7

INTRODUCERE

Biologia marină este o ştiinţă de sinteză care uneşte biologia funcţională cu

ecologia, hidrobiologia, geografia, geologia, fizica, chimia etc. Biologia funcţională

urmăreşte în cazul de faţă modul în care organismele acvatice (hidrobionţii) s-au adaptat şi

au evoluat în mediul marin. Elucidează funcţiile de relaţie, de nutriţie şi de reproducere

caracteristice unor grupe de organisme marine, în strânsă corelaţie cu factorii ecologici.

Aprofundează mecanismele prin care unii hidrobionţi pot să-şi desfăşoare normal funcţiile

vitale pe verticala apei până la adâncimi de mii de metri şi de presiuni de 500-1000 de

atmosfere, în unele cratere vulcanice submarine sau în izbucuri fierbinţi (hot vents) la

temperaturi de 200-300º C. Problemele legate de interacţiunea organismelor cu mediul

abiotic şi biotic, de abundenţa şi de distribuţia hidrobionţilor şi de circuitul bio-geo-chimic

al elementelor în mediile marine ţin de realizarea unor observaţii şi cercetări de fineţe.

Biologia marină a început cu simple observaţii privind distribuţia, varietatea şi

modul de viaţă al unor organisme din mediul marin, din apele litorale. Grecii cunoşteau

multe aspecte din viaţa hidrobionţilor. Aristotel a descris numeroase specii şi a consemnat

observaţii foarte interesante. privind comportamentul unor animale.

În jurul anului 800 a. Ch. fenicienii şi grecii cunoşteau destul de bine Marea

Mediterană, iar în jurul anilor 600 s-au realizat primele cercetări în jurul Africii. În anul

500 Parmenide afirma că Pământul este rotund iar prin anii 400 fenomenul mareelor era

deja pus în legătură cu fazele Lunii.

Matematicianul grec Erathostenes (250 a. Ch.) a reuşit să determine cu o precizie

de-a dreptul uimitoare circumferinţa Pământului şi a întocmit o hartă a lumii aşa cum şi-o

imagina el în acele timpuri. Erathostenes a calculat circumferinţa Pământului urmând

unghiul format de Soare cu paralela de la Alexandria, în momentul în care la Assuan

Soarele se găsea deasupra capului. Acest unghi a fost de 5000 de stadii. Unghiul reprezintă

1/50 dintr-un cerc. Valoarea găsită de Erathostenes pentru circumferinţa Pământului a fost

stabilită la 24.500 mile. Determinările recente indică 24.860 mile.

Erathostenes şi Strabon considerau că Pământul este format dintr-un singur

continent înconjurat de ocean. Homer era de părere că Pământul este un disc în jurul

căruia curge un fluviu numit Okeanos.

8

Primele consideraţii cu caracter mai mult speculativ privind structura ţărmurilor şi a

fundului mărilor se găsesc în Geografia lui Strabon. El admitea ideea că unele continente

au fost funduri de mare şi că relieful socului continental este accidentat asemenea celui de

pe uscat.

Ptolomeu (sec. II d. Ch.) considera că oceanele Atlantic şi Indian sunt un fel de

mări închise şi că extremităţile estice şi vestice ale lumii sunt foarte apropiate, astfel că,

mergând spre vest se poate ajunge la extremitatea estică, ceea ce mai târziu Columb avea

să probeze.

Călătoria lui Magellan în jurul lumii (1519-1521) a demonstrat că Pământul este

sferic şi nu plat, aşa cum se credea. El a încercat să facă un sondaj asupra adâncimii

oceanului folosind o parâmă de 200 fathomi, fără să reuşească să atingă fundul. Cu mult

înaintea sa Posidoniu (1600 a. Ch.) afirma că în apropierea Sardiniei marea are

aproximativ 1000 fathomi.

Linné, naşul naturii, a reuşit să facă ordine şi în lumea adâncurilor prin

introducerea nomenclaturii binare. Însă, abia în secolul al XIX-lea putem vorbi de

cristalizarea Biologiei marine ca o direcţie de cercetare bine conturată. Edward Farbes

(1815-1854) poate fi considerat ca unul dintre marii fondatori ai biologiei marine. El a

cercetat fauna marină prelevând numeroase probe bentonice. A realizat o hartă cu

distribuţia geografică a unor hidrobionţi în mările Europei. Împreună cu alţi biologi, între

care Michael Sars a reuşit să aducă argumente împotriva teoriei azoice, care consideră că

de la o anumită adâncime nu există viaţă pe fundurile oceanice. În 1850 au reuşit să scoată

19 specii bentonice de la 300 de fathomi, pe care le-au descris.

Încercările de sondare a adâncurilor oceanelor au fost făcute de către Ellis (1749),

Mulgrave (1773) şi Soresby (1817). Sir John Ross a fost primul care a reuşit să facă un

sondaj şi să obţină de la adâncimea de peste 1000 fathomi, luând probe de mâl din Golful

Baffin, la vest de Groenlanda.

În timpul expediţiei efectuate în Antarctica Clarke Ross a făcut sondaje de 2425

fathomi în Atlanticul de sud şi de 2677 fathomi la Capul Bunei Speranţe. Brooke a ataşat

la capătul sondei o greutate detaşabilă, care cădea când lovea fundul, marcând astfel

adâncimea maximă.

