Przeczytaj
Wszystkie morza i oceany łączą się ze sobą we wszechocean, który pokrywa ponad 70% powierzchni Ziemi. Tworzy on największe i najbardziej stabilne środowisko życia. Jego cechą charakterystyczną jest obecność rozpuszczonych soli mineralnych – wszędzie mających taki sam skład chemiczny. Średnie stężenie soli we wszechoceanie nie zmieniło się od milionów lat i wynosi 3,5% (35 g soli/kg wody).
W oceanie pojawiły się pierwsze formy życia i mimo różnych zdarzeń w historii Ziemi (np. wielkich wymierań) wciąż obfituje on w różnorodne organizmy. Nie wiadomo, jaka jest przybliżona liczba gatunków żyjących w wodach morskich – znanych jest zaledwie 270 tys., lecz szacuje się, że może ich być milion, a nawet 10 milionów. Ich życie w dużej mierze zależne jest od prądów morskich, które mają wpływ na temperaturę i ciśnienie wody oraz rozpuszczalność gazów w wodzie. Dla wielu organizmów stanowią również „środek transportu”: przenoszą plankton i larwy osiadłych zwierząt, np. koralowców, na nowe miejsca, a potem dostarczają im pokarm. Młode zwierzęta, które wylęgły się w rzekach (jak np. łososie), w pobliżu wybrzeży (jak np. śledzie) czy na lądzie (jak np. żółwie), niesione prądem wędrują w zasobne rejony oceanu.
Jak powstają prądy morskie?
Prądy morskie to ruchy wody we wszechoceanie, zarówno w poziomie (np. z północy na południe), jak i w pionie (np. od powierzchni w głąb). Płyną w określonym kierunku, czasami z bardzo dużą prędkością (kilkanaście km/godz.). Uwarunkowane są ukształtowaniem dna morskiego, linią brzegową kontynentów oraz głębokością i kształtem akwenu. Powstają pod wpływem wielu czynników opisanych poniżej.
Na ruch wody ma też wpływ siła Coriolisasiła Coriolisa – w jej wyniku kierunek przepływu prądu odchyla się ok. 45° w prawo na półkuli północnej, a w lewo na półkuli południowej. Także siły tarcia pomiędzy warstwami wody powodują hamowanie lub zmianę kierunku prądu.
Wysokość powierzchni Bałtyku może się znacząco zmieniać z północy na południe i z zachodu na wschód. Głębokie obniżenie ciśnienia atmosferycznego nad Zatoką Botnicką (między Finlandią i Szwecją) w połączeniu z wysokim ciśnieniem nad południowym Bałtykiem powoduje zmiany poziomu morza dochodzące do 2 m.
Prądy powierzchniowe – wiatrowe (dryftowe)
Ruch mas wody spowodowany ruchem powietrza (wiatrem) odgrywa istotną rolę w transporcie materii i energii w biosferze. Wiatr przesuwa masy wody na powierzchni oceanu, a te wskutek tarcia wywołują ruch wody do 100 m w głąb, przy czym zmienia się jego kierunek – to spirala Ekmana wynosząca chłodne i bogate w składniki mineralne wody z głębi na powierzchnię. Prądy powstałe w wyniku krótkotrwałych wiatrów są nazywane prądami wiatrowymi. Wiatry wiejące stale: pasaty w strefie równikowej, monsuny na półkuli południowej i przeważające wiatry zachodnie w strefie umiarkowanej wywołują ciepłe prądy dryftowe. Z reguły nie sięgają one głęboko. Wyjątkiem są Prąd Zatokowy (Golfsztrom), który porusza wodę aż do dna Atlantyku na półkuli północnej, i prąd Kuro‑siwo (Prąd Japoński) w północno‑zachodniej części Pacyfiku, sięgający 2,5 km w głąb.
Wiatr wiejący nad oceanem przez 10 godz. powoduje powierzchniowy ruch wody (prąd) o prędkości stanowiącej 2% prędkości wywołującego go wiatru. Wiatry wiejące od lądu (zwykle w kierunku zachodnim) odpychają wodę na powierzchni. Na jej miejsce podpływa woda z głębszych warstw, przynosząc podniesione z dna cząsteczki (muł) i sole mineralne, dzięki czemu użyźnione zostają obszary przybrzeżne. Zjawisko wynoszenia wód z głębin na powierzchnię zwane jest z języka angielskiego upwellingiem.
Cyrkulacja termohalinowa (globalny pas transmisyjnyglobalny pas transmisyjny, transporter)
Siła Coriolisa i siła ciężkości wywołują cyrkulację wody powierzchniowejcyrkulację wody powierzchniowej spiętrzonej przez wiatr: na półkuli północnej woda wiruje w prawo (zgodnie z ruchem wskazówek zegara), a na południowej w lewo. Na kolisty ruch prądów istotny wpływ ma także różnica gęstości wody spowodowana nagrzewaniem warstw powierzchniowych i oddawaniem przez nie ciepła do powietrza. Od Florydy ciepły Prąd Zatokowy (Golfstrom) płynie na północ, ogrzewając powietrze nad zachodnimi i północnymi wybrzeżami Europy. W okolicy Grenlandii jego już zimne i gęste od soli wody opadają na dno i kierują się na południe, płynąc powoli jako prąd głębinowy po dnie Atlantyku do wybrzeży Antarktydy. Zimne wody płyną wzdłuż wybrzeży Australii na Pacyfik, gdzie pojawiają się po kilkuset latach od startu na Północnym Atlantyku. Tu na dużej powierzchni woda jest nagrzewana przez słońce. Ogrzane wody wznoszą się (upwelling) i jako ciepły i żyzny prąd płyną wzdłuż zachodnich wybrzeży Ameryki, dalej zaś przez wody Archipelagu Filipińskiego na Ocean Indyjski i z powrotem na Atlantyk wokół Afryki.
Jak upwelling wpływa na bioróżnorodność?
Zjawisko upwellingu ma duże znaczenie dla produktywności ekosystemów morskichproduktywności ekosystemów morskich. Życie w oceanie jest skoncentrowane głównie w warstwie, gdzie docierają promienie słoneczne, ale większość materii organicznej znajduje się głębiej, na dnie. Są to odchody oraz szczątki roślin i zwierząt, nieustannie opadające w postaci „morskiego śniegu”. Organizmy przydenne rozkładają tę materię do soli mineralnych. Prądy wstępujące przenoszą te związki ku powierzchni, gdzie są potrzebne producentom zjadanym następnie przez konsumentów. Widać to np. u wybrzeży Antarktydy: silne prądy wynoszą pierwiastki biogennepierwiastki biogenne wyżej, gdzie zasilają bogaty morski fitoplankton. Stanowi on pokarm planktonu zwierzęcego, który dzięki tej obfitości może się bujnie rozwijać. Plankton roślinny i zwierzęcy jest pożywieniem dla większych organizmów, np. skorupiaków zwanych krylem (to nazwa zbiorcza dla ok. 85 gatunków). Olbrzymie ilości kryla są wystarczające, by wyżywić największe stworzenia świata – fiszbinowce (walenie) oraz liczne ryby, pingwiny, foki i ptaki morskie.
Czy downwelling również wpływa na organizmy?
Wody powierzchniowe mogą być spychane w dół przez nacisk wody przemieszczającej się z wiatrem w stronę wybrzeża lub w wyniku zmiany kierunku prądu morskiego. Największe znaczenie dla organizmów przydennych ma globalny pas transmisyjny. Niesie on bogato natlenione wody powierzchniowe w głąb, przepłukując dno oceanów. Bez tej „dostawy” tlen zostałby szybko wykorzystany w procesach rozkładu, prowadzonych przez reducentów, i przewagę zyskałyby bakterie beztlenowe. Produkowany przez nie siarkowodór jest zabójczy dla wielu organizmów.
Naukowcy uważają, że 250 mln lat temu prądy głębinowe niemal ustały. Wody ubogie w tlen, za to bogate w metan i siarkowodór wypełniły głębiny, a następnie dotarły do stref przybrzeżnych. Spowodowało to największe w dziejach planety wymieranie permskiewymieranie permskie – zniknęło wówczas na zawsze niemal 95% gatunków morskich.
Słownik
powierzchniowy ruch wody napędzany wiatrem i modyfikowany przez siłę Coriolisa
pierwiastki niezbędne do życia, wykorzystywane do budowy struktury organizmów lub w procesach metabolicznych; dzielą się na mikroelementy i makroelementy; krążą w biosferze
ilość związków organicznych wyprodukowanych w jednostce czasu lub intensywność magazynowania energii w wiązaniach tych związków
tempo wytwarzania asymilatów przy udziale energii słonecznej (w jednostce czasu na jednostkę powierzchni)
tempo wykorzystania materii i energii przez konsumentów do wytworzenia swojej biomasy
pozorne odchylenie (od linii prostej) toru poruszającego się obiektu, związane z ruchem układu odniesienia; sprawia to, że np. wiatr lub prąd morski zmienia kierunek (odchyla się) – na półkuli północnej w prawo, a na południowej w lewo
(gr. therme – ciepło, hals – sól) – przemieszczanie się mas wody na powierzchni i w głębinach wynikające z różnic gęstości, która jest zależna od temperatury i zasolenia; cyrkulacja ta reguluje klimat, a pośrednio warunki życia na Ziemi
okres w dziejach Ziemi, kiedy wskutek różnych przyczyn wymarło od 30 do 95% ówcześnie istniejących gatunków; udokumentowano pięć wielkich wymierań i uważa się, że obecnie trwa szóste – spowodowane działalnością człowieka