327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
23.03.2017


Кейс - урок «Мировой океан – океан возможностей»
Кейс - урок «Мировой океан – океан возможностей»

Раздел: Науки, природа и человек.

Уровень (класс): 7 - 9

Тема: Природные явления, география и окружающая среда

Цель: Получить информацию о морях и океанах мира, увидеть их в новом ракурсе, научиться находить креативные подходы в решении задач

Какая информация меня здесь ждет?

  • Какие химические вещества самые распространенные в Мировом океане и почему?
  • Как рассчитать скорость цунами и высоту морских волн? Какую энергию они в себе несут?
  • На сколько сантиметров «подрастает» Мировой океан за год?
  • Сколько видов морских организмов существует, и открывают ли новые виды в наше время?
  • Можно ли считать пиратов исследователями морей?
  • Сколько стоит пресная вода и как развивать экономику океана?
10 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Мировой океан содержит в себе большую часть необходимых человечеству элементов и ресурсов. Главное – научиться их извлекать. Он несет в себе колоссальный запас энергии (энергии волн), которую предстоит научиться  трансформировать в электроэнергию. Он таит в себе тысячи новых видов живых существ, которые предстоит научиться находить. Главное – научиться их находить. Здесь он – ключ к планетарному климату, которым предстоит научиться правильно пользоваться. Понимание процессов Мирового океана – залог того, что возможности, которые несут в себе его воды, не будут упущены. Конечно, все это скрыто под гладью волн, что затрудняет многие работы на глубине. Однако, так как океаны занимают три четверти всей поверхности планеты, то когда-то и их ресурсы будут задействованы. Но вот какие и когда?

 

 

 

Химия

Океан – огромный биохимический завод. Сырьем ему служит минеральный и органический сток суши, космическая пыль, продукты жизнедеятельности и отмирания живых организмов самого океана. А источником энергии – энергия Солнца (свет и тепло), энергия приливов и геотермальная энергия (внутреннее тепло Земли).

В океанической воде обнаружено 49 химических элементов. Среди них: алюминий, йод, медь, цинк, свинец, олово, уран, марганец, торий, ртуть, серебро, золото, радий и другие. Содержание 40 из 49 элементов настолько мало, что в сумме они составляют всего 0,02 г на 1 кг воды. Так как соотношение между главнейшими солями в морской воде постоянное, для определения общей солености морской воды находят содержание в ней хлора и полученную величину умножают на 1,81.

 

Кроме этих элементов, есть и радиоактивные.

 

 

Океанская вода - это многоэлементный и, к тому же, питательный раствор. Благодаря такому многокомпонентному составу вода она может поддерживать существование миллиардов микроорганизмов, которые служат первым звеном в планетарной биосферной пирамиде. При этом океаническая вода является важным звеном, или вообще базисом, для круговоротов и биогеохимических циклов многих веществ.

Соленый вкус морской воде придают неорганические вещества. Океанская вода соленая. Общий вес растворенных солей достигает 48 млрд.т, при этом обыкновенная поваренная соль «весит» 38 млрд.т. Самая главная особенность этого солевого раствора – постоянство состава. Соотношение солей (по составу) остается постоянным всегда. При этом сама соленость воды может быть выше или ниже в зависимости от географической широты или глубины вод.

 

Соленость вод мирового океана (промилле)

Единица измерения солености вод – промилле «‰». Это количество твёрдых веществ в граммах, растворённое в 1 кг морской воды.

У экватора благодаря обильным дождям и сравнительно незначительному испарению соленость океана несколько ниже. На широте около 20° как северной, так и южной, где испарение велико, соленость увеличивается. В умеренных широтах дождей становится больше, испарение – хотя и меньше, соленость в итоге уменьшается. В Красное море не впадает ни одна река, здесь почти не бывает дождей, поэтому соленость воды в нем достигает 40-41 ‰. В Черном море, в которое впадают многоводные реки, соленость поверхностного слоя воды 17-18 ‰, в Белом море - 25-26 ‰, в Балтийском море - всего 3-4 ‰. С глубиной соленость воды в океане несколько повышается.

Постоянство солевого состава вод мирового океана ученые объясняют двумя гипотезами.

 

Соли в воде океанов находятся, чаще всего в виде ионов (как результат диссоциации). Например, самая распространенная соль – хлорид натрия:

 

Состав солей океанской воды, по сравнению с речной, таков:

 

Кроме минеральных, неорганических примесей, океанская (морская) вода содержит органические примеси. Они представлены, с одной стороны, продуктами жизнедеятельности и разложения отмерших животных и растений, с другой – органическими веществами, попадающими со стоком. Взвешенное органическое вещество называется детрит, а растворенное - гумус. Детрит и органическая слизь иногда образуют на поверхности моря хорошо заметные пленки и полос и пены.

 

Сцепление детрита с бактериями, органической слизью и фитопланктоном образует в толще воды хлопья «морского снега», который часто наблюдают океанавты, погружающиеся в море в батискафах.

Воды мирового океана содержат также растворенные газы. Они представлены соединениями азота, кислорода и углерода. Количество газообразных соединений азота не велико, поэтому и его роль не велика. Его используют только нитрифицирующие донные бактерии.

Кислород, наоборот, имеет огромное значение. Кислород поступает в воду из воздуха и от растительных организмов, выделяющих его в процессе фотосинтеза при разложении углекислоты. Расходуется кислород на дыхание организмов и на окисление отмершего органического вещества. В периоды интенсивного развития фитопланктона или, как говорят океанологи, в период его «цветения» (хотя фитопланктон, конечно, не цветет), вода в поверхностных слоях океана бывает даже перенасыщена кислородом. В это время некоторая его часть выделяется в атмосферу.

 

По мере увеличения глубины содержание растворенного кислорода в морской воде уменьшается. На некоторых глубинах, примерно в слое 400-800 м, во всех океанах и особенно в Индийском океане наблюдается довольно резкое понижение содержания кислорода в воде. Предполагается, что в этом слое происходит интенсивное потребление кислорода при окислении отмершего органического вещества. Ниже этого слоя содержание кислорода опять повышается, а затем ко дну снова понижается.

В некоторых районах океана на окисление гумуса расходуется весь кислород, содержащийся в воде. Тогда бактерии начинают потреблять кислород серных соединений (сульфатов) и выделяют при этом газ сероводород. Именно такое явление известно во впадине Кариако в Карибском море и в Черном море, где с некоторой глубины и до самого дна простирается сероводородная зона, в которой отсутствует всякая жизнь, если не считать сероводородных бактерий. Годовой расход кислорода на окислительные процессы в океане составляет 35 млрд. т.

Еще одним химическим свойством морской воды является бактерицидное действие. Морская вода губит даже стафилококки, на которые не действует пенициллин. Некоторые бактерии погибают в морской воде в течение 24 часов.

В настоящие время существуют технологии, позволяющие извлекать важные химические элементы из морской воды. Они базируются на мембранных процессах или ионообмене. Таким образом получают редкоземельные и драгоценные металлы. Кроме того, развитие технологии опреснения морской воды имеет еще один положительный эффект - из отходов этого производства извлекать такие вещества значительно проще. Используются для этого методы экстракции, выпаривания и сепарации. При этом решаются сразу три задачи: получение чистой пресной воды, извлечение ценных компонентов и частичная переработка и утилизация отходов опреснения.

Вопрос:


Какая из двух гипотез, объясняющих постоянство солевого состава морской воды, кажется вам правильной? Почему?

 

Физика

Одно из физических явлений, с которыми у нас ассоциируются моря и океаны – волны. При этом, ветровые волны и волны-цунами отличаются своими физическими характеристиками.

Ветровые волны. Первые измерения волн Средиземного моря сделал в 1725 году итальянский ученый ЛуиджиМарсильи.

 

 

В наши дни волны изучаются с помощью сложных и очень точных приборов, действующих автоматически и выдающих информацию в виде столбцов готовых цифровых данных. В начале ХХ века измерение высоты волн начали производить с помощью очень чувствительного барометра (альтиметра). Этот прибор точно регистрирует подъем и опускание судна на волнах, но он, к сожалению, ощущает также и всякие помехи, в частности перепады барометрического давления, которые быстро наступают и неоднократно повторяются при сильном ветре.

Гораздо точнее реагируют на волнение манометры, лежащие на дне. При прохождении волны давление над прибором меняется, а сигналы по проводам поступают на сушу или регистрируются прямо на дне самописцем. Таким способом можно измерять высоту волн только на мелководье, где глубина сравнима с высотой волн. На больших глубинах в соответствии с законом Паскаля давление выравнивается и с увеличением глубины все меньше зависит от высоты волн.

В тайфунах Тихого океана отмечены грандиозные волны тридцатиметровой высоты.

Человеку, стоящему на палубе судна в бушующем море, волны кажутся очень крутыми, нависающими подобно стенам. На самом деле они пологие. Обычно длина волны в 30—40 раз больше ее высоты, лишь в редких случаях соотношение высоты волны к ее длине равно 1:10. Таким образом, наибольшая крутизна волн в открытом море не бывает больше 18 градусов.

Длина штормовых волн не превышает 250 метров. В соответствии с этим скорость их распространения достигает 60 километров в час. Волны зыби, как более длинные (до 800 метров и более), катятся со скоростью около 100 километров в час, а иногда и еще быстрее.

Строго говоря, с такой скоростью перемещается не водная масса, образующая волну, а лишь ее форма, точнее энергия волны. Частица воды в волнующемся море совершает не поступательные, а колебательные движения. Поэтому волна не понесет все к берегу, а вознесет на гребень и опустит.

 

Колеблется она одновременно в двух направлениям. В вертикальной плоскости ее колебания объясняются различием в уровнях между гребнем волны и ее подошвой. Они возникают под воздействием гравитационных сил. Но так как при опускании гребня до уровня подошвы вода отжимается в стороны, а при его вздымании возвращается на прежнее место, то частице воды невольно совершает колебательные движения также и в горизонтальной плоскости. Сочетание того и другого движений приводит к тому, что фактически частицы воды движутся по круговым орбитам, диаметр которых у поверхности равен высоте волны. Точнее, они описывают спирали, поскольку под воздействием ветра вода получает также и поступательное движение, благодаря которому, как было сказано, возникают морские течения.

Колебательные движения частиц воды быстро убывают с глубиной. Когда высота волны равна 5 метрам (средняя высота волн при шторме), а длина 100 метрам, то уже на глубине 12 метров диаметр волновой орбиты водных частиц равен 2,5 метра, а на глубине 100 метров — всего 2 сантиметра.

Особый вид волны – цунами.

 

Волны цунами относятся к длинным волнам. Расстояние от гребня к гребню (длина волны) значительно превосходит глубину океана.

Цунами и приливы отличаются от обычных ветровых (штормовых) волн и морской зыби. Ветровое волнение затрагивает лишь верхний слой океана, на глубине 50 м волнение уже не ощущается. А приливы и течения, вызванные волной цунами, вовлекают в движение всю водную массу – от дна до поверхности.

Скорость распространения волны цунами определяется глубиной океана H и ускорением свободного падения g:

 

 

 

Специалисты службы оповещения о волнах цунами, получив сведения о сильном подводном землетрясении (положение эпицентра), рассчитывают время подхода волны к берегу по формуле, учитывающей координаты точки на карте глубин (x и y).

 

Как и все виды волн (звук, свет, радиоволны), цунами испытывает затухание, отражение, преломление и рассеяние.

Затухание волн. В открытом океане с ровным дном энергия волны затухает как 1/r, где r – расстояние от источника. Соответственно амплитуда (высота) волны уменьшается как обратно пропорционально. Также волна испытывает затухание за счёт рассеяния на неоднородностях рельефа дна. Отражение. Отражение волны от крутого берега приводит к удвоению её амплитуды на берегу. Если амплитуда набегающей волны 5 м, то при отражении на линии берега высота составит 10 м. Коэффициент отражения от берега-стенки близок к 1. Однако, если берег покатый, при выходе волны на мелководье происходит обрушение гребня.

Когда высота волны a сравнима с глубиной воды H, разница между скоростями движения «подошвы» волны и её гребня становится существенной.

Скорость движения вершины волны равна:

 

Вершина волны догоняет подошву. Естественно, после этого коэффициент отражения становится существенно меньше единицы. Волновая энергия в этом случае расходуется на трение в бурлящем потоке.

Преломление. В роли коэффициента преломления для волн цунами выступает скорость. Чем меньше глубина воды, тем скорость распространения меньше. Соответственно «луч» цунами всегда загибается в сторону мелководья. Особенности топографии дна могут создавать дополнительные эффекты. На шельфе, глубина которого в среднем 200 м, могут образовываться так называемые «захваченные» волны.

 

Энергия цунами. Энергия, которую несут волны цунами, поддается оценке. Во время землетрясения над очагом формируется начальное смещение поверхности океана. Считается, что вся энергия цунами в этот момент представлена в виде потенциальной энергии поднятия столба жидкости над очагом.

Средняя высота смещения поверхности океана обозначается через a. Тогда потенциальная энергия выразится формулой:

 

Для мощных землетрясений типичными размерами источника считаются 1000 км на 1000 км.

 

Для источника со средней высотой смещения поверхности a = 0,5 м получается примерно 1014 Дж, что равняется энергии бомбы, взорванной в Хиросиме. Однако, согласно расчётам канадского учёного Т.Мурти, энергия цунами 26 декабря 2004 г. оказалась в 390 раз больше!

Энергия приливов и отливов — это не только разрушающая сила. Это и колоссальный запас энергии, который можно извлекать и преобразовывать в электрическую при помощи приливных электростанций. Такие электростанции становятся все более популярным видом альтернативной энергетики.  

Вопрос:


С какой скоростью будет двигаться волна цунами на глубине 2500 м?

Математика

Моря и океаны — своего рода «бассейны» Земли. Вода в них поступает за счет материкового стока (речного стока для морей) и за счет атмосферного стока. В тоже время, вода с морской или океанской поверхности испаряется. Баланс мировых вод остается практически неизменным. В глобальном смысле меняется только уровень вод.

Мировой океан можно рассмотреть как объект классической математической задачи «про бассейн и 2 трубы».

На Мировой океан приходится около 96 % всех водных запасов планеты или 1338 млн. куб. км. воды. Годовой сток всех рек на земном шаре равен 37 тыс. куб.км.

 

Объем таяний ледников составляет 2,8 тыс. куб.км. в год. При этом испарение с поверхности Мирового океана составляет 355 тыс. куб.км. Обратно же, из воздуха в море, возвращается только 320 тысяч кубических километров. Остальная вода (35 тыс. куб.км), прежде чем вернуться в океан, проходит сложный цикл на суше.

Водный баланс Мирового океана таков.

 

Таким образом, объем вод изменился за год на 1.338.004.800 – 1.338.000.000=4800 куб. км.

Каким образом такое изменение может повлиять на уровень вод Мирового океана?

Известная формула для объема позволяет провести подсчет среднего увеличения уровня вод Мирового океана (поднятие вод). Площадь Мирового океана составляет 361.000.000 кв. км. Тогда 4800/361.000.000 = 0,0000133 км = 0,0133 м = 1,33 см в год, что не противоречит справочным данным.

За весь ХХ век уровень Мирового океана повысился на 17 см (такую величину приводят ученые).

Согласно прогнозам, до 2100 года уровень океана повысится на 40 см. Так как речной сток – величина постоянная, то такой подъем возможен за счет таяния ледников. Как же изменится эта составляющая баланса Мирового океана?

Используем пропорцию. При изменении уровня на 1,33 см таяние ледников составляло 2800 куб.км. При уровне 40 см – неизвестное (обозначим У).. Согласно пропорции, 1,33 : 40 = 2.800 : У.

Тогда: У = (40*2800)/1,33 = 84.210,5 куб. км. При этом объем всех земных ледников составляет 25 млн. куб. км.

Но даже такой объем таяния может фатальным образом изменить облик Земли.

 

Красно-коричневым цветом отмечены те территории, которые могут быть затоплены.

Вопрос:


На сколько изменится таяние ледников (куб. м), если уровень вод Мирового океана поднимется на 5 см?

География

Все океаны и моря Земли, все ее воды – единая система со своим обменом веществом и энергией. У нее свой сложный температурный режим, в значительной мере формирующий климат планеты. В ней нет «лишних деталей». Ее нельзя «чуть-чуть испачкать»: любое загрязнение, любое изменение отражается на системе в целом.

 

Морем называется часть мирового океана, условно обособленная сушей или подводным рельефом. Существует много различных классификаций морей, поэтому их общее количество может отличаться. Условно моря приписаны к океанам, точно так же, как страны мира приписываются к континентам. Всего на Земле пять океанов.

Согласно http://geo.koltyrin.ru/morja.php к Тихому океану принадлежат такие моря:

 

К Атлантическому относят:

 

К Индийскому океану относят:

 

 

К Северному Ледовитому океану относят:

 

К Южному океану относят:

 

Моря можно условно разделить на внутренние, окраинные, межконтинентальные и межостровные. Еще некоторые ученые выделяют моря по отличию в степени солености, температуре поверхностных вод и изрезанности береговой линии, если она есть.

При этом моря могут быть «особенными». Каспийское, Аральское, Мёртвое и Галилейское моря, несмотря на слово "море" у их названия, относятся к озёрам.

Есть заливы, которые на самом деле являются морями. Например: Персидский залив — залив между Ираном и Аравийским полуостровом. Соединён Ормузским проливом с Оманским заливом, Аравийским морем и Индийским океаном. По гидрологическому режиму является морем. В настоящее время ведутся споры вокруг названия: некоторые страны предлагают назвать его Арабским заливом.

Также существуют моря - составная часть других морей. Например, море Альборан. Оно – часть Средиземного моря.

Есть моря в океане, ограниченные со всех сторон рельефом дна или течениями. Пример: Саргассово море. Это часть Атлантического океана, окруженная со всех сторон течениями: теплыми Гольфстримом и Северным Пассатным течением и холодным Канарским течением. Границы моря непостоянны и зависят от сезонных изменений границ течений. Двигаясь по часовой стрелке, течения отсекают прохладные воды Северной Атлантики от Саргассова моря, поэтому температура воды здесь даже зимой не опускается ниже +18 °С.

 

Название происходит от португальского слова Sargaso — «гроздь винограда». Испанцы называли его «морем виноградных лоз». Большие скопления плавучей бурой водоросли — саргассы, в пределах моря её запас оценивается в 4—11 млн. тонн. Их обилие связано с наличием в Саргассовом море зоны схождения поверхностных течений.

Саргасово море – море рекордсмен. Оно включено в Книгу рекордов Гиннесса: Около 6 млн. км² Саргассового моря, которое почти все покрыто водорослями саргассум, относительно неподвижной воды в северной части Атлантического океана — это самый большой участок спокойной воды.

Необычность Саргассова моря вызвала появление множества легенд. Наиболее живучая повествует о существовании там таких скоплений водорослей, что в них застревают и гибнут суда. Легенду до сих пор время от времени повторяют, несмотря на то, что моряки никогда не жалуются на возникновение каких-либо осложнений при пересечении моря. Парусники прошлых веков действительно застревали в Саргассовом море. Но не из-за водорослей, а из-за вечных штилей.

Течения формируют моря, формируют климат. Морские течения — постоянные или периодические потоки в толще мирового океана и морей. Различают постоянные, периодические и неправильные течения; поверхностные и подводные, теплые и холодные течения.

 

 

Самая глубокая точка планеты естественно расположена на дне океана. В Марианской впадине есть "Бездна Челленджера". Ее глубина достигает 11022 метров (по другим данным возможны расхождения до 50 метров).

 

Если есть впадины, то есть и горы. Выступающие части подводных хребтов образуют острова, иногда целые архипелаги.

 

 

История

История исследования океанов и морей – история исследования самой Земли. Большая часть Великих географических открытий, так или иначе, связаны с морскими походами и исследованиями.

 

Некоторые открытия были сделаны «по случаю». Такими «исследователями и открывателями поневоле» были викинги, пираты, военные флотоводцы, торговцы. Например, Френсис Дрейк. Это английский мореплаватель, корсар, вице-адмирал (1588). И в тоже время первый англичанин, совершивший кругосветное плавание (в 1577—1580 гг.).

 

Пираты «картировали» моря и океаны. Хотя такие карты служили более для прокладывания курса, указания «пиратских кладов», удобных бухт и гаваней, они имеют историческую и географическую ценность. Многие важные сведения сохранялись в судовых журналах.

 

Чем же пират отличался от корсара, капера и флибустьера? Или это одно и то же?

 

Именно к корсарам относилось большинство пиратов Карибского моря.

В современном мире «пиратская традиция» так и не прервалась. Яркий пример – сомалийские пираты.

Сомалийские пираты появились в акватории Сомали в 90-х годах. Значительную их часть составляли рыбаки, оставшиеся без работы в результате гражданской войны. Постепенно пиратские «артели» пополнились боевиками.

 

В 2010 году сомалийские пираты «заработали» 238 миллионов долларов при средней сумме выкупа в 5,4 миллиона. А общий ущерб, нанесенный сомалийскими пиратами, достиг к 2010 году, по некоторым данным, 7 миллиардов долларов.

На первых порах пиратам сравнительно легко удавалось ускользать от преследования — в силу специфики акватории почти все захваты происходили неподалеку от границ территориальных вод, где бандиты укрывались в случае опасности. Но в 2008 году Совбез ООН принял резолюцию, разрешившую использовать ВМС и ВВС в борьбе с пиратами даже в территориальных водах Сомали.

Никакие военные операции не помогали справиться с пиратами. И тога правящая династия эмирата Абу-Даби Аль-Нахайян, разработали план. Они "взяли под крыло" сомалийскую провинцию Путленд с полуторамиллионным населением и наняли в советники бывшего агента ЦРУ, который сформировал в этой провинции частную армию с полным суперсовременным оснащением: катера, самолеты, вертолеты. Кроме того, в этой провинции была открыта крупнейшая в мире тюрьма для пиратов на 500 мест. И разбойное пиратство в этом регионе закончилось.

Модный океанский бизнес сейчас — это поиск сокровищ на дне морей и океанов, как один из «движителей» археологических исследований. Часть сокровищ можно отнести к античной эпохе. Часть сокровищ – из колониального периода (Индия, Америки), а вот часть относится именно к «последствиям» действий пиратов, когда тонуло много судов с драгоценными грузами.

В XVI веке «популярными» среди пиратов были Азорские острова. Терсейра, Пику и Хорхе были главным перевалочным пунктом на мировых торговых путях. В этих водах были «похоронены» десятки кораблей. Есть достоверные сведения о том, что португальское судно «Чавес», перевозившее сокровища на сумму около 2-х млн. дукатов, было потоплено английскими пиратами, а его останки до сих пор никому так и не удалось отыскать.

 

Исторические сводки говорят о том, что в районе бухты Ангра на острове Терсейра затонуло, по меньшей мере, 88 суден, многие из которых перевозили на борту сокровища. Однако их так никто и не обнаружил.

Часть сокровищ были найдены современными экспедициями. Например, крупнейший в истории клад серебряных слитков, обнаруженных американскими исследователями:

С течением времени, из походов викингов, пиратских рейдов и торговых морских караванов история исследования морей и океанов переместилась в область науки и экономики. Скорость доставки пряностей или чая была важным фактором в обогащении судовладельца. Это дало толчок к явлениям типа «Чайных гонок»: капитаны и судовладельцы соревновались между собой, кто первым доставит вожделенный товар. На суда делали ставки. Торговые корабли, перевозившие чай и пряности, назывались клиперы. Клиперы – участники гонок получили название «гончие псы океана». Например, клипер «Катти Сарк» - один из двух сохранившихся до наших дней «гончих псов»:

 

ХХ век богат на события, связанные с историей Мирового океана. По некоторым данным первые подводные лодки использовались еще в ХIХ веке. Но официально их первое применение относится к Русско-японской войне.

Развитие в технологиях строительства подводных лодок дало толчок не только в военной области, но и в области научных исследований.

За всю свою историю человечество основательно «наследило» в океане. Это - минные поля мировых и локальных войн. Это - отходы, которые захоранивают на океаническом или морском дне. Это – и подводные кладбища кораблей.

 

Важная задача для современного человечества – оставить такой след в истории морей и океанов, за который не будет стыдно перед следующими поколениями.

Вопрос:

Могут ли судовые журналы служить надежным источником исторических сведений?

Биология

Исследования флоры и фауны Мирового океана начались довольно давно. Но при этом биологов поджидают еще множество открытий.

Например: http://www.equator.ru/indonesia/indonesia_new_marine_animals.htm

В морях и океанах планеты обитает 228 450 видов живых организмов. Из известных науке организмов около 86% являются морскими животными: это более 18 000 видов рыб, описанных с середины 1700-х годов, более 1800 морских звезд, 816 кальмаров, 93 китов и дельфинов и 8900 моллюсков. Остальные виды — это водоросли и другие растения, бактерии, вирусы, грибки и одноклеточные организмы. Все эти виды — важнейшая часть биосферы, без которой онанеможет функционировать. Поэтому каждый новый вид важен, важно его исследование и описание. Кроме того, многие океанские виды — это ценнейшие биологические ресурсы, не только с точки зрения промысла, но и для развития аквакультуры. 

За последнее время открыли более 1000 видов новых для науки видов морских рыб: в среднем по десять за месяц. В перечне оказались 122 новые разновидности акул и скатов, 131 новый член семейства бычковых. Только в 2014 году был открыт и описан 1451 новый вид морских существ, то есть в среднем ученые делали по четыре открытия в день. Базу данных пополнили, в частности, два новых подвида дельфинов: австралийский горбатый Sousa sahulensis и пресноводный Inia araguaiaensis, обитающий в реке Арагуая.

 

 

Особую группу составляет планктон. Термин „планктон" происходит от греческого слова „планос", что означает „блуждающий". Планктон - собирательное понятие для сообщества дрейфующих или малоподвижных растений и животных, обитающих в морской и пресной воде.

 

 

К фитопланктону относятся все растительные организмы - от мельчайших одноклеточных водорослей до гигантских морских водорослей. Входящие в эту группу растения благодаря их способности к фотосинтезу перерабатывают неорганические питательные вещества в органическое вещество. Фитопланктон составляет около 90% всего растительного царства Земли.

В зоопланктон входят животные формы планктона, являющиеся основными потребителями фитопланктона. В свою очередь зоопланктон служит пищей для многих видов рыб, головоногих моллюсков и усатых китов.

Именно морские микроорганизмы, несмотря на свои крошечные размеры, являются «основою жизни на Земле». Они регулируют обменные процессы в биосфере, участвуя во всех биогеохимических циклах.

 

Для биосферы, для Земли в целом, важен каждый организм, как бы мал он ни был. И это тем более справедливо по отношению к организмам Мирового океана, так как они составляют 90 % планетарной биомассы. Акцент ресурсной ценности в настоящее время смещается с промысловых рыб именно в сторону фито- и зоопланктона. Они способны не только подсказать путь выхода из продовольственного кризиса, но и пополнить энергетические ресурсы, так как технологии переработки микроскопических водорослей в нефтепродукты становятся все популярнее день ото дня. 

Технологии

Фраза «Мировой океан – океан технологий» - вполне справедлива. Технологии разделяют на тривиальные (те которые используются относительно давно) и инновационные. К тривиальным технологиям можно отнести добычу нефти и газа с морских и океанических шельфов.

Добыча нефти и газа.

 

Добыча нефти и природного газа в акваториях Мирового океана имеет уже довольно длительную историю. Примитивными способами морскую добычу нефти вели еще в XIX в. в России (на Каспии), в США (в Калифорнии) и в Японии. Начало же действительно быстрого роста морской добычи нефти и газа относится к 1960-м гг.

Объемы известных морских запасов нефти колеблются в пределе 240-300 млрд. тонн, современная добыча составляет только 25% процентов известных месторождений. Общий объем запасов нефти указан из расчета разведанных месторождений, в настоящий момент исследовано только около 2% территории континентальных шельфов. Этими возможностями воспользовались Норвегия, Бразилия и другие страны, которые обеспечили себя нефтью на 100%.

Аквакультура. Это разведение и выращивание водных организмов (рыб, ракообразных, моллюсков, водорослей) в естественных и искусственных водоёмах, а также на специально созданных морских плантациях. Аквакультура, в частности разведение пресноводных рыб, насчитывает около 4тыс. лет. В Китае около 3750 лет тому назад уже были пруды для разведения рыбы.

 

Вполне возможно, что дальнейший рост рыболовной отрасли будет обеспечиваться главным образом за счет аквакультуры.

В некоторых случаях, аквакультура позволяет снизить пресс браконьерства на дикие популяции, развивать спортивное рыболовство. Кроме того, произведенная в рыбохозяйствах черная икра и выращенные осетры являются единственной законной альтернативой добытой браконьерами икры и рыбы.

Приливы и отливы. К инновационным технологиям можно смело отнести энергетику «приливно-отливного типа», получение топлива из морских водорослей, добычу некоторых химических элементов из морской воды.

Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов (кинетическую энергию вращения Земли). Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.

 

Получение топлива из морских водорослей. Исследования в этой области ведутся в разных странах. Например,  разработали новый способ превращения водорослей в нефть. Процесс, занимающий в природе миллионы лет, в специальном химическом реакторе проходит менее, чем за час. Для получения энергии нужны лишь зеленые водоросли и нагретая до определенной температуры пресная вода.

Для такого превращения водорослей необходим лишь простенький химический реактор, работающий по принципу обычной скороварки. Сначала в него загружают водоросли, а потом подают горячую воду под высоким давлением 20,7 МПа с температурой в 350 градусов. Эта технология не предусматривает сушку водорослей: допускается содержание в них воды до 90% от общей массы. В основе лежит реакция восстановительной гидратации спиртов:

Результатом химической реакции между компонентами водорослей и водой становится чистая нефть, которая может легко перерабатываться в бензин на уже существующих заводах. Продолжительность одного цикла - 45-50 минут.

 

В качестве побочного продукта, вырабатывается биогаз, который можно использовать для получения метана или сжигать для подогрева реактора.

Добыча химических элементов из морской воды.

Кроме огромного количества солей в водной толще океана хранится столько цветных металлов, что запасы всех месторождений земного шара по сравнению с ними ничтожны.

 

Однкао их добыча сложна и дорогостояща. Тем не менее, рентабельность может быть увеличена за счет совмещения добычи этих элементов с опреснением морской воды. Запасы пресной воды на Земле уменьшаются. Один из вариантов решения этой проблемы – опреснение морской воды. При этом концентрат морской воды – ценный источник сырья для получения металлов.

 

Извлечение металлов из концентрата осуществляется как при помощи сорбции ионообменными материалами (материалы, «пропускающие», связывающие определенные молекулы), так и при помощи специальных бактерий – биотехнологический метод. Так как многие жаркие страны испытывают недостаток пресной воды, то ими рассматриваются несколько способов "утоления жажды". Первый – транспортировка айсбергов, которые несмотря на кажущиеся внешне небольшие объемы, способны удовлетворить потребность вводе миллионов людей и целые страны. Второй – искать подземные источники воды с помощью глубоких скважин. И третий – опреснение морской воды. Несмотря на технологические трудности, это уже часто применяемый способ не только в странах, но и на кораблях дальнего плаванья. 

Каждый год приносит новые технологии использования вод Мирового океана. При этом важным становится соблюдение экологических законов-принципов, известных как «ЗАКОНЫ КОММОНЕРА». Их сформулировал Б. Коммонер, еще в 1970 г. И свою актуальность они не потеряют до тех пор, пока будет осуществляться человеческая хозяйственная деятельность:

 

Вопрос:


Согласны ли вы с этими законами-принципами? Ответ поясните.

 

Искусство

Синий, бирюзовый, голубой, ультрамарин, электрик, индиго, белопенный – вот далеко не полный перечень красок, которыми играют волны на картинах художников-маринистов.

Марина – жанр изобразительного искусства, изображающий морской вид или морское сражение, или иное событие, происходящее на море. Это разновидность пейзажа. Как самостоятельный вид пейзажной живописи выделился в начале XVII века в Голландии. Пример марины голландского художника – картина « Христос во время шторма на море Галилейском» (1633 г.) Рембрандта.

 

 

Самые известные художники – маринисты Уильям Тернер и Иван Константинович Айвазовский.

Знаменитый «Девятый вал» Айвазовского:

 

Одна из наиболее известных картин Уильяма Тернера «Последний рейс корабля «Отважный»:

 

Во Франции существует официальное звание художника Морского флота, присваиваемое министром обороны выдающимся художникам-маринистам. Звание может быть присуждено не только художникам, но также фотографам, иллюстраторам, гравёрам и скульпторам.

Вопрос:

Знаете ли вы, почему картина Айвазовского называется именно "Девятый вал"?

Бизнес

Океан возможностей, который мы рассмотрели, включает в себя и экономическую выгоду от нефтедобычи, вылова рыбы, морского транспорта, энергии приливов и многого другого. Рассмотрим эффективность опреснения морской воды. Типовая опреснительная установка для вод Черного или Азовского морей будет включать в себя:

 

Особенностями ее эксплуатации будут:

• необходимость пополнения запасов реагентов;

• замена фильтрующих элементов (мешки и наполнители);

• замена мембран.

 

Стоимость эксплуатации такой установки составит 16383,5 грн. в месяц. При производительности 35 куб. м в сутки стоимость 1 куб. м опресненной воды составит 15,6 грн.

 Транспорт

Когда мы представляем себе океан, то очень часто наше воображение рисует не только волны и безбрежные просторы, но и покорителей этих просторов - корабли. Корабли  - вид водного транспорта, используемый человечеством с давних времен. Без кораблей не было бы Великих географических открытий, не получили бы мы цивилизацию в ее современном виде. Из существующих кораблей ярко выделяются суда-рекордсмены.

Самый длинный корабль на Земле- Prelude FLING (448 м). Он равен длине знаменитой Стены плача в Иерусалиме. Спущен на воду в 2013 году. Это судно-газодобытчик. Бурение с него планируется на 2017 год.

Самый большой контейнеровоз - CSCL Globe. Первый рейс состоялся в январе 2015 года. Длина судна 400 м. На этом же судне установлен самый мощный корабельный двигатель в мире.

Самый большой катамаран - Pioneering Spirit. Его функция - прокладка трубопроводов по морскому и океаническому дну. Используется с января 2015 года.

 

Самый большой круизный лайнер на данный момент - Allure of the Seas.

Вместительность - 7.500 человек, из которых 2.500 составляют экипаж и персонал. Церемония крещения судна состоялась 29 ноября 2010 года в рамках благотворительного круиза. Каюты на этот рейс были проданы спонсорам. В рамках сотрудничества с киностудией DreamWorks подыскали персонаж «Принцессу Фиону» из мультфильма Шрек, которая и стала крёстной матерью судна. На церемонию в театр на борту судна пришло примерно 3500 зрителей, а уже 1 декабря Allure of the Seas ушла в свой первый рейс. На судне посажен парк экзотических живых растений, кустарников, деревьев, установлена большая оригинальная карусель ручной работы, бассейны с джакузи, водный парк с водной ареной, казино, магазины и бутики, ледовый каток, волейбольные и баскетбольные площадки, поле для гольфа, оборудование для боулинга, стены для скалолазания, фитнес-центр, спа-салон. Есть возможность заниматься серфингом в специально адаптированных для этого бассейнах. Также имеется водный амфитеатр с фонтанами, трамплинами и ныряющими башнями на открытом воздухе и крытый театр.

Требование к вместительности и возможностям кораблей все возрастают, поэтому развитие техники и технологий, научный прогресс будут неизбежно способствовать пополнению плеяды кораблей-рекордсменов.

Подведение итогов кейс-урока

Наименование

Содержание

1

Результаты кейс - урока можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

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

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

 

3

В помощь ученику и 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

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

Химия: 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

Физика: 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

География: 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

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

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

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

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

Экология: 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

Локация проведения кейс - урока:

Кейс - урок проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

1. За год таяние ледников увеличилося на 3.000 куб. км. На сколько поднимется уровень вод Мирового океана при этом?

2. С какой скоростью будет двигаться цунами в желобе Тонга, если его глубина составляет 10.882 м?

7

Домашнее задание:

 Сформулировать по пять вопросов к материалу кейса (индивидуальное задание)

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

Умение быстро найти необходимую информацию по теме;

Получение практических навыков применения полученной информации.

Получение конкретных знаний по математике, физике, химии, географии, технологии и других разделов (приведены в развертках).

11

Теги:

тяжелые металлы, соли, биогеохимический цикл, волна, аквакультура, приливные электростанции, течения, подводные хребты, планктон, опреснение

12

Авторы:

Грабовская Лариса Леонидовна

13

Принимали участие в апгрейде кейса:

 

 

 

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!