Ozean
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Lage [Bearbeiten]
Insgesamt sind 71 Prozent der Erdoberfläche von Meeren (den Ozeanen und deren Nebenmeeren) bedeckt. Sie konzentrieren sich auf der Wasserhemisphäre, deren Zentrum im riesigen Pazifik nahe Neuseeland liegt. Auf der gegenüberliegenden Landhemisphäre befinden sich nur der Atlantik, der Arktische Ozean und Teile des Südlichen Ozeans sowie des Indischen Ozeans.
Die Aufteilung der Ozeane [Bearbeiten]
Weltkarte der OzeaneDie fünf Ozeane der Erde sind
der Arktische Ozean (Nordpolarmeer),
der Atlantische Ozean (Atlantik),
der Indische Ozean (Indik),
der Pazifische Ozean (Pazifik, auch Stiller Ozean genannt) und
der Antarktischer Ozean (Südpolarmeer).
Im allgemeinen Sprachgebrauch spricht man auch von nur drei Ozeanen: Atlantischer Ozean, Indischer Ozean und Pazifischer Ozean. Bei dieser Sichtweise wird der Arktische Ozean als Teil des Atlantiks angesehen und der Südliche Ozean, als dessen Abgrenzungen der 60. Breitengrad Süd ermittelt wurde, zu den 3 zuerst genannten Ozeanen gezählt.
Eine alternative Betrachtungsweise unterteilt die zwei größten Ozeane der Erde entsprechend ihrer Zugehörigkeit zur Nord- bzw. Südhemisphäre in Nord- und Südatlantik sowie Nord- und Südpazifik und zählt den Indik, das Nordpolarmeer und das Südpolarmeer dazu.
Historisch spricht man von den Sieben Weltmeeren, die neben Pazifik, Atlantik und Indik auch das Karibische Meer, das Mittelmeer, das Gelbe Meer und die Nordsee umfassen (oder auch andere Meere, die als Nebenmeere der Ozeane gelten, wie das Schwarze Meer oder die Ostsee).
Eine weitere Alternative ist die mit der „göttlichen“ Zahl sieben verbundene Betrachtungsweise aus dem jüdisch-christlichen Raum. Sie teilt die Erde in sieben Kontinente (Nord-Amerika, Süd-Amerika, Europa, Afrika, Asien, Ozeanien, Antarktis) und sieben Weltmeere/Ozeane (Nord-Atlantik, Süd-Atlantik, Nord-Polarmeer, Süd-Polarmeer, Indik, Nord-Pazifik, Süd-Pazifik).
Gestalt der Ozeane [Bearbeiten]
Entstehung eines Ozeans
Anstieg des Meeresspiegels in den letzten 24.000 Jahren
„Die Woge“ von Gustave Courbet, 1870.Die einzelnen Ozeane, die zwischen den Kontinenten liegen, unterscheiden sich unter anderem durch Volumen, Salzgehalt, ein eigenes Gezeiten-System, Wellen (Seegang) und Meeresströmungen sowie erdgeschichtlich von den anderen Teilen des Weltmeeres.
Innerhalb der Ozeane und ihren Nebenmeeren bzw. auf dem Ozeanboden befinden sich teils sehr hohe und langgestreckte mittelozeanische Rücken, teils sehr viele und niedrigere Schwellen, große und kleine Tiefseebecken, Tiefseerinnen und verschiedene Meerestiefs sowie im Pazifik der Pazifische Feuerring. Außerdem ragen zahlreiche Inseln, Inselgruppen und Archipele aus diesen Meeren heraus und Halbinseln in diese hinein. Nord- und Südpolarmeer sind teils oder ganz von Pack- und Treibeis bedeckt.
Der Boden eines Ozeans ist die Oberseite eines Stücks ozeanischer Erdkruste. Seine Gestalt wird durch die Theorie der Plattentektonik erklärt. Danach entsteht neuer Ozeanboden an den mittelozeanischen Rücken und fließt weg, bis er in einer Tiefseerinne (Subduktionszonen) ins Erdinnere eintaucht. Dies bedeutet, dass ein Ozean größer werden, kleiner werden, neu entstehen und auch verschwinden kann. So wird angenommen, dass der Atlantische Ozean etwa 150 Millionen Jahre alt ist. Frühere Ozeane sind beispielsweise der Mirovia, der Panthalassa, der Rheische Ozean, der Iapetus oder die Tethys mit dem „europäischen“ Randmeer Paratethys.
Im globalen Durchschnitt verläuft der Ozeanboden in etwa 3,8 km Tiefe unter dem Meeresspiegel. Dabei kann der Tiefenverlauf als Funktion der Entfernung eines Stück Ozeanbodens von seinem Entstehungsort dargestellt werden (genauer: seines Alters, da ozeanische Erdkruste unterschiedlich schnell fließt).
Der Küstenverlauf hängt nicht nur von der Form und Lage der Kontinente ab, sondern auch vom Volumen des Meerwassers. So gibt es weniger Meerwasser, wenn große Wassermengen als Gletscher auf den Kontinenten lagern und wenn die globale Temperatur niedrig ist (Wärmeausdehnung). Weitere Faktoren sind Hebungen und Senkungen des Ozeanbodens aufgrund geologischer Ereignisse.
Wasserbewegungen [Bearbeiten]
Der Wasserkörper eines Ozeans ist nicht einheitlich, sondern ändert sich mit der Tiefe. Es gibt große, stabile Wasserbewegungen, die Meeresströmungen. Am bedeutendsten ist das sogenannte Globale Förderband, eine Kombination von Meeresströmungen, die vier der fünf Ozeane miteinander verbinden und bei dem Oberflächenströmungen und Tiefenströmungen einen globalen Wasserkreislauf bilden. Dabei kann es zur Bildung von großen Wasserwirbeln oder Eddies in einer Tiefe von mehreren 1000 m kommen[1]. Auch Mittelozeanische Rücken können zur Verwirbelung führen[2]. Große Wasserwirbel von 50 km bis 200 km Durchmesser, die sich mehrere Wochen halten und kaltes, nährstoffreiches Tiefenwasser an die Meeresoberfläche fördern, werden ebenfalls beobachtet[3].
An der Meeresoberfläche zeigen sich Wasserwellen. Es können vom Wind erzeugte unregelmäßige Wasserbewegungen sein, die durch eine Seegangsskala quantifizierbar sind. Einzelne Wellen oder Wellengruppen, die sogenannten „Monsterwellen“, sind besonders gefährliche Wellen, die durch Überlagerung mehrerer kleiner Wellen entstehen und dabei Höhen von mehr als 25 m erreichen. Die Tsunamis sind durch Erdbeben der ozeanischen Kruste verursachte Wellen, die sich erst in Ufernähe zu gefährlichen Höhen auftürmen.
Die im Verlaufe des Tages durch die Gezeiten verursachte Anhebung des Meerwassers ist dagegen regelmäßig und in ihrer Ausprägung in Küstennähe durch die geometrische Form der Küsten beeinflusst.
Der Wind erzeugt im Ozean einen Wassertransport. Unter Berücksichtigung der Corioliskraft kommt es in den oberen Wasserschichten (bis etwa 50 m) zu einer Korkenzieherströmung.
Meerwasser [Bearbeiten]
→ Hauptartikel: Meerwasser
Halokline
Thermokline
Chemokline
Pyknokline
Versauerung der Meere
Durch Serpentinisierung werden pro Jahr 60 Kubikkilometer[4] Meerwasser chemisch im Ozeanboden gebunden. Hinzu kommt noch die Sättigung der Sedimente am Meeresboden mit Wasser. In den Subduktionszonen wird dieses Wasser wieder frei.
Sauerstoffverteilung [Bearbeiten]
Der Sauerstoffgehalt des Meerwassers nahe der Meeresoberfläche ist bestimmt durch den Übergang von Sauerstoff aus der Luft ins Wasser und der biologischen Produktion von Sauerstoff aus Kohlenstoffdioxid (CO2) durch das marine Phytoplankton. Deshalb kann es besonders in den Tropen zeitweise zur Übersättigung (Sauerstoffsättigung > 100 Prozent) des Oberflächenwassers kommen, so dass Sauerstoff verstärkt in die Luft abgegeben wird. Das Phytoplankton verbraucht allerdings in der Dunkelheit selber einen Teil des erzeugten Sauerstoffs.
