Hav

Hav er saltvann, og omtrent 71 % over jordoverflaten (360×106 km2) er hav. Havet har bølger, tidevann, tidevannsstrømmer og havstrømmer. Forskjellig saltholdighet og temperatur gir sjiktning i vannmassene. Oppstrømsområder hvor næringsrikt vann kommer opp til havoverflaten gir et rikt dyreliv. 

Saltvann

Saltinnholdet i saltvann er ca. 34.7 g salt per kg vann (‰), ca. 30-35 promille (‰) . Saliniteten bestemmes etter vekten av fast stoff ved å tørke 1 kg vann eller ved måling av ledningsevne (konduktivitet). Natriumklorid (NaCl) utgjør ca. 85 % av saltet og resten er sulfat (SO42-), magnesium (Mg2+), kalsium (Ca2+), kalium (K+), bikarbonat (HCO3-), brom (Br-), og borsyre. Natrium og fosfor er ofte begrensende faktorer i marine miljøer. Diatoméer inneholder silisium (Si) i veggen og får dette fra leirmineraler med partikulært uløst SiO2 og løselig Si(OH)4. Sjøvann har vanligvis høy pH, pH 8.2, hvor ca. 90% av karbonet forekommer som hydrogenkarbonat (bikarbonat, HCO3-).

Det er tre hovedtyper med saltvann:

1) Oseanisk vann med blå havoverflate, og som har mest grønt lys med økende dybde. Dypt vann og is har en blåaktig farge siden det er det røde lyset som blir absorbert i vannet. Blåfargen skyldes altså ikke spredning. Det er spredning  som gir blå farge på en klar himmel og blåaktig farge på skummet melk, blått lys spres mer enn rødt lys av det partikulære materialet. 

2) Kystvann som reflekterer brunt og gult lys pga. gule innholdsstoffer (gilvin) fra organisk materiale og humus fra kontinenter og bentiske alger.

3) Brakkvann er saltvann ved elveutløp eller isbreer langs kysten hvor vannet har lavere saltinnhold (saltholdigheet 7-11 promille (‰)) grunnet tilførsel av ferskvann. Bottenviken, Svartehavet og Det Kaspiske hav (verdens største innsjø) er kategorisert som  brakkvannshav. Langs kysten ved elveutløp er det brakkvann i estuarier (estuarer) og saltmarsk. Estuarer er vann delvis lukkete og kysthabitater som påvirkes både av havvann og ferskvann, slik at saltinnholdet kan varierer mye  med flo og fjære, et transisjonsområde, to høyvann og to lavvann per døgn. Llandtunger eller øyer beskytter estuariene  mot storm og  havbølger I Mexicogolften er det bare en høyvann og lavvann per døgn. Høyden på tidevannet avhenger av geografisk lokalisering og formen på kysten. Saltmarsk mudderområder. Det finnes både brakkvannsestuarier og ferskvannsestuarer (e.g. de store sjøene i USA). 

 Sjøvann absorberer lys og gir derved sterkt redusert kvantefluks nedover i vannet. I selv det klarest vann er 100-140 m dyp like mørkt som den dypeste skyggen i regnskogen. Få alger kan fotosyntetisere ved lavere lysintensitet enn 0.05 % av lyset på overflaten av vannet. I kystvann absorberes lyset enda raskere. Sjøvann absorberer spesielt rød og infrarød elektromagnetisk stråling og fiolett/UV lavere enn 400 nm. Imidlertid, selv om 70 % av lyset på dypere vann befinner seg i et 25-100 nm bredt bånd er det 30 % annet lys. Kystvann er ofte grønt med bølgelengdetopp 520-550 nm. Jo mer turbid vannet er desto mer gulgrønt blir det med bølgelengdetopp 575-600 nm. I Østersjøen og våre kystfarvann ligger bølgelengdetoppen ved 550 nm. Havvann har topp mer mot blått lys.  Man regner med at alle verdens elver bringer med  ca. 40.000 km3 vann år-1 ut i havet.

Blomsterplanter i saltvann

Alle plantene som vokser i saltvann er dekkfrøete planter (angiospermer). Ålegras i ålegrasfamilien (Zosteraceae) lever helt neddykket og danner ålegrasenger på bløt bunn i grunne farvann. Andre neddrykkete sjøgressarter er Posidonia i familien Posidoniaceae vassgroorden (Alismatales). Slekten Posidonia vokser i Middelhavet og på sydkysten av Australia. Sjøgraset Cymodoceae nodosa i familien Cymodceaceae finnes også i Middelhavet. Halophila er en slekt i froskebitfamilien (Hydrocharitaceae) som vokser neddykket i saltvann i tropiske og subtropiske havområder.

Neddykkete arter har kloroplaster i epidermis, og bladplaten består ofte bare av to cellelag grunnet den lave diffusjonshastigheten for gasser i vann.  Bølger og strøm skyver vegetasjonen fram og tilbake.Sedimentene kan være anaerobe, men lakuner med aerenkym (luftvev) danner et nettverk av luftkanaler for diffusjon av adveksjon som sørger for oksygen til rotsystemet og sedimentene i rotsonen. Det kan også være anaerob metabolisme med etanolfermentering. Aminosyrene glutamat og glutamin kan bli omdannet til alanin og gamma-aminosmørsyre (GABA).Luftvevet kan ha diafragma med porer som bidrar til lufttransporten og hindrer oversvømmelse.  Diffusjonen blir påvirket av grenselagtykkelse, som igjen avhenger av turbulens rundt bladene.  Planter kan ta opp hydrogenkarbonat som via enzymet karbonsyre anhydrase blir omdannet til CO2 i periplasma. Planter som utnytte både CO2 og HCO3- har generelt lavere CO2-kompensasjonspunkt og lavere Km-verdi for CO2-fiksering. Ålegras har delta 13C-verdi -3.6 til -23.8 promille. Marine alger har delta-C13verdi -8.8 til -35, sammenlignet med terrestre C4-planter som har delta-C13verdier fra - 9 til -18, mens C3-planter har verdier fra -23 til -34. Mindre negativ verdi for delta-C13-forhold betyr mindre diskriminering mot den tyngre 13C-isotopen, og en mer effektiv CO2-utnyttelse.

Mangrove vokser i tidevannssonen i tropiske strøk. I tillegg er det en rekke halofile plantearter (halofytter) som vokser i strandsonen, men disse er ikke fullstendig neddykket. 

Alger i havet

Energioverføringen mellom organismene i havet skjer i næringskjeder eller i mer kompliserte næringsnett. Korallrev er meget produktive, noe som skyldes symbiotiske dinoflagellater. Alger som lever i en grunn fjære tåler uttørking i sollys. Brunalgene blæretang og grisetang med blærer tåler den mekaniske påvirkningen fra bølgene i fjæresonen. Blæretang har kjønnet befruktning synkronisert av månefase hvor kjønnscellene slippes fri like før fullmåne og nymåne.

Alger er en meget heterogen gruppe organismer. De er vesentlig lokalisert i vann og kan drive fotosyntese. Det finnes også heterotrofe alger som kan leve uten lys. Rødalgene og grønnalgene hører hjemme i planteriket (Plantae) sammen med blomster- og karsporeplanter, moser og de nakenfrøete. Brunalger, gulalger og gulgrønnalger hører med til chromistene. Klorofyll har oppstått flere ganger under evolusjonen, og kloroplastene kan være omgitt av flere enn to membraner på grunn av sekundær endosymbiose Det finnes dessuten tre forskjellige typer mitokondrier som brukes i den taksonomiske inndelingen i algegrupper. Noen av mitokondriene  har tubulære og andre har flate cristae.

Vertikal sonering og kromatisk adapsjon

Den danske biologen Anders Oersted (1844) mente at det var en vertikal sonering av alger i havet hvor grønnalgene vokste øverst, deretter fulgte brunalgene og nederst rødalgene.   For mer enn 100 år siden foreslo den tyske fysiologen Theodore Engelmann (1883) at den viktigste årsaken til vertikal fordeling av alger skyldes lys, og at det var en fylogenetisk kromatisk adapsjon hos de forskjellige algegruppene.  Ut fra pigmentene hos de forskjellige algegruppene og fordelingen av lys nedover i vannet ga dette en kromatisk spesialisering av algene som har fått innpass i mange lærebøker, men stemte dette med virkeligheten ? Det viser seg ofte at rødalgene finnes sammen med brunalger og grønnalger. Rødalgene finnes ikke bare på dypt vann. Selv i sprøytesonen finnes rødalger. Både i Atlanterhavet, Stillehavet, Adriaterhavet, Japanhavet og Arktis går grønnalgene dypest.  Antall grønnalger minsker mindre raskt med dybden enn brunalger og rødalger.

Følgende parametere vil påvirke den vertikale fordelingen av alger:1) Algenes følsomhet for høy lysintensitet. 2) Temperatur. 3) Saltholdighet. 4) Næringstilførsel. 5) Predasjon og 6) Konkurranse. Noen alger lever som epifytter på andre algearter.

Algene absorberer lys som en struktur og ikke som pigment i løsning. Derfor må man bruke in vivo absorbsjonsspektere for å kunne si noe om hvilke bølgelengder av lyset som absorberes mest effektivt av pigmentene i algene.  Det er vanskelig å måle et in vivo absorbsjonsspekter i et vanlig spektrofotometer på grunn av scattering (spredning)

Rødalger fotosyntetiserer nødvendigvis ikke bedre på større dyp enn grønnalger og brunalger. Viktigere er hvor mye aksessoriske pigmenter algene har i forhold til klorofyll a og hvordan algene organiserer plasseringen av kloroplaster.

Fordeling av fotosyntesepigmenter hos de forskjellige gruppene:

Rødalger: Fykoerythrin, fykocyanin, allofykocyanin

Grønnalger: Klorofyll a, klorofyll b, lutein, violaxanthin

Brunalger: Klorofyll a, klorofyll c, fucoxanthin

Dinoflagellatene som utgjør store deler av det marine plankton inneholder peridinin-klorofyllprotein, et løselig molekyl som bruker karotenoidet peridinin for å samle blå-grønne fotoner (470-550 nm). To par peridininer er samlet omkring to klorofyll i peridinin-klorofyll-peridininkompleks, og som mange andre proteiner i fotosyntesen danner det en trimer og har meget effektiv energioverføring.

Fykobiliproteiner hos blågrønnbakterer absorberer lys med bølgelengder fra 500-650 nm. Blågrønnalger kan ha en ontogenetisk kromatisk adapsjon (intensitetsadapsjon) ved å endre forholdene mellom mengden klorofyll og karotenoider.

Kortdagsalger er vanligere enn langdagsalger. Alger kan også ha parasitter . F.eks. Polysiphonia lanosa gjennomtrenger vevet på Ascophyllum nodosum og virker som en hemiparasitt (amfiepifytt).

Om vinteren kan alger utsettes for mekaniske skader av is.

Dyr i havet

De fleste dyregrupper blant virveldyrene og invertebratene har representanter som finnes i havet, og alle har saltbalanse og evne til å kvitte seg med overskudd av salter (elektrolytter). I tillegg er bakterier og bakteriefager rikelig representert. Dyregrupper som har spesielt mange arter i havet er fisk, bruskfisk, krepsdyr (inkludert zooplankton),  pigghuder, blekksprut, og nesledyr . En gruppe pattedyr, sjøpattedyrene har vendt tilbake til havet som habitat. Av fuglene er det en del sjøfugler som har havet som biotop. Sjøfuglene lever pelagisk eller kystnært, dykkende eller i overflaten. I fjæresonen er det mange fugler med langt nebb og lange bein. Det er stormfugler (Procellariiformes) som lever pelagisk og omfatter albatrosser, havhest, havlire, petreller, stormsvaler og alkestormfugl. Stormfuglene er sveve- og glideflyvere og er avhengig av vind, for eksempel havhest rir langs skumhvite bølger. De har rørformet nesebor til saltutskillelse og maten omformes til en oljeaktig blanding som gulpes opp. Lundefugl har ikke glideflukt, men må istedet bruke vingene med opptil 500 vingeslag per minutt for å komme langt til havs. Under vann brukes vingene som selens luffer. Pelikanfugler (Pelecaniformes) omfatter pelikan, skarv, havsule, fregattfugl, tropikfugl. Pingviner (Sphenisciformes) finnes på den sørlige halvkule, er eksempel på konvergent evolusjon i kroppsform hos lomvi. Pingviner må opp på land, ikke bare for ruging av egg og oppfostring av unger, men også under fjærfellingen hvor de må være på land opptil 1 måned for de har fått ny fjærdrakt. 

Dessuten har pelagisk fisk og mange sjøfugl lys underside og mørk overside som beskyttelse mot predatorer.På fuglefjellene på den nordlige halvkule i Nord-Atlanteren finnes i tillegg til lomvi, lundefugl, alke, teist, stupdykkeren havsule og måker.  Fugler som skal dykke har tung beinbygning. De hekker i kolonier på fuglefjell.  I tillegg har mange dyr tilhold i fjæresonen, som vadere, andefugl, måker e.g.  tjeld, ærfugl, gravand, sjøorre o.a. Mange dypvannsformer har bioluminiscens. Der hvor kontinentalplater møtes på havbunnen er det hydrotermiske undervannskilder som danner egne økosystemer. 

Bølger, tidevann og havstrømmer

Bølgene begynner å bryte når vanndybden blir 4/3 av bølgehøyden.

Tidevann skyldes gravitasjonsdrag fra Sola og Månen. Månen trekker ca. 2 ganger sterkere enn Solen fordi den er nærmere, selv om massen er mindre. Nærmest Månen blir gravitasjonskreftene sterkere enn sentrifugalkreftene, og vannet trekkes mot Månen. På motsatt side er sentrifugalkraften større enn gravitasjonskraften og vannet dras vekk fra Månen. Havet får et drag på den siden som vender mot månen og følger ca. 24 timer og 50 minutters sykler. Dette gir en daglig og månedlig tidevannssyklus, med to ganger høyvann (flo) og to ganger lavvann (fjære) i døgnet. Det blir to ekstreme flo hver måned ved nymåne og fullmåne.  Hvis Sol og Måne står i rett vinkel i forhold til hverandre sett fra Jorden fås nippflo, og står de på linje blir det springflo (høyeste flo) ved fullmåne og nymåne, ca. hver 14. dag.

Havnivået påvirkes også av lufttrykket. Lufttrykket er det trykket som luftsøylen fra jordoverflaten til toppen av atmosfæren utøver. Ved lavtrykk er det oppgående luftstrømmer, og ved høytrykk synkende luftstrømmer med energi fra Sola. Ved lavtrykk stiger havnivået, såkalt stormflo, og kombinert med en vindretning som skyver vann inn mot kyst eller fjord (pålandsvind) gir dette ekstra økt vannstand. I tillegg kan det komme nedbør som gir tilførsel av verskvannvann i kystområder. 

Sjøis som smelter gir ikke økt havnivå, men når innlandsis smelter gir dette stigning i havnivå. Landheving motvirker dette. 

Havstrømmer

Jordens rotasjon og atmosfærisk vindsirkulasjon gir havstrømmer og dypvannet drives av saltholdighet og temperatur.   På grunn av  Corioliseffekten vil vann bøyes i gyroer med klokken på nordlige halvkule og mot klokken i syd. Når store mengder havvann fra havstrømmer og tidevann presses gjennom trange sund, på grunner eller over terskler så øker hastigheten på vannet jfr. venturi-rør og Bernoullieffekt. Det er store energimengder involvolvert i disse vannbevegelsene. Det er friksjonskrefter mot bunnen, og det kan skapes strømvirvler, laminær strøm og turbulens. Jfr. hvordan vannet renner raskere ut av en flaske med vann hvis du foretar en rask rotasjon av flasken og skaper en strømvirvel. Prøv selv, med og uten rotasjon av flasken og ta tiden. 

Østlige passatvinder gir Ekvatorialstrømmen som på grunn av landmassivene på den nordlige halvkule styres nordover. Den nordlige ekvatorialstrøm beveger seg vest og nord i Karibien og den Meksikanske gulf. Golfstrømmen beveger seg nordover langs østkysten av N-Amerika. Den Nordatlantiske strøm går østover Nordatlanteren og Kanaristrømmen sørover lang V-Europas kyst.

 Vertikale strømmer i havet oppstår pga. termohalokliner dvs. forskjeller i saltkonsentrasjon og temperatur. Vind fra land vil skyve overflatevann utover slik at kaldt dypvann vil stige opp. Slike oppstrømmer som ofte inneholder næringsrikt vann forekommer ved kystene av California, Chile og Peru,  Namibia og Mauretania, og påvirker lokalklima som ofte blir tørt. Næringsrikt vann kan også drives opp til overflaten der havstrømmer passerer nær hverandre. Når kaldt næringsrikt vann kommer opp i eufotisk sone gir dette rik oppblomstring av fytoplankton og deretter zooplankton, som gir grunnlag for store fiskebestander.  

Vanligvis går den kalde Humboltstrømmen mot nord langs kysten av Peru. Dette gir lite regn langs kysten og lav overflatetemperatur. Imidlertid skjer det noen ganger ved juletider (1957, 1972, 1983, 1993) at det kommer varmt overflatevann nordfra langs kysten fra den ekvatoriale  motstrøm. Den ekvatoriale motstrøm er en liten havstrøm som går fra vest mot øst ved ekvator, men noen ganger blir den sterk og er med å skaper værfenomenet El-nino (den sydlige oscillasjon). Varmt vann skyves vekk fra ekvator og opp til N og S-Amerika. Når vestavinden blåser over det varme overflatevannet tas med fuktighet som bringer regn. Den nordatlantiske oscillasjon er styrt av forskjell i lufttrykk mellom Azorene og Island. Tilsvarende den sydatlantiske oscillasjon Darwin i Australia og Thaiti.

Oppstrøm av kaldt næringsrikt dypvann til overflaten som erstatter varmt næringsfattig vann, og som  spredd via havstrømmer danner grunnlaget vekst av fytoplankton , zooplankton og en påfølgende  ekstrem bioversitet og individantall med komplekse trofiske næringskjeder, som blant annet gir rike fiskerier, hvor passatvindene er viktige drivkrefter:  Benguelastrømmen i den sydatlantiske gyroen danner Benguela økosystemet på sydvestkysten til Afrika. Humboltstrømmen (Perustrømmen) som bringer vann fra Antarktis har samme funksjon i det sydlige Stillehavet og vestkysten av Sør-Amerika (Peru-Chile-økosystemet). Californiastrømmen langs vestkysten av USA. Galapagosstrømmen rundt Galapagos dannet fra Humboltstrømmen og den sydlige Ekvatorialstrømmen..  Golfstrømmen gir rike fiskerier i Nordsjøen og Barentshavet (Barentshavøkosystemet).

Kysten i overgang mellom fastland og hav danner artsrike økosystemer (kystlandskap, strandsoner) med sandstrender, klipper eller fjell. Hekkende sjøfugl i fuglefjell som bruker havet i næringssøk

Transport og kolonisering

Jordens globale vindsystemer og havstrømmer har gjennom alle tider blitt brukt til transport. Øyer har blitt kolonisert med arter som via havvannet har spredd seg fra fastlandet til øyer og fjernere kyststrøk. Sekstant og astrolabrium gjorde det mulig å lokalisere breddegrad, og med kronometeret kunne man finne lengdegraden, noe som var mer krevende. Navigasjon og kart gjorde det mulig for mennekset å kolonisere alle Jordens kriker og avkroker. Den globale verdenshandel drives i stor grad via skip.

