Вертикальная структура вод мирового океана. Лекция: Структура и водные массы Мирового океана

Пространственные измене­ния гидрохимических характеристик вод, прослеживаемые в горизонтальном и вер­тикальном направлениях, тесно связаны с циркуляцией и гидрологической структурой вод Мирового океана. Эта связь находит выражение в том, что поверхностные, промежуточ­ные и глубинные воды, различаясь гидрологическими характе­ристиками, отличаются также (и иногда достаточно резко) со­держанием биогенных и других элементов, кислородным режимом, рН, щелочностью и другими гидрохимическими показателями. Использование гидрохимических данных при анализе происхождения и распределения различных типов вод, как известно, широко применяется в практике океанографических исследо­ваний.

Факторы, определяющие формирование гидрологической структуры океана в зависимости от широтных климатических зон, общей циркуляции вод и особенностей вертикального рас­пределения вод, одновременно являются и факторами, под действием которых создается гид­рохимическая структура океана. В то же время, надо учитывать, что в формирова­нии гидрохимической структуры большое значение принадле­жит биологическим процессам (например, развитие фитопланктона). Их воздействие, особенно в поверхностных слоях, усложняет зависимости гидрохимических характеристик от общих гидрологических усло­вий.

В вертикальной гидрохимической структуре вод океана, как и при гидрологическом подразделении обычно выде­ляются три зоны (или слоя): поверхностная, промежуточная и глубинная. Трехслойная вертикаль­ная гидрохимическая структура обусловловлена значительным изменением всех гидрохимических характеристик по вертикали и их однонаправленным ходом в каждой из зон. Обобщенно эти три зоны можно охарактеризовать:

1. Поверхностный слой - в его пределах находится фото­синтетическая зона и происходит образование ор­ганического вещества и наиболее интенсивные процессы минерализации. Выделяется пониженными и изменчивыми концентра­циями биогенных элементов, иногда и растворенного СО 2 , высо­ким содержанием кислорода, максимальными значениями рН. Роль поверхностного слоя в формировании гидрохимических особенностей вод и, следовательно, гидрохимической структуры исключительно велика. Здесь закладывается основа гидрохимического состава, который, видоизменяясь в ходе процессов циркуляции, перемешивания, подъема и опускания вод, биохимических процессов, обусловливает многие типичные гидрохимические показатели вод разного проис­хождения.

2. Промежуточный слой , наоборот, характеризуется увеличением концентраций биогенных элементов и растворенной СО 2 , сниже­нием содержания кислорода до минимума и понижением рН. Промежуточный слой важен тем, что в нем происходит перемещение отдельных типов вод, ко­торое приводит к перераспределению гидрохимических свойств вод океана, переносу биогенных элементов, кислорода и других компонентов химического состава. Воды промежуточного слоя способствуют обмену веществом в океане.

3. Глубинный слой - изменения всех гидрохимических характери­стик сравнительно невелики, несколько возрастает концентра­ция растворенного кислорода, содержание биогенных элементов меняется по-разному - азота и фосфора слегка снижается или остается неизменным, а кремния возрастает, увеличивается рН.

Вертикальная гидрохимическая структура, сохраняя свою принципиальную основу, по-разному проявляется в широтных зонах каждого из океанов. Во всех зонах отмечаются изменения количественного содержания и вертикального распределе­ния кислорода и биогенных элементов.

1. В субарктиче­ской зоне гидро­химические различия по слоям наиболее слабо выражены, здесь очень высокое содержание растворенного кислорода и минимальное биогенных элементов. Воды этой зоны, проникая к югу на глубинах, обогащают промежуточные и глубинные слои других зон кис­лородом.

2. В се­верной субтропической зоне более выражено распределение гидрологических показателей, в том числе растворенного кислорода и кремния по слоям.

3. В водах тропических и экваториальной зон прослеживается дальнейшее обострение границ между слоями, усложняется распределение растворенного кислорода в поверхностном слое, четко выде­ляется слой кислородного минимума. В промежуточ­ном слое заметно возрастает содержание кремния и фосфора.

Как уже от­мечалось, усложнение гидрохимической структуры вод связано с активизацией биологических и биохимических процессов в по­верхностном слое и проникновением водных масс с иными свой­ствами в промежуточном слое.

Региональные особенности вертикальной гидрохимической структуры вод

В Атлантическом океане сказываются следующие факторы:

а) Влияние апвеллинга (подъема вод) на распределение биогенных элементов и кислорода в поверхностном слое у Северо-Запад­ной и Юго-Западной Африки.

б) Внедрение промежуточных суб­арктических и субантарктических вод, что создает дополнительные слои минимума и максимума растворенного кислорода на раз­личных глубинах в тропических широтах.

в) Пониженная концен­трация кремния в промежуточном слое связана с проникнове­нием обедненных кремнием субарктических и средиземномор­ских вод.

г) Воды глубинного слоя Атлантического океана менее богаты биогенными элементами, чем в других океанах, по­скольку интенсивный горизонтальный и вертикальный обмен благоприятствует выравниванию их концентраций.

В Индийском океане гидрохимическая структура вод во мно­гом отличается от структуры вод Атлантического океана. Наи­более четко это проявляется в экваториальных, тропических и субтропических широтах.

а) На юге Индийского океана прослежи­ваются только некоторые количественные различия в концент­рациях биогеных элементов.

б) В муссонной области Индийского океана очень четко выражен поверхностный слой. Наблюдается резкое увеличение содержания фосфора во многом опреде­ляют высокую продуктивность в пределах верхних 50-100 м. Смена более мощного летнего на зимний муссон приводит к уменьшению содержания фосфора в фотосинтетической зоне. Изменения концентраций растворенного кислорода и биогенных элементов прослежи­ваются почти до 3000 м (иногда даже более), что определяет нижнюю границу промежуточного слоя. Осо­бенностью Индийского океана является также то, что воды промежуточного слоя богаты кремнием как в северных, так и в южных широтах.

В Тихом океане основные зональные особенности гидрохи­мической структуры выдерживаются в большинстве его райо­нов.

а) Наиболее значительные отклонения наблюдаются в восточных частях океана. Они связаны с про­никновением более холодных вод под действием восточных по­граничных течений в субтропические и тропические широты, с процессами прибрежного апвеллинга, приводящими к повы­шенным содержаниям биогенных элементов, и как следствие, формирова­нию весьма продуктивных районов. Здесь в поверхностном и частично в промежуточном слоях увеличиваются градиенты гидрохимических характеристик. На востоке экваториальной зоны система подповерхностных течений, поднимающихся на относительно небольшие глубины и усиливающих плотностное разделение вод, создает заметные различия в кислородном ре­жиме биогенных элементов уже в пределах верхнего 50-метро­вого слоя. Проникновение в этот район вод различного проис­хождения, в том числе и поднимающихся с глубины, приводит к высокому содержанию биогенных элементов, особенно фос­фора, концентрация которого на глубине 100 м может превы­шать 2 мкг-ат/л. С подъемом вод связано также и уменьшение мощности поверхностного слоя по направлению к берегу до 75-100 м. В удалении от берега она может превышать 150 м.

б) Субантарк­тическая зона ограничивается положением зон субтропической и экваториальной конвергенции. Опускание вод в зонах конвер­генции создает определенные различия в распределении плотностных и гидрохимических характеристик на севере и юге. На севере это опускание проникает до глубин 400-700 м, на юге - свыше 1000-1200 м.

в) Можно выделить различия между субантарктической и антарктической зонами. Если в субантарктической зоне про­межуточный слой гидрохимической структуры выражен доста­точно отчетливо и характеризуется, пожалуй, даже большей из­менчивостью концентраций растворенного кислорода и биоген­ных элементов, чем поверхностный, то в антарктической зоне промежуточный слой выделяется крайне малыми изменениями концентраций и почти не отличается от глубинного.

Широтная зональность гидрохимической структуры Миро­вого океана вместе с тем не исключает значительных различий в распределении гидрохимических характеристик между цент­ральными и периферическими областями океана, отражающими циркумконтинентальную зональность . Эти различия в наиболь­шей степени проявляются в поверхностном слое и сказываются как на абсолютных значениях гидрохимических характеристик, так и на их временной изменчивости.

Суточная изменчивость гидрохимических характеристик, на которую влияют биологические процессы, охватывает поверхностный слой фотосинтеза. В малопродуктивных рай­онах сожержание кислорода и биогенных элементов может изменяться на порядок. Воздействие изменений синоптического масштаба (прохождение циклонов и антицик­лонов) оценивается в 20% измеряемых гидрохимических ха­рактеристик.

Сезонная изменчивость прослеживается не только во всем поверхностном слое, но и в верхней части (а иногда и глубже) промежуточного слоя. Она наиболее выражена в зо­нах интенсивного конвективного перемешивания (воды поляр­ных и умеренных широт), в муссонных областях, в восточно-экваториальной зоне Тихого океана. Для условий обитания организмов и биопродукционного процесса роль сезонных изменений гидрохимических характеристик в по­верхностном слое особенно велика. Отчетливо прослеживается связь этих изменений с широтными особенностями гидрохимиче­ской структуры в океане. В умеренных и высоких широтах се­зонные изменения освещенности биогенных элементов, темпе­ратуры и динамики вод ограничивают по времени развитие фитопланктона. Вегетационный период здесь продолжается от 1 до 7 месяцев. Основная масса фитопланктона в этот период обитает и продуцирует в относительно тонком верхнем слое воды (до 50-75 м), ограниченном снизу сезонным слоем скачка плотности, возникающем в результате прогрева поверх­ностных вод. В результате жизнедеятельности фитопланктона содержание биогенных элементов значительно снижается по сравнению с предвегетационным периодом. В отдельных райо­нах оно становится настолько малым, что почти полностью лимитирует развитие фитопланктона. Однако в результате осенне-зимнего охлаждения поверхностных вод сезонный слой скачка разрушается, конвективное перемешивание захватывает более глубокие по сравнению с теплыми периодами года слои воды - до 200-500 м, характеризующиеся высоким содержа­нием биогенных элементов. Это обусловливает выравнивание концентраций биогенных элементов в пределах 200-260-метро­вого слоя и, следовательно, повышение их содержания в фотическом слое. К началу следующего вегетационного периода фи­топланктон вновь оказывается достаточно хорошо снабженным питательными веществами. Так, в высокопродуктивном районе о. Ю. Георгия в море Скотия количество фосфора и кремния во время вегетационного периода в слое летнего прогрева (~50 м) составляет в среднем 1,4 и 2-3 мкг-ат/л соответ­ственно. Низкое содержание кремния уже в первой половине вегетационного периода лимитирует развитие фитопланктона. Осенью и зимой конвективное перемешивание захватывает вод­ную толщу примерно до 200 м, увеличивая содержание фосфора до 2,2, а кремния до 20 мкг-ат/л в верхнем слое. В глубо­ководной части Берингова моря, например, содержание биоген­ных элементов в фотическом слое за счет осенне-зимнего кон­вективного перемешивания увеличивается с 0,5 до 2,6 мкг-ат Р/л и с 7,14 до 35 мкг-ат Si/л.

В отличие от областей умеренных и высоких широт, в эква­ториально-тропических областях в связи с отсутствием четко выраженной смены сезонов вертикальная структура вод в пре­делах поверхностного слоя сохраняет основные свои черты в течение всего года. Динамические и световые условия здесь благоприятны для развития фитопланктона круглый год, веге­тационный период охватывает 12 месяцев. Происходит посто­янное потребление биогенных элементов, которое не компен­сируется их регенерацией, хотя и достаточно быстрой. Такой же мощный фактор доставки биогенных элементов, как конвек­тивное перемешивание, здесь отсутствует. Фотический слой ока­зывается обедненным питательными веществами; новообразо­вание органического вещества резко ослабевает. Например, в западной части тропической зоны Атлантического океана к югу от экватора концентрация азота, фосфора и кремния остается на очень низком уровне в течение всего года - в сред­нем соответственно 0,5; 0,2 и 2,6 мкг-ат/л. И лишь в зонах при­брежного апвеллинга, частично экваториальной дивергенции, подъем поверхностных вод приводит к форми­рованию районов, богатых биогенными веществами и, как следствие, высокопродуктивных.

Межгодовая изменчивость гидрохимических характеристик может дости­гать 10-20 и даже 50 % значений гидрохимических характе­ристик и связана с общим изменением режима океана под действием крупномасштабных колебаний океана и атмосферы.

Причины, нарушающие равновесие: Течения Приливы и отливы Изменение атмосферного давления Ветер Береговая линия Сток воды с суши

Мировой океан – система сообщающихся сосудов. Но их уровень не всегда и не везде одинаков: на одной широте выше у западных берегов; на одном меридиане повышается с юга на север

Циркуляционные системы Горизонтальный и вертикальный перенос масс воды осуществляется в форме системы вихрей. Циклонические вихри – масса воды движется против часовой стрелки и поднимается. Антициклонические вихри – масса воды движется по часовой стрелке и опускается. Оба движения порождаются фронтальными возмущениями атмо- гидросферы.

Конвергенция и дивергенция Конвергенция – сходимость водных масс. Уровень океана повышается. Давление и плотность воды повышаются и она опускается. Дивергенция – расходимость водных масс. Уровень океана понижается. Происходит подъём глубинной воды. http: //www. youtube. com/watch? v=dce. MYk. G 2 j. Kw

Вертикальная стратификация Верхняя сфера (200 -300 м.) А) верхний слой (неск. микрометров) В) слой воздействия ветра (10 -40 м.) С) слой скачка температур (50 -100 м.) D) слой проникновения сезонной циркуляции и изменчивости температур Океанические течения захватывают только водные массы верхней сферы.

Глубинная сфера Не доходит до дна на 1000 м.

Свойства и динамика океанических вод, обмен энергии и веществ как в Мировом океане, так и между океаносферой и атмосферой сильно зависят от процессов, определяющих природу всей нашей планеты. Вместе с тем сам Мировой океан оказывает исключительно сильное влияние на планетарные процессы, т. е. на те процессы, с которыми связано формиро­вание и изменение природы всего земного шара.

Главные океанские фронты по положению почти совпадают с атмосферными. Значение главных фронтов в том, что они разграничивают тёплую и высокосолёную сферу Мирового океана от холодной и низкосолёной. Через главные фронты внутри океанской толщи происходит обмен свойствами между низкими и высокими широтами и завершается конечная фаза этого обмена. Кроме гидрологических фронтов выделяют климатические фронты океана, что особенно важно, так как климатические фронты океана, имея планетарный масштаб, подчёркивают генеральную картину зональности распределения океанологических характеристик и структуры динамической системы циркуляции вод на поверхности Мирового океана. Они же служат основой для климатического районирования. В настоящее время в пределах океаносферы существует довольно большое разнообразие фронтов и фронтальных зон. Они могут рассматриваться как границы вод с различной температурой и соленостью, течений и т. д. Сочетание в пространстве водных масс и границ между ними (фронтов) образует горизонтальную гидрологическую структуру вод отдельных районов и Океана в целом. В соответствии с законом географической зональности выделяют следующие важнейшие типы в горизонтальной структуре вод: экваториальные, тропические, субтропические, субарктические (субполярные) и субантарктические, арктические (полярные) и антарктические. Каждая горизонтальная структурная зона имеет соответственно и собственную вертикальную структуру, например, экваториальная поверхностная структурная зона, экваториальная промежуточная, экваториальная глубинная, экваториальная придонная и наоборот, в каждом вертикальном структурном слое можно выделить горизонтальные структурные зоны. Кроме того, в пределах каждой горизонтальной структуры выделяются более дробные подразделения, например, перу-чилийская или калифорнийская структура и т.д., что, в конечном счёте, обуславливает всёмногообразие вод Мирового океана. Границами разделения вертикальных структурных зон являются пограничные слои, а важнейших типов вод горизонтальной структуры океанские фронты.

· Вертикальная структура вод океана

В каждой структуре одноименные по вертикальному расположению водные массы в разных географических регионах имеют различные свойства. Естественно, что у Алеутских островов, или у берегов Антарктиды, или на экваторе водная толща отличается по всем своим физическим, химическим и биологическим характеристикам. Однако однотипные водные массы связывает общность их происхождения, близкие условия трансформации и распространения, сезонная и многолетняя изменчивость.

Поверхностные водные массы наиболее подвержены гидротермодинамическому влиянию всего комплекса атмосферных условий, г. частности годового хода температуры воздуха, осадков, ветров, влажности. При переносе течениями из областей образования в другие районы поверхностные воды сравнительно быстро трансформируются и приобретают новые качества.

Промежуточные воды формируются в основном в зонах климатически стационарных гидрологических фронтов либо в морях средиземноморского типа субтропического и тропического поясов. В первом случае они образуются как распресненные и сравнительно холодные, а во втором - как теплые и соленые. Иногда выделяют дополнительное структурное объединение - подповерхностные промежуточные воды, расположенные на сравнительно небольшой глубине под поверхностными. Они формируются в областях интенсивного испарения с поверхности (соленые воды) или в районах сильного зимнего охлаждения в субарктических и арктических районах океанов (холодный промежуточный слой).

Основной особенностью промежуточных вод по сравнению с поверхностными является почти полная независимость их от атмосферного влияния на всем пути распространения, хотя свойства их в очаге образования отличаются зимой и летом. Формирование их происходит, видимо, конвективным путем на поверхности и в подповерхностных слоях, а также за счет динамического опускания в зонах фронтов и конвергенций течений. Распространяются промежуточные воды главным образом по изопикническим поверхностям. Языки повышенной или пониженной солености, обнаруживаемые на меридиональных разрезах, пересекают главные зональные струи океанической циркуляции. Продвижение ядер промежуточных вод по направлению языков до сих пор не имеет удовлетворительного объяснения. Возможно, что оно осуществляется боковым (горизонтальным) перемешиванием. Во всяком случае геострофическая циркуляция в ядре промежуточных вод повторяет главные черты субтропического круговорота обращения и не отличается экстремальными меридиональными составляющими.

Глубинные и придонные водные массы формируются на нижней границе промежуточных вод путем их смешивания и преобразования. Но главными очагами зарождения этих вод считаются шельф и материковый склон Антарктиды, а также арктические и субполярные области Атлантического океана. Таким образом, они связаны с термической конвекцией в полярных зонах. Поскольку процессы конвекции имеют ярко выраженный годовой ход, то интенсивность образования и цикличность во времени и пространстве свойств этих вод должны иметь сезонную изменчивость. Но эти процессы почти не изучены.

Перечисленная общность водных масс, слагающих вертикальную структуру океана, дала основания ввести обобщенное понятие о структурных зонах. Обмен свойствами и перемешивание вод в горизонтальном направлении происходят на границах основных макромасштабных элементов циркуляции вод, по которым проходят гидрологические фронты. Таким образом акватории водных масс оказываются непосредственно связанными с основными круговоротами вод.

На основании анализа большого количества осредненных Т, S- кривых на всей акватории Тихого океана выделено 9 типов структур (с севера на юг): субарктическая, субтропическая, тропическая и восточно-тропическая северные, экваториальная, тропическая и субтропическая южные, субантарктическая, антарктическая. Северная субарктическая и обе субтропические структуры имеют восточные разновидности, обусловленные специфическим режимом восточной части океана у берегов Америки. Так же тяготеет к берегам Калифорнии и южной Мексики северная восточно-тропическая структура. Границы между основными типами структур вытянуты в широтном направлении, за исключением восточных разновидностей, у которых западные границы имеют меридиональную ориентацию.

Границы между типами структур в северной части океана согласуются с границами типов стратификации вертикальных профилей температуры и солености, хотя исходные материалы и методика их получения разные. Более того, совокупность типов вертикальных Т- и S-профилей определяют структуры и их границы значительно более подробно.

Субарктическая структура вод имеет монотонное по вертикали увеличение солености и более сложное изменение температуры. На глубинах 100 - 200 м в холодном подповерхностном слое наблюдаются наибольшие по всей вертикали градиенты солености. Теплый промежуточный слой (200 - 1000 м) наблюдается при ослаблении градиентов солености. Поверхностный слой (до 50 - 75 м) подвержен резким сезонным изменениям обоих свойств.

Между 40 и 45° с. ш. находится переходная зона между субарктической и субтропической структурами. Продвигаясь на восток от 165° - 160° з. д., она непосредственно переходит в восточные разновидности субарктической, субтропической и тропической структур. На поверхности океана, на глубинах 200 м и отчасти на 800 м во всей этой зоне находятся близкие по свойствам воды, которые относятся к субтропической водной массе.

Субтропическая структура разделяется на слои, в которых находятся соответствующие водные массы различной солености. Подповерхностный слой повышенной солености (60 - 300 м) отличается повышенными вертикальными градиентами температуры. Это приводит к сохранению устойчивой вертикальной стратификации вод по плотности. Ниже 1000 - 1200 м располагаются глубинные, а глубже 3000 м - придонные воды.

Тропические воды отличаются значительно более высокой температурой на поверхности. Подповерхностный слой повышенной солености имеет меньшую толщину, но более высокую соленость.

В промежуточном слое пониженная соленость выражена не тай резко в связи с удалением от очага образования на субарктическом фронте.

Экваториальная структура характеризуется поверхностным опресненным слоем (до 50 - 100 м) с высокой температурой на западе и значительным понижением ее на востоке. В том же направлении понижается и соленость, образуя у берегов Центральной Америки восточную экваториально-тропическую водную массу. Подповерхностный слой повышенной солености занимает в среднем толщину от 50 до 125 м, а по величинам солености он несколько ниже, чем в тропических структурах обоих полушарий. Промежуточная вода здесь южного, субантарктического происхождения. На длинном пути она интенсивно размывается, и ее соленость относительно высока - 34,5 - 34,6%о. На севере экваториальной структуры наблюдаются два слоя пониженной солености.

Структура вод южного полушария имеет четыре типа. Непосредственно к экватору примыкает тропическая структура, которая распространяется на юг до 30° ю. ш. на западе и до 20° ю. ш. на востоке океана. Она обладает наибольшей соленостью на поверхности и в подповерхностном слое (до 36,5°/оо), а также максимальной для южной части температурой. Подповерхностный слой повышенной солености простирается в глубину от 50 до 300 м. Промежуточные воды заглубляются до 1200 - 1400 м с соленостью в ядре до 34,3 - 34,5%о. Особенно низкая соленость отмечается на востоке тропической структуры. Глубинные и придонные воды имеют температуру 1 - 2°С и соленость 34,6 - 34,7°/оо.

Южная субтропическая структура отличается от северной большей соленостью на всех глубинах. В этой структуре также имеется подповерхностный осолоненный слой, но он часто выходит на поверхность океана. Таким образом, формируется особенно глубокий, иногда до 300 - 350 м, поверхностный, почти однородный слой повышенной солености - до 35,6 - 35,7°/оо. Промежуточная вода пониженной солености находится на самой большой глубине (до 1600 - 1800 м) с соленостью до 34,2 - 34,3%о.

В субантарктической структуре соленость на поверхности уменьшается до 34,1 - 34,2%о, а температура - до 10 - 11°С. В ядре слоя повышенной солености она составляет 34,3 - 34,7%о на глубинах 100 - 200 м, в ядре промежуточной воды пониженной солености она уменьшается до 34,3%о, а в глубинных и придонных водах такая же, как и в общем по Тихому океану, - 34,6 - 34,7°/оо.

В антарктической структуре соленость монотонно повышается ко дну от 33,8 - 33,9%о до максимальных значений в глубинпых и придонных водах Тихого океана: 34,7 - 34,8°/оо. В стратификации температуры снова появляются холодный подповерхностный и теплый промежуточный слои. Первый из них находится на глубинах 125 - 350 м с температурой летом до 1,5°, а второй - от 350 до 1200 - 1300 м с температурой до 2,5°. Глубинные воды имеют здесь наиболее высокую нижнюю границу - до 2300 м.

(около 70 %), состоящая из целого ряда отдельных компонентов. Всякий разбор строения М.о. связан с компонентными частными структурами океана.

Гидрологическая структура МО.

Температурная стратификация. В 1928 г. Дефантом было сформулировано теоретическое положение о горизонтальном разделении МО на две толщи вод. Верхнюю часть – океаническую тропосферу, или «Тёплый океан» и океаническую стратосферу или «Холодный океан» Граница между ними проходит наклонно, варьируясь от практически вертикального до горизонтального положения. На экваторе граница находится на глубине около 1 км, в полярных широтах может проходить почти вертикально. Воды «теплого» океана легче полярных вод и располагаются на них как на жидком дне. Несмотря на то, что теплый океан имеется практически везде и, следовательно, граница между ним и холодным океаном имеет значительную протяженность, водообмен между ними происходит только в очень немногих местах, за счет поднятия глубинных вод (апвеллинга), или опускания теплых вод (даунвеллинга).

Геофизическая структура океана (наличие физических полей). Один из факторов ее наличия – термодинамический обмен между океаном и атмосферой. По мнению Шулейкина (1963) океан надо рассматривать как тепловую машину, работающую в меридиональном направлении. Экватор – нагреватель, а полюса – холодильники. За счет циркуляции атмосферы и океанических течений происходит постоянный отток тепла от экватора к полюсам. Экватор делит океаны а 2 части с частично обособленными системами течений , а материки делят М.о. на регионы. Таким образом океанографии подразделяют МО на 7 частей: 1) Северный Ледовитый, 2) Северная часть Атлантического, 3) Северная часть Индийского, 4) Северная часть Тихого, 5) Южная часть Атлантического, 6) Южная часть Тихого, 7) Южная часть Индийского.

В океане, как и везде в географической оболочке есть граничащие поверхности (океан/атмосфера, берег/океан, дно/водная масса, холодная/теплая ВМ, более соленая/менее соленая ВМ и т.д.). Установлено, что наибольшая активность протекания химических процессов происходит именно на пограничных поверхностях (Айзатулин, 1966). Вокруг каждой такой поверхности наблюдается повышенное поле химической активности и физических аномалий. МО делят на активные слои, толщина которых при приближении к границе, которая их порождает уменьшается вплоть до молекулярного, а химическая активность и количество свободной энергии максимально возрастает. Если происходит пересечение нескольких границ, то все процессы происходят еще более активно. Максимальная активность наблюдается на побережьях, на кромке льда, на океанических фронтах (ВМ разного происхождения и характеристик).

Наиболее активны:

1. экваториальная зона, где контактируют ВМ северной и южной частей океанов, закручивающиеся в противоположных направлениях (по или против часовой стрелки).
2. зоны контакта океанических вод с разной глубины. В районах апвеллинга к поверхности поднимаются воды стратосферы, в которых растворено большое количество минеральных веществ, являющихся пищей для растений. В районах даунвеллина ко дну океана опускаются богатые кислородом поверхностные воды. В подобных районах биомасса увеличивается в 2 раза.
3. районы гидротерм (подводных вулканов). Здесь формируются основанные на хемосинтезе «экологические оазисы». В них организмы существуют при температуре до +400ºС и солености до 300 ‰. Здесь обнаружены археобактерии гибнущие при +100ºС от переохлаждения и родственные существовавшим на Земле 3,8 млрд. лет назад, щетинковые черви – живущие в растворах напоминающих серную кислоту при температуре +260ºС.
4. устья рек.
5. проливы.
6. подводные пороги

Наименее активны центральные часть океанов удаленные от дна и берегов.

Биологическая структура.

До середины 60-х гг. бытовало мнение, что океан может прокормить человечество. Но оказалось, что только около 2% водных масс океана насыщено жизнью. В характеристике биологической структуры океана имеется несколько подходов.

1. Подход связан с выявлением скоплений жизни в океане. Здесь выделяется 4 статических скопления жизни: 2 пленки жизни поверхностная и придонная толщиной приблизительно по 100 м и 2 сгущения жизни: прибрежное и саргассово – скопление организмов в открытом океане, где дно не играет никакой роли, связанные с подъемами и опусканиями вод в океане, фронтальными зонами в океане,

2. Подход Зенкевича связан с выявлением симметрии в океане существует. Здесь существует 3 плоскости симметрии в явлениях биотической среды: экваториальная, 2 меридиональных проходящих соответственно по центру океана и по центру материка. По отношению к ним происходит изменение в биомассе от берега к центру океана биомасса уменьшается. Широтные пояса в океане выделяют по отношению к экватору.

   1. экваториальная зона протяженностью около 10 0 (от 5 0 с.ш. до 5 0 ю.ш.) – полоса богатая жизнью. Очень много видов при небольшой численности каждого. Рыбопромысел обычно не очень выгоден.
   2. субтропическо-тропические зоны (2) – зоны океанических пустынь. Обитает довольно много видов, фитопланктон активен круглогодично, но биопродуктивность очень низкая. Максимальное количество организмов обитает на коралловых рифах и в мангровых зарослях (прибрежные полузатопленные водой растительные формации).
   3. зоны умеренных широт (2 зоны) имеют наибольшую биопродуктивность. Видовое разнообразие по сравнению с экватором резко уменьшается, но количество особей одного вида резко увеличивается. Это районы активного рыбопромысла. 4) полярные зоны – районы с минимальной биомассой из-за того, что фотосинтез фитопланктона в зимнее время прекращается.

3. Экологическая классификация. Выделяют экологические группы живых организмов.

   1. планктон (от греч. Planktos – блуждающий), совокупность организмов, обитающих в толще воды и неспособных противостоять переносу течением. Состоит из бактерий, диатомовых и некоторых других водорослей (фитопланктон), простейших, некоторых кишечнополостных, моллюсков, ракообразных, икры и личинок рыб, личинок беспозвоночных (зоопланктон).
   2. нектон (от греч. nektos – плавающий), совокупность активно плавающих животных, обитающих в толще воды, способных противостоять течению и перемещаться на значительные расстояния. К нектону относятся кальмары, рыбы, морские змеи и черепахи, пингвины, киты, ластоногие и др.
   3. бентос (от греч. benthos – глубина), совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов. Часть из них передвигается по дну: морские звезды, крабы, морские ежи. Другие прикрепляются ко дну – кораллы, гребешки, водоросли. Некоторые рыбы плавают у дна или лежат на дне (скаты, камбала), могут закапываться в грунт.
   4. Выделяют и другие, более мелкие экологические группы организмов: плейстон – организмы, плавающие по поверхности; нейстон – организмы, которые прикрепляются к пленке воды сверху или снизу; гипонейстон – живут непосредственно под пленкой воды.

В строении географической оболочки МО выделяют несколько особенностей:

1. Единство МО
2. Внутри структуры МО выделяются круговые структуры.
3. Океан анизотропен, т.е. передает влияние граничащих поверхностей с разной скоростью в разных направлениях. Капля воды от поверхности Атлантического океана ко дну движется 1000 лет, а с востока на запад от 50 суток до 100 лет.
4. Океан имеет вертикальную и горизонтальную поясность, что приводит к формированию внутри океана внутренних границ более низкого ранга.
5. Значительные размеры МО сдвигают нижнюю границу ГО в нем до 11 км глубины.

Существуют значительные сложности анализа единой географической среды океана.

1. малая доступность для человека;
2. сложности в разработке техники для изучения океана;
3. малый отрезок времени в который океан изучается.