Mit zunehmender Wassertiefe und der damit verbundenen Abnahme des Sonnenlichtes nimmt die Sauerstoffsättigung des Meerwassers ab.[5] Neben dem Veratmen des Sauerstoffs durch das Zooplankton und einem Teil des Bakterioplanktons führt auch der zunehmende biologische Abbau von Biomasse zur Verringerung des Sauerstoffgehaltes bei. Im Ozean kommt es nicht zum Umkippen der Tiefseewassers, da in der Labradorsee, in der Grönlandsee und im Weddell-Meer sauerstoffreiches Oberflächenwasser entsteht, dass in die Tiefsee herabsinkt und über die Tiefenströmung des Globalen Förderbandes weltweit verteilt wird.[6] Die Sauerstoffverteilung in der Tiefsee ist nicht gleichmäßig; es gibt sogenannte Sauerstoff-Minimum-Zonen (s.a.:en:Oxygen minimum zone), wo es beispielsweise zur anaeroben Ammoniak-Oxidation und zur Denitrifikation kommt (durch anaerober Atmung von Bakterien entsteht molekularer Stickstoff, der aus dem Wasser in die Luft entweicht). Diese Gebiete finden sich häufig in den Tropen, so gibt es im Arabischen Meer eine bedeutende Sauerstoff-Minimum-Zone in einer Tiefe von 200 m bis 1150 m.[7]
Ökosystem Ozean [Bearbeiten]
Verteilung von Pflanzen in den Ozeanen. (Chlorophyll-Konzentration: Blau = gering, grün = mittel)Für das Ökosystem Ozean ist das mit zunehmender Tiefe abnehmende Sonnenlicht von großer Bedeutung. Im obersten, vom Sonnenlicht erfüllten Teil des Ozeans, der Euphotischen Zone, nutzen Pflanzen die Photosynthese zur Aufnahme von Energie. Es schließt sich darunter die Disphotische Zone an, wo Sonnenlicht nur noch zum Sehen ausreichend vorhanden ist. In der darunter liegenden Schicht, der Aphotischen Zone, ist kein Sonnenlicht mehr vorhanden.
Ein weiteres wichtiges Kennzeichen der Ozeane ist, dass sich das Meereswasser bei unterschiedlichen Tiefen chemisch unterschiedlich verhält. Meereslebewesen, wie beispielsweise Muscheln, Korallen, Kalkalgen und Kieselalgen nutzen Calciumcarbonat und Siliciumdioxid durch Biomineralisation zum Bau von Schalen und Skeletten. Diese Biominerale können allerdings chemisch durch das Meerwasser abgebaut werden. So gibt es für die Calciumcarbonate Aragonit und Calcit in den Ozeanen eine untere Tiefe, ab der sie sich auflösen, die Calcit- und Aragonit-Kompensationstiefe.
Der Tiefenverlauf eines Ozeans wird in mehrere Stufen unterteilt. Es beginnt mit dem bis zu 200 Meter tiefen Schelf. Es schließt sich der Kontinentalhang an, der bis in eine Tiefe von 2000 m bis 3000 m reicht. Dann folgen das Abyssal, welches bis in 6000 m Tiefe reicht, und dann das Hadal.
Auftriebsgebiete [Bearbeiten]
→ Hauptartikel: Auftriebsphänomen
Die sehr seltenen, meistens saisonalen Auftriebsgebiete sind sehr nährstoffreich. Dort steigt kalte Tiefenströmung nach oben und ersetzt das erwärmte und nährstoffarme warme Wasser.
Offener Ozean [Bearbeiten]
Der Offene Ozean umfasst etwa 80 Prozent der Fläche des Weltmeeres, aber nur 1 Prozent der Biomasse wird dort produziert. In diesem oligotrophen Gebiet begrenzt hauptsächlich der Mangel von Stickstoff und Phosphor im Meerwasser das Wachstum der Meerespflanzen (Phytoplankton). Auch wichtige Metalle, beispielsweise Eisen, begrenzen das Wachstum.
Große Wasserwirbel, bei denen kaltes, nährstoffreiches Meerwasser aus der Tiefe an die Meeresoberfläche gefördert wird, wirken wie ein kurzzeitig bestehendes Auftriebsgebiet und lassen das Phytoplankton sich explosionsartig vermehren. Denselben Effekt haben tropische Wirbelstürme[8].
Schelf [Bearbeiten]
→ Hauptartikel: Schelf
Der Übergang zwischen dem Festland und der Tiefsee wird durch den bis zu 200 Meter tiefen Schelf, den anschließenden Kontinentalhang und den Kontinentalfuß gebildet.
Die Schelfgebiete der Ozeane sind sehr nährstoffreich und wirtschaftlich von großer Bedeutung für die angrenzenden Staaten. Insofern wurde das rechtliche Konstrukt einer Ausschließlichen Wirtschaftszone geschaffen, um die heute meist überfischten Fischgründe und eventuelle Lagerstätten an Erdöl und Erdgas der nationalen Hoheit zu unterstellen. In der Europäischen Union gilt die Gemeinsame Fischereipolitik.
SeegraswieseKelpwälder wachsen auf meist ruhigen, felsigen, 15 m bis 40 m tiefen Gebieten der Ozeane. Der namensgebende Kelp ist eine mehrzellige Alge, der wie alle Seetange am Meeresboden wurzelt.
Auf weichem Boden im flachen Meer- oder im Wattbereich bilden Pflanzen aus der Familie der Seegrasgewächse teilweise ausgedehnte Seegraswiesen. Neben ihrer großen ökologischen Bedeutung sind sie auch für den Küstenschutz wichtig.
Tiefsee [Bearbeiten]
→ Hauptartikel: Tiefsee
Die Tiefsee ist ein bisher nur wenig erforschtes Gebiet der Ozeane. Mit bemannten Tiefsee-U-Booten für flache und große Tiefen sowie mit unbemannten autonomen und ferngesteuerten Tauchfahrzeugen werden seit dem 20. Jahrhundert vor Ort Bilder aufgenommen und Proben gesammelt. Bis dahin konnten nur mit Netzen, beispielsweise in der Challenger-Expedition (1872–1876) aus bis zu 8000 m Tiefe oder der Valdivia-Expedition (1898–1899) aus etwa 4600 m Tiefe, mehr oder weniger zermatschte Lebewesen aus der Tiefsee gefangen werden.
Im Gegensatz zum durchlichteten oberen Bereich des Ozeans kommt in der Tiefsee zu wenig oder noch tiefer überhaupt kein Sonnenlicht an, so dass dort keine von Photosynthese existierende Lebewesen vorkommen. Die meisten Tiefseetiere in der Schwachlichtzone wandern bei Sonnenuntergang nach oben in den tagsüber durchlichteten Bereich, um sich dort zu ernähren, und tauchen bei Sonnenaufgang wieder ab. Bei dieser Wanderung treffen sie auf lauernde Räuber. Die häufigsten Wanderer sind Ruderfußkrebse, Quallen und Krill. Überlebenswichtig für die hier lebenden Tiere ist es, dass sie sich gegenüber dem von oben kommenden schwachen, blauen Licht nicht farblich abheben. Wichtige Tarntechniken sind Durchsichtigkeit und Gegenbeleuchtung, indem an der Körperunterseite vorhandene Leuchtorgane an die Lichtverhältnisse angepasst unterschiedlich stark blau leuchten. Diese Biolumineszenz gewinnt in der von Sonnenlicht freien Zone der Tiefsee noch mehr an Bedeutung. So gibt es dort Tiefseefische, die mit Leuchtsignalen Beutetiere und Partner anlocken.
Für die Tiefsee bedeutend sind nicht nur der Wasserkörper, sondern auch große Erhebungen des Meeresbodens, wie einzelne Unterwasserberge (Seamounts und Guyots) und große untermeerische Gebirge. Diese Erhebungen reichen manchmal bis zur Wasseroberfläche hinauf und beeinflussen die Meeresströmung, so dass nährstoffreiches Tiefenwasser über große Entfernungen transportiert, dort in geringere Tiefen aufsteigen kann und so in einem sonst nährstoffarmen Teil eines Ozeans eine Oase des Lebens entstehen kann.
Die fast farblose, durchsichtige Ohrenqualle im blauen Scheinwerferlicht
Vampirtintenfische jagen mit Licht und stoßen bei der Flucht leuchtende Partikel aus.
Tiefsee-Anglerfische mit einem Leuchtorgan oberhalb des Maules
Gespensterfische haben große, aufwärts gerichtete Augen
Ozeanboden [Bearbeiten]
→ Hauptartikel: Ozeanboden
Mächtigkeit des Sediments in den Ozeanen
Wirbellose Benthonten vor einer Eiswand im antarktischen McMurdo-Sund.Der Ozeanboden ist auf der Erde der flächengrößte Lebensraum und umfasst die Böden der Küsten, der Schelfe, der Kontinentalhänge, der großen Tiefseeebenen und der Tiefseegräben.
