Introducere
Biologia marină este o ramură a hidrobiologiei care se ocupă de studiul tuturor aspectelor vieţii din mediul marin. Adesea în literatura pot fi întâlniţi şi termenii de oceanologie şi oceanografie. Dacă noţiunile biologie marină şi oceanologie sunt perfect echivalente, cel din urmă fiind utilizat cu precădere de către cercetătorii ruşi, nu acelaşi lucru se poate spune despre oceanografie, care predomină în literatura anglo-saxonă. Oceanografia este un domeniu mai complex care cuprinde totalitatea ştiinţelor care studiază mările şi oceanele Terrei din punct de vedere fizic, chimic, geologic şi biologic. De aceea, în cadrul oceanografiei se pot contura patru direcţii majore de cercetare:
- oceanografia fizică, care abordează caracteristicile fizice ale apei, modul ei de formare şi schimburile de energie şi materie dintre ocean şi atmosferă;
- oceanografia chimică ce se ocupă de proprietăţile chimice ale apei marine;
- geologia şi geofizica marină, care se ocupă de studiul sedimentelor marine, al originii bazinelor oceanice şi al aspectelor structurale ale fundului oceanic;
- oceanografia biologică, care de fapt este sinonimă cu biologia marină.
Biologia marină este o ştiinţă de sinteză care cercetează diversitatea vieţuitoarelor marine, adaptarea şi evoluţia lor, aspecte legate de ecologia şi etologia organismelor, răspândirea lor geografică, productivitatea biologică, poluarea Oceanului Planetar şi exploatarea resurselor marine. Totodată biologia marină face apel la alte discipline conexe precum: fizică, chimie, geografie, geologie, biologie, sistematică, ecologie, biogeografia etc. ecologie marină.
Răspândirea oceanelor pe suprafaţa terrei
Planeta noastră a fost denumită pe bună dreptate “Planeta albastră” deoarece mările şi oceanele acoperă 70,8% din suprafaţa Pământului (361.000.000 km2), în timp ce uscatului îi revin doar 29,2%. În emisfera nordică apele ocupă 60,7% din suprafaţă, iar în cea sudică 83%. S-a constatat că în 19 cazuri din 20 oricărui punct de pe suprafaţa continentală a Pământului îi corespunde la antipod o zonă acoperită de apele Oceanului Planetar.
Suprafaţa continentală depăşeşte pe cea a Oceanului Planetar numai între 40 şi 70° lat. N, unde imensul bloc al Eurasiei şi jumătatea nordică a Americii de Nord ocupă o arie mai extinsă decât a părţii de nord a oceanelor Atlantic şi Pacific, precum şi între paralelele 70-90° lat. S, unde Antarctida acoperă mai mult de 3/4 din zona circumpolară sudică (fig. 1 harta). În zona Polului Nord, precum şi între paralelele 30-70° lat. S, suprafaţa ocupată de uscat este infimă comparativ cu cea dominată de Oceanul Planetar.
Polul continental coincide cu micuţa insulă Dumet, din apropierea ţărmului vestic al Franţei, la nord de largul estuar al Loarei, iar polul oceanic este situat în partea sud-estică a Noii Zeelande. Dar chiar şi în “emisfera continentală” uscatul ocupă numai 47%, iar oceanul 53%, în timp ce în “emisfera oceanică” apele oceanice acoperă 91%, faţă de cele 9% ale uscatului.
Volumul de apă al Oceanului Planetar este de 1.362.455.000 km3, adică aproximativ 75% din volumul întregii hidrosfere, iar adâncimea medie a Oceanului Planetar este de aproximativ 3800 m. Dacă întreaga suprafaţă a planetei s-ar nivela la o altitudine mijlocie, atunci apele mărilor şi oceanelor ar acoperi pământul cu un strat de aproximativ 400 m adâncime.
Spre deosebire de suprafeţele continentale, Oceanul Planetar prezintă continuitate, în sensul că din orice punct al oceanului se poate ajunge în oricare alt punct, fără a străbate uscatul. Oceanul Planetar este divizat în 4 bazine oceanice: Oceanul Pacific, Oceanul Atlantic, Oceanul Indian şi Oceanul Îngheţat de Nord. Acestea prezintă bazine oceanice bine delimitate şi cu suprafeţe deosebit de mari, separând două sau mai multe continente.
Mările sunt zone mai puţin adânci şi mai reduse ca întindere decât oceanele, ce se găsesc de regulă în imediata vecinătate a uscatului, despărţite de oceane prin peninsule sau prin arhipelaguri. Mările însumează 74.800.000 km2, ceea ce reprezintă aproximativ 20% din suprafaţa Oceanului Planetar.
Există diferite criterii de clasificare a mărilor în funcţie de poziţia lor geografică, de temperatura apelor de la suprafaţă, după geneză etc.
a) După poziţia geografică pe care o ocupă mările faţă de continent distingem:
- mări mediteraneene, care separă două continente şi care comunică cu oceanul doar prin strâmtori (Marea Mediterană, Marea Roşie, Marea Caraibilor);
- mări marginale, dispuse în preajma ţărmurilor continentelor şi comunicând cu oceanul prin spaţii vaste (Marea Nordului, Marea Norvegiei, Marea Barents, Marea Laptev, Marea Beaufort, Marea Arabiei, Marea Tasman);
- mări interioare, situate adânc în continent şi care comunică cu alte mări prin strâmtori înguste (Marea Neagră, Marea Baltică, Marea Azov);
- mări izolate, care au pierdut orice fel de comunicare cu Oceanul Planetar (Marea Caspică şi Marea Aral).
b) După temperatura superficială a apelor mările se pot grupa în:
- mări polare a căror temperatură la suprafaţă nu depăşeşte 5°C (Marea Kara, Marea Laptev, Marea Beaufort, Marea Baffin, Marea Ross, Marea Weddell);
- mări subpolare cu temperatura apelor de suprafaţă întotdeauna mai mică de 10°C (Marea Ohotsk, Marea Bering, Marea Labradorului, Marea Irming);
- mări temperate reci, în care temperatura apelor de suprafaţă nu depăşeşte, de obicei, 18°C (Marea Norvegiei, Marea Nordului, Marea Baltică, Marea Mânecii, Marea Tasman):
- mări temperate calde, cu temperatura apelor de suprafaţă ce urcă frecvent până la 23°C, uneori ajungând la 28-30°C (Marea Mediterană, Marea Japoniei, Marea Galbenă, Marea Neagră);
- mări tropicale, cu temperaturi superficiale constant peste 23°C, atingând adesea 28-30°C (Marea Caraibilor, Marea Roşie, Golful Persic, Marea Arabiei, Marea Chinei de Sud).
c) După modul de geneză mările pot fi:
- mări epicontinentale, cu adâncimi reduse, sub 200 m, situate pe platforma continentală, ce au luat naştere prin transgresiunea apelor asupra uscatului (Marea Nordului, Marea Baltică, Marea Albă, Marea Barents, Marea Galbenă, Marea Irlandei, Marea Mânecii, Golful Hudson);
- mări tectonice, ce s-au format prin prăbuşirea unor porţiuni de uscat şi care au adâncimi mari (Marea Mediterană, Marea Roşie, Marea Caraibilor).
Configuraţia reliefului submarin
La fel ca şi uscatul, fundul mărilor şi oceanelor prezintă anumite forme de relief. Astfel, pornind de la mal către adâncurile oceanelor se pot distinge următoarele forme majore de relief (fig. 2):
Platforma continentală sau şelful reprezintă partea imersă a soclului continental, până la adâncimea medie de 200 m, cu lăţime variabilă între câţiva zeci de metri şi câteva sute de kilometri. Extinderea cea mai mare a platformei continentale o găsim în nordul Europei şi Asiei, având o lăţime de mai multe sute de kilometri şi o lungime de aproximativ 6000 km. Aproape la fel de dezvoltat este şi şelful canadian ce se prelungeşte dincolo de insulele Terra Nova, Baffin, Victoria etc. Cea mai îngustă platformă continentală se găseşte în largul ţărmurilor de vest ale Americii de Sud. Platforma continentală are aspectul unei întinse câmpii, destul de netede la suprafaţă, care coboară lin, cu o pantă de 0,07°, către limita exterioară unde se termină printr-o schimbare bruscă de pantă, numită flexură continentală, abrupt sau povârniş continental. Suprafaţa totală a platformei continentale este de 28.000.000 km2 ceea ce ar reprezenta cam 8% din suprafaţa Oceanului Planetar.