În dezvoltarea Biologiei marine ca ramură a ştiinţelor naturii un merit evident l-a

avut Ch. Darwin, fondatorul teoriei evoluţioniste, care în expediţia pe vasul “Beagle” a

reuşit să acumuleze o multitudine de date de mare importanţă, pentru cunoaşterea

9

organismelor marine. Cercetările sale efectuate în recifii coralieri şi ipoteza lansată privind

formarea atolilor şi în genere a insulelor de corali au creat direcţii noi de cercetare, care şi

în zilele noastre au rămas deschise cunoaşterii vieţii marine.

Cercetările oceanologice ale lui W.B. Carpenter şi C. Wyville Thomson au

deschis interesul larg pentru expediţiile ştiinţifice organizate pentru cunoaşterea vieţii în

mări şi oceane. Expediţia realizată cu renumitul vas de cercetări Challenger (1872-1876) a

fost prima expediţie ştiinţifică organizată în vederea cunoaşterii diversităţii biologice în

oceane. Expediţia a parcurs 68.890 mile marine şi a efectuat 492 de sondaje de adâncime şi

133 de dragaje. Au fost acumulate date referitoare la curenţii de apă, temperatura apei,

compoziţia sa, organismele şi sedimentele de fund. Au fost descoperite 4700 de specii noi.

În Fosa Marianelor au efectuat cel mai adânc sondaj de atunci, de 4475 fathomi (26.850

picioare = 8180 m). Zona a fost numită Abisul Challanger. Rapoartele expediţiei au fost

publicate în 50 de volume (29.500 de pagini).

Au urmat expediţiile efectuate cu nava germană “Gazelle” (1874-1876) şi cu cea

rusească “Vitiaz” (1886-1889) şi alte expediţii mai puţin spectaculoase. Nava austriacă

“Pola” a făcut cercetări în Marea Mediterană şi în Marea Roşie (1890-1898), iar cea

americană “Blake”, condusă de Agasiz, a făcut explorări în Marea Caraibilor (1877-1880).

Expediţiile lui Fridtjof Nansen (1893-1896) efectuate în apele Oceanului Îngheţat

de Nord cu nava “Fram” au intrat, de asemenea, în istoria ştiinţei.

Odată cu expediţia “Meteor” (1925-1927) a început o nouă eră în oceanologie,

realizându-se primul studiu de detaliu al unei anumite zone oceanice. A fost utilizată o

sondă ultrasonică electronică pentru măsurarea adâncimilor. Au fost făcute peste 70.000 de

sondaje conturând caracterul accidentat al oceanului.

Prinţul Albert I de Monaco a echipat numeroase iahturi pentru a face cercetări

marine în vederea înfiinţării unui institut oceanografic sau eventual al unui muzeu în

Monaco.

În America Alexander Agasiz a organizat expediţii oceanografice şi a efectuat

cercetări asupra unor organisme marine. A urmărit unele aspecte embriologice la stelele de

mare.

În Europa şi în America au fost înfiinţate numeroase staţiuni de cercetări marine,

care au creat şcoli puternice de biologie marină, care şi astăzi coordonează cercetările

oceanologice. Trebuie să subliniem însă, că în zilele noastre aparatura destinată cercetărilor

10

marine a devenit deosebit de sofisticată şi realizează performanţe pe care nu le puteam

bănui la început de veac.

Matthew Fontaine Maury, din Marina SUA, a adus contribuţii importante la

dezvoltarea cercetărilor oceanologice. A stabilit relaţiile dintre curenţii marini şi condiţiile

meteorologice oceanice. Observaţiile sale au fost prezentate în Geografia fizică a mării

(1856). El a realizat şi prima hartă batimetrică a Oceanului Atlantic.

William Ferrel a oferit prima explicaţie ştiinţifică deplasării apelor de suprafaţă ca

urmare a acţiunii vânturilor.

Investigarea adâncimilor oceanului a cunoscut o dezvoltare spectaculoasă după

construirea primelor batiscafe. Elveţianul Piccard a realizat o sferă de oţel şi de nichel de

peste 20 de tone, care a fost coborâtă la 4000 m adâncime în portul Dakar din Senegal şi a

rezistat. Treptat s-a ajuns până la adâncimea de 11.000 m în groapa Marianelor.

Expediţia submarinului “Nautilus” pe sub Polul Nord a deschis noi direcţii de

cercetare. În cadrul Programului FAMOUS a fost cercetată dorsala atlantică pe o distanţă

de peste 350 Km.

Un rol deosebit în dezvoltarea oceanografiei l-au avut şi expediţiile cu participare

internaţională, cum ar fi cele ale navelor “Anton Brun” (1965), fregata “Galathea” (1950-

1952), Challenger, Discovery II, Calypso etc.

Deep-Sea Drilling Project (Proiectul de foraje marine adânci), a început să

funcţioneze din 1968 şi s-a bucurat de succes, făcând lumină în ceea ce priveşte

caracteristicile fundului oceanic, depunerile de sedimente şi deriva continentelor.

În 1964, în cadrul programului Sealab I mai mulţi scufundători au petrecut 11 zile

la adâncimi de peste 190 de picioare. În 1965 Sealab II a lansat mai multe grupe de

scafandri autonomi care au stat câte 10 zile la 205 picioare adâncime, iar Sealab III a reuşit

să trimită la 610 picioare adâncime cinci echipaje de scafandri de câte 8 oameni, care au

stat câte 12 zile.

Radarul şi camerele de luat vederi subacvatice au deschis orizonturi nelimitate în

ceea ce priveşte înţelegerea proceselor şi fenomenelor care se desfăşoară în mediul marin

la adâncimi mari sau chiar foarte mari. Şi, totuşi, omul nu a reuşit să pună piciorul pe

fundul oceanului planetar.

Nu putem vorbi de evoluţia Biologiei marine fără a aminti de J.Y. Cousteau şi de

toate realizările spectaculoase pe care le-a avut şi de crearea unui nou stil în ceea ce

priveşte cercetarea şi cunoaşterea universului marin.

11

Dacă urmărim tratatele moderne de Oceanografie, cum ar fi cel al lui Harold V.

Thurman şi pe cel de Biologie marină (Marine Biology, function, biodiversity,

ecology) al lui Jeffrey S. Levinton înţelegem că domeniul marin nu poate fi cuprins decât

dacă este urmărit sub toate aspectele: fizico-geografice, geomorfologice, hidrologice şi

biologice.

Biologia marină se suprapune într-o oarecare măsură peste oceanografie şi

oceanologie.

Oceanografia este o ştiinţă de sinteză care realizează studiul fizic al mediilor

oceanice: urmăreşte configuraţia ţărmurilor, a fundurilor submarine, caracteristicile fizice

şi chimice ale apei, precum şi procesele dinamice ale maselor de ape şi geneza acestora.

Oceanografia a debutat ca o ştiinţă descriptivă. A apărut din nevoia de a descifra

tainele lumii acoperite de apele mărilor şi ale oceanelor. În timp a avut o evoluţie,

devenind din ce în ce mai complexă, lărgindu-şi sfera cercetărilor către studiul

organismelor şi a comunităţilor de organisme, pe de o parte şi către problemele practice

stringente ale omenirii, pe de altă parte. Căpătând un aspect mai general a apărut termenul

de oceanologie, care îl include şi pe cel de oceanografie. Oceanologia înglobează

totalitatea ştiinţelor care studiază mările şi oceanele lumii: oceanografia, geologia marină,

hidrologia, fizica, chimia şi biologia marină. Este vorba de o ştiinţă de sinteză care

abordează o cercetare pluridisciplinară şi, în acelaşi timp, interdisciplinară.

Termenul de oceanografie n-a dispărut şi, mai mult decât atât, sunt nuanţate o serie

de domenii ale acesteia în funcţie de natura mediului şi de dominarea unei anumite ştiinţe.

Se vorbeşte astfel de 4 direcţii principale de cercetare:

- oceanografie fizică;

- oceanografie chimică;

- geologie şi geofizică marină;

- oceanografie biologică.

Dacă termenul de oceanologie tindea, la un moment dat, să devină mai cuprinzător

şi să înglobeze oceanografia cu laturile sale descriptive, în care fenomenele sunt prezentate

şi mai puţin analizate prin prisma cauzalităţii şi a corelării cu diferiţi factori de la suprafaţa

scoarţei terestre, asistăm în ultima vreme la o revigorare a oceanografiei, care îşi

restructurează conţinutul şi devine o ştiinţă bazată pe metode moderne şi cu o sferă largă

de cuprindere. În acest sens divizarea Oceanografiei nu mai are interes decât din punct de

vedere didactic.

12

De altfel, urmărind lucrarea lui Harold V. Thurman “Introductory

Oceanography” (1991), apărută în mai multe ediţii vom constata că alături de capitolele

tipic oceanografice apar şi unele legate de organismele şi comunităţile acvatice, de

productivitatea biologică, poluarea apelor şi exploatarea unor resurse marine.

În aceeaşi măsură Biologia marină abordează studiul oceanelor în mod complex,

sub toate aspectele. Jeffrey S. Levinton în Marine Biology (1995) porneşte de la

principiile oceanografice şi analiza oceanelor din punct de vedere fizic, geologic etc. şi

trece la organismele şi comunităţile caracteristice oceanelor, finalizând cu unele aspecte

privind impactul uman asupra mării şi marea ca sursă de hrană pentru omenire.

Nu se poate face Oceanografie, Oceanologie sau Biologie marină fără a privi

oceanul ca un sistem integral.

Oceanografia fizică pune accentul pe unele aspecte cum ar fi originea bazinelor

oceanice, formarea apei, descrierea caracteristicilor structurale ale fundului oceanic şi

deriva continentelor, elucidarea proprietăţilor fizice şi chimice ale apei şi dinamica

acesteia, schimbul de materie şi energie dintre ocean şi atmosferă şi, mai mult decât atât,

influenţa pe care cosmosul o exercită asupra acestor bazine.

Oceanografia biologică (Biologia marină) se ocupă cu studiul vieţii în bazinele

oceanice. Cercetează diversitatea hidrobionţilor, adaptarea şi evoluţia lor, precum şi unele

aspecte privind biologia, ecologia şi etologia organismelor, răspândirea lor geografică,

tipurile de comunităţi ecologice care se formează şi unitatea organism-mediu cu toate

caracteristicile şi subtilităţile sale.

Ancorată în realităţile vieţii contemporane Biologia marină trebuie să abordeze

problemele productivităţii primare şi secundare a bazinelor oceanice şi asigurarea hranei

pentru populaţia mileniului al treilea. În aceeaşi măsură trebuie să analizeze impactul uman

asupra mării cu toate consecinţele sale.

Ca orice ramură a ştiinţei Biologia marină a rămas deschisă la toate descoperirile

tehnicii moderne, folosindu-se de toate acumulările, de la razele laser la sateliţi. Şi, totuşi,

nu a pus încă piciorul pe fundul oceanului. Este un adevăr care nu trebuie să fie uitat, un

adevăr care va canaliza de aici încolo multe eforturi ale omenirii în scopul cunoaşterii

adâncurilor oceanice.

Nu ne propunem să facem nici un istoric al oceanologiei româneşti. Suntem o ţară

cu deschidere la mare şi de aici la ocean. Bazele oceanologiei româneşti au fost puse de

Ioan Borcea şi de Grigore Antipa. Profesorul Ioan Borcea efectuează primele cercetări

13

metodice la Marea Neagră şi în lagunele litorale din Dobrogea. Prima expediţie

românească de cercetări în Marea Neagră a fost făcută de Grigore Antipa cu crucişătorul

“Elisabeta”, în 1893, însă rezultatele cercetărilor au fost valorificate pe deplin mai târziu.

În 1926 profesorul Ioan Borcea a fondat Staţiunea Zoologică Marină de la Agigea,

aparţinând de Universitatea “Al.I.Cuza” din Iaşi, care a devenit, în timp, cea mai puternică

şcoală românească de hidrobiologie în general şi de oceanologie în special.

În 1932 Grigore Antipa pune bazele Institutului de Oceanografie de la Mamaia. În

1970 aceste două instituţii de cercetări marine s-au contopit şi au format Institutul Român

al Cercetării Marine. Din 1990 Staţiunea Biologică Marină “Prof.dr. Ioan Borcea” a revenit

la Universitatea “Al.I.Cuza” din Iaşi, iar I.R.C.M. a devenit Institutul Naţional de

Cercetare şi Dezvoltare.

Nu putem însă să punem în discuţie oceanologia românească fără a aminti de Emil

Racoviţă. Participant la istorica expediţie a vasului “Belgica” în Antarctica, Emil

Racoviţă nu a fost doar un simplu membru al echipajului, ci a intrat în istoria oceanologiei

prin cercetările efectuate asupra cetaceelor, şi a pinguinilor antarctici. Debutul în Biologia

marină şi-l făcuse cu teza de doctorat consacrată structurii capsulei cefalice a anelidelor

polichete.

Participarea unor oameni de ştiinţă români la expediţii oceanologice internaţionale

şi cercetările efectuate la Staţiunea Biologică Marină “Prof.dr. Ioan Borcea” şi apoi la

I.R.C.M. au integrat cercetătorii români în elita oceanologilor lumii. Academicienii Eugen

Pora şi Mihai Băcescu, care au participat la expediţiile navelor “Vitiaz” şi “Anton Brun”

au deschis oceanologia românească către domeniile de vârf ale cercetărilor marine. În

etapa actuală cercetătorii români participă la realizarea unor programe internaţionale legate

de Marea Neagră, Marea Mediterană şi de alte mări ale lumii.

Termeni şi date statistice

SISTEMUL METRIC SISTEMUL ENGLEZ cm m km inci (in) picioare

(ft) mile

cm 1 1/100 1/100.000 0,3937 - - m 100 1 1/1000 39,37 3,28 - km 100.000 1000 1 - 3280 0,624 inci 2,45 - - 1 1/12 - feet 30,48 0,3048 - 12 1 1/5280 mila - 1609 1,609 - 5280 1

14

1 Km2 = 0,386 mile pătrate

1 Km3 = 0,238 mile cubice

Sistemul ponderal

GRAME KILOGRAME UNCII PFUNZI (LIVRE)

grame 1 1/1000 0,035 - kilograme 1000 1 - 2,20

uncii 28,35 - 1 1/16 pfunzi 453,54 0,453 16 1

Transformarea unor unităţi utilizabile în oceanografie

PENTRU A TRANSFORMA

ÎN SE ÎNMULŢEŞTE CU

centimetri inci 0,3937 metri picioare 3,28 metri centimetri 100,00 metri fathomi 0,546

kilometri mile 0,624 kilometri metri 1000,00

grame uncii (avdp) 0,035 kilograme pfunzi (livre) 2,2 grade C grade F (ºC x 9/5) + 32

Mila marină este egală cu un minut de altitudine. Pământul fiind un elipsoid, mila

marină nu are acelaşi valoare peste tot.

1 milă marină = 1850 – 1855 m. La Conferinţa Internaţională de Oceanografie de la

Monaco (1929) s-a stabilit media de 1853.

Leghea marină = 3 mile marine = 5556 m;

Braţul marin = 1/1000 din mila marină = 1,62 m în Franţa şi 1,83 m în Anglia.

Adâncimea se măsoară în fathomi sau în metri. Un fathom are 6 picioare sau

aproximativ lungimea unei sfori pe care se poate ţine un om cu braţele larg deschise, adică

182,88 cm. 100 fathomi corespund cu 183 m.

Viteza este măsurată în noduri. Un nod reprezintă o milă nautică (6000 picioare,

1828, 8 m) pe oră, adică 50 cm/secundă.

Temperatura se măsoară în centigrade: - 0º corespund la 32º C Fahrenheit (F.), ceea ce reprezintă punctul de îngheţ al apei. 100º C

corespund la 212º F.

ORIGINEA OCEANELOR

Problema originii oceanelor este foarte controversată. Lăsăm la o parte ideile

anticilor asupra formei şi a originii pământului şi a oceanelor şi ne orientăm către teoriile

moderne.

În elucidarea acestei probleme o importanţă deosebită au avut-o metodele seismice

de investigare. Multă vreme se acreditase ideea că scoarţa pământului ar avea deasupra

sedimente de cel puţin 2-3 Km, ca urmare a acumulărilor realizate în timp geologic.

Prospecţiunile seismice au scos la iveală, prin refracţie şi reflexie, pe baza vitezei

de propagare a undelor seismice, că scoarţa terestră ar fi formată din trei straturi

concentrice.

Imaginându-ne o secţiune prin sfera globului terestru vom găsi în centru un nucleu

intern, cu o rază de circa 1300 Km, după care urmează un strat extern, care are o grosime

de 2200 Km, peste care se plasează mantaua telurică cu o grosime de 2900 Km. La

suprafaţă se găseşte scoarţa, a cărei grosime variază în limite foarte mari (fig. 1).

Fig. 1. Structura Pământului.

Scoarţa terestră are un prim strat format din sedimente neconsolidate, care sunt cele

mai noi. Grosimea acestui strat poate varia între 300-600 m. Este mai mare în Atlantic şi

mai mică în Pacific. Această grosime, destul de redusă, a surprins pe mulţi geologi care,

bazaţi pe extrapolarea în timp geologic a ratei de sedimentare actuală se aşteptau la

depozite mari, de peste 2-3 Km.

15

Hamilton (1959) a emis părerea că sedimentele neconsolidate sunt destul de mici

ca urmare a faptului că, în timp, a avut loc un proces de compactizare şi consolidare a

acestora, ceea ce ar explica creşterea vitezei de propagare a undelor seismice şi a sunetului.

Deci, sub sedimentele neconsolidate s-ar găsi al doilea strat, format din sedimente

consolidate. Şi, totuşi, în oceane se găsesc zone cu o depunere foarte redusă de sedimente,

ceea ce nu se poate explica prin această teorie.

Sub sedimente se găseşte un strat de circa 1,7 Km, caracterizat printr-o viteză a

sunetului de 3,5 până la 6,0 Km/sec. Acest strat ar fi format dintr-o mare varietate de roci

consolidate. Este stratul rocilor vulcanice sau al sedimentelor consolidate. Urmează stratul

oceanic, care este format din bazalt. Are o grosime cuprinsă între 4 şi 6 Km şi este

străbătut cu o viteză a sunetului de 6,4-6,8 Km/sec. Are o structură mai mult sau mai puţin

uniformă. Se consideră că acest strat poate să afloreze la nivelul Dorsalei Medio-Atlantice,

deoarece în această zonă domină rocile bazaltice (fig. 2).

Fig. 2. Structura generală a scoarţei.

Putem pune în evidenţă o diferenţă esenţială între scoarţa pământului de la nivelul

oceanelor şi cea de la nivelul continentelor. În primul rând grosimea crustei continentale

ajunge până la 35 Km, spre deosebire de cea oceanică, ce nu depăşeşte 11 Km împreună cu

16

stratul de apă care este în medie de 4,5 Km. În crusta continentală principala rocă este

granitul (fig. 3).

Fig. 3. Structura crustală sub continent şi sub bazinul oceanic.

O semnificaţie aparte o prezintă discontinuitatea Moho (Mohorovičić) care se

găseşte la baza celui al treilea strat. Această discontinuitate separă mantaua terestră de

scoarţă. La nivelul său viteza sunetului ajunge la 8,0 Km/sec.

La nivelul oceanelor discontinuitatea Moho se găseşte aproximativ la 6,5 Km, în

timp ce la nivelul continentelor se găseşte la o adâncime de circa 35 Km. În ceea ce

priveşte compoziţia chimică a stratului ce reprezintă discontinuitatea Moho există păreri

contradictorii.

Originea bazinelor oceanice

Faptul că apar aceste diferenţe nete între crusta oceanică şi cea continentală ne

conduce la ideea că oceanele şi continentele au existat ca unităţi separate în cea mai mare

parte a timpului geologic.

Apare legitimă întrebarea: de ce o parte a globului este acoperită de o crustă groasă,

iar în unele zone crusta este practic absentă? Răspunsul la această întrebare a fost dat prin

lansarea unor teorii diferite. Una dintre teorii consideră că Pământul îşi măreşte treptat

volumul. La începutul timpului geologic globul pământesc era acoperit cu o scoarţă mai

mult sau mai puţin uniformă. În timp crusta s-a spart, iar în numeroase zone ar fi avut loc o

expansiune de-a lungul sectoarelor de minimă rezistenţă. În aceste sectoare s-au format

oceanele.

Două dintre teoriile lansate merită să fie luate în discuţie; teoria derivei continentale

şi cea a expansiunii fundului oceanic.

17

Observând simetria conturului continentelor de pe cele două părţi ale Atlanticului,

oameni de ştiinţă au lansat ideea că la început a fost un soclu continental unic, care a fost

denumit Pangaea (fig. 4 A). Teoria derivei continentelor a fost sugerată de Alexander von

Humboldt, care a fost apoi completată şi dezvoltată de Iness (1888), Taylor (1910),

Wegener (1912) etc.

Pangaea s-a divizat în două continente mari: Laurasia şi Gondwana, apoi s-au

diferenţiat celelalte continente (fig. 4 B).

Autorii acestei teorii au pornit de la ideea că ariile continentale ar pluti pe un

material subcrustal care este mai greu şi în continuă mişcare. Este vorba de mantaua

terestră care ar fi mai mult sau mai puţin fluidă. În apropierea nucleului extern temperatura

mantalei este mai ridicată, fiind întreţinută de dezintegrarea elementelor radioactive, iar în

apropierea crustei este mai rece. Este generată astfel o circulaţie de tip celular,

asemănătoare cu circulaţia care se produce într-un vas de apă încălzit la partea inferioară

(fig. 5).

Fig. 5. Model reprezentând celulele curenţilor de convecţie (aspect de ansamblu)

Puterea curenţilor care iau naştere în masa mantalei au o forţă de-a dreptul

fantastică. Curenţii ascendenţi de convecţie care se formează pot antrena părţi mai uşoare

ale crustei, orientându-le spre partea descendentă a celulei de convecţie. În partea

ascendentă a curenţilor de convecţie se formează dorsale oceanice (fig. 6). După cum

putem observa continentele se află în zona descendentă a celulei de convecţie.

Datele geologice oferă, în unele locuri, argumente în favoarea acestei teorii, în

altele nu. Prin deplasarea continentelor ar trebui să existe, la nivelul dorsalelor, un fund

oceanic fără sedimente. O altă obiecţie se referă la faptul că scoarţa pământului are o

structură total diferită sub oceane şi sub continente. 18

Fig. 6. Model reprezentând celulele curenţilor de convecţie (elemente de detaliu)

Argumentele aduse în favoarea acestei teorii se referă, în primul rând, la linia de

contur a continentelor. Aceste linii acreditează ideea că, la început a fost un supercontinent,

care în mezozoic s-ar fi divizat în mai multe continente. În ceea ce priveşte

geomagnetismul pământului există multiple date care probează că polii magnetici au

migrat în timpul erelor geologice. Existenţa acestor migraţii ne oferă explicaţii asupra

faptului că în trecut gheţarii acopereau unele regiuni care astăzi au caracter tropical.

Această ipoteză oferă mai puţine date asupra modului în care o arie continentală

poate deveni arie oceanică, ţinând cont de faptul că zonele continentale plutesc pe

suprafaţa magmei mantalei, care este mai densă şi mai adâncă.

R.S. Dietz (1961) şi H.H. Hess (1962) prelucrează această teorie şi aduc şi

elemente noi, lansând practic o nouă teorie. Conform acestei teorii deplasarea continentelor

poate fi probată chiar prin deplasarea fundului mării. Deplasarea este determinată de

curenţii de convecţie de la nivelul mantalei. Au fost puse în evidenţă, în abisurile oceanice,

zonele de la care se desfăşoară deplasarea. Aceste zone au fost denumite dorsale medio-

oceanice. De la nivelul dorsalelor se poate urmări deplasarea în direcţii opuse a fundului

oceanului (fig. 7).

Deplasarea este asemănătoare unei benzi rulante, care se mişcă de la dorsala

oceanică spre creasta continentală sau chiar sub continent (fig. 8). La nivelul dorsalelor

medio-oceanice se formează o suprafaţă nouă a fundului, constituită din material bazaltic

provenit din manta. În dreptul dorsalei mediane oceanice se găseşte zona ascendentă a

19

Fig. 7. Formarea dorsalelor oceanice: A. Realizarea fundului oceanic; B. Succesiunea faliilor (după H.V. Thurman, modificat)

20

Fig. 8. Evoluţia fundului bazinelor oceanice (după C.P. Summerhayes & S.A. Thorpe)

21

22

curenţilor de upwelling crustal). Aici este antrenat materialul bazaltic care formează noul

fund oceanic. Marginile continentelor se găsesc în zona descendentă a curenţilor de

convecţie, deci în zona de downwelling. În favoarea acestei ipoteze s-au acumulat

numeroase date. Astfel s-a probat faptul că rocile vulcanice sunt din ce în ce mai vechi pe

măsură ce ne depărtăm perpendicular pe axa dorsalei oceanice (fig. 9).

Ipoteza expansiunii fundului oceanic a fost puternic susţinută de observaţiile

magnetice efectuate pe fundul oceanic. În cadrul Proiectului de Foraje Marine Adânci

(D.S.D.P.) au fost efectuate cercetări de-a lungul coastelor Californiei. Cercetările au scos

în evidenţă existenţa unor anomalii magnetice lineare, care sunt paralele cu dorsalele

medio-oceanice. Aminteam în comentariile anterioare de punerea în evidenţă a unor

anomalii magnetice care s-au înregistrat în anumite zone ale pământului. În momentul în

care o rocă se solidifică, mineralele magnetice se aliniază paralel cu direcţia câmpului

magnetic terestru. Dacă are loc o inversiune magnetică, mineralele magnetice se vor

orienta în funcţie de direcţia noului câmp magnetic. O nouă inversiune determină o nouă

reorientare şi aşa mai departe. În timp geologic au avut loc numeroase inversiuni

magnetice. Toate acestea au fost înregistrate în structura anumitor roci. Având loc o

continuă expansiune a fundului oceanic, pornind de la dorsalele mediane putem pune în

evidenţă în materialul bazaltic care s-a consolidat ca o bandă rulantă, o alternanţă de benzi

cu orientări normale şi inverse ale câmpului magnetic. Aceste benzi sunt simetrice faţă de

dorsala mediană oceanică. Putem realiza astfel o scară cronologică geomagnetică (fig. 9).

Scara este elaborată prin determinarea vârstei inversărilor geomagnetice pe uscat şi

extrapolarea rezultatelor la inversiunile înregistrate în rocile oceanice.

Corelarea corectă a datelor permite nu numai realizarea modelului oceanic al

inversiunilor magnetice ci şi datarea lor. Se poate realiza determinarea vitezei de

expansiune a fundului oceanic. Scările cronologice geomagnetice au permis cunoaşterea

faptului că expansiunea fundului oceanic are valori cuprinse între 1 şi 5 cm/an. Aceasta

înseamnă că se ajunge la o deplasare a fundului oceanic cu 10 Km/1 milion de ani. Dacă

ţinem seama de aceste valori, atunci putem considera că, într-adevăr, în mezozoic ar fi

putut să se producă împărţirea soclului continental al supercontinentului Pangaea (fig. 4 B,

C).

Deci, conform acestei teorii în zona dorsalelor medio-oceanice se formează

perpetuu un nou fund, în timp ce la marginea blocurilor continentale dispare continuu o

parte din fundul vechi. Dacă acceptăm că Pământul îşi măreşte continuu volumul, aşa cum

Fig.

9. V

ariaţii

le m

agne

tice

ale

stra

turil

or b

azal

tice

de o

par

te şi

de

alta

a d

orsa

lei o

cean

ice

(după

C.P

. Sum

mer

haye

s & S

.A. T

horp

e)

23

24

afirmă unii cercetători, atunci continentele pot creşte prin acumulare de material la

marginile lui. Ca o consecinţă are loc creşterea continuă a suprafeţei oceanelor.

În Oceanul Atlantic Dorsala Medio-Atlantică este fracturată, fiind întreruptă de

numeroşi munţi şi dealuri. Accidentarea cea mai puternică apare în zona centrală a dorsalei

(fig. 10). În centrul dorsalei se poate pune în evidenţă o fractură mare, care poartă numele

de vale de rift, care se continuă de-a lungul întregului sistem în Dorsala Medio-Oceanică.

Valea de rift poate ajunge până la adâncimi de 2000 m şi este, în unele locuri delimitată de

zone muntoase. Munţii pot avea până la 2000 m înălţime. Unii munţi ajung la suprafaţă

formând insule, aşa cum sunt insulele Tristan da Cunha şi Azore.

Dorsala Medio Atlantică este activă din punct de vedere seismic. Cutremurele

numeroase care apar de-a lungul crestei se pot explica prin intruziunea rocilor vulcanice

de-a lungul părţii centrale a dorsalei (fig. 11). În multe părţi, aşa cum arată Helzen, dorsala

este afectată de deplasări orizontale pe direcţia est-vest, datorită zonelor de fractură care o

intersectează. De o parte şi de alta a dorsalei mediane se găsesc câmpii abisale. Oceanul

Atlantic se diferenţiază de cel Pacific prin absenţa relativă a munţilor submarini şi a

atolilor.

Oceanul Pacific are o serie de fose de-a lungul marginii sale externe. Fosele sunt

active şi generează numeroase cutremure. Dorsala Est-Pacifică apare ca o ridicare largă ce

se extinde spre nord-est din apropierea Noii Zeelande până în golful Californiei. Dorsala

are adâncimi cuprinse între 2000-3000 m şi este în multe locuri decroşată de zonele de

frontieră (fig. 10). În Oceanul Pacific sunt numeroşi munţi submarini şi marini tabulari de

tip guyot. Câmpiile abisale nu sunt prea frecvente în Pacific. Unele dintre câmpiile abisale

par a fi formate pe baza depozitelor curenţilor de turbiditate.

În Oceanul Indian Dorsala mediană are aspectul literei “Y”, zonele de fractură

determină deplasări mari faţă de axul crestei. În Oceanul Arctic Dorsala Medio-Atlantică

ar putea avea o prelungire în Marea Siberiei.

Această teorie a expansiunii fundului marin elucidează o problemă importantă, şi

anume aceea a existenţei unei cantităţi foarte mici de sedimente în unele zone ale fundului

oceanic.

Deplasarea continentelor are loc asemenea unei bande rulante. Prin deplasarea sa

această bandă a introdus sub continente o mare parte din sedimente. Sunt sedimentele care

lipsesc. Cele existente acum s-au acumulat în ultimele 200 milioane de ani. În zonele

Fig.

10.

Dor

sale

le m

edio

-oce

anic

e (d

upă

H.V

. Thu

rman

)

25

Fig. 11. Efectul coliziunii plăcilor tectonice (după C.P. Summerhayes & S.A. Thorpe)

26

dorsalelor trebuie să se găsească cele mai puţine sedimente deoarece reprezintă cele mai

noi regiuni ale fundului oceanic.

După cum probează M. Ewing şi J. Ewing (1967), în zona dorsalei se găsesc cele

mai mici cantităţi de sedimente. Actualul fund oceanic nu depăşeşte 10 milioane de ani.

Cantitatea de sedimente este foarte redusă.

După cum observăm în fig. 12 depunerea sedimentelor se face în mod variabil de la

o perioadă la alta. De cele mai multe ori depunerile sunt simetrice de o parte şi de alta a

dorsalei. Apar şi perioade de linişte, când depunerile sunt foarte mici sau lipsesc. În

Atlanticul de nord se observă cele mai mari depuneri, cu cele mai largi variaţii. În Pacificul

de sud depunerile sunt cu atât mai mari cu cât zonele sunt mai îndepărtate de dorsală, deci

cu cât sunt mai vechi.

Fig. 12. Grosimea sedimentelor în zona dorsalei medio-oceanice.

Expansiunea fundului oceanic ne explică şi problema privind originea pantelor

continentale. La nivelul soclului continental se pot întâmpla două situaţii diferite: coasta

oceanică poate să pătrundă sub crusta continentală şi atunci, ca urmare a curenţilor de

convecţie, în zona de downwelling crusta şi sedimentele cele mai vechi se pierd. Ca urmare

a presiunilor exercitate în această zonă se pot ridica culmi muntoase sau insule oceanice

(fig. 13); cea de-a doua situaţie apare atunci când crusta oceanică este presată şi sfărâmată

la contactul cu cea continentală, care este mai puternică. În această situaţie se modifică

structura şi nu se mai pot păstra benzile alternative magnetice.

O ipoteză mai modernă, noua tectonică globală aduce unele date inedite privitoare

la structura globală a Pământului. Pornind de la ipoteza derivei continentelor şi analizând 27

Fig.

13.

Miş

care

a în

Ast

enos

feră

28

undele seismice, autorii consideră că scoarţa terestră este formată din circa 20 de plăci

mari, care se comportă ca blocuri rigide şi se deplasează în mod compact (fig. 14).

Fig. 14. Distribuţia principalelor plăci tectonice.

La zonele de contact plăcile sunt active din punct de vedere seismic. De-a lungul

crestelor se poate forma material crustal. Acesta poate fi însă antrenat în dreptul foselor

sub crusta continentală. De-a lungul zonelor de fractură nu se formează material nou, dar

nici nu se distruge.

Cele trei ipoteze ridică şi unele probleme greu de rezolvat. Astfel, fenomenele care

se petrec la marginea soclurilor continentale nu pot fi înţelese dacă nu se iau în

consideraţie diferite posibilităţi. Uneori la marginea continentelor are loc o sfărâmare şi

deformare a crustei oceanice, alteori nu (fig. 15).

Proiectul de Foraje Marine Adânci (D.S.D.P.) a oferit date care confirmă ipoteza

nouă tectonică globală. Sedimentele sunt cu atât mai vechi cu cât sunt mai îndepărtate de

Dorsala Medio-Atlantică. Datele care probează vârsta sedimentelor se suprapun cu cele ale

anomaliilor magnetice.

Cercetările din ultimele decenii au urmărit aspectul structural al Pământului la scară

globală. Aceste cercetări, bazate pe datele oferite de sateliţi şi de cele acumulate cu ajutorul

cosmonauţilor arată că Pământul are un oarecare balans în jurul axei sale.

Balansul ar putea fi pus în evidenţă şi cu ajutorul telescoapelor, care au fost fixate

pe o anumită direcţie asupra unor stele a căror poziţie este cunoscută exact. Acest balans a

fost corelat cu mişcările seismice. Acum se cunoaşte cu exactitate că balansul apare

înaintea mişcărilor seismice, ca şi cum l-ar determina. J. Heirtzeler considera că balansul

29

Fig. 15. Evoluţia plăcilor tectonice din Oceanul Indian

(după C.P. Summerhayes & S.A. Thorpe)

30

31

influenţează deplasarea materialului de pe fundul oceanului în continua expansiune putând

determina chiar şi unele inversiuni ale câmpului magnetic terestru.

Urmărit cu ajutorul sateliţilor artificiali acest balans ar putea fi luat în consideraţie

la previziunea unor cutremure.