Der Ozeanboden an einem Kontinentalhang besteht in der Regel aus Sand und Kies, in den Gezeitenzonen auch aus Schlick und Schlamm. Von den Kontinenten weiter entfernt besteht er vorwiegend aus Tonen und Resten von Mikroorganismen, die in Form des sogenannten Meeresschnees von der Oberfläche zum Grund eines Ozeans herabfallen. Auf diese Weise entsteht eine im Durchschnitt 800 m dicke Schicht von Tiefsee-Sedimenten, die ein wichtiger Teil der tiefen Biosphäre[9] ist.
Die Organismen im Ozeanbodens ernähren sich von den herab fallenden Überresten von Pflanzen und Tieren, gelegentlich auch von gelösten vulkanischen Gasen[10]. In der obersten noch mit Sauerstoff angereicherten Sedimentschicht leben Bakterien und wenige Archaeen, während darunter nur noch Archaeen zu finden sind. Kleinere Tiere in der oberen Sedimentschicht sind beispielsweise Würmer, Schnecken und Muscheln.
Auf dem Ozeanboden wachsen in bis zu 50 m Tiefe tropische Korallenriffe und an den Kontinentalhängen bis in Tiefen von 1000 Metern die durch die Grundschleppnetzfischerei stark gefährdeten Kaltwasserriffe. Weitere typische auf den Böden lebenden Meerestiere sind Seeanemonen, Röhrenwürmer, Schwämme, Seeigel, Seegurken, Seesterne, Schlangensterne und bodenbewohnede Fische, wie beispielsweise Knurrhähne, Plattfische oder Netzaugenfische.
An einigen untermeerischen Gebirgen, den mittelozeanischen Rücken, gibt es heiße Quellen. Diese lagern Erzschlämme ab und bilden die Grundlage für das von Sonnenlicht vollständig unabhängige Ökosystem der Black Smoker (siehe auch Lost City). In der Nähe von Tiefseerinnen und an Stellen wo Methanhydrate in Folge von Erdrutschen instabil wird, finden sich kalte Quellen, die sogenannten Cold seeps, auch Methanquellen genannt. Sie entstehen dadurch, dass aus dem Meeresboden Wasser, angereichert beispielsweise mit Methan und Schwefelwasserstoff, ausströmt. An den heißen und kalten Quellen finden sich Bartwürmer, die in Symbiose mit Bakterien leben. An den heißen Quellen gibt es eine vielseitige und biomassereiche Fauna, die beispielsweise aus Yeti-Krabben sowie bestimmte Arten von Muscheln, Schnecken und Garnelen besteht.[11] Das Ökosystem der kalten Quellen ähnelt dem der heißen Quellen, nur fehlt dort die erhöhte Temperatur des Meerwassers, es ist dauerhafter und der Übergang zur nicht spezialisierten Fauna ist einfacher. Ein weiteres wichtiges Ökosystem sind die Kadaver großer Lebewesen, beispielsweise Wale, die auf den Ozeanboden sinken und dort für Monate bis Jahrzehnte verschiedenen Lebewesen als Nahrungsquelle dienen. Dies sind beispielsweise Haie, Schleimaale und knochenfressende Würmer.
Ozeane auf anderen Planeten und Trabanten [Bearbeiten]
Wahrscheinlich existiert, unter einer mächtigen Eiskruste verborgen, ein globaler Ozean (Eismondozean) auf dem Jupitermond Europa, vielleicht auch auf den anderen Monden Ganymed und Kallisto. Viele Hinweise deuten darauf hin, dass der Mars in der Frühzeit seiner Entwicklung offene Wasserflächen enthielt. Kleinere Ozeane oder auch nur Seen aus Kohlenwasserstoffen (Methan, Ethan) könnten auf dem Saturnmond Titan ganzjährig oder nur zeitweise existieren.[12] Darüber, ob die großen Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun vielleicht ebenfalls Schichten flüssiger Phasen, eventuell aus Helium oder Wasserstoff, beherbergen, kann nur spekuliert werden. Zur Herkunft der Ozeane siehe Herkunft des irdischen Wassers.
Das einzige Mondmeer, das die Bezeichnung «Ozean» trägt, ist der Oceanus Procellarum, der Ozean der Stürme.
Ozeaneum [Bearbeiten]
Es gibt große Aquarien, die verschiedene Ökosysteme der Ozeane nachbilden. Dazu gehören beispielsweise das Oceanário de Lisboa und das Ozeaneum Stralsund.