Din punct de vedere geologic această zonă aparţine mai degrabă continentului, fiind inundată abia acum aproximativ 20.000 de ani. Astfel, întinse zone acoperite acum de apele Mării Baltice sau cele din estul peninsulei Noua Scoţie prezintă urme ale eroziunii gheţarilor continentali, ce au acoperit aceste regiuni în timpul glaciaţiei pleistocene.
O altă dovadă o constituie faptul că în unele locuri platforma continentală este brăzdată de văile submerse ale marilor fluvii (Zair, Mississippi, Dunărea, Rinul, Tamisa), avansând zeci de kilometri până în dreptul povârnişului continental. De exemplu, valea submersă a fluviului Zair are o lungime de 230 km şi o adâncime de 1000 m.
Taluzul continental reprezintă o pantă cu unghiul de înclinare de 4°, care se extinde de la limita exterioară a şelfului până la adâncimea de 2000-3000 m. Ocupă circa 15% din suprafaţa Oceanului Planetar. La baza pantei continentale câteodată apar zone cu o înclinare mai lină, de 0,30°, adesea formate din 2 nivele, separate de o pantă de 5-6°, numite piemont oceanic. Aceste piemonturi fac trecerea între taluzul continental şi întinsele câmpii abisale. Alteori, marginea exterioară a platformei continentale se termină brusc, în dreptul foselor marine.
Câmpiile abisale se întind între 3000 şi 6000 m şi ocupă 75,7% din suprafaţa fundului Oceanului Planetar. Sunt acoperite de un strat gros de mâl, de sute sau chiar mii de metri. Câmpiile abisale sunt întrerupte de diferite creste submarine, lanţuri muntoase submarine continui, prezente în toate oceanele. Cea mai studiată dintre crestele submarine este Dorsala medio-atlantică, lungă de aproximativ 16.000 km, situată între Islanda şi insula Bouvet. Dorsala medio-atlantică prezintă o înălţime de circa 3000 m, dar poate atinge chiar 7000 m, ridicându-se deasupra apelor şi formând arhipelaguri sau grupuri izolate de insule (Azore, São Paulo, Ascension, Sf. Elena, Tristan da Cuhna, Gough, Bouvet).
Partea centrală a dorsalei este străbătută de o mare fractură, cu adâncimi până la 2000 m faţă de crestele laterale, numită vale de rift. Dealurile abisale sunt caracteristice Oceanului Pacific şi acoperă circa 50% din fundul acestuia. Acestea au de regulă înălţimi ce nu depăşesc 1000 şi un diametru inferior în jur de 6-8 km.
Uneori câmpiile abisale prezintă vulcani submarini tabulari – munţi de tip guyot. Conurile vulcanilor submarini se ridică adesea până aproape de suprafaţa oceanului, uneori putând chiar ieşi deasupra apelor formând arhipelaguri şi insule (Bermude, Hawaii, Christmas etc.). Un loc deosebit de important în configuraţia abisurilor îl ocupă platourile oceanice, regiuni cu relief uniform, resturi ale unor vechi continente care s-au scufundat. Mai cunoscute sunt platourile Rio Grande din estul Argentinei, Bermudelor din estul S.U.A., Azorelor din nord-vestul Africii, în Oceanul Atlantic; Albatros, din vestul Americii Centrale şi Noii Zeelande, în Oceanul Pacific şi Crozet, din sud-estul Africii, în Oceanul Indian.
Fosele abisale, se prezintă ca nişte şanţuri adânci de până la 11.000 m, ce au în medie cam 1000 km lungime şi doar 50-100 km lăţime în partea superioară şi cel mult 10 km în cea inferioară. Fosele oceanice ocupă aproape întotdeauna marginile oceanelor şi prezintă pante foarte abrupte. Acestea sunt foarte numeroase în Pacificul de Vest (groapa Marianelor, fosa Filipinelor, fosa Japoniei, fosa Kurilelor, fosa Aleutinelor, fosa Tonga, fosa Kermadec etc.). Fosele sunt şi zonele cele mai active din punct de vedere seismic, dovedind că formarea lor nu este încă pe deplin încheiată. Majoritatea oceanografilor consideră că acestea au luat naştere acum 3-4 milioane de ani ca urmare a puternicilor frământări ce s-au produs în zona de contact între suprafeţele continentale şi fundul mai adânc al oceanelor.
Interacţiunea dintre ocean şi atmosferă
Circulaţia apei în mări şi oceane este direct influenţată de curenţii de aer care circulă dinspre uscat, după cum uscatul este mult influenţat de curenţii marini. Oceanul Planetar se află într-o veşnică mişcare, ce se datorează unor cauze terestre, fie unor fenomene cosmice, ce adesea se întrepătrund.
Valurile
Valurile sunt produse în principal de acţiunea vântului asupra suprafeţei apei. Partea de sus a valului poartă numele de coama sau creasta valului, iar cea de jos, depresiunea sau talpa valului. Distanţa pe verticală dintre creastă şi depresiune reprezintă înălţimea valului (H). Valurile pot avea înălţimi variabile de la numai câţiva centimetri până la peste 30 m. În largul oceanului înălţimea valurilor depinde de viteza vântului, de durata de acţiune a acestuia şi de întinderea zonei asupra căreia acţionează masele de aer (priză sau “fetch”). Distanţa pe orizontală dintre două creste sau două depresiuni succesive se defineşte ca fiind lungimea de undă a valului (L). Intervalul de timp, măsurat în secunde, în care două creste succesive de val trec prin dreptul unui punct fix se numeşte perioada valului (T). Viteza de deplasare a valului este dată de relaţia C=L/T.
Deşi avem impresia că apa se deplasează odată cu unda valului, în realitate numai forma valului este cea care se înaintează, cu alte cuvinte nu materia se propagă, ci doar energia. Dacă urmărim o barcă, vom vedea cum aceasta se mişcă în sus şi în jos, dar nu înaintează o dată cu valurile. De fapt moleculele de apă de la suprafaţă descriu o traiectorie circulară cu diametrul corespunzător înălţimii valului (fig. 3). Valurile imprimă o mişcare orbitală nu numai moleculelor de la suprafaţa apei, ci şi moleculelor subiacente, numai că diametrul orbitelor pe care acestea se mişcă descreşte odată cu adâncimea, astfel că la o adâncime egală cu o jumătate din lungimea de undă a valului mişcarea particulelor de apă este practic nulă (fig. 3).
În apele puţin adânci, datorită rezistenţei de frecare faţă de fund, valurile îşi modifică radical caracteristicile, cu excepţia perioadei. Astfel, pe măsură ce se reduce adâncimea, viteza şi lungimea de undă scad treptat. Valurile se îngrămădesc şi se înalţă, astfel încât traiectoriile particulelor de apă din circulare devin eliptice. Când adâncimea apei (h) scade la o valoare egală cu 1,3 din înălţimea valului se spune ca valul “simte” fundul. Din acel moment viteza particulelor din creasta valului depăşesc viteza valului, vârful acestuia se curbează în sensul propagării şi valul se sparge (fig. 4). Valurile prezintă importanţă biologică numai în apele puţin adânci.
Valurile care se apropie oblic de coastă îşi schimbă direcţia în apele puţin adânci din apropierea coastelor şi se orientează aproape paralel faţă de linia de ţărm (Fig. 5). Prin urmare, valurile converg către promontorii şi diverg în golfuri (fig. 6).
Valurile de furtună sunt valuri neregulate, care se deplasează în direcţii diferite şi au perioade şi înălţimi diferite. Uneori unele valuri se suprapun, formând un supraval. Cel mai mar val înregistrat până în prezent a avut 34 m înălţime. Valurile pot atinge adesea câteva zeci de metri lungime, dar în largul oceanelor, în timpul uraganelor lungimea unui val poate atinge 200-300 m. Viteza de propagare a valurilor poate atinge cam 55 km/h. Pe măsură ce aceste valuri se îndepărtează de zona în care s-au format devin mai uniforme şi se deplasează paralel. Aceste valuri care persista şi după ce vântul s-a domolit, menţinându-se sub aspectul unor ondulaţii superficiale, poartă numele de valuri de hulă. Depărtându-se tot mai mult de zona de furtună, valurile de hulă ajung să aibă lungimea de 400 m şi pot înainta cu viteze de 100 km/h, dar pierd treptat din înălţime. Hula poate astfel străbate mii de kilometri, dacă între timp nu este acoperită de noi valuri de furtună.
La contactul cu linia ţărmului valurile acţionează cu intensitate redusă când fundul mării urcă domol spre ţărm, unde există o plajă întinsă. În astfel de cazuri, energia valurilor va fi mult diminuată, inundând doar plaja cu o pânză de apă, din care cea mai mare parte se reîntoarce în mare.
Dimpotrivă, în zona ţărmurilor înalte, unde platforma continentală este restrânsă ca dimensiuni, iau naştere valurile brizante (deferlante sau de resacă), care se izbesc puternic de faleze, pe care le macină treptat. Bolovanii şi pietrişul provenit din distrugerea falezelor se macină sub acţiunea valurilor, transformându-se în granule fine de nisip, care apoi purtate de apele mării sunt depuse în alte locuri, unde formează plaje ori cordoane litorale.
În afară de vânt, valurile mai pot fi generate de către mişcările seismice sau de erupţiile vulcanilor submarini. Aceste valuri, care poartă numele de tsunami, sunt prezente îndeosebi în apele Pacificului, unde adesea provoacă pagube imense. În largul oceanului tsunami au o înălţime de 20-30 cm, însă prezintă lungimi de undă de 150 km şi viteze de 600-700 km/h. Dacă în largul oceanului acţiunea lor este practic neînsemnată, în zona ţărmului înălţimea lor creşte considerabil. Astfel un tsunami format la 1 aprilie 1946 în zona fosei Aleutinelor s-a deplasat în 4 ore şi jumătate până la ţărmurile insulelor Hawaii, unde a avut o înălţime de 15 m, pătrunzând 1 km în interior şi provocând moartea a 159 de oameni. Cel mai puternic val seismic s-a produs la 28 martie 1964, în apropierea ţărmurilor Alaskăi. Înălţimea valului a avut 67 m în zona portului Valdez pe care l-a distrus aproape complet.
Mai puţin frecvente, dar cu consecinţe catastrofale, sunt valurile produse de alunecările unor imense porţiuni de teren din zona coastelor sau a prăbuşirii în ocean a unor mase uriaşe de gheaţă provenind din gheţarii de calotă. Impactul cu apele oceanului provoacă adesea valuri uriaşe, de zeci sau chiar sute de metri înălţime, cum a fost cazul în 1958, când în golful Lituya (Alaska) datorită alunecării a cca. 30.000.000 m3 de ţărm, de la înălţimea de 1000 m, a luat naştere cel mai înalt val produs vreodată în apele oceanului, având fantastica înălţime de 500 m!
Seişele sau valurile staţionare apar numai în golfuri şi sunt provocate de schimbări rapide ale presiunii atmosferice. Seişele nu determină înaintarea apei ci numai deplasarea în sus şi în jos. Punctele în care suprafaţa apei este staţionară se numesc noduri: După numărul de noduri putem deosebi seişe uninodale sau binodale.
Curenţii oceanici
Curenţii oceanici principali sunt generaţi de acţiunea combinată a vânturilor dominante asupra suprafeţei oceanelor şi de diferenţele de densitate ale maselor de apă cauzate de diferenţele de temperatură şi salinitate. Direcţia curenţilor este influenţată de mişcarea de rotaţie a Pământului şi de configuraţia continentelor şi fundului oceanic
La ecuator aerul se încălzeşte şi se ridică la înălţime. Se creează astfel o zonă de joasă presiune care antrenează masele de aer. Aerul mai rece de la nord se va deplasa către sud, generând un vânt constant dinspre nord. Dacă Pământul nu s-ar mişca în jurul axei sale, atunci s-ar realiza o circulaţie simplă (fig. 8).
Datorită faptului că Pământul se învârteşte, deplasarea aerului suferă o deviere aparentă. Dacă am privi de la pol deplasarea maselor de aer am putea constata o deplasare spre dreapta a acestora în emisfera nordică şi spre stânga în cea sudică (fig. 9). Această abatere de la traiectoria iniţială este cunoscută sub numele de efectul (forţa) Coriolis. În felul acesta constatăm că vântul în loc să bată în linie dreaptă de-a lungul gradientului baric, de la presiune înaltă la presiune joasă, el bate după o traiectorie curbă. Modelul unicelular nu poate însă să funcţioneze deoarece Pământul se învârte în jurul propriei axe. Aerul se mişcă după un model tricelular (fig. 10).
În emisfera nordică aerul cald, ascendent de la ecuator se deplasează către pol. Cu cât se depărtează de zona de joasă presiune aerul cald este deviat spre dreapta şi se răceşte, aerul rece începe să coboare la circa 30° lat. N. Se formează astfel alizeele. O parte din aerul care coboară se îndreaptă către sud, iar altă parte către nord. Această masă de aer este încălzită în apropierea solului şi deviată din nou spre dreapta, formând o altă celulă de presiune care se încheie la circa 60°. Iau naştere astfel vânturile de vest. Din regiunea polară aerul rece coboară şi se orientează către sud, până la 60°, unde încălzindu-se se ridică orientându-se spre nord sau spre sud. Pătura de aer care coboară de la polul nord dă naştere vânturilor polare de est. Zonele de ridicare şi de coborâre a aerului formează calmurile ecuatoriale între 5°N şi 5°S şi centrele de calm dintre alizeele şi vânturile vestice care se situează la 30°N şi 30°S.
Aceste vânturi influenţează circulaţia apei în mări şi oceane. În zona alizeelor, în cele trei oceane, se formează doi curenţi ecuatoriali, câte unul în fiecare emisferă. În regiunile vestice ale oceanelor Atlantic şi Pacific curenţii ecuatoriali se lovesc de coaste şi se împart în două ramuri. Ramura principală se orientează către nord în emisfera nordică şi către sud în emisfera sudică. Sub influenţa forţei Coriolis acest curent principal se abate, mai întâi, către nord-est în emisfera boreală şi către sud-est în emisfera australă, pentru ca mai apoi, sub influenţa vânturilor de vest din zona latitudinilor mijlocii să traverseze oceanul de la vest spre est. La ţărmurile vestice ale continentelor se formează curenţii reci ce se deplasează dinspre zonele polare în adâncul oceanelor şi care ajung treptat la suprafaţă, realizând astfel o mişcare giratorie amplă.
Ramurile secundare, ce se desprind din cei doi curenţii ecuatoriali, se unesc formând contracurentul ecuatorial care se deplasează de la vest spre est. Acesta este un curent de compensaţie care vine să restabilească nivelul apelor oceanice pe ţărmurile vestice ale oceanelor.
În nordul Oceanului Indian se formează o mişcare giratorie care îşi schimbă direcţia o dată la şase luni. Schimbarea direcţiei se datorează schimbărilor bianuale ale circulaţiei atmosferice denumite musoni. În sezonul cald al anului, musonul de vară care bate dinspre sud şi sud-est imprimă curenţilor oceanici o mişcare în sensul acelor de ceasornic, în timp ce în sezonul rece, musonul de iarnă care suflă dinspre nord, modifică direcţia de deplasare a curenţilor în sens contrar acelor de ceasornic. În regiunea antarctică, deoarece nu există bariere care să împiedice deplasarea apei, circulaţia este simplă, sub forma unui curent circumpolar antarctic care înconjură continentul (Curentul Vânturilor de Vest).
Locurile de întâlnire ale curenţilor reci şi calzi (Terra Nova, Islanda, nordul Japoniei, coastele peruviene), constituie unele dintre cele mai importante regiuni de pescuit din lume. Aici, datorită variaţiilor bruşte de temperatură, în unele cazuri de până la 20°C, organismele planctonice mor şi astfel peştii, întâlnind o hrană abundentă, populează intens aceste zone. Curenţii oceanici contribuie activ la răspândirea organismelor pelagice pe distanţe de sute şi mii de kilometri. De exemplu leptocefalii (puii de anghilă) sunt duşi de apele Gulf-Stream-ului din insulele Bermude tocmai pe ţărmurile Islandei şi Norvegiei.
Acţiunea vântului asupra suprafeţei mării poate determina şi o deplasare pe verticală. Deplasarea ascendentă a apei (upwelling) se realizează atunci când vântul are direcţia predominantă paralelă cu linia ţărmului şi ca urmare a forţei Coriolis apele păturilor superficiale sunt împinse spre larg. Pentru a anihila denivelarea produsă se creează un curent de compensaţie care face ca apele din adâncime să fie scoase la suprafaţă (fig. 11). Astfel de curenţi ascendenţi iau naştere pe ţărmurile vestice ale Africii şi Americii de Sud, unde apele reci din adânc, bogate în săruri nutritive, determină o mare dezvoltate a fito- şi zooplanctonului. Aceste locuri reprezintă zone de pescuit intens. În mod similar, de-a lungul ecuatorului cei doi curenţi ecuatoriali ce se deplasează spre vest sunt deviaţi către dreapta la nord de ecuator şi spre stânga la sud. Pentru a înlocui această apă, apele dedesubt urcă la suprafaţă (fig. 12).
Un alt fel de circulaţie - circulaţia termohalină - antrenează nu numai apele superficiale, ci şi pe cele de adâncime şi sunt generate de variaţiile de densitate ale apei. Această circulaţie este lentă, de câţiva cm/s şi a fost pusă în evidenţă prin măsurători cu carbon radioactiv. Apele polare reci, şi deci mai grele, circulă în zona abisală în sensul de la poli spre ecuator, unde ies la suprafaţă, şi după încălzire pot fi antrenate în curenţi superficiali care au direcţia de la ecuator spre poli.
În Atlantic apa rece din regiunea polară se deplasează spre profunzime şi curge spre sud, formând curentul nord-atlantic profund care depăşeşte zona ecuatorului. Din regiunea antarctică coboară spre ecuator doi curenţi puternici: curentul antarctic intermediar şi curentul antarctic de fund (fig. 12). Aceste ape reci care se scufundă contribuie mult la transportul oxigenului spre adâncimi mari.
Mareele
Un loc aparte în mişcările Oceanului Planetar îl ocupă mareele, adică ridicările (fluxul) şi coborârile (refluxul) nivelului apelor. Mareele iau naştere datorită interacţiunii dintre atracţia gravitaţională a Lunii şi Soarelui asupra Pământului şi forţa centrifugă generată de rotaţia sistemului Pământ-Lună. Atracţia gravitaţională dintre două corpuri este în funcţie de masa fiecărui corp şi cu distanţa dintre ele. Forţa de atracţie a Pământului din partea Lunii este de aproximativ de două ori mai mare decât cea datorată Soarelui, chiar dacă Soarele est mult mai masiv decât Luna. Aceasta se datorează faptului că distanţa dintre Pământ şi Lună (384.000 km) este mult mai mică comparativ cu cea până la Soare (149.000.000 km).
Rotaţia Pământului şi Lunii în jurul centrului comun de greutate creează o forţă centrifugă care acţionează diametral opus forţei de atracţie şi cu care se află în echilibru (fig. 14). Totuşi, forţa gravitaţională este mult mai mare decât forţa centrifugă pe faţa Pământului orientată către Lună, ceea ce duce la o înălţare a apelor Oceanului Planetar pe partea orientată către Lună (fluxul de zenit). Pe partea opusă a Pământului, forţa gravitaţională este mai mică decât forţa centrifugă, ceea ce creează o a doua îngroşare a învelişului de apă (fluxul de nadir). De aceea mareele se produc ritmic la intervale de 12 ore şi 25 de minute, adică la o jumătate de zi lunară (24h50'). Cele două protuberanţe se deplasează urmărind poziţia Lunii pe măsură ce Pământul se învârte în jurul propriei axe. Refluxul apelor are loc la jumătatea distanţei dintre cele două fluxuri.
Deoarece axul de rotaţie al Pământului formează un unghi de 23,5° faţă de planul orbitei sale, în timpul revoluţiei în jurul axei un punct oarecare de pe suprafaţa Pământului este supus unor maree cu amplitudini diferite. Tot din acest motiv în mările polare are loc doar un singur flux.
În mod obişnuit se produc două maree înalte şi două maree joase pe zi lunară (maree semidiurne). Deoarece Oceanul Planetar nu acoperă în mod uniform suprafaţa Pământului, formând bazine oceanice şi maritime cu întinderi şi adâncimi foarte variate, masele de apă oscilează după un ritm propriu, ceea ce determină în unele regiuni apariţia doar a unei singure maree pe zi (maree diurne), iar în altele două maree cu amplitudini diferite (maree mixte).
Deoarece orbita Lunii nu este circulară ci eliptică, mareele mai puternice iau naştere în momentul când Luna se găseşte la distanţa cea mai apropiată de Pământ (maree de perigeu), în timp ce mareele mai puţin intense au loc când satelitul nostru natural este în poziţia cea mai îndepărtată (maree de apogeu). Când Soarele şi Luna se dispun pe aceeaşi dreaptă, fie pe ambele părţi ale Pământului (de Lună plină), fie una în faţa celeilalte, pe aceeaşi parte (de Lună nouă), atunci, datorită suprapunerii mareelor selenare cu cele solare, mareele ating cele mai mari amplitudini (apele vii sau maree de sizigii), pe când în primul şi ultimul pătrar, fluxul şi refluxul înregistrează înălţimi minime (apele moarte sau maree de cvadratură). Aceste maree au loc fiecare o dată la 14 zile (fig. 15).
Întrucât între două maree consecutive există un interval de 12h25', mareele înalte se produc zilnic cu 50' întârziere, cu alte cuvinte în dreptul fiecărui meridian fluxul şi refluxul nu durează 6 ore, ci cu 12'30" mai mult.
Dacă în largul oceanelor mareele au o amplitudine mai mică, în schimb în zona ţărmurilor înălţimea lor creşte, uneori considerabil, mai cu seamă în golfurile oceanice în formă de pâlnie. Astfel, în golful Fundy (Fundy Bay) ce separă peninsula Noua Scoţie de ţărmul nord-estic al Statelor Unite, mareea are cea mai mare amplitudine de pe glob (14 m), ajungând în cazuri excepţionale chiar până la 16-18 m! Maree însemnată are loc şi în golful Saint Malo de pe coastele nordice ale Franţei. Aici stânca de granit, înaltă de 50 m, în vârful căreia se află cunoscuta mănăstire-fortăreaţă benedictină Mont Saint-Michel devine insulă în momentul fluxului, care ridică apele cu 10 m, şi peninsulă în timpul refluxului.
Dacă valurile influenţează numai pătura superficială a oceanelor şi mărilor, curenţii produşi de maree se resimt la mari adâncimi, răscolesc fundul oceanului în dreptul platformei continentale, deplasează bancuri imense de nisip, pătrund în timpul fluxurilor de-a lungul gurilor de vărsare ale râurilor şi fluviilor care debuşează prin largi estuare (Sena, Tamisa, Elba, Gironde, Congo [=Zair], Amazon ş.a.). În schimb, în mările intercontinentale, unde efectul mareelor este practic neînsemnat, fluviile au putut construi în linişte, de-a lungul timpului, delte adesea impresionante ca formă şi mărime, cum ar fi cele ale Nilului, Dunării, Ronului etc.
Se întâmplă chiar ca valurile produse de flux să nu se limiteze doar la a pătrunde pe gura fluviilor, ci înaintează adânc pe cursul inferior al acestora, împiedicând împotmolirea cu aluviuni. Fenomenul respectiv este cunoscut sub numele de mascaret în Franţa şi pororoca în zona Amazonului şi se manifestă prin “întoarcerea” cursului normal al apelor, care încep să se deplaseze dinspre ocean spre continent. Impresionant este mai ales valul de apă sărată înalt de 4,5 m, pornit din apele Atlanticului, care înaintează de-a lungul Amazonului până la obidos, oraş aflat la peste 800 km de gura fluviului!
Există dovezi certe că în trecut Luna era mai aproape de Pământ, iar mareele aveau amplitudinea mult mai mare. Reducerea treptată a vitezei de rotaţie a Pământului a avut drept efect şi creşterea vitezei de rotaţie a Lunii în jurul Pământului, făcând-o să se îndepărteze din ce în ce mai mult de planeta noastră. După inelele de creştere a coralilor s-a apreciat că în urmă cu aproximativ 400.000 de ani numărul zilelor dintr-un an era de 400, ceea ce evident a afectat şi frecvenţa mareelor.
Biologia marină este o ramură a hidrobiologiei care se ocupă de studiul tuturor aspectelor vieţii din mediul marin. Adesea în literatura pot fi întâlniţi şi termenii de oceanologie şi oceanografie. Dacă noţiunile biologie marină şi oceanologie sunt perfect echivalente, cel din urmă fiind utilizat cu precădere de către cercetătorii ruşi, nu acelaşi lucru se poate spune despre oceanografie, care predomină în literatura anglo-saxonă. Oceanografia este un domeniu mai complex care cuprinde totalitatea ştiinţelor care studiază mările şi oceanele Terrei din punct de vedere fizic, chimic, geologic şi biologic. De aceea, în cadrul oceanografiei se pot contura patru direcţii majore de cercetare:
- oceanografia fizică, care abordează caracteristicile fizice ale apei, modul ei de formare şi schimburile de energie şi materie dintre ocean şi atmosferă;
- oceanografia chimică ce se ocupă de proprietăţile chimice ale apei marine;
- geologia şi geofizica marină, care se ocupă de studiul sedimentelor marine, al originii bazinelor oceanice şi al aspectelor structurale ale fundului oceanic;
- oceanografia biologică, care de fapt este sinonimă cu biologia marină.
Biologia marină este o ştiinţă de sinteză care cercetează diversitatea vieţuitoarelor marine, adaptarea şi evoluţia lor, aspecte legate de ecologia şi etologia organismelor, răspândirea lor geografică, productivitatea biologică, poluarea Oceanului Planetar şi exploatarea resurselor marine. Totodată biologia marină face apel la alte discipline conexe precum: fizică, chimie, geografie, geologie, biologie, sistematică, ecologie, biogeografia etc. ecologie marină.
Răspândirea oceanelor pe suprafaţa terrei
Planeta noastră a fost denumită pe bună dreptate “Planeta albastră” deoarece mările şi oceanele acoperă 70,8% din suprafaţa Pământului (361.000.000 km2), în timp ce uscatului îi revin doar 29,2%. În emisfera nordică apele ocupă 60,7% din suprafaţă, iar în cea sudică 83%. S-a constatat că în 19 cazuri din 20 oricărui punct de pe suprafaţa continentală a Pământului îi corespunde la antipod o zonă acoperită de apele Oceanului Planetar.
Suprafaţa continentală depăşeşte pe cea a Oceanului Planetar numai între 40 şi 70° lat. N, unde imensul bloc al Eurasiei şi jumătatea nordică a Americii de Nord ocupă o arie mai extinsă decât a părţii de nord a oceanelor Atlantic şi Pacific, precum şi între paralelele 70-90° lat. S, unde Antarctida acoperă mai mult de 3/4 din zona circumpolară sudică (fig. 1 harta). În zona Polului Nord, precum şi între paralelele 30-70° lat. S, suprafaţa ocupată de uscat este infimă comparativ cu cea dominată de Oceanul Planetar.
Polul continental coincide cu micuţa insulă Dumet, din apropierea ţărmului vestic al Franţei, la nord de largul estuar al Loarei, iar polul oceanic este situat în partea sud-estică a Noii Zeelande. Dar chiar şi în “emisfera continentală” uscatul ocupă numai 47%, iar oceanul 53%, în timp ce în “emisfera oceanică” apele oceanice acoperă 91%, faţă de cele 9% ale uscatului.
Volumul de apă al Oceanului Planetar este de 1.362.455.000 km3, adică aproximativ 75% din volumul întregii hidrosfere, iar adâncimea medie a Oceanului Planetar este de aproximativ 3800 m. Dacă întreaga suprafaţă a planetei s-ar nivela la o altitudine mijlocie, atunci apele mărilor şi oceanelor ar acoperi pământul cu un strat de aproximativ 400 m adâncime.
Spre deosebire de suprafeţele continentale, Oceanul Planetar prezintă continuitate, în sensul că din orice punct al oceanului se poate ajunge în oricare alt punct, fără a străbate uscatul. Oceanul Planetar este divizat în 4 bazine oceanice: Oceanul Pacific, Oceanul Atlantic, Oceanul Indian şi Oceanul Îngheţat de Nord. Acestea prezintă bazine oceanice bine delimitate şi cu suprafeţe deosebit de mari, separând două sau mai multe continente.
Mările sunt zone mai puţin adânci şi mai reduse ca întindere decât oceanele, ce se găsesc de regulă în imediata vecinătate a uscatului, despărţite de oceane prin peninsule sau prin arhipelaguri. Mările însumează 74.800.000 km2, ceea ce reprezintă aproximativ 20% din suprafaţa Oceanului Planetar.
Există diferite criterii de clasificare a mărilor în funcţie de poziţia lor geografică, de temperatura apelor de la suprafaţă, după geneză etc.
a) După poziţia geografică pe care o ocupă mările faţă de continent distingem:
- mări mediteraneene, care separă două continente şi care comunică cu oceanul doar prin strâmtori (Marea Mediterană, Marea Roşie, Marea Caraibilor);
- mări marginale, dispuse în preajma ţărmurilor continentelor şi comunicând cu oceanul prin spaţii vaste (Marea Nordului, Marea Norvegiei, Marea Barents, Marea Laptev, Marea Beaufort, Marea Arabiei, Marea Tasman);
- mări interioare, situate adânc în continent şi care comunică cu alte mări prin strâmtori înguste (Marea Neagră, Marea Baltică, Marea Azov);
- mări izolate, care au pierdut orice fel de comunicare cu Oceanul Planetar (Marea Caspică şi Marea Aral).
b) După temperatura superficială a apelor mările se pot grupa în:
- mări polare a căror temperatură la suprafaţă nu depăşeşte 5°C (Marea Kara, Marea Laptev, Marea Beaufort, Marea Baffin, Marea Ross, Marea Weddell);
- mări subpolare cu temperatura apelor de suprafaţă întotdeauna mai mică de 10°C (Marea Ohotsk, Marea Bering, Marea Labradorului, Marea Irming);
- mări temperate reci, în care temperatura apelor de suprafaţă nu depăşeşte, de obicei, 18°C (Marea Norvegiei, Marea Nordului, Marea Baltică, Marea Mânecii, Marea Tasman):
- mări temperate calde, cu temperatura apelor de suprafaţă ce urcă frecvent până la 23°C, uneori ajungând la 28-30°C (Marea Mediterană, Marea Japoniei, Marea Galbenă, Marea Neagră);
- mări tropicale, cu temperaturi superficiale constant peste 23°C, atingând adesea 28-30°C (Marea Caraibilor, Marea Roşie, Golful Persic, Marea Arabiei, Marea Chinei de Sud).
c) După modul de geneză mările pot fi:
- mări epicontinentale, cu adâncimi reduse, sub 200 m, situate pe platforma continentală, ce au luat naştere prin transgresiunea apelor asupra uscatului (Marea Nordului, Marea Baltică, Marea Albă, Marea Barents, Marea Galbenă, Marea Irlandei, Marea Mânecii, Golful Hudson);
- mări tectonice, ce s-au format prin prăbuşirea unor porţiuni de uscat şi care au adâncimi mari (Marea Mediterană, Marea Roşie, Marea Caraibilor).
Configuraţia reliefului submarin
La fel ca şi uscatul, fundul mărilor şi oceanelor prezintă anumite forme de relief. Astfel, pornind de la mal către adâncurile oceanelor se pot distinge următoarele forme majore de relief (fig. 2):
Platforma continentală sau şelful reprezintă partea imersă a soclului continental, până la adâncimea medie de 200 m, cu lăţime variabilă între câţiva zeci de metri şi câteva sute de kilometri. Extinderea cea mai mare a platformei continentale o găsim în nordul Europei şi Asiei, având o lăţime de mai multe sute de kilometri şi o lungime de aproximativ 6000 km. Aproape la fel de dezvoltat este şi şelful canadian ce se prelungeşte dincolo de insulele Terra Nova, Baffin, Victoria etc. Cea mai îngustă platformă continentală se găseşte în largul ţărmurilor de vest ale Americii de Sud. Platforma continentală are aspectul unei întinse câmpii, destul de netede la suprafaţă, care coboară lin, cu o pantă de 0,07°, către limita exterioară unde se termină printr-o schimbare bruscă de pantă, numită flexură continentală, abrupt sau povârniş continental. Suprafaţa totală a platformei continentale este de 28.000.000 km2 ceea ce ar reprezenta cam 8% din suprafaţa Oceanului Planetar.
