Mūsu pašu pieredze liecina, ka jūras krāsa var krasi mainīties ar laiku un vietu: no zilgani zaļiem līdz ļoti gaišiem zaļiem līdz tumši ziliem, pelēkiem un brūniem. Izrādās, ka okeāna krāsas izmaiņas ir fizisku un bioloģisku faktoru kombinācijas rezultāts.
Šajā rakstā mēs sīki izskaidrojam, kāda ir jūras krāsa, no kā tā ir atkarīga un kāpēc mēs to redzam vienā vai otrā veidā.
jūras krāsa
Tīrs ūdens, protams, ir bezkrāsains. Bet pat tad, ja skatāmies uz dziļumiem, kurus gaisma nesasniedz viegli, tā šķiet tumši zila. Cilvēka acs satur šūnas, kas var noteikt elektromagnētisko starojumu ar viļņu garumu no 380 līdz 700 nanometriem. Šajā diapazonā dažādi viļņu garumi atbilst dažādām krāsām, kuras redzam varavīksnē.
Ūdens molekulas labāk absorbē gaismu, kas sasniedz garākus viļņu garumus, proti, sarkanu, oranžu, dzeltenu un zaļu. Tātad, paliek tikai zils un garums ir īsāks. Tā kā zilā gaisma tiek absorbēta mazāk, tā sasniedz dziļākus dziļumus, padarot ūdeni zilu. Tas ir par fiziku. Taču arī bioloģijai ir nozīme, jo tie ir sīkie mikrobi, ko sauc par fitoplanktonu, kas visvairāk ietekmē okeāna krāsu.
Bioloģiskie procesi, kas ietekmē jūras krāsu
Šīs vienšūnas aļģes, kas bieži vien ir mazākas par adatu, izmanto zaļos pigmentus lai uztvertu saules enerģiju, pārvēršot ūdeni un oglekļa dioksīdu organiskos komponentos kas veido viņu ķermeni. Izmantojot šo fotosintēzi, viņi ir atbildīgi par aptuveni pusi no skābekļa, ko mēs, cilvēki, patērējam.
Būtībā fitoplanktons absorbē sarkano un zilo elektromagnētisko starojumu redzamajā spektrā, bet atspoguļo zaļo krāsu, kas izskaidro, kāpēc ūdeņi, ko tie apdzīvo, šķiet zaļi. Okeāna krāsas noteikšana nav tikai estētisks vingrinājums.
Zinātnieki ir novērojuši okeānus ar satelītu palīdzību kopš 1978. gada, un, lai gan attēliem ir estētiska vērtība, tie kalpo citam mērķim: var izmantot piesārņojuma un fitoplanktona pētīšanai. Izmaiņas šo divu elementu daudzumos un to palielināšanās vai samazināšanās dēļ arī var liecināt par globālās sasilšanas pazīmēm. Jo vairāk fitoplanktona ir uz jūras virsmas, jo vairāk oglekļa dioksīda tiek uztverts no atmosfēras. Bet kā zinātnieki nosaka jūru un okeānu krāsu?
Zinātniskie pētījumi
Visplašāk izmantotā tehnika ietver satelītu izmantošanu ar instrumentiem, lai izmērītu ūdens redzamās gaismas intensitāti. Lielāko daļu saules gaismas jūras virsmas tuvumā uztver gaisā esošās daļiņas. Pārējais labi uzsūcas vai izkliedējas ūdenī. Bet apmēram 10 procenti gaismas atlec atpakaļ atmosfērā un, iespējams, atpakaļ uz satelītu, kas mēra, cik daudz šīs gaismas tas ir atrodams spektra zaļajā vai zilajā krāsā. Datori izmanto šos datus, lai novērtētu hlorofila daudzumu ūdenī. Okeāna krāsas izpēte deva arī svarīgākus rezultātus.
Pagājušajā gadā ASV pētnieki publicēja pētījumu, kas to parādīja Hlorofila līmenis pasaules okeānos mainījās no 1998. līdz 2012. gadam. Pētījumā nekādas tendences netika novērotas, taču satelītu fiksētās krāsu izmaiņas liecināja, ka hlorofila līmenis dažviet ziemeļu puslodē pazeminājās un dienvidu daļā paaugstinājās.
Tas ir licis dažiem domāt, ka okeāna reģioni ar zemu hlorofila saturu, kas pazīstami kā "jūras tuksneši", paplašinās jūras temperatūras paaugstināšanās dēļ. Taču daži saka, ka vēl nav pietiekami daudz datu, lai parādītu, kā globālā sasilšana ietekmē fitoplanktona līmeni okeānos, kas var dabiski mainīties 15 vai vairāk gadu ciklos.
Daži pētījumi liecina, ka zinātniekiem būtu jāuzrauga okeāna krāsa vairāk nekā 40 gadus, lai izdarītu secinājumus. Tikai tad varēsim noteikt, vai un cik lielā mērā ir mainījusies okeāna krāsa. Tāpēc ir jāzina, vai cilvēkiem ir kāda ietekme uz esošā planktona līmeni un līdz ar to arī uz oglekļa ciklu.
Kādā krāsā būs jūra 2100. gadā?
Okeāna sasilšana maina okeāna cirkulāciju un dziļūdens daļu, kas paceļas uz virsmu. Fitoplanktonam ir nepieciešama gaisma (tā enerģija) un barības vielas. Lielākā daļa šo uzturvielu nāk no dziļumiem. Sasilšanas izraisītās izmaiņas ir novedušas pie tā, ka uz virsmas ir nokļuvis mazāk barības vielu, tāpēc fitoplanktons, iespējams, samazināsies daudzās okeāna daļās.
Jūras krāsa ir atkarīga no tā, kā saules stari mijiedarbojas ar ūdens sastāvu. Turklāt ūdens molekulas absorbē gandrīz visu saules gaismu, izņemot zilo, tāpēc zilā krāsa ir atspoguļota.
No otras puses, okeānā ir ne tikai ūdens, bet arī augi, mikroorganismi un citas organiskās vielas. Viens no piemēriem ir fitoplanktons, kas satur hlorofilu, zaļu, saules gaismu absorbējošu pigmentu, kas augiem nepieciešams, lai ražotu pārtiku. Arī lielākā daļa fitoplanktona atstarotās gaismas ir zaļa. Šī iemesla dēļ daudzām okeāna daļām ir zaļa nokrāsa.
Tomēr, okeāniem sasilstot, daži fitoplanktoni var izmirt, citi var attīstīties, bet vēl citi var migrēt uz dažādiem reģioniem. Temperatūra ietekmē arī fitoplanktona augšanas ātrumu. Dažas sugas, kas pielāgotas siltam ūdenim, ir ātrākas nekā citas, kas ir pielāgotas aukstam ūdenim. Tātad apgabalos ar siltākiem ūdeņiem var būt vairāk barības vielu, tāpēc būs reģionālas atšķirības jūras mikrobu kopienu sastāvā, skaitā un izplatībā, kas krāso ūdeni.
Modeļa krāsas, ko viņi izmantoja evolūcijas pētīšanai ir izmantoti, lai prognozētu izmaiņas fitoplanktonā, piemēram, vietējā aļģu ziedēšana vai okeāna paskābināšanās.
Ceru, ka ar šo informāciju varēsiet uzzināt vairāk par to, kāda ir jūras krāsa un no kādiem faktoriem tā ir atkarīga.