327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
30.03.2017


Кейс-урок «Світовий океан – океан можливостей»
Кейс-урок «Світовий океан – океан можливостей»

Розділ: Науки, природа та людина

Рівень (клас): 7-9

Тема: Природні явища, географія і навколишнє середовище

Мета: Отримати інформацію про моря і океани світу, побачити їх у новому ракурсі, навчитися знаходити креативні підходи у вирішенні завдань

Яка інформація мене тут чекає?

  • Які хімічні речовини найбільш поширені в Світовому океані і чому?
  • Як розрахувати швидкість цунамі і висоту морських хвиль? Яку енергію вони в собі несуть?
  • На скільки сантиметрів «підростає» Світовий океан протягом року?
  • Скільки видів морських організмів існує, і чи відкривають нові види у наш час?
  • Чи можна вважати піратів дослідниками морів?
  • Скільки коштує прісна вода і як розвивати економіку океану?
10 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

Світовий океан містить велику частину необхідних людству елементів і ресурсів. Головне – навчитися їх діставати. Він несе в собі колосальний запас енергії (енергії хвиль), яку належить навчитися трансформувати в електроенергію. Він приховує в собі тисячі нових видів живих істот. Головне – знати, як їх знаходити. Тут він – ключ до планетарного клімату, яким належить навчитися правильно користуватися. Розуміння процесів Світового океану – гарантія того, що можливості, які несуть в собі його води, не будуть втрачені. Звичайно, все це приховано під гладдю хвиль, що ускладнює багато робіт на глибині. Проте, оскільки океани займають три чверті всієї поверхні планети, то колись і їх ресурси будуть задіяні. Але які і коли?

 

Хімія

Океан – величезний біохімічний завод. Сировиною йому слугує мінеральний і органічний стік суші, космічний пил, продукти життєдіяльності і відмирання живих організмів самого океану. А джерелом енергії – енергія Сонця (світло і тепло), енергія припливів і геотермальна енергія (внутрішнє тепло Землі).

 

В океанічній воді виявлено 49 хімічних елементів. Серед них: алюміній, йод, мідь, цинк, свинець, олово, уран, марганець, торій, ртуть, срібло, золото, радій та ін. Вміст 40 з 49 елементів настільки малий, що в сумі вони складають усього 0,02 г на 1 кг води. Оскільки співвідношення між найголовнішими солями в морській воді постійне, для визначення загальної солоності морської води знаходять вміст в ній хлору і отриману величину помножують на 1,81.

 

Крім цих елементів, є і радіоактивні:

 

Океанська вода – це багатоелементний і, до того ж, живильний розчин. Завдяки такому багатокомпонентному складу вона може підтримувати існування мільярдів мікроорганізмів, які слугують першою ланкою в планетарній біосферній піраміді. При цьому океанічна вода є важливою ланкою або взагалі базисом для кругообігу і біогеохімічних циклів багатьох речовин.

Солоного смаку морській воді надають неорганічні речовини. Океанська вода солона. Загальна вага розчинених солей досягає 48 млрд т, при цьому звичайна кухонна сіль «важить» 38 млрд т. Найголовніша особливість цього сольового розчину – постійність складу. Співвідношення солей (за складом) залишається постійним завжди. При цьому сама солоність води може бути вищою або нижчою залежно від географічної широти або глибини вод:

Солоність вод Світового океану (проміле)

Одиниця виміру солоності води – проміле «‰». Це кількість твердих речовин у грамах, розчинена в 1 кг морської води.

Біля екватора, завдяки рясним дощам і порівняно незначному випару, солоність океану декілька нижча. На широті близько 20° як північній, так і південній, де випар великий, солоність збільшується. У помірних широтах дощів стає більше, випару – хоча і менше, солоність у результаті зменшується. У Червоне море не впадає жодна річка, і тут майже не буває дощів, тому солоність води в ньому досягає 40-41 ‰. У Чорному морі, в яке впадають багатоводні річки, солоність поверхневого шару води 17-18 ‰, у Білому морі - 25-26 ‰, у Балтійському морі – всього 3-4 ‰. З глибиною солоність води в океані дещо підвищується.

Постійність сольового складу вод Світового океану вчені пояснюють двома гіпотезами:

 

Солі у воді океанів знаходяться найчастіше у вигляді іонів (як результат дисоціації). Наприклад, найпоширеніша сіль – хлорид натрію:

 

Склад солей океанської води, в порівнянні з річковою, наступний:

 

Крім мінеральних, неорганічних домішок, океанська (морська) вода містить органічні домішки. Вони представлені, з одного боку, продуктами життєдіяльності і розкладання відмерлих тварин і рослин, з іншого – органічними речовинами, що потрапляють в океан зі стоком. Зважена органічна речовина називається детрит, а розчинена – гумус. Детрит і органічний слиз інколи утворюють на поверхні моря добре помітні плівки і смуги із піни:

 

Зчеплення детриту з бактеріями, органічним слизом і фітопланктоном утворює в товщі води пластівці «морського снігу», який часто спостерігають океанавти, що занурюються в море в батискафах.

Води Світового океану містять також розчинені гази. Вони представлені сполуками азоту, кисню і вуглецю. Кількість газоподібних сполук азоту невелика, тому і його роль мала. Його використовують лише нітрифікуючі донні бактерії.

Кисень, навпаки, має величезне значення. Він потрапляє у воду з повітря і від рослинних організмів, що виділяють його в процесі фотосинтезу під час розкладання вуглекислоти. Витрачається кисень на дихання організмів і на окислення відмерлої органічної речовини. У періоди інтенсивного розвитку фітопланктону або, як говорять океанологи, в період його «цвітіння» (хоча фітопланктон, звичайно, не квітне), вода в поверхневих шарах океану буває навіть перенасичена киснем. У цей час деяка його частина виділяється в атмосферу:

 

По мірі збільшення глибини вміст розчиненого кисню в морській воді зменшується. На деяких глибинах, приблизно в шарі 400-800 м, у всіх океанах, і особливо в Індійському, спостерігається досить різке зниження вмісту кисню у воді. Вважається, що в цьому шарі відбувається інтенсивний вжиток кисню під час окислення відмерлої органічної речовини. Нижче цього шару вміст кисню знову підвищується, а потім, ближче до дна, знову знижується.

У деяких районах океану на окислення гумусу витрачається весь кисень, що міститься у воді. Тоді бактерії починають споживати кисень сірчаних сполук (сульфатів) і виділяють при цьому газ сірководень. Саме таке явище відоме в западині Каріако в Карибському морі, а також в Чорному морі, де з деякої глибини і до самого дна тягнеться сірководнева зона, в якій відсутнє будь-яке життя, якщо не враховувати сірководневих бактерій. Річна витрата кисню на окислювальні процеси в океані складає 35 млрд т.

Ще однією хімічною властивістю морської води є бактерицидна дія. Морська вода знищує навіть стафілококи, на яких не діє пеніцилін. Деякі бактерії гинуть у морській воді протягом 24 годин.

На цей час існують технології, що дозволяють вилучати важливі хімічні елементи з морської води. Вони базуються на мембранних процесах або іонообміні. Таким чином отримують рідкоземельні і дорогоцінні метали. Крім того, розвиток технології опріснення морської води має ще один позитивний ефект – з відходів цього виробництва вилучати такі речовини значно простіше. Використовуються для цього методи екстракції, випаровування і сепарації. При цьому вирішуються відразу три завдання: отримання чистої прісної води, вилучення цінних компонентів і часткова переробка і утилізація відходів опріснення.

Питання:


Яка з двох гіпотез, що пояснюють постійність сольового складу морської води, здається вам правильною? Чому?

Фізика

Одне з фізичних явищ, з яким у нас асоціюються моря і океани, – хвилі. Проте, вітрові хвилі і хвилі-цунамі відрізняються своїми фізичними характеристиками.

Вітрові хвилі. Перші виміри хвиль Середземного моря зробив у 1725 р. італійський учений Луїджі Марсильї:

 

У наш час хвилі вивчаються за допомогою складних і дуже точних приладів, що діють автоматично і видають інформацію у вигляді стовпців готових цифрових даних. На початку ХХ ст. вимірювання висоти хвиль почали робити за допомогою дуже чутливого барометра (альтиметра). Цей прилад точно реєструє підйом і опускання судна на хвилях, але він, на жаль, відчуває також і будь-які перешкоди, зокрема перепади барометричного тиску, які швидко настають і неодноразово повторюються при сильному вітрі.

Набагато точніше реагують на хвилювання манометри, що лежать на дні. У процесі проходження хвилі тиск над приладом змінюється, а сигнали по дротах поступають на сушу або реєструються прямо на дні самописцем. У такий спосіб можна вимірювати висоту хвиль тільки на мілководді, де глибина порівнянна з висотою хвиль. На великих глибинах, відповідно до закону Паскаля, тиск вирівнюється, і зі збільшенням глибини все менше залежить від висоти хвиль.

 

У тайфунах Тихого океану зафіксовані грандіозні хвилі 30-метрової висоти.

Людині, що стоїть на палубі судна в бурхливому морі, хвилі здаються дуже крутими, нависаючими подібно до стін. Насправді вони пологі. Зазвичай довжина хвилі в 30-40 разів більше її висоти, лише в окремих випадках співвідношення висоти хвилі до її довжини дорівнює 1:10. Таким чином, найбільша крутість хвиль у відкритому морі не буває більше 18°.

Довжина штормових хвиль не перевищує 250 м. Відповідно до цього швидкість їх поширення досягає 60 км/год. Хвилі зибі, як довші (до 800 м і більше), котяться зі швидкістю близько 100 км/год., а іноді ще швидше.

Іншими словами, з такою швидкістю переміщається не водна маса, що утворює хвилю, а лише її форма, точніше — енергія хвилі. Частинка води в морі, що коливається, здійснює не поступальні, а коливальні рухи. Тому хвиля не понесе все до берега, а підніме на гребінь і опустить:

 

Коливається вона одночасно в двох напрямам. У вертикальній площині її коливання пояснюються різницею в рівнях між гребенем хвилі і її підошвою. Вони виникають під впливом гравітаційних сил. Але оскільки при опусканні гребеня до рівня підошви вода відтискається в сторони, а при його здійманні повертається на колишнє місце, то частинка води мимоволі здійснює коливальні рухи також і в горизонтальній площині. Поєднання цих рухів призводить до того, що фактично частинки води рухаються по кругових орбітах, діаметр яких у поверхні дорівнює висоті хвилі. Точніше, вони описують спіралі, оскільки під впливом вітру вода отримує також і поступальний рух, завдяки якому, як було сказано, виникають морські течії.

Коливальні рухи частинок води швидко зменшуються з глибиною. Коли висота хвилі дорівнює 5 м (середня висота хвиль при штормі), а довжина — 100 м, то вже на глибині 12 м діаметр хвильової орбіти водних частинок дорівнює 2,5 м, а на глибині 100 м — всього 2 см.

Особливий вид хвилі – цунамі:

 

Хвилі цунамі відносяться до довгих хвиль. Відстань від гребеня до гребеня (довжина хвилі) значно перевищує глибину океану.

Цунамі і припливи відрізняються від звичайних вітрових (штормових) хвиль і морської зибі. Вітрове хвилювання зачіпає лише верхній шар океану, на глибині 50 м хвилювання вже не відчувається. А припливи і течії, викликані хвилею цунамі, втягують до руху всю водну масу – від дна до поверхні.

Швидкість поширення хвилі цунамі визначається глибиною океану H і прискоренням вільного падіння g:

 

 

Фахівці служби оповіщення про хвилі цунамі, отримавши відомості про сильний підводний землетрус (положення епіцентру), розраховують час, коли хвилі дістануться до берега, за формулою, що враховує координати точки на карті глибин (x і y):

 

Як і всі види хвиль (звук, світло, радіохвилі), цунамі зазнає згасання, відбиття, заломлення і розсіяння.

Згасання хвиль. У відкритому океані з рівним дном енергія хвилі затухає як 1/r, де r – відстань від осередку. Відповідно амплітуда (висота) хвилі зменшується обернено пропорційно. Також хвиля зазнає згасання за рахунок розсіяння на неоднорідностях рельєфу дна.
Відбиття. Відбиття хвилі від крутого берега призводить до подвоєння її амплітуди на березі. Якщо амплітуда набігаючої хвилі 5 м, то при відбитті на лінії берега висота складе 10 м. Коефіцієнт відбиття від берега-стінки близький до 1. Проте, якщо берег похилий, при виході хвилі на мілководді відбувається обвалення гребеня.

Коли висота хвилі а порівнянна з глибиною води H, різниця між швидкостями руху «підошви» хвилі і її гребеня стає істотною.

Швидкість руху вершини хвилі дорівнює:

 

Вершина хвилі наздоганяє підошву. Зрозуміло, після цього коефіцієнт відбиття стає істотно менше одиниці. Хвильова енергія в цьому випадку витрачається на тертя у вируючому потоці.

Заломлення. В ролі коефіцієнта заломлення для хвиль цунамі виступає швидкість. Чим менше глибина води, тим швидкість поширення менша. Відповідно «промінь» цунамі завжди вигинається у бік мілководдя. Особливості топографії дна можуть створювати додаткові ефекти. На шельфі, глибина якого в середньому 200 м, можуть утворюватися так звані «захоплені» хвилі:

 

Енергія цунамі. Енергія, яку несуть хвилі цунамі, піддається оцінці. Під час землетрусу над осередком формується початковий зсув поверхні океану. Вважається, що вся енергія цунамі у цей момент представлена у вигляді потенційної енергії піднімання стовпа рідини над осередком.

Середня висота зсуву поверхні океану позначається через а. Тоді потенційна енергія виразиться формулою:

 

Для потужних землетрусів типовими розмірами осередку вважаються розміри 1000 км на 1000 км.

 

Для осередку з середньою висотою зсуву поверхні а = 0,5 м виходить приблизно 1014 Дж, що дорівнює енергії бомби, підірваної в Хіросімі. Проте, згідно з розрахунками канадського ученого Т. Мурті, енергія цунамі 26 грудня 2004 р. виявилася в 390 разів більше!

Енергія припливів і відпливів — це не тільки руйнівна сила. Це і колосальний запас енергії, який можна вилучати і перетворювати в електричну за допомогою припливних електростанцій. Такі електростанції стають усе більш популярним видом альтернативної енергетики.

Питання:


З якою швидкістю буде рухатися хвиля цунамі на глибині 2500 м?

Математика

Моря і океани — свого роду «басейни» Землі. Вода в них поступає за рахунок материкового стоку (річкового стоку для морів) і за рахунок атмосферного стоку. У той же час вода з морської або океанської поверхні випаровується. Баланс світових вод залишається практично незмінним. У глобальному сенсі змінюється лише рівень вод.

Світовий океан можна розглянути як об'єкт класичного математичного завдання «про басейн і 2 труби».

На Світовий океан доводиться близько 96% всіх водних запасів планети або 1338 млн км3? води. Річний стік всіх річок на земній кулі дорівнює 37 тис. км3?:

 

Об'єм танень льодовиків складає 2,8 тис. км3?/рік. При цьому випаровування з поверхні Світового океану складає 355 тис. км3?. Назад же, з повітря в море, повертається лише 320 тис. км3?. Решта води (35 тис. км3), перш ніж повернутися до океану, проходить складний цикл на суші.

Водний баланс Світового океану наступний:

 

Таким чином, об'єм води змінився за рік на 1.338.004.800 – 1.338.000.000=4800 км3?.

Яким чином така зміна може вплинути на рівень вод Світового океану?

Відома формула для розрахунку об'єму дозволяє підрахувати середнє збільшення рівня вод Світового океану (підняття води). Площа Світового океану складає 361.000.000 км2?. Тоді 4800/361.000.000 = 0,0000133 км = 0,0133 м = 1,33 см/рік, що не суперечить довідковим даним.

У ХХ ст. рівень Світового океану підвищився на 17 см (таку величину наводять учені).

Згідно з прогнозами, до 2100 р. рівень океану підвищиться на 40 см. Оскільки річковий стік – величина постійна, то такий підйом можливий за рахунок танення льодовиків. Як же зміниться ця складова балансу Світового океану?

Використовуємо пропорцію. При зміні рівня на 1,33 см танення льодовиків складало 2800 км3?. При рівні 40 см – невідомо (позначимо У). Згідно пропорції, 1,33 : 40 = 2.800 : У.

Тоді: У = (40х2800)/1,33 = 84.210,5 км3?. При цьому об'єм всіх земних льодовиків складає 25 млн км3?.

Але навіть такий об'єм танення фатальним чином може змінити вигляд Землі.

 

Червоно-коричневим кольором позначені ті території, які можуть бути затоплені.

Питання:


На скільки зміниться танення льодовиків (м?), якщо рівень вод Світового океану підніметься на 5 см?

Географія

Усі океани і моря Землі, усі її води — єдина система зі своїм обміном речовиною і енергією. У неї свій складний температурний режим, що значною мірою формує клімат планети. У ній немає «зайвих деталей». Її не можна «трохи забруднити»: будь-яке забруднення, будь-яка зміна відбивається на системі в цілому.

 

Морем називається частина Світового океану, умовно відособлена сушею або підводним рельєфом. Існує багато різних класифікацій морів, тому їх загальна кількість може відрізнятися. Умовно моря відносяться до океанів так само, як і країни світу відносяться до континентів. Усього на Землі 5 океанів.

Згідно www.geo.koltyrin.ru/morja.php до Тихого океану відносяться наступні моря:

 

До Атлантичного океану відносяться:

 

 

До Індійського океану відносяться:

 

До Північного Льодовитого океану відносять:

 

До Південного океану відносять:

 

Моря можна умовно розділити на внутрішні, окраїнні, міжконтинентальні та міжострівні. Ще деякі учені виділяють моря за відмінністю у ступені солоності, температурі поверхневих вод та порізаності берегової лінії, якщо вона є.

При цьому моря можуть бути «особливими»: Каспійське, Аральське, Мертве і Галілейське моря, незважаючи на слово «море» у їх назві, відносяться до озер.

Є затоки, які насправді є морями. Наприклад, Перська затока — затока між Іраном і Аравійським півостровом. Сполучена Ормузькою протокою з Оманською затокою, Аравійським морем та Індійським океаном. За гідрологічним режимом є морем. У даний час ведуться суперечки навколо назви: деякі країни пропонують назвати її Арабською затокою.

Також існують моря — складова частина інших морів. Наприклад, море Альборан. Воно – частина Середземного моря.

Є моря в океані, обмежені з усіх боків рельєфом дна або течіями. Наприклад, Саргасове море. Це частина Атлантичного океану, оточена з усіх боків течіями: теплими — Гольфстрімом і Північною пасатною, холодною — Канарською. Межі моря мінливі і залежать від сезонних змін кордонів течій. Рухаючись за годинниковою стрілкою, течії відсікають прохолодні води Північної Атлантики від Саргасового моря, тому температура води тут навіть взимку не опускається нижче +18°С.

 

Назва походить від португальського слова Sargaso — «грона винограду». Іспанці називали його «морем виноградної лози». Великі скупчення плавучих бурих водоростей — саргасуму, запас яких в межах моря оцінюється в 4-11 млн т. Така велика кількість пов'язана з наявністю в Саргасовому морі зони сходження поверхневих течій.

Саргасове море — море-рекордсмен. Воно включене до Книги рекордів Гіннеса. Близько 6 млн км² Саргасового моря, яке майже все вкрите водоростями саргасум, відносно нерухомої води в північній частині Атлантичного океану — це найбільша ділянка спокійної води.

Незвичність Саргасового моря викликала появу безлічі легенд. Найбільш відома з них розповідає про існування в морі таких скупчень водоростей, що в них застряють і гинуть судна. Легенду до цих пір час від часу повторюють, не звертаючи уваги на те, що моряки ніколи не скаржилися на виникнення яких-небудь ускладнень у морі. Парусники минулих століть дійсно застрявали в Саргасовому морі. Але не через водорості, а часті штилі.

Течії формують моря і клімат. Морські течії — постійні або періодичні потоки в товщі Світового океану і морів. Розрізняють: постійні і періодичні, неправильні, поверхневі і підводні, теплі і холодні течії:

 

Найглибша точка планети природно розташована на дні океану. У Маріанському жолобі є «Безодня Челленджера». Її глибина досягає 11022 м (за іншими даними можливі розбіжності до 50 м):

 

Якщо є западини, то є і гори. Виступаючі з води частини підводних хребтів утворюють острови, інколи цілі архіпелаги:

 

Історія

Історія дослідження океанів і морів — історія дослідження самої Землі. Велика частина Великих географічних відкриттів, так або інакше, пов'язана з морськими мандрівками і дослідженнями:

 

Деякі відкриття були зроблені «випадково». Такими «дослідниками і відкривачами мимоволі» були вікінги, пірати, військові флотоводці, торговці. Наприклад, Френсіс Дрейк. Це англійський мореплавець, корсар, віце-адмірал (1588 р.). І в той же час перший англієць, який здійснив навколосвітню подорож (1577-1580 рр.):

 

Пірати «картували» моря і океани. Хоча такі карти служили більш для прокладення курсу і вказівок «піратських скарбів», зручних бухт і гаваней, вони мають історичну і географічну цінність. Багато важливих відомостей зберігалися в суднових журналах:

 

У чому ж різниця між корсаром, капером і флібустьєром? Або це одне і те ж?

 

Саме до корсарів відносилася більшість піратів Карибського моря.

У сучасному світі «піратська традиція» досі існує. Яскравий приклад – пірати Сомалі.

Вони з'явилися в акваторії Сомалі в 90-х рр. Значну їх частину складали рибалки, що залишилися без роботи в результаті громадянської війни. Поступово піратські «артелі» поповнилися бойовиками.

 

У 2010 р. сомалійські пірати «заробили» 238 млн доларів при середній сумі викупу в 5,4 млн. А загальний збиток, нанесений піратами Сомалі, досяг до 2010 року, за деякими даними, 7 млрд доларів.

На початку піратам порівняно легко вдавалося вислизати від переслідувань — через специфіку акваторії майже всі захвати відбувалися неподалік від кордонів територіальних вод, де бандити ховалися в разі небезпеки. Але в 2008 р. Совбез ООН ухвалив резолюцію, що дозволила використовувати ВМС і ВПС у боротьбі з піратами навіть в територіальних водах Сомалі.

Жодні військові операції не допомагали впоратися з піратами. І тоді правляча династія емірату Абу-Дабі Аль-Нахайян розробила план. Вони взяли «під крило» провінцію Сомалі Путленд з 1,5-мільйонним населенням і найняли у якості радника колишнього агента ЦРУ, який сформував у цій провінції приватну армію з найсучаснішим оснащенням: катери, літаки, гелікоптери. Крім того, в цій провінції була відкрита найбільша в світі в'язниця для піратів на 500 місць. І розбійне піратство в цьому регіоні закінчилося.

Модний океанський бізнес зараз — це пошук скарбів на дні морів і океанів, як один з видів археологічних досліджень. Частину скарбів можна віднести до античної епохи. Частина скарбів — з колоніального періоду (Індія, Америка), а ось частина відноситься саме до «наслідків» дій піратів, коли тонули багато кораблів з дорогоцінними вантажами.

У XVI ст. «популярними» серед піратів були Азорські острови. Терсейра, Піку і Хорхе були головними перевалочними пунктами на світових торгівельних дорогах. У цих водах були «поховані» десятки кораблів. Є достовірні відомості про те, що португальське судно «Чавес», що перевозило скарби на суму близько 2 млн дукатів, було потоплене англійськими піратами, а його рештки до цих пір нікому так і не вдалося відшукати.

Історичні хроніки говорять про те, що в районі бухти Ангра на острові Терсейра затонуло щонайменше 88 суден, багато з яких перевозили на борту скарби. Проте їх так ніхто і не знайшов.

Частина скарбів була знайдена сучасними експедиціями. Наприклад, найбільший в історії скарб срібних злитків, що були знайдені американськими дослідниками:

 

З часом з походів вікінгів, піратських рейдів і торгівельних морських караванів історія дослідження морів і океанів перемістилася в галузь науки і економіки. Швидкість доставки прянощів або чаю була важливим чинником для збагачення судновласника. Це дало поштовх до явищ типу «Чайних гонок»: капітани і судновласники змагалися між собою, хто першим доставить очікуваний товар. На судна робили ставки. Торгівельні кораблі, що перевозили чай і прянощі, називалися кліпери. Кліпери — учасники гонок — отримали назву «гончі пси океану». Наприклад, кліпер «Катті Сарк» — один з двох «гончих псів», що збереглися до наших днів:

 

ХХ ст. багате на події, пов'язані з історією Світового океану. За деякими даними перші підводні човни використовувалися ще в ХIХ ст. Але офіційне їх перше застосування відноситься до Російсько-японської війни.

Розвиток у технологіях будівництва підводних човнів дав поштовх не лише у військовій області, але і в області наукових досліджень.

За всю свою історію людство значно «наслідило» в океані. Це — мінні поля світових і локальних війн. Це — відходи, які захоронюють на океанічному або морському дні. Це — підводні кладовища кораблів:

 

Важливе завдання для сучасного людства – залишити такий слід в історії морів і океанів, за який не буде соромно перед наступними поколіннями.

Питання:


Чи можуть суднові журнали слугувати надійним джерелом історичних відомостей?

Біологія

Дослідження флори і фауни Світового океану почалися досить давно. Але при цьому біологів очікують ще безліч відкриттів.

Наприклад:

www.equator.ru/indonesia/indonesia_new_marine_animals.htm

У морях і океанах планети мешкає 228 450 видів живих організмів. З відомих науці організмів близько 86% є морськими тваринами: це понад 18 тис. видів риб, описаних з середини 1700-х рр., понад 1800 морських зірок, 816 кальмарів, 93 китів і дельфінів і 8900 молюсків. Останні види — це водорості та інші рослини, бактерії, віруси, грибки та одноклітинні організми. Всі ці види — найважливіша частина біосфери, без якої вона не може функціонувати. Тому кожен новий вид важливий, важливе його дослідження і опис. Крім того, багато океанських видів — це найцінніші біологічні ресурси не лише з точки зору промислу, але і для розвитку аквакультури.

За останній час відкрили понад 1000 нових для науки видів морських риб: у середньому по 10 на місяць. У переліку опинилися 122 нові різновиди акул і скатів, 131 новий вид сімейства бичкових. Лише у 2014 р. був відкритий і описаний 1451 новий вид морських істот, тобто в середньому вчені робили по 4 відкриття на день. Базу даних поповнили, зокрема, 2 нові підвиди дельфінів: австралійський горбатий Sousa sahulensis і прісноводний Inia araguaiaensis, що мешкає в р. Арагуая:

 

Особливу групу складає планктон. Термін «планктон» походить від грецького слова «планос», що означає «блукаючий». Планктон - збірне поняття для співтовариства рослин, що дрейфують або є малорухливими, і тварин, що мешкають в морській і прісній воді:

 

До фітопланктону відносяться всі рослинні організми — від найдрібніших одноклітинних до гігантських морських водоростей. Рослини, що входять до цієї групи, завдяки їх здібності до фотосинтезу переробляють неорганічні поживні речовини в органічну речовину. Фітопланктон складає близько 90% від всього рослинного царства Землі.

До зоопланктону входять тваринні форми планктону, що є основними споживачами фітопланктону. У свою чергу зоопланктон слугує їжею для багатьох видів риб, головоногих молюсків і вусатих китів.

Саме морські мікроорганізми, не зважаючи на крихітні розміри, є «основою життя на Землі». Вони регулюють обмінні процеси в біосфері, беручи участь у всіх біогеохімічних циклах:

 

Для біосфери, як і для Землі в цілому, важливий кожен організм, яким би малим він не був. І це тим більше справедливо по відношенню до організмів Світового океану, оскільки вони складають 90% планетарної біомаси. Акцент ресурсної цінності в даний час зміщується з промислових риб саме в сторону фіто- і зоопланктону. Вони здатні не лише підказати шлях виходу з продовольчої кризи, але і поповнити енергетичні ресурси, оскільки технології переробки мікроскопічних водоростей у нафтопродукти стають все більш популярними.

Технології

Фраза «Світовий океан – океан технологій» – цілком справедлива. Технології поділяють на тривіальні (ті, які використовуються відносно давно) та інноваційні. До тривіальних технологій можна віднести видобуток нафти і газу з морських і океанічних шельфів.

Видобуток нафти і газу.

 

Видобуток нафти і природного газу в акваторіях Світового океану має вже досить тривалу історію. Примітивними способами морський видобуток нафти проводили ще в XIX ст. у Росії (на Каспії), США (у Каліфорнії) і Японії. Початок дійсно швидкого зростання морського видобутку нафти і газу відноситься до 60-х рр. ХХ ст.

Об'єми відомих морських запасів нафти коливаються в межах 240-300 млрд т, а сучасний видобуток складає лише 25% відомих родовищ. Загальний об'єм запасів нафти вказаний з розрахунку розвіданих родовищ, зараз досліджено лише близько 2% території континентальних шельфів. Цими можливостями скористалися Норвегія, Бразилія та інші країни, які забезпечили себе нафтою на 100%.

Аквакультура. Це розведення і вирощування водних організмів (риб, ракоподібних, молюсків, водоростей) у природних і штучних водоймищах, а також на спеціально створених морських плантаціях. Аквакультура, зокрема розведення прісноводих риб, налічує близько 4 тис. років. У Китаї близько 3750 років тому вже були ставки для розведення риби:

 

 

Цілком можливо, що подальший розвиток риболовецької галузі буде забезпечуватися головним чином за рахунок аквакультури.

У деяких випадках аквакультура дозволяє знизити рівень браконьєрства на дикі популяції, розвивати спортивне рибальство. Крім того, виготовлена в рибогосподарствах чорна ікра і вирощені осетри є єдиною законною альтернативою здобутої браконьєрами ікри і риби.

Припливи і відпливи. До інноваційних технологій можна сміливо віднести енергетику «припливно-відпливного типу», здобуття палива з морських водоростей, видобуток деяких хімічних елементів з морської води.

Припливна електростанція (ПЕС) — особливий вид гідроелектростанції, що використовує енергію припливів (кінетичну енергію обертання Землі). Припливні електростанції будують на узбережжі морів, де гравітаційні сили Місяця та Сонця двічі на добу змінюють рівень води. Коливання рівня води біля берега можуть досягати 18 м:

 

Отримання палива з морських водоростей. Дослідження в цій області проводяться в різних країнах. Наприклад, розробили новий спосіб перетворення водоростей у нафту. Процес, що займає в природі мільйони років, у спеціальному хімічному реакторі проходить менш ніж за годину. Для здобуття енергії потрібні лише зелені водорості і нагріта до певної температури прісна вода.

Для такого перетворення водоростей необхідний лише простенький хімічний реактор, що працює за принципом звичайної скороварки. Спочатку в нього завантажують водорості, а потім подають гарячу воду під високим тиском 20,7 МПа з температурою 350°С. Ця технологія не передбачає сушку водоростей: допускається вміст в них води до 90% від загальної маси. В основі лежить реакція відновної гідратації спиртів:

 

Результатом хімічної реакції між компонентами водоростей і водою стає чиста нафта, яка може легко перероблятися в бензин на вже існуючих заводах. Тривалість одного циклу – 45-50 хв.

 

Як побічний продукт, виробляється біогаз, який можна використовувати для здобуття метану або спалювати для підігрівання реактора.

Видобуток хімічних елементів з морської води.

Крім величезної кількості солей, у водній товщі океану зберігається стільки кольорових металів, що запаси всіх родовищ земної кулі в порівнянні з ними мізерні:

 

Проте їх видобуток складний і дорогий. Але рентабельність може бути збільшена за рахунок поєднання видобутку цих елементів з опрісненням морської води. Запаси прісної води на Землі зменшуються. Один з варіантів вирішення цієї проблеми – опріснення морської води. При цьому концентрат морської води – коштовне джерело сировини для отримання металів:

 

Витягання металів з концентрату здійснюється як за допомогою сорбції іонообмінними матеріалами (матеріали «проникні», що зв'язують певні молекули), так і за допомогою спеціальних бактерій – біотехнологічний метод. Оскільки багато теплих країн відчувають нестачу прісної води, то ними розглядаються декілька способів «втамування спраги». Перший – транспортування айсбергів, які здатні задовольнити потребу у воді мільйонів людей і цілих країн. Другий – пошук підземних джерел води за допомогою глибоких свердловин. І третій – опріснення морської води. Не зважаючи на технологічні труднощі, цей спосіб часто застосовується не лише в країнах, але і на кораблях далекого плавання.

Кожен рік розробляються нові технології використання вод Світового океану. При цьому важливим стає дотримання екологічних законів-принципів, відомих як «ЗАКОНИ КОММОНЕРА». Їх сформулював Баррі Коммонер ще в 1970 р. І свою актуальність вони не втратять до тих пір, поки здійснюватиметься людська господарська діяльність:

 

Питання:


Чи згодні ви з цими законами-принципами? Відповідь поясніть.

Мистецтво

Синій, бірюзовий, блакитний, ультрамарин, електрик, індиго, біло-пінний – ось далеко не повний перелік фарб, якими грають хвилі на картинах художників-мариністів.

Марина – це жанр образотворчого мистецтва або різновид пейзажу, що змальовує морську битву або морську стихію, або іншу подію, що відбувається на морі. Як самостійний жанр пейзажного живопису він виник на початку XVII ст. у Голландії. Приклад марини – картина Рембрандта «Христос під час шторму на морі Галілейському» (1633 р.):

 

Найвідоміші художники-мариністи — Уїльям Тернер і Іван Костянтинович Айвазовський.

Ось відомий «Дев'ятий вал» Айвазовського:

 

Одна з найбільш відомих картин Уїльяма Тернера «Останній рейс корабля «Відважний»:

 

У Франції існує офіційне звання художника Морського флоту, що присвоюється міністром оборони видатним художникам-мариністам. Звання може бути присуджене не лише художникам, але також фотографам, ілюстраторам, граверам і скульпторам.

Питання:


Чи знаєте ви, чому картина Айвазовського називається саме «Дев'ятий вал»?

Бізнес

Океан можливостей, який ми розглянули, включає і економічну вигоду від нафтовидобування, вилову риби, морського транспорту, енергії припливів і багато чого іншого. Розглянемо ефективність опріснення морської води. Типова опріснювальна установка для вод Чорного або Азовського морів включатиме:

 

Особливостями її експлуатації будуть:

• необхідність поповнення запасів реагентів;

• заміна фільтруючих елементів (мішки і наповнювачі);

• заміна мембран.

 

Вартість експлуатації такої установки складе 16383,5 грн/міс. При продуктивності 35 м² на добу вартість 1 м² опрісненої води складе 15,6 грн.

Транспорт

Коли ми уявляємо собі океан, то дуже часто наша уява малює не лише хвилі і простори, але і підкорювачів цих просторів — кораблі. Це вид водного транспорту, що використовується людством з давніх часів. Без кораблів не було б Великих географічних відкриттів, не отримали б ми цивілізацію в її сучасному вигляді. З існуючих кораблів яскраво виділяються судна-рекордсмени.

Найдовший корабель на Землі — Prelude FLING (448 м). Він дорівнює довжині знаменитої Стіни плачу в Єрусалимі. Спущений на воду в 2013 р. Це судно-газодобувач. Буріння з нього планується на 2017 рік:

 

Найбільший контейнеровоз — CSCL Globe. Перший рейс відбувся у січні 2015 р. Довжина судна 400 м. На цьому ж судні встановлений найпотужніший корабельний двигун у світі:

 

Найбільший катамаран — Pioneering Spirit. Його функція — прокладка трубопроводів по морському і океанічному дну. Використовується з січня 2015 року:

 

Найбільший круїзний лайнер на даний момент — Allure of the Seas:

 

Місткість — 7500 людей, з яких 2500 складають екіпаж і персонал. Церемонія хрещення судна відбулася 29 листопада 2010 р. у рамках благодійного круїзу. Каюти на цей рейс були продані спонсорам. У рамках співпраці з кіностудією DreamWorks підшукали персонаж «Принцесу Фіону» з мультфільму «Шрек», яка і стала хресною матір'ю судна. На церемонію в театр на борту судна прийшло приблизно 3500 глядачів, а вже 1 грудня Allure of the Seas пішов у свій перший рейс. На судні висаджений парк екзотичних живих рослин, кущів, дерев, встановлена велика оригінальна карусель ручної роботи, басейни з джакузі, водний парк з водною ареною, казино, магазини і бутіки, льодовий каток, волейбольні і баскетбольні майданчики, поле для гольфу, устаткування для боулінгу, стіни для скелелазіння, фітнес-центр, спа-салон. Є можливість займатися серфінгом у спеціально адаптованих для цього басейнах. Також є водний амфітеатр з фонтанами, трамплінами і пірнаючими баштами на відкритому повітрі і критий театр.

Вимога до місткості і можливостей кораблів все зростають, тому розвиток техніки і технологій, науковий прогрес неминуче сприятимуть поповненню плеяди кораблів-рекордсменів.

Підведення підсумків кейс-уроку:

Назва

Зміст

1

Результати кейс-уроку можна доповнити такими знахідками учнів:

 

2

Які 3 сайти допомогли знайти важливу інформацію?

http://edufuture.biz/

http://galspace.spb.ru/index41.html

http://geo.koltyrin.ru/morja.php

 

3

На допомогу учню і коучу:

http://edufuture.biz/

http://www.okeanavt.ru/taini-okeana/1069-himia-okeana.html

http://www.oceanographers.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=37&Itemid=148

http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/voda-mirovogo-okeana.html

http://www.seapeace.ru/oceanology/water/13.html

 

4

Де знаходити інформацію для кейсу:

http://edufuture.biz/

Хімія: http://www.okeanavt.ru/taini-okeana/1069-himia-okeana.html

http://www.oceanographers.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=37&Itemid=148

http://underwater.su/books/item/f00/s00/z0000041/st004.shtml

http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/voda-mirovogo-okeana.html

http://www.seapeace.ru/oceanology/water/13.html

Фізика: http://fiz.1september.ru/articlef.php?ID=200501107

http://www.fao.org/aquaculture/ru/ аквакультура

http://ria.ru/nature/20100707/252716700.html#ixzz3p1MPYPSx

http://ekolog.org/books/2/3.htm

Географія: http://www.internevod.com/rus/atlas/geogr/03/more2.shtml

http://geo.koltyrin.ru/morja.php

http://www.genon.ru/GetAnswer.aspx?qid=6eb64b38-6900-4608-b8d5-82d17054e621

Біологія: http://www.divetravels.ru/pages/seaanimals/Default.aspx

http://www.okeanavt.ru/morskay-biologiya.html

Технології:http://www.rosbalt.ru/style/2015/03/13/1377333.html

Бізнес http://aqua-just.com/stati/sebestoimost-opresnennoy-vodi.html

Екологія: http://www.ecosystema.ru/07referats/oceans.htm

Транспорт: http://www.moya-planeta.ru/travel/view/samye_bolshie_korabli_v_mire_10293/

http://aquaworld.uol.ua/text/4688162/

 

5

Локація проведення кейс-уроку:

Кейс-урок проходить у класі.

Можливе проведення в музеї, бібліотеці.

6

Змагання:

Команди хлопчиків і дівчаток.

Рахунок склав:….

Завдання для них:

1. За рік танення льодовиків збільшилося на 3 тис. км³. На скільки підніметься рівень вод Світового океану при цьому?

2. З якою швидкістю буде рухатися цунамі в жолобі Тонга, якщо його глибина складає 10,882 м?

7

Домашнє завдання:

Сформулювати по 5 питань до матеріалу кейсу (індивідуальне завдання).

8

Тривалість:

 

90 хвилин (спарений урок)

 

9

 

Можливість схеми заняття з учнем-дублером:

 

Можливо.

10

Отримані знання і напрацьовані компетенції:

Уміння швидко знайти необхідну інформацію по темі.

Здобуття практичних навиків вживання отриманої інформації.

Здобуття конкретних знань з математики, фізики, хімії, географії, технології та інших розділів (наведені в розгортках).

11

Теги:

Важкі метали, солі, біогеохімічний цикл, хвиля, аквакультура, припливні електростанції, течії, підводні хребти, планктон, опріснення.

12

Автори:

Грабовська Лариса Леонідівна

13

Брали участь в апгрейді кейсу:

 

 

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!