Din punct de vedere geologic această zonă aparţine mai degrabă continentului, fiind inundată abia acum aproximativ 20.000 de ani. Astfel, întinse zone acoperite acum de apele Mării Baltice sau cele din estul peninsulei Noua Scoţie prezintă urme ale eroziunii gheţarilor continentali, ce au acoperit aceste regiuni în timpul glaciaţiei pleistocene.
O altă dovadă o constituie faptul că în unele locuri platforma continentală este brăzdată de văile submerse ale marilor fluvii (Zair, Mississippi, Dunărea, Rinul, Tamisa), avansând zeci de kilometri până în dreptul povârnişului continental. De exemplu, valea submersă a fluviului Zair are o lungime de 230 km şi o adâncime de 1000 m.
Taluzul continental reprezintă o pantă cu unghiul de înclinare de 4°, care se extinde de la limita exterioară a şelfului până la adâncimea de 2000-3000 m. Ocupă circa 15% din suprafaţa Oceanului Planetar. La baza pantei continentale câteodată apar zone cu o înclinare mai lină, de 0,30°, adesea formate din 2 nivele, separate de o pantă de 5-6°, numite piemont oceanic. Aceste piemonturi fac trecerea între taluzul continental şi întinsele câmpii abisale. Alteori, marginea exterioară a platformei continentale se termină brusc, în dreptul foselor marine.
Câmpiile abisale se întind între 3000 şi 6000 m şi ocupă 75,7% din suprafaţa fundului Oceanului Planetar. Sunt acoperite de un strat gros de mâl, de sute sau chiar mii de metri. Câmpiile abisale sunt întrerupte de diferite creste submarine, lanţuri muntoase submarine continui, prezente în toate oceanele. Cea mai studiată dintre crestele submarine este Dorsala medio-atlantică, lungă de aproximativ 16.000 km, situată între Islanda şi insula Bouvet. Dorsala medio-atlantică prezintă o înălţime de circa 3000 m, dar poate atinge chiar 7000 m, ridicându-se deasupra apelor şi formând arhipelaguri sau grupuri izolate de insule (Azore, São Paulo, Ascension, Sf. Elena, Tristan da Cuhna, Gough, Bouvet).
Partea centrală a dorsalei este străbătută de o mare fractură, cu adâncimi până la 2000 m faţă de crestele laterale, numită vale de rift. Dealurile abisale sunt caracteristice Oceanului Pacific şi acoperă circa 50% din fundul acestuia. Acestea au de regulă înălţimi ce nu depăşesc 1000 şi un diametru inferior în jur de 6-8 km.
Uneori câmpiile abisale prezintă vulcani submarini tabulari – munţi de tip guyot. Conurile vulcanilor submarini se ridică adesea până aproape de suprafaţa oceanului, uneori putând chiar ieşi deasupra apelor formând arhipelaguri şi insule (Bermude, Hawaii, Christmas etc.). Un loc deosebit de important în configuraţia abisurilor îl ocupă platourile oceanice, regiuni cu relief uniform, resturi ale unor vechi continente care s-au scufundat. Mai cunoscute sunt platourile Rio Grande din estul Argentinei, Bermudelor din estul S.U.A., Azorelor din nord-vestul Africii, în Oceanul Atlantic; Albatros, din vestul Americii Centrale şi Noii Zeelande, în Oceanul Pacific şi Crozet, din sud-estul Africii, în Oceanul Indian.
Fosele abisale, se prezintă ca nişte şanţuri adânci de până la 11.000 m, ce au în medie cam 1000 km lungime şi doar 50-100 km lăţime în partea superioară şi cel mult 10 km în cea inferioară. Fosele oceanice ocupă aproape întotdeauna marginile oceanelor şi prezintă pante foarte abrupte. Acestea sunt foarte numeroase în Pacificul de Vest (groapa Marianelor, fosa Filipinelor, fosa Japoniei, fosa Kurilelor, fosa Aleutinelor, fosa Tonga, fosa Kermadec etc.). Fosele sunt şi zonele cele mai active din punct de vedere seismic, dovedind că formarea lor nu este încă pe deplin încheiată. Majoritatea oceanografilor consideră că acestea au luat naştere acum 3-4 milioane de ani ca urmare a puternicilor frământări ce s-au produs în zona de contact între suprafeţele continentale şi fundul mai adânc al oceanelor.
Interacţiunea dintre ocean şi atmosferă
Circulaţia apei în mări şi oceane este direct influenţată de curenţii de aer care circulă dinspre uscat, după cum uscatul este mult influenţat de curenţii marini. Oceanul Planetar se află într-o veşnică mişcare, ce se datorează unor cauze terestre, fie unor fenomene cosmice, ce adesea se întrepătrund.
Valurile
Valurile sunt produse în principal de acţiunea vântului asupra suprafeţei apei. Partea de sus a valului poartă numele de coama sau creasta valului, iar cea de jos, depresiunea sau talpa valului. Distanţa pe verticală dintre creastă şi depresiune reprezintă înălţimea valului (H). Valurile pot avea înălţimi variabile de la numai câţiva centimetri până la peste 30 m. În largul oceanului înălţimea valurilor depinde de viteza vântului, de durata de acţiune a acestuia şi de întinderea zonei asupra căreia acţionează masele de aer (priză sau “fetch”). Distanţa pe orizontală dintre două creste sau două depresiuni succesive se defineşte ca fiind lungimea de undă a valului (L). Intervalul de timp, măsurat în secunde, în care două creste succesive de val trec prin dreptul unui punct fix se numeşte perioada valului (T). Viteza de deplasare a valului este dată de relaţia C=L/T.
Deşi avem impresia că apa se deplasează odată cu unda valului, în realitate numai forma valului este cea care se înaintează, cu alte cuvinte nu materia se propagă, ci doar energia. Dacă urmărim o barcă, vom vedea cum aceasta se mişcă în sus şi în jos, dar nu înaintează o dată cu valurile. De fapt moleculele de apă de la suprafaţă descriu o traiectorie circulară cu diametrul corespunzător înălţimii valului (fig. 3). Valurile imprimă o mişcare orbitală nu numai moleculelor de la suprafaţa apei, ci şi moleculelor subiacente, numai că diametrul orbitelor pe care acestea se mişcă descreşte odată cu adâncimea, astfel că la o adâncime egală cu o jumătate din lungimea de undă a valului mişcarea particulelor de apă este practic nulă (fig. 3).
În apele puţin adânci, datorită rezistenţei de frecare faţă de fund, valurile îşi modifică radical caracteristicile, cu excepţia perioadei. Astfel, pe măsură ce se reduce adâncimea, viteza şi lungimea de undă scad treptat. Valurile se îngrămădesc şi se înalţă, astfel încât traiectoriile particulelor de apă din circulare devin eliptice. Când adâncimea apei (h) scade la o valoare egală cu 1,3 din înălţimea valului se spune ca valul “simte” fundul. Din acel moment viteza particulelor din creasta valului depăşesc viteza valului, vârful acestuia se curbează în sensul propagării şi valul se sparge (fig. 4). Valurile prezintă importanţă biologică numai în apele puţin adânci.
Valurile care se apropie oblic de coastă îşi schimbă direcţia în apele puţin adânci din apropierea coastelor şi se orientează aproape paralel faţă de linia de ţărm (Fig. 5). Prin urmare, valurile converg către promontorii şi diverg în golfuri (fig. 6).
Valurile de furtună sunt valuri neregulate, care se deplasează în direcţii diferite şi au perioade şi înălţimi diferite. Uneori unele valuri se suprapun, formând un supraval. Cel mai mar val înregistrat până în prezent a avut 34 m înălţime. Valurile pot atinge adesea câteva zeci de metri lungime, dar în largul oceanelor, în timpul uraganelor lungimea unui val poate atinge 200-300 m. Viteza de propagare a valurilor poate atinge cam 55 km/h. Pe măsură ce aceste valuri se îndepărtează de zona în care s-au format devin mai uniforme şi se deplasează paralel. Aceste valuri care persista şi după ce vântul s-a domolit, menţinându-se sub aspectul unor ondulaţii superficiale, poartă numele de valuri de hulă. Depărtându-se tot mai mult de zona de furtună, valurile de hulă ajung să aibă lungimea de 400 m şi pot înainta cu viteze de 100 km/h, dar pierd treptat din înălţime. Hula poate astfel străbate mii de kilometri, dacă între timp nu este acoperită de noi valuri de furtună.
