифы , исследования и разработки , помощь экосистемам (например , для коралловых рифов ), поддержку устойчивых морепродуктов (например , устойчивые методы рыболовства и типы аквакультуры ), запрет и систематическое воспрепятствование (например, посредством политики более высоких затрат) нерациональному использованию океана и связанным с ним отраслям (например , круизным лайнерам , определенным методам судоходства ), мониторингу , пересмотру обращения с отходами пластмасс и загрязняющими веществами индустрии моды , защите морских ресурсов и компонентов, добыча или нарушение могут причинить существенный вред, вовлечение более широкой общественности и затронутых сообществ, новые механизмы принятия решений и разработка проектов по очистке океана. Охрана океана служит, в частности, защите здоровья людей и сохранению стабильных условий этой природной экосистемы, от которой зависят люди.

Морские защитники полагаются на сочетание научных принципов, полученных из морской биологии , экологии , океанографии и науки о рыболовстве , а также на человеческие факторы, такие как спрос на морские ресурсы, морское право , экономика и политика, чтобы определить, как наилучшим образом защитить и сохранить морские виды и экосистемы. Охрану морской среды можно охарактеризовать как поддисциплину природоохранной биологии . Сохранение морской среды отражено в цели 14 в области устойчивого развития , которая обеспечивает устойчивое использование морских ресурсов для устойчивого развития. ( Полная статья... )

Может оказаться необходимым рассмотреть вопросы защиты морской среды в национальном, региональном и международном контексте. Защита морской среды также может иметь синергетический эффект: например, согласно исследованию, глобальная сеть МОР, предназначенная для повышения продуктивности рыболовства, может существенно увеличить улов в будущем.

В 2021 году 43 ученых-эксперта опубликовали первую версию научной основы, которая посредством интеграции, обзора , уточнений и стандартизации позволяет оценивать уровни защиты морских охраняемых районов и может служить руководством для любых последующих усилий по улучшению, планированию и мониторингу. качества и степени защиты морской среды, например, в усилиях по достижению цели 30%-ной защиты «Глобальной сделки в интересах природы» и ЦУР 14 ООН .

Внеземные океаны

Внеземные океаны могут состоять из воды или других элементов и соединений . Единственными подтвержденными крупными стабильными телами внеземных поверхностных жидкостей являются озера Титана , которые состоят из углеводородов, а не из воды. Однако есть веские доказательства существования подземных вод в других частях Солнечной системы . Наиболее известными кандидатами на роль подземных вод в Солнечной системе являются спутники Юпитера Европа , Ганимед и Каллисто ; и спутники Сатурна Энцелад и Титан .

Хотя Земля является единственной известной планетой с большими стабильными массами жидкой воды на поверхности и единственной в Солнечной системе , считается, что другие небесные тела имеют большие океаны. В июне 2020 года ученые НАСА сообщили, что, вероятно, экзопланеты с океанами могут быть обычным явлением в галактике Млечный Путь , основываясь на исследованиях математического моделирования .

Сверхкритическая жидкость на газовых гигантах

Внутреннее строение газовых гигантов остается плохо изученным. Ученые подозревают, что под экстремальным давлением водород будет действовать как сверхкритическая жидкость , отсюда и вероятность существования «океанов» жидкого водорода глубоко внутри газовых гигантов, таких как Юпитер .

Предполагается, что океаны жидкого углерода существуют на ледяных гигантах , особенно на Нептуне и Уране .

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки