Тема 5. Природа Мирового океана

1. Геологическое строение и рельеф дна

2. Воды Мирового океана

3. Жизнь в океане

4. Географические пояса Мирового океана

Суша, к которой обращено основное внимание физико-географов и жителей Земли, занимает только 29,2 % поверхности нашей планеты (149 млн. км²). Остальная площадь (70,8 % или 361 млн.км²) принадлежит Мировому океану. Поэтому без рассмотрения основ функционирования океаносферы, немыслимо целостное изучение геосферы.

Существует гипотеза, согласно которой безжизненная планета Земля около 4 млрд. лет назад была покрыта ледовым панцирем, подобно некоторым телам Солнечной системы, например спутнику Юпитера - Европе. Отсюда вытекает вывод, что площадь Мирового океана раньше была большей, чем сейчас. Это подтверждается современными исследованиями генезиса осадочных и метаморфических пород в разных частях Земли.

Вода-это основа жизни; в живых организмах ее количество составляет от 30 до 99 % их массы.

1.Геологическое строение и рельеф дна. На дне океанов выделяются следующие крупнейшие элементы рельефа, которые называются геотекстурами или планетарными морфоструктурами (рис. 1).

Ложе океана состоит из океанических котловин и океанических поднятий, подводных гор, хребтов и возвышенностей. Котловины и возвышенности ложа океана имеют разную мощность океанической коры, в котловинах верхний базальтовый слой имеет мощность 4-7 км, а на возвышенностях – 10-13 км. В котловинах встречаются многочисленные абиссальные холмы, которые являются либо старыми вулканами, либо интрузиями. Над дном котловин возвышаются отдельные горы. Некоторые из них поднимаются над поверхностью океана и образуют вулканические острова (например, Гавайские). Г. Мауна-Кеа на острове Гавайи является высочайшей горной вершиной Земли (6000 метров под водой и 4200 метров над поверхностью воды). Некоторые подводные хребты имеют платообразные вершины с большой толщей на них карбонатных осадков. Подводные горы, как правило, имеют вулканическое происхождение. Многие из них имеют уплощенные вершины – это гайоты. Вершины некоторых гайотов находятся выше дна океана на 2000-2500 м., а средняя глубина океана над ними 1,3-1,5 км. Уникальными образованиями океана являются атоллы. Это коралловые постройки, венчающие вершины подводных гор (рис. 2). Большая мощность кораловых построек говорит об вертикальных движениях земной коры. Самые древние кораллы залегают на глубине 1300 м и имеют эоценовый возраст (30-40 млн. лет).

Донные отложения. Очень широко распространены красные глины в особенности в северном полушарии. Это обуславливается очень большой глубиной котловин. В умеренных широтах пояс диатомовых илов. В экваториальной части четко выражен пояс кремнистых радиоляриевых отложений. В котловинах окраинных морей – кораллово-водорослевые биогенные отложения. Другой тип донных известковых отложений-форамениферы (максимальная глубина распространения – 4 км, глубже происходит их растворение. На дне ложа океана местами в изобилии встречаются железомарганцевые конкреции. Наиболее обширны их скопления в наиболее глубоководных частях.

Срединно-океанические хребты были выявлены в 1950-1960-х годах. С их открытием связана концепция литосферной тектоники плит. Общая длина всей системы хребтов равна 60 000 км. Они являются границами разделов литосферных плит. Срединно-океанские хребты - это целая система нагорий, состоящих из ряда хребтов. Срединно-океанические хребты подразделяются на рифтовые и фланговые зоны (рис. 3).

В рифтовых зонах срединно-океанических хребтов вдоль центрального разлома из мантии выходит базальтовая магма, которая застывая, образует вертикальные блоки, расклинивающие блоки предыдущих стадий застывания. Таким образом происходит образование молодой земной коры и ее раздвижение в противоположные стороны относительно рифтовой зоны

Кроме того, срединно-океанические хребты разбиты на сегменты поперечными троговыми разломами. Сегментарность особенно хорошо выражена в приэкваториальных широтах в связи с проявлением сил экваториального растяжения Земли.

Подводная окраина материков состоит из 3 структур: шельфа, материкового склона и материкового подножья. Шельф – это затопленная часть материка до глубины 200 метров. Особенностью шельфа является тот факт, что оно во время оледенений, когда уровень Мирового океана был ниже современного на 150-200 метров, являлся сушей. На ней формировался почвенно-растительный покров, паслись представители мамонтовой фауны. В пещерах и гротах выходов плотных пород на шельфе происходило образование сталактитов сталагмитов, которые в настоящее время находятся под водой и, в частности, были исследованы командой Жака Ива Кусто.

Характерной особенностью материкового склона является наличие долинообразных каньонов, по склонам которых время от времени скатываются мутьевые или турбидные потоки, наподобие снежных лавин в горах, но только состоящие из взвешенного ила.

Материковые подножья - это обширные аккумулятивные равнины, имеющие лентообразный вид, сложенные осадками, привнесенными гравитационными процессами с суши.

Переходная зона делится на 3 структуры: котловины окраинных морей, островные дуги, глубоководные желоба. В котловинах окраинных морей земная кора лишена гранитного слоя, однако здесь ее мощность выше, чем под ложем океана (из-за сноса больших масс осадков с материков). Поэтому геофизиками она названа субокеанической. В некоторых местах мощность осадков превышает 3 км. Островная дуга – это подводный хребет, увенчанный вулканами (Курильские, Алеутские, Японские и др. острова). Более 70 % всех действующих вулканов мира приурочено к островным дугам. Глубоководный желоб – это вытянутый и сравнительно узкий участок океанического дна с крутым падением склонов до отметок максимальных глубин океана (8000-11000 метров). Глубоководные желоба – это геоморфологические антиподы срединно-океанических хребтов. В них происходит разрушение земной коры – ее погружение в мантию, что сопровождается вулканизмом и землетрясениями.

Важнейшей географической и геологической чертой переходной зоны является, наряду с интенсивной вулканической деятельностью, высокая степень сейсмичности и закономерное распределение эпицентров глубокофокусных (глубина более 300 км), среднефокусных (глубина 50-300 км) и поверхностных (глубина менее 50 км) землетрясений (рис. 4).

Гипоцентры глубокофокусных, среднефокусных и поверхностных землетрясений приурочены к некоторым зонам, уходящим от поверхности Земли в ее недра. Эти зоны, получившие название зон Бенисффа-Заварицкого, наклонены под углом 30-60  и уходят под окраинные моря или даже под окраину материка. Вдоль указанных зон происходит погружение океанических плит под континентальные.

2. Воды Мирового океана. Морская вода - это сложный раствор, состоящий более чем 60 компонентов, в том числе и золота. В 11 тоннах воды содержится 1 г золота. Количество граммов твердых растворенных веществ в 1 кг морской воды, выраженное в промилле (‰), называется соленостью. Соленость варьирует в широких пределах от 4 ‰ в Балтийском море до 44 ‰ в Красном море и 200 ‰ - в Мертвом море. Средняя соленость Мирового океана изменяется от 32 до 37 ‰. Океаническая вода в отличие от воды Черного моря, где соленость 17‰, при попадании в глаза вызывает жжение.

Водный баланс Мирового океана можно выразить следующей формулой: Б=А+С-И, где А - атмосферные осадки (458 тыс. км³), С - речной сток с материков - 47 тыс. км³ , И - ежегодное испарение (505 тыс. км³). В кругообороте воды участвует лишь очень незначительная часть гидросферы (0,04 %). Для полного обновления вод Океана требуется около 2500 лет, по другим расчетам около 6 000 лет.

Термика вод Мирового океана. Суточный и годовой ход температуры в Океане сглажен по сравнению с материками. Суточные изменения температуры в среднем составляют 0,5-1 С, годовая амплитуда – 5-10 С. Средняя температура воды Океана +17,5С. Среди океанов самый теплый океан -Тихий (+19,4С), а самый холодный - Северный Ледовитый (-0,75С). Среди географических поясов самые теплые воды находятся в экваториальном и тропическом поясах, они хорошо очерчиваются годовой изотермой +25С. С глубиной температура воды понижается, причем на некоторой глубине (от 100 до 700 м) отчетливо выделяется слой с очень резким падением температур, который называется главным термоклином. В придонных слоях океана температура составляет +1 - +2,5С.

Циркуляция вод Мирового океана. В главных чертах поверхностная циркуляция океанических вод предопределена общими законами циркуляции атмосферы. Рассмотрим систему течений, вызванных пассатами. Особенно хорошо она выражена в Тихом океане. Сталкиваясь с сушей пассатные течения поворачивают. Северная ветвь движется вдоль Евразии, а южная – вдоль Австралии. Между ними находится срединная ветвь, которая формирует межпассатное противотечение. Остальные течения можно рассмотреть в соответствии с направлением движения воздуха в центрах действия атмосферы. Распределение течений на поверхности океана обусловливает в одних зонах - схождение потоков воды или конвергенцию, а в других – их расхождение или дивергенцию. В зонах конвергенции возникает избыток вод, вызывающий уход их на глубину, а в зонах дивергенции возникают благоприятные условия восходящих движений глубинных вод. Опускание вод, главным образом, происходит в западных участках океана и донные противотечения перемещаются с запада на восток в противоположную сторону направления пассатных течений. Опускающиеся воды насыщены кислородом, что способствует развитию в придонных слоях жизни. Поднимающиеся воды богаты биогенными веществами, что также стимулирует развитие жизни в поверхностных слоях океана – в зонах апвеллинга.

Арктические и Антарктические воды в связи с более низкими температурами обладают большей плотностью, поэтому в высоких широтах также происходит погружение вод и движение придонных водных масс к экватору. Большее охлаждение вод на Антарктическом шельфе вызывает общую миграцию донных масс из южного полушария в северное. Эти подводные течения участвуют в формировании рельефа ложа океана.

3. Жизнь в Мировом океане. В океане обитает около 150 тысяч видов животных и более 15 тысяч видов растений. 80 % всей фитомассы океана приходится на одноклеточные водоросли, насчитывающие 1300 видов. В полярных широтах широко развиты бурые водоросли. В тропиках много фукусовых и особенно известковых красных водорослей.

Фауна Мирового океана наиболее разнообразна в теплых широтах. Так, в морях Индонезийского архипелага известно более 2000 видов рыб, тогда как в северных морях их насчитывается только около 300. Фауна молюсков в тропической зоне включает более 6000 видов. Также очень богата фауна кораллов.

Скопления жизни в океане сосредоточены в его верхнем слое – до глубины проникновения солнечного света (140-150 метров). Однако в местах выхода термальных вод на дне океана (на глубинах более 4000 метров) образуются так называемые «черные курильщики». Выбросы серы и высокие температуры (до 300 ⁰ С) способствуют здесь развитию специфических форм жизни (из прогонофор, голотурий и других экзотических животных).

По условиям обитания все морские организмы подразделяются на планктон, бентос и нектон. Планктон состоит из мельчайших организмов, находящихся во взвешенном состоянии, которые не имеют органов активного плавания и в буквальном смысле перемещаются по воле волн и течений. К бентосу относятся различные организмы, которые обитают либо на поверхности дна, либо в донном грунте. Нектон объединяет всех морских животных, активно перемещающихся в воде или по ее поверхности. Это рыбы, морские млекопитающие, некоторые представители моллюсков.

Океан хранит много тайн. Одна из них - морские драконы (рис. 5), гигантские змеи, гигантские кальмары, светящиеся огни, которые ночью движутся в океанических глубинах. Много очевидцев этих встреч среди путешественников. Много гипотез, связанных с подводными цивилизациями. Рассказать про китов. Почему они (млекопитающие) перешли с суши в океан? В местах плавников рудиментарные конечности пальцев. Была ли катастрофа (всемирный потоп)?

4. Географические пояса Мирового океана. Закон географической зональности отчетливо проявляется до глубин 100-150 метров. В этом слое Мирового океана представлены все географические пояса. До глубины 1 км сохраняются основные пояса, а переходные отсутствуют. В придонной части на больших глубинах присутствуют лишь три пояса: два полярных и разделяющий их тропический.

Арктический пояс. Океан покрыт многолетним льдом. Температура воды около 0С или даже ниже. Органический мир беден. Вместе с тем на льдах живут крупные млекопитающие – тюлени и белые медведи.

Субарктический пояс. Южная граница проходит в пределах сезонных льдов. Айсберги - их вред и польза. Титаник, Земля Санникова. Биоразнообразие океана выше вследствие проникновения света сквозь толщу воды и развития фитопланктона. Средняя температура воды - +3..+5С.

Умеренный пояс. Это пояс активной циклонической деятельности, штормов, густой облачности и осадков. Вода обогащена кислородом и питательными солями. Средняя температура +10С. Обилие фитопланктона придает воде зеленоватый цвет. (Кто был на Балтийском море?) Богатые рыбные промыслы в этом поясе дают около половины мирового улова рыбы.

Субтропический пояс: Средняя температура воды -+15..+16С. Ослаблено вертикальное перемешивание океанических вод. Из-за сравнительно высоких температур низкое содержание О₂ и бедность фитожизни являются причиной сравнительно небольшой массы рыбных ресурсов.

Тропический пояс: Средняя температура воды - +20С. Высокая соленость воды вследствие испарения - бедность О₂ – мало рыбных запасов.

Субэкваториальный и экваториальный пояса - усиливается перемешивание вод, поэтому они обогащены О₂ и повышаются рыбные запасы.