La contactul cu linia ţărmului valurile acţionează cu intensitate redusă când fundul mării urcă domol spre ţărm, unde există o plajă întinsă. În astfel de cazuri, energia valurilor va fi mult diminuată, inundând doar plaja cu o pânză de apă, din care cea mai mare parte se reîntoarce în mare.
Dimpotrivă, în zona ţărmurilor înalte, unde platforma continentală este restrânsă ca dimensiuni, iau naştere valurile brizante (deferlante sau de resacă), care se izbesc puternic de faleze, pe care le macină treptat. Bolovanii şi pietrişul provenit din distrugerea falezelor se macină sub acţiunea valurilor, transformându-se în granule fine de nisip, care apoi purtate de apele mării sunt depuse în alte locuri, unde formează plaje ori cordoane litorale.
În afară de vânt, valurile mai pot fi generate de către mişcările seismice sau de erupţiile vulcanilor submarini. Aceste valuri, care poartă numele de tsunami, sunt prezente îndeosebi în apele Pacificului, unde adesea provoacă pagube imense. În largul oceanului tsunami au o înălţime de 20-30 cm, însă prezintă lungimi de undă de 150 km şi viteze de 600-700 km/h. Dacă în largul oceanului acţiunea lor este practic neînsemnată, în zona ţărmului înălţimea lor creşte considerabil. Astfel un tsunami format la 1 aprilie 1946 în zona fosei Aleutinelor s-a deplasat în 4 ore şi jumătate până la ţărmurile insulelor Hawaii, unde a avut o înălţime de 15 m, pătrunzând 1 km în interior şi provocând moartea a 159 de oameni. Cel mai puternic val seismic s-a produs la 28 martie 1964, în apropierea ţărmurilor Alaskăi. Înălţimea valului a avut 67 m în zona portului Valdez pe care l-a distrus aproape complet.
Mai puţin frecvente, dar cu consecinţe catastrofale, sunt valurile produse de alunecările unor imense porţiuni de teren din zona coastelor sau a prăbuşirii în ocean a unor mase uriaşe de gheaţă provenind din gheţarii de calotă. Impactul cu apele oceanului provoacă adesea valuri uriaşe, de zeci sau chiar sute de metri înălţime, cum a fost cazul în 1958, când în golful Lituya (Alaska) datorită alunecării a cca. 30.000.000 m3 de ţărm, de la înălţimea de 1000 m, a luat naştere cel mai înalt val produs vreodată în apele oceanului, având fantastica înălţime de 500 m!
Seişele sau valurile staţionare apar numai în golfuri şi sunt provocate de schimbări rapide ale presiunii atmosferice. Seişele nu determină înaintarea apei ci numai deplasarea în sus şi în jos. Punctele în care suprafaţa apei este staţionară se numesc noduri: După numărul de noduri putem deosebi seişe uninodale sau binodale.
Curenţii oceanici
Curenţii oceanici principali sunt generaţi de acţiunea combinată a vânturilor dominante asupra suprafeţei oceanelor şi de diferenţele de densitate ale maselor de apă cauzate de diferenţele de temperatură şi salinitate. Direcţia curenţilor este influenţată de mişcarea de rotaţie a Pământului şi de configuraţia continentelor şi fundului oceanic
La ecuator aerul se încălzeşte şi se ridică la înălţime. Se creează astfel o zonă de joasă presiune care antrenează masele de aer. Aerul mai rece de la nord se va deplasa către sud, generând un vânt constant dinspre nord. Dacă Pământul nu s-ar mişca în jurul axei sale, atunci s-ar realiza o circulaţie simplă (fig. 8).
Datorită faptului că Pământul se învârteşte, deplasarea aerului suferă o deviere aparentă. Dacă am privi de la pol deplasarea maselor de aer am putea constata o deplasare spre dreapta a acestora în emisfera nordică şi spre stânga în cea sudică (fig. 9). Această abatere de la traiectoria iniţială este cunoscută sub numele de efectul (forţa) Coriolis. În felul acesta constatăm că vântul în loc să bată în linie dreaptă de-a lungul gradientului baric, de la presiune înaltă la presiune joasă, el bate după o traiectorie curbă. Modelul unicelular nu poate însă să funcţioneze deoarece Pământul se învârte în jurul propriei axe. Aerul se mişcă după un model tricelular (fig. 10).
În emisfera nordică aerul cald, ascendent de la ecuator se deplasează către pol. Cu cât se depărtează de zona de joasă presiune aerul cald este deviat spre dreapta şi se răceşte, aerul rece începe să coboare la circa 30° lat. N. Se formează astfel alizeele. O parte din aerul care coboară se îndreaptă către sud, iar altă parte către nord. Această masă de aer este încălzită în apropierea solului şi deviată din nou spre dreapta, formând o altă celulă de presiune care se încheie la circa 60°. Iau naştere astfel vânturile de vest. Din regiunea polară aerul rece coboară şi se orientează către sud, până la 60°, unde încălzindu-se se ridică orientându-se spre nord sau spre sud. Pătura de aer care coboară de la polul nord dă naştere vânturilor polare de est. Zonele de ridicare şi de coborâre a aerului formează calmurile ecuatoriale între 5°N şi 5°S şi centrele de calm dintre alizeele şi vânturile vestice care se situează la 30°N şi 30°S.
Aceste vânturi influenţează circulaţia apei în mări şi oceane. În zona alizeelor, în cele trei oceane, se formează doi curenţi ecuatoriali, câte unul în fiecare emisferă. În regiunile vestice ale oceanelor Atlantic şi Pacific curenţii ecuatoriali se lovesc de coaste şi se împart în două ramuri. Ramura principală se orientează către nord în emisfera nordică şi către sud în emisfera sudică. Sub influenţa forţei Coriolis acest curent principal se abate, mai întâi, către nord-est în emisfera boreală şi către sud-est în emisfera australă, pentru ca mai apoi, sub influenţa vânturilor de vest din zona latitudinilor mijlocii să traverseze oceanul de la vest spre est. La ţărmurile vestice ale continentelor se formează curenţii reci ce se deplasează dinspre zonele polare în adâncul oceanelor şi care ajung treptat la suprafaţă, realizând astfel o mişcare giratorie amplă.
Ramurile secundare, ce se desprind din cei doi curenţii ecuatoriali, se unesc formând contracurentul ecuatorial care se deplasează de la vest spre est. Acesta este un curent de compensaţie care vine să restabilească nivelul apelor oceanice pe ţărmurile vestice ale oceanelor.
În nordul Oceanului Indian se formează o mişcare giratorie care îşi schimbă direcţia o dată la şase luni. Schimbarea direcţiei se datorează schimbărilor bianuale ale circulaţiei atmosferice denumite musoni. În sezonul cald al anului, musonul de vară care bate dinspre sud şi sud-est imprimă curenţilor oceanici o mişcare în sensul acelor de ceasornic, în timp ce în sezonul rece, musonul de iarnă care suflă dinspre nord, modifică direcţia de deplasare a curenţilor în sens contrar acelor de ceasornic. În regiunea antarctică, deoarece nu există bariere care să împiedice deplasarea apei, circulaţia este simplă, sub forma unui curent circumpolar antarctic care înconjură continentul (Curentul Vânturilor de Vest).
Locurile de întâlnire ale curenţilor reci şi calzi (Terra Nova, Islanda, nordul Japoniei, coastele peruviene), constituie unele dintre cele mai importante regiuni de pescuit din lume. Aici, datorită variaţiilor bruşte de temperatură, în unele cazuri de până la 20°C, organismele planctonice mor şi astfel peştii, întâlnind o hrană abundentă, populează intens aceste zone. Curenţii oceanici contribuie activ la răspândirea organismelor pelagice pe distanţe de sute şi mii de kilometri. De exemplu leptocefalii (puii de anghilă) sunt duşi de apele Gulf-Stream-ului din insulele Bermude tocmai pe ţărmurile Islandei şi Norvegiei.
