ΑΒΙΟΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ
Το θαλάσσιο νερό
Η θάλασσα, με την ευρύτερη έννοια του όρου, περιλαμβάνει το σύνολο των αλμυρών τμημάτων της υδρόσφαιρας, τα οποία επικοινωνούν μεταξύ τους και καλύπτουν περίπου τα 2/3 της επιφάνειας της Γης. Με τη γεωγραφική έννοια, ο όρος θάλασσα αναφέρεται σε σχετικά περιορισμένη και κλειστή υδάτινη έκταση (π.χ. Βαλτική, Μεσόγειος) που περιβάλλεται από ξηρά, σε αντίθεση με τον ευρύτερο ωκεανό. Θάλασσες ονομάζονται συμβατικά και ορισμένες ανοικτές εκτάσεις ωκεανών, όπως π.χ. η Θάλασσα των Σαργασσών στο Βόρειο Ατλαντικό και η Θάλασσα των Φιλιππίνων στο δυτικό τμήμα του Ειρηνικού. Σε μερικές περιπτώσεις, ο όρος θάλασσα αποδίδεται και σε αλμυρές λίμνες, είτε λόγω του μεγάλου μεγέθους τους (π.χ. Κασπία Θάλασσα), είτε για ιστορικούς λόγους (π.χ. Νεκρά Θάλασσα). Ακόμη, μερικές θάλασσες ονομάζονται κόλποι (Χάντσον, Μεξικού, Περσικός κ.ά.). Μικρότερες εκτάσεις θαλασσών ονομάζονται πελάγη (π.χ. Ιόνιο Πέλαγος). Στη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου η μορφή των θαλασσών αλλάζει συνεχώς, καθώς το υγρό στοιχείο προσαρμόζεται στο σχήμα που του επιβάλλει η συνεχής μετατόπιση των ηπείρων. Η μετατόπιση αυτή (που ερμηνεύεται ικανοποιητικά από τη θεωρία των λιθοσφαιρικών πλακών) ξεκινώντας από μια ενιαία ήπειρο (την Παγγαία) και μια ενιαία θάλασσα (την Πανθάλασσα) οδήγησε στη σημερινή μορφή του παγκόσμιου χάρτη (βλ. Η ζωή στη Γη). Από γεωλογική άποψη οι σύγχρονες θάλασσες είναι πρόσφατοι σχηματισμοί: όλες σχηματίστηκαν στο χρονικό διάστημα μεταξύ Παλαιογενούς και Νεογενούς, με περιγράμματα περίπου ίδια με τα σύγχρονα, και διαμορφώθηκαν τελικά στο Τεταρτογενές (πριν από 2 εκατ. χρόνια).
Το μέσο βάθος των θαλασσών υπολογίζεται σε 3.650 μ. και είναι σημαντικά μεγαλύτερο από το μέσο ύψος της ξηράς, (700 μ.). Το μεγαλύτερο γνωστό βάθος είναι 10.899 μ. και βρίσκεται στην Τάφρο των Μαριάννων στον Ειρηνικό ωκεανό (μέσο βάθος 4.300 μ.), κοντά στις Φιλιππίνες. Στη Μεσόγειο μετρήθηκε μέγιστο βάθος 4.404 μ., στα ανοιχτά της Πύλου, ενώ το μέσο βάθος είναι 1.429 μέτρα.
Φυσικά χαρακτηριστικά.
· Θερμοκρασία. Η θάλασσα συγκριτικά με άλλα φυσικά περιβάλλοντα εμφανίζεται ως ένα θαυμάσια θερμοστατημένο σύστημα. Όταν στην ξηρά οι διαφορές θερμοκρασίας από τόπο σε τόπο συχνά φτάνουν τους 50 έως και 80 βαθμούς Κελσίου, στη θάλασσα η θερμοκρασία σπανίως διαφέρει περισσότερο από 30 βαθμούς.
Στη θάλασσα οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας εντοπίζονται στο επιφανειακό στρώμα, ενώ σε βάθη μεγαλύτερα από 200 μ. εμφανίζεται θερμοκρασιακή ομοιομορφία λίγο πολύ χαρακτηριστική σε κάθε θάλασσα. Ο παγκόσμιος ωκεανός δρα όχι μόνο ως θερμορυθμιστής αλλά και σαν γιγάντια θερμική αντλία που μεταφέρει στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη τεράστια ποσά θερμικής ενέργειας από τις περιοχές με τις υψηλές θερμοκρασίες (των Τροπικών και του Ισημερινού).
Η διεργασία αυτή επιτελείται στο επιφανειακό στρώμα με μικρά ή μεγάλα ρεύματα όπως το γνωστό ρεύμα του Κόλπου (του Μεξικού). Ταυτόχρονα στα βαθύτερα στρώματα συμβαίνει η ακριβώς αντίστροφη διεργασία (μετακίνηση ψυχρών ρευμάτων από τους Πόλους στον Ισημερινό) (Χάρτης 1).
Χάρτης 1
Η παγκόσμια «θερμική αντλία» του ωκεανού
Πηγή: UNEP 2007.
ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ - ΘΑΛΑΣΣΑΣ
Η αλληλεπίδραση ατμόσφαιρας - θάλασσας, διεργασία σημαντική και ζωτική, συνοψίζεται σε ανταλλαγές και μεταφορές μάζας και ενέργειας μεταξύ των δύο μέσων.
Η μεταφορά μάζας από την ατμόσφαιρα στην υδατόσφαιρα και αντίστροφα γίνεται μέσω των μηχανισμών της εξάτμισης και των ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων (βροχοπτώσεις, χιονοπτώσεις) και αφορά κυρίως στο νερό. Παράλληλα, γίνεται και ανταλλαγή αερίων, όπως το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, βασικών για την ύπαρξη ζωής.
Η μεταφορά και ανταλλαγή ενέργειας είναι εξίσου σημαντική και περιλαμβάνει τη θερμική ενέργεια αγωγής και τη λανθάνουσα θερμότητα του νερού, τη θερμική ενέργεια ακτινοβολίας από το ένα μέσο στο άλλο και από τον ήλιο -μέσω της ατμόσφαιρας- στις θάλασσες και, τέλος, την κινητική ενέργεια (κυρίως από την ατμόσφαιρα στη θάλασσα), εξαιτίας των ανέμων και των μεταβολών της ατμοσφαιρικής πίεσης.
· Πίεση. Ένα ιδιαίτερο φυσικό χαρακτηριστικό της θάλασσας είναι η ύπαρξη τεράστιων υδροστατικών πιέσεων. Σε κάθε 10 μέτρα βάθους η πίεση αυξάνει κατά μία ατμόσφαιρα.
Χημική σύσταση του θαλάσσιου νερού.
Τα χημικά συστατικά του θαλάσσιου νερού μπορούν να ταξινομηθούν με διάφορους τρόπους. Συνηθέστερα διαιρούνται σε:
διαλυμένες ουσίες που μπορεί να είναι ανόργανα άλατα ή οργανικές ενώσεις και διαλυμένα αέρια, και
αιωρούμενες ή διασκορπισμένες σωματιδιακές ουσίες.
Η σημερινή σύσταση του θαλάσσιου νερού διαφέρει κατά πολύ από τη σύσταση του «αρχέγονου» ωκεανού και προέρχεται από την αποκατάσταση μιας δυναμικής ισορροπίας μεταξύ του ποσού των διαλυτών συστατικών που προστίθενται στη θαλάσσια μάζα από την ατμόσφαιρα και τη λιθόσφαιρα, και των συστατικών που είτε απομακρύνονται από τη θάλασσα μέσω της ενσωμάτωσης τους στις αποθέσεις των βυθών είτε επιστρέφουν στην ατμόσφαιρα. Η ισορροπία αυτή φαίνεται ότι κρατάει σταθερή τη χημική σύσταση της θάλασσας τα τελευταία 600 εκατ. χρόνια.
· Ανόργανα άλατα. Τα κύρια ανόργανα συστατικά του θαλάσσιου νερού είναι το χλώριο, το νάτριο, το κάλιο, το ασβέστιο και το μαγνήσιο. Τα στοιχεία αυτά δεν απαντούν ως χημικές ενώσεις αλλά ως ιόντα, δηλαδή ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, λόγω της ηλεκτρολυτικής δράσης του νερού. Τα ιόντα νατρίου (Να+) και χλωρίου (Cl-) αντιπροσωπεύουν πάνω από το 85% του συνολικού βάρους των διαλυμένων αλάτων. Μια ειδική κατηγορία ανόργανων αλάτων είναι τα άλατα αζώτου, φωσφόρου και πυριτίου, στα οποία θα αναφερθούμε στη συνέχεια. Αν και η συνολική ποσότητα των διαλυμένων ουσιών μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τόπο και το χρόνο, οι σχετικές αναλογίες των συστατικών διατηρούνται σε σημαντικό βαθμό σταθερές. Η συνολική συγκέντρωση των διαλυμένων αλάτων μπορεί να υφίσταται διακυμάνσεις, επειδή το θαλάσσιο νερό δέχεται κατά τόπους ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (με τη μορφή βροχής ή χιονιού), ποτάμια νερά ή νερό από την τήξη των πάγων. Μερικές φορές το θαλασσινό νερό μπορεί να γίνει αλμυρότερο, λόγω μεγάλης εξάτμισης. Η συνολική ποσότητα διαλυμένων αλάτων των ωκεανών είναι απίστευτα μεγάλη. Αν οι θάλασσες αποξηραίνονταν και η συνολική ποσότητα των αλάτων διασκορπιζόταν σε όλη την επιφάνεια της Γης, θα σχηματιζόταν ένα στρώμα πάχους 45 μέτρων. Στο θαλάσσιο νερό υπάρχουν και διάφορα ιχνοστοιχεία, σε απειροελάχιστες ποσότητες, που μπορεί να έχουν μεγάλη σημασία για πολλές διαδικασίες που συντελούνται στο θαλάσσιο νερό και για τη ζωή αρκετών οργανισμών. Επειδή οι ποταμοί συνεχώς μεταφέρουν προϊόντα διάβρωσης του φλοιού της Γης (βλ. Έδαφος) από την ξηρά στη θάλασσα, αυτή θα πρέπει να περιέχει όλα τα χημικά στοιχεία που συναντώνται στην ξηρά. Ακόμη στη θάλασσα υπάρχουν σε απειροελάχιστες ποσότητες ραδιενεργά στοιχεία όπως το ουράνιο και το ράδιο και ραδιενεργά ισότοπα όπως αυτό του καλίου που αντιπροσωπεύει τη μεγαλύτερη μεμονωμένη πηγή ραδιενέργειας στη θάλασσα.
