Ostatnia granica poznawania Ziemi

Utworzono: sobota, 26 maj 2018 Anna Leszkowska Drukuj E-mail

W majowym numerze Spraw Nauki – Nr 5/18 pisaliśmy (Walka o surowce schodzi na dno) o szybko rozwijających się w ostatnich latach badaniach dna morskiego i planach – a także pierwszych działaniach – jego eksploatacji przez niektóre państwa. Poruszyliśmy w pierwszej kolejności aspekt ochrony środowiska mórz i oceanów, na co zwrócił uwagę prof. Jan Marcin Węsławski z Instytutu Oceanologii PAN („Przed wejściem do sklepu z porcelaną”).
W tym numerze wracamy do tematu od strony geograficzno-geologicznej i prawnej, a piszą o tym naukowcy z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Szczecińskiego: prof. US Teresa Radziejewska i dr hab. Kamila Mianowicz.(red.)

Ostatnia granica poznawania Ziemi

radziejewskaJeśli popatrzymy w atlasie (czy w Google Maps) na odwzorowanie kuli ziemskiej, łatwo dostrzeżemy wszechobecny kolor błękitny – barwę przedstawiającą obszary morskie. Jest on wszechobecny z uzasadnionych przyczyn, bowiem ok. 71% całkowitej powierzchni Ziemi (ok. 510 mln km2) zajmują morza i oceany. A więc dno oceaniczne to najrozleglejsze środowisko naszej planety.
Fizyczna mapa powierzchni Ziemi pokazuje też, że powierzchnia lądowa – kontynentów i wysp – ukształtowana jest w sposób bardzo urozmaicony, niziny sąsiadują ze wzniesieniami, a te mogą występować jako niewielkie pagórki lub jako łańcuchy stromych i wysokich gór.

Ukształtowania dna morskiego nie zobaczymy jednak w zwykłym atlasie, jednakże doświadczenie tysięcy lat żeglowania po morzach mówiło żeglarzom, że nie wszędzie jest jednakowo płytko – że im dalej od lądu, tym głębokości są większe.
Dopiero jednak ostatnie mniej więcej dwieście lat i specjalne badania, (które same w sobie są fascynującą historią), dały pewne pojęcie, jak naprawdę wygląda rozkład głębokości w morzach i oceanach. I okazało się, że rejony płytkowodne, przybrzeżne, najlepiej znane ludziom i najpełniej wykorzystane, stanowią jedynie niewielki ułamek całkowitej powierzchni dna mórz i oceanów. Znacznie większą powierzchnię (z grubsza biorąc ok. 80%) zajmuje dno obszarów głębokowodnych.

Pod głęboką wodą

Obszary głębokowodne definiuje się w dwojaki sposób: jedna z definicji (topograficzna) mówi, że obszary głębokowodne rozciągają się poza rejonami szelfu kontynentalnego, a więc dna morskiego przylegającego do wybrzeży kontynentów i na ogół bardzo łagodnie opadającego na większe głębokości aż do osiągnięcia granicy mniej więcej 200 m głębokości, kiedy ta zaczyna bardzo szybko się zwiększać.

Druga definicja natomiast (hydrograficzna) zakłada, że o obszarach głębokowodnych mówimy, gdy mamy do czynienia z akwenami o głębokościach przekraczających 1000 m. Na tej granicy we wszystkich oceanach występuje tzw. stała termoklina, czyli warstwa wyraźnej zmiany temperatury.  Definicja hydrograficzna jest znacznie częściej stosowana, również dlatego, że działalność człowieka koncentruje się przede wszystkim na głębokościach płytszych niż 1000 m.

Wiemy więc, że głębie morskie stanowią trzy czwarte powierzchni oceanów, ale – żeby zacytować Sylvię Earle, znaną amerykańską badaczkę mórz – lepiej znamy powierzchnię Księżyca niż to, jak wygląda dno oceaniczne.
Jednak z każdym rokiem, z każdą ekspedycją oceaniczną zbliżamy się do tej „ostatniej granicy” poznania Ziemi – małymi fragmentami i niejako skokowo odkrywamy ukształtowanie dna oraz warunki panujące na dużych i największych głębokościach, także życie biologiczne w tych rejonach.

Warunki środowiskowe w obszarach głębokowodnych są na tyle niezwykłe dla nas, mieszkańców lądów, że określa się je często jako ekstremalne. Na czym polega ta ekstremalność? Przy stopniowym zanurzaniu się na coraz większe głębokości, widzialność systematycznie spada z powodu coraz mniejszego dopływu światła. Na pewnym poziomie – właśnie na głębokościach ok. 1000 m - światło zanika zupełnie, panuje kompletna ciemność. Jest to tzw. strefa afotyczna. Jest tu również zimno – pod wspomnianą termokliną temperatura gwałtownie spada, by przy dnie osiągnąć wartości ok. 1-2oC.

I wreszcie najbardziej może istotny czynnik stanowiący o ekstremalności głębin oceanicznych dla człowieka – ciśnienie hydrostatyczne. Wzrasta ono wraz z głębokością o 1 atmosferę (1 bar) na każde 10 m głębokości. Wyobraźmy sobie więc ciśnienie panujące na głębokościach rzędu 3 – 4 tysięcy metrów!
To wysokie ciśnienie hydrostatyczne wymaga od organizmów zasiedlających głębiny specyficznych adaptacji fizjologicznych, których poznawanie odsłania nam ich mechanizmy przystosowawcze do takich warunków życia.

Jednocześnie tak wysokie ciśnienie wymaga odpowiedniego dostosowania przyrządów obserwacyjnych i pomiarowych oraz pojazdów podwodnych, załogowych i bezzałogowych, dzięki którym pozyskujemy informacje o środowisku głębinowym.
Ulubioną „zabawą” badaczy w czasie rejsów w rejony głębokowodne jest „produkcja” swoistych suwenirów, polegająca na opuszczaniu na dno styropianowych kubków (na ogół specjalnie ozdobionych i opisanych) i wyciąganie tych samych kubków, tylko że już znacznie skurczonych wskutek działania ciśnienia.
Prądy przydenne są na ogół bardzo powolne, choć zdarzają się epizody tzw. sztormów przydennych, dużego przyspieszenia ruchu wody nad dnem.

Cenne osady

Dno głębin oceanicznych pokrywa specyficznie, na ogół strefowo, zróżnicowany materiał zwany osadem dennym, powstały wskutek gromadzenia się, powoli i w ciągu milionów lat, cząstek różnego pochodzenia opadających w toni wody. Tempo akumulacji osadu (przyrostu grubości warstwy osadzającego się materiału) oceniane jest przez geologów na 0,1 – 1 mm na tysiąc lat (dla porównania, w płytkich rejonach przybrzeżnych, np. we wschodniej części Bałtyku, tempo akumulacji osadu może wynosić nawet do 3 cm na rok).

Tak nagromadzony osad to przede wszystkim iły i glinki, materiał drobnoziarnisty i bardzo miękki. W pewnych rejonach głębokowodnych spotkamy również krańcowo inne pokrycie dna – materiał twardy, występujący w postaci litej (choć bynajmniej nie gładkiej) skały lub twardych naskorupień, bądź jako fragmenty twardego materiału rozrzuconego na miękkim osadzie, tzw. konkrecje polimetaliczne. To jeden z typów cennych surowców zalegających na dnie oceanu.

Głębie oceaniczne obejmują pewne charakterystyczne obszary siedliskowe o unikalnych cechach środowiskowych. Jednym z nich są równie abysalne – rozległe, pozornie mało urozmaicone topograficznie obszary dna na głębokościach przekraczających 3000 m.
Kontrastuje z nimi fascynujący element topografii dna wszystkich oceanów, jakim są tzw. grzbiety śródoceaniczne, czyli podwodne łańcuchy silnych wypiętrzeń dna na podobieństwo łańcuchów górskich. Ich powstanie i trwanie wiąże się z procesami sejsmiczno-tektonicznymi pod dnem morskim, we wnętrzu Ziemi, a powstają na styku oddziaływujących na siebie krawędzi płyt litosferycznych tworzących powierzchnię Ziemi.
W wielu rejonach grzbiety śródoceaniczne pokryte są złożami innego cennego zasobu oceanicznego – siarczków polimetalicznych.

Oazy, gujoty, rafy i rowy

Biologom grzbiety śródoceaniczne odkryły jedne z najbardziej niezwykłych ekosystemów na Ziemi – zespoły unikalnych, nigdzie indziej niespotykanych organizmów gromadzących się wokół tryskających spod powierzchni dna „gejzerów” płynu hydrotermalnego.
Odkrycie tych „oaz hydrotermalnych” w latach 70-tych XX w. zalicza się do przełomowych momentów w historii poznawania środowiska przyrodniczego globu ziemskiego i bardzo silne jest dążenie do poddania ich ochronie prawnej.

Istnieją również pojedyncze wzniesienia nad dnem, występujące jako tzw. góry podmorskie, z których wiele ma charakterystyczną formę ze spłaszczonym wierzchołkiem – są to tzw. gujoty. Zbocza szeregu z nich pokrywa gruba skorupa skalna, często zawierająca cenne surowce mineralne w postaci tzw. naskorupień kobaltonośnych.

Wiele gór podmorskich jest miejscem występowania głębokowodnych raf koralowych, niezwykle ciekawych, unikalnych i cennych zespołów organizmów stowarzyszonych z gatunkami koralowców zaadaptowanych do życia w niskich temperaturach, w wodach pozbawionych światła. Niektóre z tych głębokowodnych raf koralowych poddano już ochronie prawnej.

I wreszcie najgłębsze miejsca na Ziemi – rozpadliny w dnie oceanicznym zwane rowami morskimi, od dawna interesujące oceanografów, a od niedawna coraz intensywniej eksplorowane. Rów Mariański na Pacyfiku mieści w sobie najgłębsze miejsce na Ziemi, Głębię Challenger (10 916 m wg bezpośredniego pomiaru z pojazdu podwodnego), do której Amerykanin James Cameron dotarł w marcu 2012 r. swoim pojazdem podwodnym „Deep Challenger”.

Choć dzięki postępowi technologicznemu i doskonaleniu metod zbierania informacji wiemy już coraz więcej, głębie oceaniczne, z racji swej rozległości, pozostają nadal najmniej poznaną częścią Ziemi. Wiemy jednak, że w żadnym wypadku nie są to pozbawione życia pustynie. Wręcz przeciwnie, są zasiedlone przez niesłychanie różnorodne formy żywych organizmów, ich zespoły i zbiorowiska. Większości z nich ręka ludzka nie dotknęła, wiele z nich oko ludzkie już zobaczyło – ale ogromnie wiele jest jeszcze do odkrycia.
Teresa Radziejewska

Odsłony: 144
DMC Firewall is a Joomla Security extension!