OCEANOGRAFIA: HISTÒRIA, CAMP D'ESTUDI, BRANQUES I INVESTIGACIÓ - CIÈNCIA - 2025

La oceanografia és la ciència que estudia els oceans i mars en els seus aspectes físics, químics, geològics i biològics. El coneixement dels oceans i mars és fonamental, ja que d'acord a les teories acceptades els mars són el centre d'origen de la vida a la Terra.

La paraula oceanografia ve de el grec Okeanos (aigua que envolta la terra) i graphein (descriure), i va ser encunyada en 1584. S'utilitza com a sinònim Oceanología (estudi dels cossos d'aigua), usada per primera vegada en 1864.

vaixell oceanogràfic i vehicle autònom, en Lorne, Escòcia. Font: StifynTonna, from Wikimedia Commons

Va començar a desenvolupar-se des de l'Antiga Grècia amb treballs d'Aristòtil. Posteriorment, al segle XVII Isaac Newton va realitzar els primers estudis oceanogràfics. A partir d'aquests estudis, diversos investigadors han fet importants aportacions a el desenvolupament de l'oceanografia.

La oceanografia es divideix en quatre branques principals d'estudi: física, la química, l'geològica i la biologia marina. En el seu conjunt, aquestes branques d'estudi permeten abordar de forma integral la complexitat dels oceans.

Les investigacions més recents en oceanografia s'han enfocat a l'efecte d'el canvi climàtic global en la dinàmica dels oceans. Així mateix, ha estat d'interès l'estudi dels ecosistemes presents en les fosses marines.

història

els inicis

Des del seu mateix origen, l'ésser humà ha tingut relació amb els mars i oceans. Les seves primeres aproximacions a la comprensió de l'món marí van ser pràctiques i utilitàries, per ser font d'aliment i vies de comunicació.

Els mariners es van interessar en fixar les rutes marítimes mitjançant l'elaboració de cartes de navegació. Igualment, en el començament de l'oceanografia va ser de gran rellevància conèixer el moviment dels corrents marins.

En el camp biològic, ja en l'Antiga Grècia, el filòsof Aristòtil va descriure 180 espècies d'animals marins.

Alguns dels primers estudis teòrics oceanogràfics es deuen a Newton (1687) ia Laplace (1775), els quals van estudiar les marees superficials. Igualment, navegants com Cook i Vancouver van fer importants observacions científiques a la fi de el segle XVIII.

segle XIX

Es considera que el pare de l'oceanografia biològica va ser el naturalista britànic Edward Forbes (1815-1854). Aquest autor va ser el primer a realitzar mostrejos de la biota marina a diferents nivells de profunditat. Així, assoliment determinar que els organismes es distribuïen de forma diferent en aquests nivells.

Molts altres científics de l'època van fer importants aportacions a l'oceanografia. Entre aquests, Charles Darwin va ser el primer a explicar com s'originaven els atols (illes oceàniques coral·lines), mentre que Benjamin Franklin i Louis Antoine de Bougainville van contribuir a el coneixement de les corrents marines de l'Atlàntic Nord i Sud respectivament.

Mathew Fontaine Maury va ser un científic norteaméricano considerat el pare de l'oceanografia física. Aquest investigador va ser el primer a recol·lectar de manera sistemàtica ia gran escala dades oceànics. Les seves dades van ser obtingudes principalment dels registres de navegació de vaixells.

Mathew Fontaine. Font: Maury Brendann, via Wikimedia Commons

Durant aquest període van començar a organitzar-expedicions marines amb finalitats científiques. La primera d'elles va ser la de l'vaixell anglès HMS Challenger, liderada per l'escocès Charles Wyville Thomson. Aquesta embarcació va navegar des de 1872 a 1876, i els resultats obtinguts en la mateixa estan continguts en una obra de 50 volums.

segle XX

Durant la Segona Guerra Mundial, l'oceanografia va tenir una gran aplicabilitat per planificar la mobilització de les flotes i desembarcaments. D'aquí van sorgir investigacions sobre la dinàmica de l'onatge, la propagació del so a l'aigua, la morfologia costanera, entre altres aspectes.

El 1957 es va celebrar l'Any Geofísic Internacional, que va tenir gran rellevància en impulsar els estudis oceanogràfics. Aquest esdeveniment va ser determinant per promoure la cooperació internacional en la realització dels estudis oceanogràfics a nivell mundial.

Com a part d'aquesta cooperació, durant 1960 es va realitzar una expedició submarina conjunta entre Suïssa i els Estats Units; el batiscaf (petita embarcació d'immersió profunda) Trieste va aconseguir la profunditat de 10.916 metres a la fosses de les Marianes.

Batiscafo Trieste. Font: See page for author, via Wikimedia Commons.

Una altra important expedició submarina es va realitzar en 1977 amb el submergible Alvin, dels Estats Units. Aquesta expedició va permetre descobrir i estudiar les praderies hidrotermals d'aigües profundes.

Finalment, és de destacar el paper de l'comandant Jacques-Yves Cousteau en el coneixement i divulgació de l'oceanografia. Cousteau va dirigir per molts anys el vaixell oceanogràfic francès Calypso, on es van realitzar nombroses expedicions oceanogràfiques. Així mateix, en el camp divulgatiu es van filmar diversos documentals que van conformar la sèrie coneguda com El món submarí de Jacques Cousteau.

Camp d'estudi

El camp d'estudi de l'oceanografia abasta tots els aspectes relacionats amb els oceans i mars de l'món, incloent les zones costaneres.

Els oceans i mars són ambients fisicoquímics que alberguen una gran diversitat de vida. Representen un medi aquàtic que ocupa prop de el 70% de la superfície de la planeta. L'aigua i la seva extensió, més forces astronòmiques i climàtiques que en ell incideixen, determinen les seves característiques particulars.

Al planeta es troben tres grans oceans; el Pacífic, Atlàntic i Índic. Aquests oceans estan interconnectats i separen grans regions continentals. L'Atlàntic separa Àsia i Europa d'Amèrica, mentre que el Pacífic divideix Àsia i Oceania d'Amèrica. El Índic separa Àfrica d'Àsia a l'àrea propera a l'Índia.

Les conques oceàniques s'inicien a la costa associades a la plataforma continental (part submergida dels continents). La zona de plataforma aconsegueix profunditats màximes de 200 mi acaba en un talús abrupte que connecta amb el fons marí.

El fons dels oceans presenta muntanyes amb una alçada mitjana de 2000 m (dorsals marines) i un solc central. D'aquí surt el magma provinent de l'astenosfera (capa interior de la terra formada de materials viscosos), que es diposita i forma el sòl oceànic.

Branques de l'oceanografia

La oceanografia moderna es subdivideix en quatre branques d'estudi. No obstant això, l'ambient marí és summament integrat i per tant els oceanògrafs manegen aquestes àrees sense arribar a una excessiva especialització.

Oceanografia física

Aquesta branca de l'oceanografia estudia les propietats físiques i dinàmiques de l'aigua en oceans i mars. El seu objectiu principal és comprendre la circulació oceànica i la forma en què es distribueix la calor en aquestes masses d'aigua.

Presa en compte aspectes com la temperatura, la salinitat, la densitat de l'aigua. Altres propietats rellevants són el color, la llum i la propagació del so en els oceans i mars.

També aquesta branca de l'oceanografia estudia la interacció de la dinàmica atmosfèrica amb les masses d'aigua. A més, comprèn el moviment dels corrents marins a diferents escales.

Oceanografia química

Estudia la composició química de les aigües i sediments marins, els cicles químics fonamentals i les seves interaccions amb l'atmosfera i la litosfera. D'altra banda, aborda l'estudi de les alteracions produïdes per l'addició de substàncies antròpiques.

Així mateix, l'oceanografia química estudia com la composició química de l'aigua afecta els processos físics, geològics i biològics dels oceans. En el cas particular de la biologia marina, interpreta com la dinàmica química afecta els organismes vius (bioquímica marina).

Oceanografia geològica o geologia marina

Aquesta branca s'encarrega de l'estudi de l'substrat oceànic, incloent les seves capes més profundes. S'aborden els processos dinàmics d'aquest substrat i la seva influència sobre l'estructura de el fons marí i de les costes.

La geologia marina investiga la composició mineralògica, estructura i dinàmica de les diferents capes oceàniques, especialment el relacionat amb les activitats volcàniques submarines i els fenòmens de subducció involucrats en la deriva continental.

Les investigacions realitzades en aquest camp van permetre comprovar els plantejaments de la teoria de la deriva continental.

D'altra banda, aquesta branca té una aplicació pràctica summament rellevant en el món modern, per la gran importància que té per a l'obtenció de recursos minerals.

Els estudis de prospecció geològica en el llit marí estan permetent l'explotació de jaciments costa fora, particularment de gas natural i petroli.

Oceanografia biològica o biologia marina

Aquesta branca de l'oceanografia estudia la vida marina, pel que abasta totes les branques de la biologia aplicades a el medi marí.

El camp de la biologia marina estudia tant la classificació dels éssers vius com dels seus ambients, la seva morfologia i fisiologia. A més, té en compte els aspectes ecològics relacionant aquesta biodiversitat amb el seu ambient físic.

Escull coral·lí a les illes Andaman (Índia) Ritiks, from Wikimedia Commons

La biologia marina es divideix en quatre branques segons la zona dels mars i oceans que estudiï. Aquestes són:

• Oceanografia pelàgica: s'enfoca en l'estudi d'ecosistemes presents en aigües obertes, lluny de la plataforma continental.
• Oceanografia nerítica: es tenen en compte els organismes vius presents en zones properes a la costa, dins de la plataforma continental.
• Oceanografia bentònica: referida a l'estudi dels ecosistemes que es troben a la superfície de el fons marí.
• Oceanografia demersal: s'estudien els organismes vius que viuen a prop de el fons marí a les zones litorals i dins de la plataforma continental. Es contempla una profunditat màxima de 500 m.

investigacions recents

Oceanografia física i canvi climàtic

Entre les investigacions recents destaquen aquelles que avaluen els efectes de l'canvi climàtic global sobre la dinàmica de l'oceà. Per exemple, s'ha comprovat que el sistema principal de corrents oceàniques (el corrent de l'Atlàntic), està alterant la seva dinàmica.

Es coneix que el sistema de corrents marins es genera per diferències de densitat de les masses d'aigua, determinades fonamentalment per gradients de temperatura. Així, les masses d'aigua calenta són més lleugeres i es mantenen en les capes superficials, mentre que les masses fredes s'enfonsen.

A l'Atlàntic, les masses d'aigua calenta es desplacen cap al nord des del Carib pel corrent de l'Golf ia mesura que avancen a nord es refreden i s'enfonsen, retornant a sud. Segons esmenta l'editorial de la revista Nature (556, 2018), aquest mecanisme s'ha fet més lent.

Es planteja que la desacceleració de el sistema de corrents es deu a el desglaç provocat per l'escalfament global. Això fa que l'aportació d'aigua dolça sigui més gran i s'alteri la concentració de sals i densitat de l'aigua, afectant el moviment de les masses d'aigua.

El flux de corrents contribueix a la regulació de la temperatura mundial, distribució de nutrients i gasos, i la seva alteració porta greus conseqüències per al sistema planetari.

Oceanografia química

Una de les línies d'investigació que actualment ocupa l'atenció dels oceanògrafs és l'estudi de l'acidificació dels mars, degut principalment a l'efecte de l'nivell de pH sobre la vida marina.

Els nivells de CO ₂ a l'atmosfera s'han incrementat abruptament en els últims anys a causa de l'alt consum de combustibles fòssils per diverses activitats humanes.

Aquest CO ₂ es dissol en l'aigua de mar, generant una disminució de l'pH dels oceans. L'acidificació dels oceans està afectant negativament la supervivència de nombroses espècies marines.

En 2016, Albright i col·laboradors van realitzar el primer experiment d'acidificació oceànica en un ecosistema natural. En aquesta investigació es va comprovar que l'acidificació pot reduir fins a un 34% la calcificació dels corals.

Geologia marina

En aquesta branca de l'oceanografia s'ha investigant sobre el moviment de les plaques tectòniques. Aquestes plaques són fragments de litosfera (capa externa i rígida de el mantell terrestre) que es mouen sobre l'astenosfera.

Una investigació recent, realitzada per Li i col·laboradors, publicada durant 2018, va trobar que les grans plaques tectòniques poden originar-se per fusió de plaques més petites. Els autors fan una classificació d'aquestes microplaques basada en el seu origen i estudien la dinàmica dels seus moviments.

A més, troben que hi ha una gran quantitat de microplaques associades a les grans plaques tectòniques de la Terra. S'indica que la relació entre aquests dos tipus de plaques pot ajudar a consolidar la teoria de la deriva continental.

Oceanografia biològica o biologia marina

En els últims anys, un dels descobriments més impactants de la biologia marina ha estat la presència d'organismes en les fosses marines. Un d'aquests estudis va ser realitzat a la fossa de les illes Galápagos, mostrant un complex ecosistema on es presenten nombrosos invertebrats i bacteris (Yong-Jin 2006).

Les fosses marines no tenen accés a la llum solar donada la seva profunditat (2.500 msnm), de manera que la cadena tròfica depèn de bacteris autòtrofs quimiosintètics. Aquests organismes fixen CO ₂ a partir de sulfur d'hidrogen que s'obtenen de les xemeneies hidrotermals.

S'ha descobert que les comunitats de macroinvertebrats que habiten aigües profundes són molt diverses. A més, es planteja que la compressió d'aquests ecosistemes aportarà informació rellevant per dilucidar l'origen de la vida al planeta.

referències

1. Albright i col·laboradors. (2017). Reversal of ocean acidification enhances net coral reef calcification. Nature 531: 362-365.
2. Caldeira K i ME Wickett (2003) Anthropogenic carbon and ocean pH. Nature 425: 365-365
3. Editoral (2018) Watch the ocean. Nature 556: 149
4. Lalli CM and TR Parsons (1997) Biological Oceanography. An introduction. Second edition. The Open University. ELSEVIER. Oxford, UK. 574 pàg.
5. Li S, I Suo, X Lia, B Liu, L Dai, G Wang, J Zhou, I Li, I Liu, X Cao, I Somerville, D Mu, S Zhao, J Liu, F Meng, L Zhen, L Zhao, J Zhu, S Yu, i Liu i G Zhang (2018) Microplate tectonics: new insights from micro-blocks in the global oceans, continental margins and deep mantle Earth-Science Reviews 185: 1029-1064
6. Pickerd GL i WL Emery. (1990) Descriptive physical Oceanography. An introduction. Fifth enlarged edition. Pergamon Press. Oxford, UK. 551 pàg.
7. Riley JP i R Chester (1976). Chemical Oceanography. 2nd Edition. Vol. 6. Academic Press. London, UK. 391 pàg.
8. Wiebe PH i MC Benfield (2003) From the Hensen net toward four-dimensional biological Oceanography. Progress in Oceanography. 56: 7-136.
9. Zamorano P i ME Hendrickx. (2007) Biocenosi i distribució dels mol·luscs d'aigües profundes en el Pacífic mexicà: una avaluació dels avanços. Pp. 48-49. En: Rius-Jara E, MC Esqueda-González i CM Galvín-Vila (eds.). Estudis sobre la malacologia i conquiliología a Mèxic. Universitat de Guadalajara, Mèxic.
10. Yong-Jin W (2006) Deep-sigui Hydrotermal vents: ecology and evolution J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.