OZEANOGRAPHIE: GESCHICHTE, FACHGEBIET, BRANCHEN UND FORSCHUNG - WISSENSCHAFT - 2025

Die Ozeanographie ist die Wissenschaft, die die Ozeane und Meere in ihren physikalischen, chemischen, geologischen und biologischen Eigenschaften untersucht. Die Kenntnis der Ozeane und Meere ist von wesentlicher Bedeutung, da nach anerkannten Theorien die Meere das Zentrum des Lebens auf der Erde sind.

Das Wort Ozeanographie stammt aus dem Griechischen okeanos (Wasser, das die Erde umgibt) und Graphein (beschreiben) und wurde 1584 geprägt. Es wird als Synonym Ozeanologie (Untersuchung von Gewässern) verwendet und erstmals 1864 verwendet.

Ozeanographisches Schiff und autonomes Fahrzeug in Lorne, Schottland. Quelle: StifynTonna, aus Wikimedia Commons

Es begann sich aus dem antiken Griechenland mit den Werken von Aristoteles zu entwickeln. Später, im 17. Jahrhundert, führte Isaac Newton die ersten ozeanographischen Studien durch. Aus diesen Studien haben verschiedene Forscher wichtige Beiträge zur Entwicklung der Ozeanographie geleistet.

Die Ozeanographie ist in vier Hauptstudienbereiche unterteilt: Physik, Chemie, Geologie und Meeresbiologie. Zusammengenommen ermöglichen diese Studienzweige eine umfassende Auseinandersetzung mit der Komplexität der Ozeane.

Die jüngste Forschung in der Ozeanographie hat sich auf die Auswirkungen des globalen Klimawandels auf die Dynamik der Ozeane konzentriert. Ebenso war die Untersuchung von Ökosystemen in Meeresgräben von Interesse.

Geschichte

Die Anfänge

Der Mensch hat von Anfang an eine Beziehung zu den Meeren und Ozeanen. Seine ersten Ansätze zum Verständnis der Meereswelt waren praktisch und nützlich, da sie eine Quelle für Nahrungsmittel und Kommunikationskanäle darstellten.

Die Seeleute waren daran interessiert, die Seewege durch die Erstellung von Navigationskarten festzulegen. Ebenso war es zu Beginn der Ozeanographie von großer Bedeutung, die Bewegung der Meeresströmungen zu kennen.

Im biologischen Bereich beschrieb der Philosoph Aristoteles bereits im antiken Griechenland 180 Arten von Meerestieren.

Einige der ersten ozeanographischen theoretischen Studien stammen von Newton (1687) und Laplace (1775), die Oberflächenfluten untersuchten. In ähnlicher Weise machten Seefahrer wie Cook und Vancouver im späten 18. Jahrhundert wichtige wissenschaftliche Beobachtungen.

XIX Jahrhundert

Der Vater der biologischen Ozeanographie gilt als der britische Naturforscher Edward Forbes (1815-1854). Dieser Autor war der erste, der Untersuchungen zur marinen Biota in verschiedenen Tiefen durchführte. So konnte ich feststellen, dass die Organismen auf diesen Ebenen unterschiedlich verteilt waren.

Viele andere Wissenschaftler dieser Zeit leisteten wichtige Beiträge zur Ozeanographie. Unter diesen war Charles Darwin der erste, der erklärte, wie die Atolle (Koralleninseln) entstanden, während Benjamin Franklin und Louis Antoine de Bougainville zur Kenntnis der Meeresströmungen des Nord- bzw. Südatlantiks beitrugen.

Mathew Fontaine Maury war ein nordamerikanischer Wissenschaftler, der als Vater der physikalischen Ozeanographie gilt. Dieser Forscher war der erste, der systematisch große Ozeandaten sammelte. Ihre Daten wurden hauptsächlich aus Schiffsnavigationsaufzeichnungen erhalten.

Mathew Fontaine. Quelle: Maury Brendann, über Wikimedia Commons

In dieser Zeit wurden Marineexpeditionen zu wissenschaftlichen Zwecken organisiert. Die erste davon war die des englischen Schiffes HMS Challenger, angeführt vom Schotten Charles Wyville Thomson. Dieses Schiff segelte von 1872 bis 1876, und die darin erzielten Ergebnisse sind in einer Arbeit von 50 Bänden enthalten.

