OSEANOGRAFI: SEJARAH, BIDANG PENGAJIAN, CABANG DAN PENYELIDIKAN - SAINS - 2025

The oseanografi adalah sains bahawa kajian lautan dan laut dalam fizikal, kimia, geologi dan biologi. Pengetahuan tentang lautan dan laut sangat penting, kerana menurut teori yang diterima, laut adalah pusat asal kehidupan di Bumi.

Kata oseanografi berasal dari okeanos Yunani (air yang mengelilingi bumi) dan graphein (terangkan), dan diciptakan pada tahun 1584. Ia digunakan sebagai sinologi oseanologi (kajian mengenai badan air), digunakan untuk pertama kalinya pada tahun 1864.

Kapal oseanografi dan kenderaan autonomi, di Lorne, Scotland. Sumber: StifynTonna, dari Wikimedia Commons

Ia mula berkembang dari Yunani Kuno dengan karya-karya Aristoteles. Kemudian, pada abad ke-17 Isaac Newton melakukan kajian oseanografi pertama. Dari kajian-kajian ini, pelbagai penyelidik telah memberikan sumbangan penting untuk pengembangan oseanografi.

Oseanografi terbahagi kepada empat cabang utama kajian: fizik, kimia, geologi, dan biologi marin. Secara keseluruhan, cabang-cabang kajian ini memungkinkan untuk mengatasi kerumitan lautan secara komprehensif.

Penyelidikan terbaru dalam oseanografi telah memfokuskan pada kesan perubahan iklim global terhadap dinamika lautan. Begitu juga, kajian mengenai ekosistem yang terdapat di parit laut menarik.

Sejarah

Permulaan

Sejak asalnya, manusia telah menjalin hubungan dengan laut dan lautan. Pendekatan pertamanya untuk memahami dunia laut adalah praktikal dan bermanfaat, kerana ia merupakan sumber makanan dan saluran komunikasi.

Para pelayar berminat untuk memperbaiki laluan maritim dengan penyusunan peta navigasi. Begitu juga, pada awal oseanografi sangat relevan untuk mengetahui pergerakan arus laut.

Dalam bidang biologi, sudah ada di Yunani Kuno, ahli falsafah Aristoteles menggambarkan 180 spesies haiwan laut.

Sebilangan kajian teori oseanografi pertama disebabkan oleh Newton (1687) dan Laplace (1775), yang mengkaji pasang surut permukaan. Begitu juga, pelayar seperti Cook dan Vancouver membuat pemerhatian saintifik penting pada akhir abad ke-18.

Abad XIX

Bapa oseanografi biologi dianggap sebagai naturalis Inggeris Edward Forbes (1815-1854). Penulis ini adalah yang pertama melakukan tinjauan biota laut pada kedalaman yang berbeza. Oleh itu, saya dapat menentukan bahawa organisma diedarkan secara berbeza pada tahap ini.

Banyak saintis lain pada masa itu memberikan sumbangan penting kepada oseanografi. Di antaranya, Charles Darwin adalah yang pertama menjelaskan bagaimana atol (pulau lautan karang) berasal, sementara Benjamin Franklin dan Louis Antoine de Bougainville menyumbang kepada pengetahuan mengenai arus laut di Atlantik Utara dan Selatan.

Mathew Fontaine Maury adalah seorang saintis Amerika Utara yang dianggap sebagai bapa oseanografi fizikal. Penyelidik ini adalah yang pertama mengumpulkan data lautan berskala besar secara sistematik. Data mereka diperoleh terutamanya dari catatan navigasi kapal.

Mathew Fontaine. Sumber: Maury Brendann, melalui Wikimedia Commons

Dalam tempoh ini ekspedisi laut mula diatur untuk tujuan ilmiah. Yang pertama adalah kapal Inggeris HMS Challenger, yang diketuai oleh Scotsman Charles Wyville Thomson. Kapal ini berlayar dari tahun 1872 hingga 1876, dan hasil yang diperoleh di dalamnya terkandung dalam karya sebanyak 50 jilid.

Abad kedua puluh

Selama Perang Dunia II, oseanografi memiliki kemampuan yang sangat baik untuk merancang mobilisasi armada dan pendaratan. Dari situ muncul penelitian mengenai dinamika gelombang, penyebaran suara di air, morfologi pesisir, antara aspek lain.

Pada tahun 1957, Tahun Geofisika Antarabangsa dirayakan, yang sangat relevan dalam mempromosikan kajian oseanografi. Acara ini sangat menentukan dalam mempromosikan kerjasama antarabangsa dalam melakukan kajian oseanografi di seluruh dunia.

Sebagai sebahagian daripada kerjasama ini, pada tahun 1960 ekspedisi kapal selam bersama dilakukan antara Switzerland dan Amerika Syarikat; bathyscaphe (kapal selam dalam kecil) Trieste mencapai kedalaman 10,916 meter di Mariana Trench.

Bathyscaphe Trieste. Sumber: Lihat halaman untuk pengarang, melalui Wikimedia Commons.

Satu lagi ekspedisi bawah laut penting dilakukan pada tahun 1977 dengan kapal selam Amerika Syarikat, Alvin. Ekspedisi ini memungkinkan untuk menemui dan mempelajari padang rumput hidroterma laut dalam.

Akhirnya, perlu diketengahkan peranan Komander Jacques-Yves Cousteau dalam pengetahuan dan penyebaran oseanografi. Cousteau mengarahkan kapal oseanografi Perancis Calypso selama bertahun-tahun, di mana banyak ekspedisi oseanografi dilakukan. Begitu juga, dalam bidang informatif, berbagai dokumentari difilemkan yang membentuk siri yang dikenali sebagai The Underwater World oleh Jacques Cousteau.

Bidang pengajian

Bidang kajian oseanografi merangkumi semua aspek lautan dan laut dunia, termasuk kawasan pesisir.

Lautan dan laut adalah persekitaran fizikal-kimia yang menjadi tuan rumah kepada kepelbagaian kehidupan. Mereka mewakili persekitaran akuatik yang menempati sekitar 70% permukaan planet. Air dan lanjutannya, ditambah daya astronomi dan iklim yang mempengaruhinya, menentukan ciri khasnya.

Terdapat tiga lautan besar di planet ini; Pasifik, Atlantik dan India. Lautan ini saling berkaitan dan memisahkan kawasan benua besar. Atlantik memisahkan Asia dan Eropah dari Amerika, sementara Pasifik memisahkan Asia dan Oceania dari Amerika. Lautan Hindi memisahkan Afrika dari Asia di kawasan berhampiran India.

Lembangan laut bermula di pesisir yang bersambung dengan landasan benua (bahagian benua yang tenggelam). Kawasan pelantar mencapai kedalaman maksimum 200 m dan berakhir di lereng curam yang menghubungkan dengan dasar laut.

Dasar laut mempunyai gunung dengan ketinggian rata-rata 2000 m (rabung) dan alur tengah. Dari sini muncul magma yang berasal dari asthenosfer (lapisan dalam bumi yang terbentuk dari bahan likat), yang disimpan dan membentuk dasar laut.

Cabang oseanografi

Oseanografi moden dibahagikan kepada empat cabang kajian. Walau bagaimanapun, persekitaran laut sangat bersepadu dan oleh itu para oseografer mengurus kawasan-kawasan ini tanpa menjadi terlalu pakar.

Oseanografi fizikal

Cabang oseanografi ini mengkaji sifat fizikal dan dinamik air di lautan dan laut. Objektif utamanya adalah untuk memahami peredaran laut dan cara haba diedarkan di badan air ini.

Perhatikan aspek seperti suhu, kemasinan, dan ketumpatan air. Sifat-sifat lain yang relevan adalah warna, cahaya dan penyebaran suara di lautan dan laut.

Cabang oseanografi ini juga mengkaji interaksi dinamika atmosfera dengan jisim air. Di samping itu, ia termasuk pergerakan arus laut pada skala yang berbeza.

Oseanografi kimia

Ia mengkaji komposisi kimia perairan laut dan sedimen, kitaran kimia asas dan interaksi mereka dengan atmosfera dan litosfer. Sebaliknya, ini membahas kajian mengenai perubahan yang dihasilkan dengan penambahan zat antropik.

Begitu juga, oseanografi kimia mengkaji bagaimana komposisi kimia air mempengaruhi proses fizikal, geologi dan biologi lautan. Dalam kes tertentu biologi marin, ini menafsirkan bagaimana dinamika kimia mempengaruhi organisma hidup (biokimia laut).

Geologi oseanografi atau geologi laut

Cabang ini bertanggungjawab untuk mengkaji substrat lautan, termasuk lapisan terdalamnya. Proses dinamik substrat ini dan pengaruhnya terhadap struktur dasar laut dan pantai ditangani.

Geologi laut menyelidiki komposisi mineralologi, struktur dan dinamika lapisan lautan yang berbeza, terutama yang berkaitan dengan aktiviti gunung berapi dasar laut dan fenomena subduksi yang terlibat dalam pergeseran benua.

Penyelidikan yang dilakukan di bidang ini memungkinkan untuk mengesahkan pendekatan teori drift benua.

Sebaliknya, cabang ini mempunyai aplikasi praktikal yang sangat relevan di dunia moden, kerana kepentingannya yang tinggi untuk memperoleh sumber mineral.

Kajian prospek geologi di dasar laut memungkinkan eksploitasi ladang luar pesisir, terutama gas dan minyak asli.

Oseanografi biologi atau biologi marin

Cabang oseanografi ini mengkaji kehidupan laut, oleh itu merangkumi semua cabang biologi yang diterapkan pada persekitaran laut.

Bidang biologi marin mengkaji klasifikasi makhluk hidup dan persekitarannya, morfologi dan fisiologi mereka. Di samping itu, ia mengambil kira aspek ekologi yang menghubungkan keanekaragaman hayati ini dengan persekitaran fizikalnya.

Terumbu karang di Kepulauan Andaman (India) Ritiks, dari Wikimedia Commons

Biologi marin terbahagi kepada empat cabang mengikut kawasan laut dan lautan yang anda kaji. Ini adalah:

• Oseanografi pelagik : ia menumpukan pada kajian ekosistem yang terdapat di perairan terbuka, jauh dari landasan benua.
• Oseanografi Neritik : organisma hidup yang terdapat di kawasan berhampiran pantai, di dalam rak benua, diambil kira.
• Oseanografi bentik : merujuk kepada kajian ekosistem yang terdapat di permukaan dasar laut.
• Oseanografi demersal : organisma hidup yang hidup berhampiran dasar laut di kawasan pesisir dan di dalam pelantar benua dikaji. Kedalaman maksimum 500 m dipertimbangkan.

Penyelidikan terkini

Oseanografi fizikal dan perubahan iklim

Penyelidikan terkini merangkumi mereka yang menilai kesan perubahan iklim global terhadap dinamika lautan. Sebagai contoh, telah didapati bahawa sistem arus laut utama (arus Atlantik) mengubah dinamiknya.

Telah diketahui bahawa sistem arus laut dihasilkan oleh perbezaan ketumpatan jisim air, terutama ditentukan oleh kecerunan suhu. Oleh itu, jisim air panas lebih ringan dan kekal di lapisan permukaan, sementara jisim sejuk tenggelam.

Di Atlantik, jisim air suam bergerak ke utara dari Caribbean oleh Gulf Stream dan ketika mereka bergerak ke utara mereka sejuk dan tenggelam, kembali ke selatan. Menurut editorial jurnal Nature (556, 2018), mekanisme ini telah perlahan.

Dicadangkan bahawa perlambatan sistem semasa disebabkan oleh pencairan yang disebabkan oleh pemanasan global. Ini menyebabkan bekalan air tawar menjadi lebih besar dan kepekatan garam dan ketumpatan air berubah, yang mempengaruhi pergerakan jisim air.

Aliran arus menyumbang pada pengaturan suhu dunia, pengedaran nutrien dan gas, dan perubahannya mempunyai akibat yang serius bagi sistem planet.

Oseanografi kimia

Salah satu garis penyelidikan yang saat ini menarik perhatian oseanografi adalah kajian pengasidan laut, terutama disebabkan oleh pengaruh tahap pH pada kehidupan laut.

Tahap CO ₂ di atmosfer meningkat tajam dalam beberapa tahun terakhir kerana penggunaan bahan bakar fosil yang tinggi oleh pelbagai aktiviti manusia.

CO _{2 ini} larut dalam air laut, menghasilkan penurunan pH lautan. Pengasidan lautan secara negatif mempengaruhi kelangsungan hidup banyak spesies laut.

Pada tahun 2016, Albright dan rakan-rakannya melakukan eksperimen pengasidan lautan pertama dalam ekosistem semula jadi. Dalam penyelidikan ini didapati bahawa pengasidan dapat mengurangkan kalsifikasi karang hingga 34%.

Geologi marin

Cabang oseanografi ini telah mengkaji pergerakan lempeng tektonik. Plat ini adalah serpihan litosfer (lapisan luar tegar mantel Bumi) yang bergerak di atas astenosfera.

Penyelidikan terbaru, oleh Li dan rakan sekerja, yang diterbitkan pada tahun 2018, mendapati bahawa lempeng tektonik besar dapat berasal dari peleburan plat yang lebih kecil. Penulis membuat klasifikasi plat mikro ini berdasarkan asal usulnya dan mengkaji dinamika pergerakan mereka.

Selanjutnya, mereka mendapati bahawa terdapat sebilangan besar plat mikro yang berkaitan dengan plat tektonik besar Bumi. Hal ini menunjukkan bahawa hubungan antara kedua-dua jenis plat ini dapat membantu menyatukan teori drift benua.

Oseanografi biologi atau biologi marin

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, salah satu penemuan yang paling mencolok dalam biologi marin adalah kehadiran organisma di parit laut. Salah satu kajian ini dilakukan di parit Kepulauan Galapagos, menunjukkan ekosistem yang kompleks di mana terdapat banyak invertebrata dan bakteria (Yong-Jin 2006).

Parit laut tidak memiliki akses ke sinar matahari memandangkan kedalamannya (2.500 meter di atas permukaan laut), jadi rantai trofik bergantung pada bakteria autotrofik chemosynthetic. Organisma ini membetulkan CO ₂ dari hidrogen sulfida yang diperoleh dari lubang hidrotermal.

Komuniti makroinvertebrata yang mendiami perairan dalam didapati sangat beragam. Di samping itu, dicadangkan bahawa pemampatan ekosistem ini akan memberikan maklumat yang relevan untuk menjelaskan asal usul kehidupan di planet ini.

Rujukan

1. Albright et al. (2017). Pembalikan pengasaman laut meningkatkan pengkalsifikasi terumbu karang. Alam 531: 362-365.
2. Caldeira K dan ME Wickett (2003) pH karbon dan lautan antropogenik. Alam 425: 365–365
3. Editoral (2018) Menonton lautan. Alam 556: 149
4. Lalli CM dan TR Parsons (1997) Oseanografi biologi. Pengenalan. Edisi kedua. Universiti Terbuka. LAIN-LAIN. Oxford, UK. 574 p.
5. Li S, Y Suo, X Lia, B Liu, L Dai, G Wang, J Zhou, Y Li, Y Liu, X Cao, I Somerville, D Mu, S Zhao, J Liu, F Meng, L Zhen, L Zhao , J Zhu, S Yu, Y Liu dan G Zhang (2018) Tektonik plat mikro: pandangan baru dari blok mikro di lautan global, margin benua dan mantel mendalam Ulasan Bumi-Sains 185: 1029–1064
6. Pickerd GL dan WL Emery. (1990) Oseanografi fizikal deskriptif. Pengenalan. Edisi kelima diperbesarkan. Akhbar Pergamon. Oxford, UK. 551 p.
7. Riley JP dan R Chester (1976). Oseanografi kimia. Edisi ke-2. Jilid 6. Akhbar Akademik. London, UK. 391 hlm.
8. Wiebe PH dan MC Benfield (2003) Dari jaring Hensen menuju oseanografi biologi empat dimensi. Kemajuan dalam Oseanografi. 56: 7–136.
9. Zamorano P dan ME Hendrickx. (2007) Biocenosis dan pengedaran moluska laut dalam di Pasifik Mexico: penilaian kemajuan. Hlm 48-49. Dalam: Ríos-Jara E, MC Esqueda-González dan CM Galvín-Villa (ed.). Kajian mengenai Malakologi dan Konkiliologi di Mexico. Universiti Guadalajara, Mexico.
10. Yong-Jin W (2006) Lubang hidroterma laut dalam: ekologi dan evolusi J. Ecol Field Biol. 29: 175-183.