Πίνακας Ι
Κυρία συστατικά θαλασσινού νερού με αλατότητα περίπου 35%, δηλ. παραπλήσια με αυτή που μετρούμε το χειμώνα σε πολλές παράκτιες περιοχές της Ελλάδας.
Συστατικό | Γραμμάρια ανά χιλιόγραμμο θαλασσινού νερού |
χλώριο νάτριο θειικά ιόντα μαγνήσιο ασβέστιο κάλιο ανθρακικά ιόντα βρώμιο στρόντιο φθόριο | 18,980 10,556 2,649 1,272 0,400 0,380 0,140 0,065 0,013 0,001 |
· Αέρια. Επειδή η θάλασσα βρίσκεται συνεχώς σε επαφή με την ατμόσφαιρα, τα αέρια υπάρχουν και στο θαλάσσιο νερό, σε συγκεντρώσεις που εξαρτώνται από τη διαλυτότητα τους, καθώς και από τις χημικές και βιοχημικές αντιδράσεις στις οποίες συμμετέχουν. Το ατμοσφαιρικό άζωτο έχει μικρή σημασία για τη θαλάσσια ζωή, με εξαίρεση ορισμένα βακτήρια που ζουν πάνω ή κοντά στο βυθό και έχουν την ικανότητα να δεσμεύουν το αέριο άζωτο (αζωτοδέσμευση). Το οξυγόνο προέρχεται από την ατμόσφαιρα και από τα θαλάσσια φυτά που φωτοσυνθέτουν. Ένα χαρακτηριστικό και ιδιαίτερα πολύτιμο είδος της Μεσογείου που φωτοσυνθέτει και εμφανίζεται με τη μορφή θαλάσσιων λιβαδιών είναι η Ποσειδωνία (Posidonia oceanica). Σε μερικές θάλασσες που είναι σχεδόν κλειστές, δηλαδή απομονωμένες από τον παγκόσμιο ωκεανό, το οξυγόνο απουσιάζει τελείως από τα ακίνητα βαθιά νερά (π.χ. Μαύρη θάλασσα). Στις περιπτώσεις αυτές δεν υπάρχει ανάμιξη των ανώτερων με τα κατώτερα στρώματα, ενώ λόγω της απουσίας οξυγόνου αναπτύσσονται αναερόβια βακτήρια που παράγουν υδρόθειο (H2S). Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) είναι ευδιάλυτο στο θαλάσσιο νερό και προέρχεται είτε από το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας είτε από εκείνο που παράγεται από την αναπνοή των οργανισμών. Συμμετέχει σε πολύπλοκο σύστημα αντιδράσεων προσδίδοντας στη θάλασσα ιδιότητες ρυθμιστικού διαλύματος. Πολλοί θαλάσσιοι φυτοπλαγκτικοί οργανισμοί δεσμεύουν το διοξείδιο του άνθρακα υπό μορφή ανθρακικού ασβεστίου, με το οποίο κατασκευάζουν τα κελύφη τους. Τα κελύφη αυτά, μετά το θάνατο των οργανισμών συσσωρεύονται στο βυθό και σχηματίζουν βιογενή ασβεστολιθικά ιζήματα.
· Οργανικές ενώσεις. Το θαλάσσιο νερό περιέχει διάφορες διαλυμένες οργανικές ενώσεις, οι οποίες προέρχονται από την αποσύνθεση των νεκρών οργανισμών. Τα προϊόντα της αποσύνθεσης των οργανισμών βυθίζονται προς τα βαθύτερα στρώματα και συγχρόνως οξειδώνονται. Μεταξύ των τελικών προϊόντων της οξείδωσης είναι τα νιτρικά, τα πυριτικά και τα φωσφορικά ανόργανα άλατα, γνωστά και ως θρεπτικά άλατα (nutrients). Τα θρεπτικά άλατα μπορούν να έλθουν και πάλι στην επιφάνεια είτε με τις διεργασίες ανάμιξης των θαλάσσιων μαζών λόγω κυματισμού είτε με τη βοήθεια ανοδικών ρευμάτων, όπως τα ρεύματα ανάβλυσης (upwelling), που παρατηρούνται κατά μήκος ορισμένων περιοχών (όπως για παράδειγμα στις παράκτιες περιοχές του Περού, της Χιλής, της Καλιφόρνια κ.ά.).