20. Jahrhundert

Während des Zweiten Weltkriegs hatte die Ozeanographie eine große Anwendbarkeit, um die Mobilisierung von Flotten und Landungen zu planen. Von dort kamen unter anderem Untersuchungen zur Wellendynamik, zur Schallausbreitung im Wasser und zur Küstenmorphologie.

1957 wurde das Internationale Geophysikalische Jahr gefeiert, das für die Förderung ozeanographischer Studien von großer Bedeutung war. Diese Veranstaltung war entscheidend für die Förderung der internationalen Zusammenarbeit bei der Durchführung ozeanographischer Studien weltweit.

Im Rahmen dieser Zusammenarbeit wurde 1960 eine gemeinsame U-Boot-Expedition zwischen der Schweiz und den Vereinigten Staaten durchgeführt. Die Bathyscaphe (kleines Tieftauchschiff) Triest erreichte im Marianengraben eine Tiefe von 10.916 Metern.

Bathyscaphe Triest. Quelle: Siehe Seite für den Autor über Wikimedia Commons.

Eine weitere wichtige Unterwasserexpedition wurde 1977 mit dem US-amerikanischen Tauchboot Alvin durchgeführt. Diese Expedition ermöglichte es, hydrothermale Tiefseewiesen zu entdecken und zu studieren.

Schließlich ist die Rolle von Commander Jacques-Yves Cousteau bei der Kenntnis und Verbreitung der Ozeanographie hervorzuheben. Cousteau leitete viele Jahre lang das französische ozeanografische Schiff Calypso, auf dem zahlreiche ozeanografische Expeditionen durchgeführt wurden. Ebenso wurden im informativen Bereich verschiedene Dokumentarfilme gedreht, aus denen die von Jacques Cousteau als The Underwater World bekannte Serie bestand.

Forschungsbereich

Das Untersuchungsgebiet der Ozeanographie umfasst alle Aspekte der Weltmeere und -meere, einschließlich der Küstengebiete.

Die Ozeane und Meere sind physikalisch-chemische Umgebungen, in denen eine große Vielfalt des Lebens herrscht. Sie stellen eine aquatische Umgebung dar, die etwa 70% der Planetenoberfläche einnimmt. Das Wasser und seine Ausdehnung sowie die astronomischen und klimatischen Kräfte, die es beeinflussen, bestimmen seine besonderen Eigenschaften.

Es gibt drei große Ozeane auf dem Planeten; der Pazifik, Atlantik und Indianer. Diese Ozeane sind miteinander verbunden und trennen große kontinentale Regionen. Der Atlantik trennt Asien und Europa von Amerika, während der Pazifik Asien und Ozeanien von Amerika trennt. Der Indische Ozean trennt Afrika von Asien in der Nähe von Indien.

Ozeanbecken beginnen an der Küste, die mit dem Festlandsockel verbunden ist (untergetauchter Teil der Kontinente). Die Plattformfläche erreicht eine maximale Tiefe von 200 m und endet in einem steilen Hang, der mit dem Meeresboden verbunden ist.

Der Meeresboden hat Berge mit einer durchschnittlichen Höhe von 2000 m (Grate) und eine zentrale Furche. Von hier kommt das Magma aus der Asthenosphäre (innere Schicht der Erde aus viskosen Materialien), die sich ablagert und den Meeresboden bildet.

Zweige der Ozeanographie

Die moderne Ozeanographie ist in vier Studienbereiche unterteilt. Die Meeresumwelt ist jedoch stark integriert, und daher verwalten Ozeanographen diese Gebiete, ohne sich übermäßig zu spezialisieren.

Physikalische Ozeanographie

Dieser Zweig der Ozeanographie untersucht die physikalischen und dynamischen Eigenschaften von Wasser in Ozeanen und Meeren. Ihr Hauptziel ist es, die Zirkulation der Ozeane und die Verteilung der Wärme in diesen Gewässern zu verstehen.

Berücksichtigen Sie Aspekte wie Temperatur, Salzgehalt und Dichte des Wassers. Weitere relevante Eigenschaften sind Farbe, Licht und Schallausbreitung in den Ozeanen und Meeren.

Dieser Zweig der Ozeanographie untersucht auch die Wechselwirkung der atmosphärischen Dynamik mit Wassermassen. Darüber hinaus umfasst es die Bewegung von Meeresströmungen in verschiedenen Maßstäben.

Chemische Ozeanographie

Es untersucht die chemische Zusammensetzung von Meeresgewässern und Sedimenten, die grundlegenden chemischen Kreisläufe und ihre Wechselwirkungen mit der Atmosphäre und der Lithosphäre. Zum anderen befasst es sich mit der Untersuchung der Veränderungen, die durch die Zugabe anthropischer Substanzen hervorgerufen werden.

Ebenso untersucht die chemische Ozeanographie, wie sich die chemische Zusammensetzung von Wasser auf die physikalischen, geologischen und biologischen Prozesse der Ozeane auswirkt. Im speziellen Fall der Meeresbiologie wird interpretiert, wie sich die chemische Dynamik auf lebende Organismen auswirkt (marine Biochemie).

Geologische Ozeanographie oder Meeresgeologie

Dieser Zweig ist für die Untersuchung des ozeanischen Substrats einschließlich seiner tiefsten Schichten verantwortlich. Die dynamischen Prozesse dieses Substrats und ihr Einfluss auf die Struktur des Meeresbodens und der Küsten werden angesprochen.

Die Meeresgeologie untersucht die mineralogische Zusammensetzung, Struktur und Dynamik der verschiedenen ozeanischen Schichten, insbesondere derjenigen, die mit den vulkanischen Aktivitäten von U-Booten und den Subduktionsphänomenen der Kontinentalverschiebung zusammenhängen.

Die auf diesem Gebiet durchgeführten Untersuchungen ermöglichten es, die Ansätze der Theorie der Kontinentalverschiebung zu verifizieren.

Andererseits hat dieser Zweig aufgrund seiner großen Bedeutung für die Gewinnung von Bodenschätzen eine äußerst relevante praktische Anwendung in der modernen Welt.

Geologische Prospektionsstudien am Meeresboden ermöglichen die Nutzung von Offshore-Feldern, insbesondere von Erdgas und Öl.

Biologische Ozeanographie oder Meeresbiologie

Dieser Zweig der Ozeanographie untersucht das Meeresleben und umfasst daher alle Bereiche der Biologie, die auf die Meeresumwelt angewendet werden.

Das Gebiet der Meeresbiologie untersucht sowohl die Klassifikation von Lebewesen und ihrer Umwelt als auch ihre Morphologie und Physiologie. Darüber hinaus werden die ökologischen Aspekte berücksichtigt, die diese Artenvielfalt mit ihrer physischen Umgebung in Verbindung bringen.

Korallenriff in den Ritiks der Andamanen (Indien), von Wikimedia Commons

Die Meeresbiologie ist je nach dem Gebiet der Meere und Ozeane, die Sie untersuchen, in vier Zweige unterteilt. Diese sind:

• Pelagische Ozeanographie : Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung von Ökosystemen in offenen Gewässern, weit entfernt vom Festlandsockel.
• Neritische Ozeanographie : Lebende Organismen, die in küstennahen Gebieten innerhalb des Festlandsockels vorkommen, werden berücksichtigt.
• Benthische Ozeanographie : Bezogen auf die Untersuchung der Ökosysteme auf der Oberfläche des Meeresbodens.
• Grundozeanographie : Es werden lebende Organismen untersucht, die in der Nähe des Meeresbodens in Küstengebieten und im Festlandsockel leben. Eine maximale Tiefe von 500 m ist vorgesehen.

Aktuelle Forschung

Physikalische Ozeanographie und Klimawandel

Neuere Forschungen umfassen diejenigen, die die Auswirkungen des globalen Klimawandels auf die Dynamik der Ozeane bewerten. Beispielsweise wurde festgestellt, dass das Hauptstromsystem des Ozeans (der Atlantikstrom) seine Dynamik verändert.

Es ist bekannt, dass das System der Meeresströmungen durch Unterschiede in der Dichte der Wassermassen erzeugt wird, die hauptsächlich durch Temperaturgradienten bestimmt werden. Somit sind Heißwassermassen leichter und verbleiben in den Oberflächenschichten, während kalte Massen sinken.

Im Atlantik bewegen sich warme Wassermassen vom Golfstrom aus der Karibik nach Norden, und wenn sie sich nach Norden bewegen, kühlen sie ab und sinken und kehren nach Süden zurück. Laut dem Leitartikel der Zeitschrift Nature (556, 2018) hat sich dieser Mechanismus verlangsamt.

Es wird vermutet, dass die Verzögerung des aktuellen Systems auf das durch die globale Erwärmung verursachte Auftauen zurückzuführen ist. Dies führt dazu, dass die Frischwasserversorgung größer ist und die Salzkonzentration und die Dichte des Wassers verändert werden, was sich auf die Bewegung der Wassermassen auswirkt.

Der Stromfluss trägt zur Regulierung der Welttemperatur, der Verteilung von Nährstoffen und Gasen bei, und ihre Veränderung hat schwerwiegende Folgen für das Planetensystem.

Chemische Ozeanographie

Eine der Forschungslinien, die derzeit die Aufmerksamkeit der Ozeanographen auf sich zieht, ist die Untersuchung der Versauerung der Meere, hauptsächlich aufgrund der Auswirkung des pH-Werts auf das Leben im Meer.

Der CO ₂ -Gehalt in der Atmosphäre hat in den letzten Jahren aufgrund des hohen Verbrauchs fossiler Brennstoffe durch verschiedene menschliche Aktivitäten stark zugenommen.

Dieses CO ₂ löst sich im Meerwasser und führt zu einer Abnahme des pH-Werts der Ozeane. Die Versauerung der Ozeane wirkt sich negativ auf das Überleben vieler Meeresspezies aus.

2016 führten Albright und Kollegen das erste Experiment zur Versauerung der Ozeane in einem natürlichen Ökosystem durch. In dieser Untersuchung wurde festgestellt, dass durch Versauerung die Verkalkung von Korallen um bis zu 34% reduziert werden kann.

Meeresgeologie

Dieser Zweig der Ozeanographie hat die Bewegung tektonischer Platten untersucht. Diese Platten sind Fragmente der Lithosphäre (starre äußere Schicht des Erdmantels), die sich über die Asthenosphäre bewegen.

Jüngste Untersuchungen von Li und Kollegen, die 2018 veröffentlicht wurden, ergaben, dass große tektonische Platten aus der Fusion kleinerer Platten stammen können. Die Autoren klassifizieren diese Mikrotiterplatten anhand ihrer Herkunft und untersuchen die Dynamik ihrer Bewegungen.

Darüber hinaus stellen sie fest, dass mit den großen tektonischen Platten der Erde eine große Anzahl von Mikroplatten verbunden ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Beziehung zwischen diesen beiden Plattentypen dazu beitragen kann, die Theorie der Kontinentalverschiebung zu festigen.

Biologische Ozeanographie oder Meeresbiologie

In den letzten Jahren war das Vorhandensein von Organismen in Meeresgräben eine der auffälligsten Entdeckungen in der Meeresbiologie. Eine dieser Studien wurde im Graben der Galapagos-Inseln durchgeführt und zeigte ein komplexes Ökosystem, in dem zahlreiche Wirbellose und Bakterien vorhanden sind (Yong-Jin 2006).

Meeresgräben haben aufgrund ihrer Tiefe (2.500 Meter über dem Meeresspiegel) keinen Zugang zu Sonnenlicht, daher hängt die trophische Kette von autotrophen chemosynthetischen Bakterien ab. Diese Organismen fixieren CO ₂ aus Schwefelwasserstoff, der aus hydrothermalen Entlüftungsöffnungen erhalten wird.

Es wurde festgestellt, dass Makroinvertebratengemeinschaften, die in tiefen Gewässern leben, sehr unterschiedlich sind. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Komprimierung dieser Ökosysteme relevante Informationen liefert, um den Ursprung des Lebens auf dem Planeten aufzuklären.

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