Acţiunea vântului asupra suprafeţei mării poate determina şi o deplasare pe verticală. Deplasarea ascendentă a apei (upwelling) se realizează atunci când vântul are direcţia predominantă paralelă cu linia ţărmului şi ca urmare a forţei Coriolis apele păturilor superficiale sunt împinse spre larg. Pentru a anihila denivelarea produsă se creează un curent de compensaţie care face ca apele din adâncime să fie scoase la suprafaţă (fig. 11). Astfel de curenţi ascendenţi iau naştere pe ţărmurile vestice ale Africii şi Americii de Sud, unde apele reci din adânc, bogate în săruri nutritive, determină o mare dezvoltate a fito- şi zooplanctonului. Aceste locuri reprezintă zone de pescuit intens. În mod similar, de-a lungul ecuatorului cei doi curenţi ecuatoriali ce se deplasează spre vest sunt deviaţi către dreapta la nord de ecuator şi spre stânga la sud. Pentru a înlocui această apă, apele dedesubt urcă la suprafaţă (fig. 12).
Un alt fel de circulaţie - circulaţia termohalină - antrenează nu numai apele superficiale, ci şi pe cele de adâncime şi sunt generate de variaţiile de densitate ale apei. Această circulaţie este lentă, de câţiva cm/s şi a fost pusă în evidenţă prin măsurători cu carbon radioactiv. Apele polare reci, şi deci mai grele, circulă în zona abisală în sensul de la poli spre ecuator, unde ies la suprafaţă, şi după încălzire pot fi antrenate în curenţi superficiali care au direcţia de la ecuator spre poli.
În Atlantic apa rece din regiunea polară se deplasează spre profunzime şi curge spre sud, formând curentul nord-atlantic profund care depăşeşte zona ecuatorului. Din regiunea antarctică coboară spre ecuator doi curenţi puternici: curentul antarctic intermediar şi curentul antarctic de fund (fig. 12). Aceste ape reci care se scufundă contribuie mult la transportul oxigenului spre adâncimi mari.
Mareele
Un loc aparte în mişcările Oceanului Planetar îl ocupă mareele, adică ridicările (fluxul) şi coborârile (refluxul) nivelului apelor. Mareele iau naştere datorită interacţiunii dintre atracţia gravitaţională a Lunii şi Soarelui asupra Pământului şi forţa centrifugă generată de rotaţia sistemului Pământ-Lună. Atracţia gravitaţională dintre două corpuri este în funcţie de masa fiecărui corp şi cu distanţa dintre ele. Forţa de atracţie a Pământului din partea Lunii este de aproximativ de două ori mai mare decât cea datorată Soarelui, chiar dacă Soarele est mult mai masiv decât Luna. Aceasta se datorează faptului că distanţa dintre Pământ şi Lună (384.000 km) este mult mai mică comparativ cu cea până la Soare (149.000.000 km).
Rotaţia Pământului şi Lunii în jurul centrului comun de greutate creează o forţă centrifugă care acţionează diametral opus forţei de atracţie şi cu care se află în echilibru (fig. 14). Totuşi, forţa gravitaţională este mult mai mare decât forţa centrifugă pe faţa Pământului orientată către Lună, ceea ce duce la o înălţare a apelor Oceanului Planetar pe partea orientată către Lună (fluxul de zenit). Pe partea opusă a Pământului, forţa gravitaţională este mai mică decât forţa centrifugă, ceea ce creează o a doua îngroşare a învelişului de apă (fluxul de nadir). De aceea mareele se produc ritmic la intervale de 12 ore şi 25 de minute, adică la o jumătate de zi lunară (24h50'). Cele două protuberanţe se deplasează urmărind poziţia Lunii pe măsură ce Pământul se învârte în jurul propriei axe. Refluxul apelor are loc la jumătatea distanţei dintre cele două fluxuri.
Deoarece axul de rotaţie al Pământului formează un unghi de 23,5° faţă de planul orbitei sale, în timpul revoluţiei în jurul axei un punct oarecare de pe suprafaţa Pământului este supus unor maree cu amplitudini diferite. Tot din acest motiv în mările polare are loc doar un singur flux.
În mod obişnuit se produc două maree înalte şi două maree joase pe zi lunară (maree semidiurne). Deoarece Oceanul Planetar nu acoperă în mod uniform suprafaţa Pământului, formând bazine oceanice şi maritime cu întinderi şi adâncimi foarte variate, masele de apă oscilează după un ritm propriu, ceea ce determină în unele regiuni apariţia doar a unei singure maree pe zi (maree diurne), iar în altele două maree cu amplitudini diferite (maree mixte).
Deoarece orbita Lunii nu este circulară ci eliptică, mareele mai puternice iau naştere în momentul când Luna se găseşte la distanţa cea mai apropiată de Pământ (maree de perigeu), în timp ce mareele mai puţin intense au loc când satelitul nostru natural este în poziţia cea mai îndepărtată (maree de apogeu). Când Soarele şi Luna se dispun pe aceeaşi dreaptă, fie pe ambele părţi ale Pământului (de Lună plină), fie una în faţa celeilalte, pe aceeaşi parte (de Lună nouă), atunci, datorită suprapunerii mareelor selenare cu cele solare, mareele ating cele mai mari amplitudini (apele vii sau maree de sizigii), pe când în primul şi ultimul pătrar, fluxul şi refluxul înregistrează înălţimi minime (apele moarte sau maree de cvadratură). Aceste maree au loc fiecare o dată la 14 zile (fig. 15).
Întrucât între două maree consecutive există un interval de 12h25', mareele înalte se produc zilnic cu 50' întârziere, cu alte cuvinte în dreptul fiecărui meridian fluxul şi refluxul nu durează 6 ore, ci cu 12'30" mai mult.
Dacă în largul oceanelor mareele au o amplitudine mai mică, în schimb în zona ţărmurilor înălţimea lor creşte, uneori considerabil, mai cu seamă în golfurile oceanice în formă de pâlnie. Astfel, în golful Fundy (Fundy Bay) ce separă peninsula Noua Scoţie de ţărmul nord-estic al Statelor Unite, mareea are cea mai mare amplitudine de pe glob (14 m), ajungând în cazuri excepţionale chiar până la 16-18 m! Maree însemnată are loc şi în golful Saint Malo de pe coastele nordice ale Franţei. Aici stânca de granit, înaltă de 50 m, în vârful căreia se află cunoscuta mănăstire-fortăreaţă benedictină Mont Saint-Michel devine insulă în momentul fluxului, care ridică apele cu 10 m, şi peninsulă în timpul refluxului.
Dacă valurile influenţează numai pătura superficială a oceanelor şi mărilor, curenţii produşi de maree se resimt la mari adâncimi, răscolesc fundul oceanului în dreptul platformei continentale, deplasează bancuri imense de nisip, pătrund în timpul fluxurilor de-a lungul gurilor de vărsare ale râurilor şi fluviilor care debuşează prin largi estuare (Sena, Tamisa, Elba, Gironde, Congo [=Zair], Amazon ş.a.). În schimb, în mările intercontinentale, unde efectul mareelor este practic neînsemnat, fluviile au putut construi în linişte, de-a lungul timpului, delte adesea impresionante ca formă şi mărime, cum ar fi cele ale Nilului, Dunării, Ronului etc.
Se întâmplă chiar ca valurile produse de flux să nu se limiteze doar la a pătrunde pe gura fluviilor, ci înaintează adânc pe cursul inferior al acestora, împiedicând împotmolirea cu aluviuni. Fenomenul respectiv este cunoscut sub numele de mascaret în Franţa şi pororoca în zona Amazonului şi se manifestă prin “întoarcerea” cursului normal al apelor, care încep să se deplaseze dinspre ocean spre continent. Impresionant este mai ales valul de apă sărată înalt de 4,5 m, pornit din apele Atlanticului, care înaintează de-a lungul Amazonului până la obidos, oraş aflat la peste 800 km de gura fluviului!
Există dovezi certe că în trecut Luna era mai aproape de Pământ, iar mareele aveau amplitudinea mult mai mare. Reducerea treptată a vitezei de rotaţie a Pământului a avut drept efect şi creşterea vitezei de rotaţie a Lunii în jurul Pământului, făcând-o să se îndepărteze din ce în ce mai mult de planeta noastră. După inelele de creştere a coralilor s-a apreciat că în urmă cu aproximativ 400.000 de ani numărul zilelor dintr-un an era de 400, ceea ce evident a afectat şi frecvenţa mareelor.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu