Химический и газовый состав

Вода МО представляет собой раствор, в котором обнаружено 44-элемента. Наибольшей количественной его частью являются соли, но вместе с тем океанская вода насыщена газами и биогенные элементы, чем напоминает почву и что определяет ее плодородие.

S‰ выражается в ‰ (количество соли, тысячные ее доли в граммах на кг морской воды). В открытых частях океана S‰ 35%. Первоисточником всех природных вод служит вещество мантии.

В процессе дифференциации мантии, за время существования Земли выделилось около 34х10²³г воды. Этот процесс продолжается и сейчас: ювенильная вода продолжает поступать к поверхности Земли (по расчетам около 0,4км³/год для всей поверхности Земли).

Глубинная вода находится в жидком состоянии и представляет собой рассол хлоридно-натриевого и кальциевого состава.

Хлоридно-натриевые эндогенные воды, поднявшись на поверхность, подвергаются воздействию организмов, которые изменяют минерализацию вод мантии как количественно, так и по составу солей (качественно).

Воды МО являются смешанными (эндогенно-биогенными). Состав водных масс различен в различных звеньях от очень соленных глубинных до пресных ледниковых, но ≈ 98% всех вод планеты относится к рассольным.

Существует гипотеза речного происхождения морских солей. Это естественно, так как реки откладывают в моря огромное количество солей. Но в речной воде хлоридов всего 5,2%, зато углекислого кальция до 60%.

Для правильной оценки необходимо учитывать все источники солей – мантию, материковый сток, живые организмы. Многие соединения извлекаются из океана живыми организмами, которые строят из них свои скелеты и раковины. Часть их, после смерти животных и растений, опускается на дно. На построение скелетов и раковин постоянно потребляется огромное количество Са, Si, некоторые живые организмы извлекают из воды J, Cu, Zn, V, и другие элементы.

Таким образом: 1) первоисточником морских солей является мантия.

2) между океаном и сушей существует обмен веществ

3) солевой режим океанических вод регулируется живыми организмами.

Океаническая вода может рассматриваться в качестве жидкой многоэлементной руды. Кроме поваренной соли из нее добывают Mg, Br, соли К и др. элементы и соединения.

Океанические воды содержат элементы, которые входят в состав пищи морских зеленых растений. Питательные соли, в т.ч. NO^-₃, NO^-_2, PO₄^3-; соли кремнекислоты и др. образуются от разложения органических веществ на всех глубинах, но в верхних слоях они выбираются растениями, и отмершие организмы увлекаются в глубину. Таким образом, наиболее богаты питательными веществами (БЭ) глубинные воды.

В водах Антарктики количество питательных солей достаточно. Охлаждение их на поверхности обеспечивает вертикальную циркуляцию и подъем обогащенных БЭ (РО₄ и NO₃) глубинных вод. Здесь интенсивно развивается планктон, за которым следуют в т.ч. и киты.

В Саргассовом море теплая поверхностная вода не сменяется более тяжелой глубинной. Акватория бедна БЭ и планктоном. Беден и животный мир этого моря. Также малоплодородны и другие области МО, расположенные в тропиках. Это своеобразные пустыни моря.

В умеренных поясах биопродуктивность меняется по сезонам: летом рост планктона приостанавливается; зимой холодные верхние слои опускаются вниз, а глубинные поднимаются.

РО₄ и NO₃ поставляются в МО и водами суши, особенно реками. Естественно, что они питают в основном моря, далеко вдающиеся в сушу. Азовское море, питаемое донскими водами, благодаря постоянному перемешиванию вод, очень богато питательными веществами, является одним из самых продуктивных водоемов. Средиземное море характеризуется бедностью жизни, хотя в видовом отношении она разнообразна. Для природы МО, особенно живых организмов, большое значение имеет газовый режим. В воде растворены N₂, О₂, СО₂, а иногда и Н₂S. Соотношение N₂ и O₂ в океане иное, чем в атмосфере. При 0⁰С в атмосфере содержится 79% N₂ и 21% О₂, а в воде, доля О₂ больше, чем в воздухе атмосферы. Это благоприятно для морских животных. Растворимость газов в воде зависит от её температуры.

При S‰ 35%₀ в 1л. Н₂О может быть растворено газа при 0⁰С – 8,5 см³, при 30⁰С – 4,5см³. Холодная вода богаче воздухом, а значит и кислородом. О₂ попадает в Н₂О путем диффузии, с атмосферными осадками, во время волнения, но главным источником является фитопланктон; в процессе фотосинтеза О₂ им выделяется непосредственно в воду. Поэтому в слое усиленного роста фитопланктона, да и, практически, все поверхностные слои содержат О₂ в избыточном количестве.

При вертикальной циркуляции О₂ снабжаются и глубинные воды.

N₂ проникает в воду из атмосферы.

СО₂ проникает в воду из атмосферы, из недр Земли при вулканических извержениях, образуется при дыхании животных, разложении органических веществ и в океанических водах всегда находится в достаточном количестве. Иногда в придонных слоях, где обильна донная фауна, может находиться в избытке.

В глубоких котловинах из-за отсутствия вертикальной циркуляции и, как следствие, аэрации, образуется Н₂S, что делает их безжизненными. В них обитают только сероводородные бактерии.

Водные массы и фронтальные зоны Мирового океана.

Распределение температуры, солености и плотности воды в Мировом океане обуславливает формирование в нем однородных, довольно крупных объемов вод, различных по физико-химическим свойствам и по составу живущих в них организмов. Это как бы океанические аналоги природных ландшафтов суши. В океане они называются водные массы. По Добровольскому, «водной массой следует называть некоторый, сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана – очаге (источнике) этой водной массы, обладающей в течение длительного времени почти постоянным и непрерывным распределением физических, химических и биологических характеристик, составляющих единый комплекс и распространяющихся как единое целое»

В этой формулировке водная масса справедливо определяется как некая природная индивидуальность в отличие от «массы воды» как вещества, заполняющего чашу океана или моря.

Каждая водная масса в качестве географического понятия характеризуется определенным комплексом показателей. К ним относятся температура, соленость, плотность, цвет, прозрачность воды, содержание кислорода и др. Главные показатели водной массы - ее температура и соленость. В некоторых случаях учитываются величины содержания растворенного кислорода.

Водные массы создаются главным образом на поверхности океана под влиянием климатических условий циркуляции вод. Следовательно, водная масса отражает физико-географические черты района ее формирования, где она получила свои характерные свойства.

Различное расположение очагов формирования водных масс и связанное с этим разнообразие их природных свойств позволяют классифицировать водные массы по географическим показателям. Так, выделяют экваториальные, тропические, субтропические, умеренных широт, субполярные и полярные. В каждом океане они имеют свои специфические особенности, поэтому водные массы отдельных океанов дифференцируются: например, экваториальная атлантическая или тропическая южно-тихоокеанская.

На основе анализа распределения температуры и солености от поверхности до дна Мирового океана по этим характеристикам в нем выделяют следующие водные массы по вертикали: поверхностные (до горизонтов 75-100м), подповерхностные (до горизонта 300м), промежуточные (500-1000м), глубинные(1200-5000м) и придонные.

Распределение водных масс Мирового океана по пространству и глубинам отражает горизонтальную и вертикальную зональность как одну из основных географических закономерностей природы Земли.

Граница между различными водными массами называется океаническим фронтом. Обычно он представляет собой сравнительно неширокую зону, в которой наблюдается резкое изменение температуры или солености по горизонтали, поэтому принят термин фронтальная зона. В такой зоне выделяется фронтальный раздел, представляющий собой некую поверхность в пределах фронтальной зоны, характеризующуюся наибольшими значениями градиентов океанологических характеристик – температуры, солености, плотности, скорости течений и т.п.

Фронт – это линия пересечения поверхности фронтального раздела с поверхностью океана (или с какой-нибудь другой поверхностью в толще вод океана).

Существует много видов фронтальных зон и фронтов в океане, но особенно важную роль играют климатические фронты. Они, как это следует из названия, характеризуются взаимодействием между водами различных климатических зон. Таких фронтов существует шесть: северный полярный, северный субполярный, северный тропический, южный тропический, южный субполярный и южный полярный.

Северный полярный фронт находится целиком в пределах Северного Ледовитого океана и его положение определяется положением кромки полярных льдов.

В Атлантическом океане северный субполярный фронт, ярче всего выделяющийся как граница между течениями Лабрадорским и Гольфстримом, проходит от района Ньюфаундленда до Исландии. В Индийском океане этого фронта нет, а в Тихом он проходит от района островов Рио-Кю на восток около параллели 40^ос.ш. и особенно четко выражен к востоку от Японских островов в виде границы между Куросио и Курильско-Камчатским течением. Здесь фронтальная зона имеет большую ширину.

Северный тропический фронт в Атлантическом океане проходит около параллели 20° с.ш., приблизительно по северной границе Северного пассатного течения. В Индийском океане этот фронт тоже отсутствует, а в Тихом океане он проходит от Филиппинских островов около той же параллели к полуострову Калифорния.

К югу от этого фронта расположена тропическая зона - она есть и в Индийском океане. Эта зона характеризуется сложной системой поверхностных и подповерхностных течений и вертикальных движений вблизи экватора.

Южный тропический фронт расположен несколько южнее тропической зоны и в Атлантическом океане идет от берегов Южной Америки (около параллели 10 ° ю.ш.) на юго-восток к мысу Игольному. В Индийском океане он лежит около параллели 10^о ю.ш. у берегов Африки и вблизи экватора у берегов Суматры. В Тихом океане он тоже начинается около параллели 10° ю.ш. у Новой Гвинеи и подходит к берегам Южной Америки около параллели 20° ю.ш.

Южный субполярный (субантарктический) фронт охватывает весь Мировой океан в широтах около 40^ою.ш. у восточных берегов Южной Америки, проходя южнее Австралии и пересекая Новую Зеландию, подходит к району западной Южной Америки у параллели 50^ою.ш.

Наконец, южный полярный (антарктический) фронт тоже охватывает весь Мировой океан кольцом по широтам около 60° ю.ш.

Таким образом, климатические фронты планетарного масштаба подчеркивают генеральную картину зональности распределения океанологических характеристик и структуры динамической системы циркуляции вод на поверхности Мирового океана. Они же служат границами климатических зон на его поверхности.

Картина распределения планетарных климатических фронтов в Мировом океане по существу служит основой для климатологического районирования океана.

Но кроме планетарных климатических фронтов существуют еще и синоптические, связанные с динамикой атмосферы малых периодов - с погодой. Эти атмосферные процессы, связанные с динамикой океана, проявляются в виде так называемых «синоптических вихрей», отдельных динамических образований в воде, подобных циклонам и антициклонам в атмосфере. В открытом океане такие вихри могут перемещаться подобно атмосферным образованиям. Только размеры их значительно меньше, как и скорость перемещения, а продолжительность существования значительно больше.

Эти вихри также связаны с существованием фронтов на границах течений, но эти фронты, как правило, не имеют стационарного характера.

Фронтальные зоны и фронты существуют еще и в приустьевых участках океана, где в морские соленые воды вливаются пресные воды рек. Масштаб образующихся в этих случаях фронтальных зон связан с размером рек. Наиболее значительные фронтальные зоны наблюдаются в океанских окрестностях устьев Амазонки, Конго, рек Сибири.

Выделяются также фронтальные зоны и фронты в районах, где встречаются воды с резко различными характеристиками: поверхностные, глубинные и промежуточные.

Явление фронтальной зоны и фронта имеет очень существенное практическое значение. Контрасты характеристик, свойственные фронтальной зоне, приводят к ускорению процесса изменения этих характеристик за счет взаимовлияния вод с разными характеристиками, то есть к формированию некоторой пограничной зоны, в которой совершается скачкообразный переход от одного состояния к другому. Это может вызывать в данном районе изменения концентрации косяков рыбы, характера течений, акустической структуры вод и т.д.

Все это показывает практическую важность знания расположения и характеристик фронтальных зон и фронтов, подтверждает необходимость изучения их.

Дата добавления: 2014-11-16