Streder, sund og laguner

Landmasser og kontinenter har fundamental betdning for havstrømmer, hvor store havområder kan være i kontakt med hverandre gjennom streder: Beringstredet mellom Asia og Nord-Amerika hvor Polhavet er i kontakt med Stillehavet. Gibraltarstredet mellom Europa og Afrika forbinder Middelhavet med Atlanterhavet.  Magellanstredet mellom spissen av Sør-Amerika og Ildlandet forbinder sørlige Stillehavet med det sørlige Atlanterhavet., Bosporosstredet mellom Asia og Europa forbinder Svartehavet med Marmarahavet. Framstredet mellom Svalbard og Grønland kobler Polhavet med verdenshavene. Grønlandstredet eller Danmarkstredet mellom Island og Grønland. Gjennom stredene går det havstrømmer med større eller mindre styrke, og som ofte har forskjellig temperatur og saltholdighet. Stredene har stor betydning for det globale klimaet på Jorden. Streder og sund lager ofte terskler for vannmassene, reduserer blanding av vannmasser, påvirker klima, og kan bidra til isolering av marine økosystemer. Med kontinentaldrift og varierende havnivå gjennom geologiske tidsperioder har stredene vært viktig for saltholdighet og blanding av vannmasser med forskjellig plante- og dyreliv.  Streder er viktige transportårer på havet, men i tillegg har mennesket laget kanaler e.g. Suezkanalen og Panamakanalen

Sund brukes som betegnelse for smale, ofte grunne og trange,  striper med sjøvann mellom landområder, men i mindre størrelseskala enn streder. For eksempel Drøbaksundet, Raftsundet. 

Lagune er en langgrunn bukt langs kysten omgitt av landtunger, som på utsiden er  omgitt av dyper vann. Lagunen kan danne en delvis isolert standsjø. Laguner  er også betegnelse på korallrev som omgir et grunnere lite bølgepåvirket atoll. Noen korallrev er bygget på rester av tidligere undersjøiske vulkaner.

Laguner kan også bli dannet ved elvedeltaer langs kysten slik som Podeltaet, Nildeltaet, og Lenadeltaet. Elvene bringer med seg slam slik at deltaene blir grunne havområder.

Byen Venezia ligger på en lagune hvor byen er bygget på tømmerstokker satt ned i sand- leirsedimentene. Anoksis i sedimentene gjør at tømmeret ikke råtner, men blir det utsatt for oksygen blir det raskt nedbrutt.  Den blå lagune på Island med geotermisk vann. Wislalagunen i Østersjøen mot Polen er en ferskvannslagune ved munningen av elven Wisla. Den Kuriske lagune i Østersjøen mot grensen til Litauen og Russland. 

Havbølger, flo og fjære

Vind tilfører havet energi og det oppstår bølger med ulik høyde og lengde. Ingen bølger er helt like, og bølgene går over havet med forskjellig hastighet. Store bølger kan bli bygget opp av flere små. Hvis all energi befinner seg i en periode er det havblikk, energi spredt over flere perioder gir bølger. Flo og fjære utsetter livet i fjæresonen for to ganger i døgnet periodisk tørke og oversvømmelse. 

Oppgaver

Hva er gjennomsnitts bølgehøyde (meter), periode (sekunder) og bølgelengde (meter) for bølger i Nordsjøen ?

Stemmer det at hver 7. bølge er størst ? (dannet ved interferens).

Når en andefugl eller en båt beveger seg i sjøen danner de to delene av kjølvannsstripen en vinkel med hverandre. Hvilken vinkel, og er den fast eller varierer, og med hva? Interferensmønster i kjølvannstripen, hvordan ser det ut og hvordan blir det dannet ?

Hvordan påvirker Månen og Sola flo og fjære ? Hvorfor er det flo og fjære to ganger i døgnet, og hvordan flytter tidevannsbølgene seg rundt Jorden gjennom døgnet. Se tidevannsbølger. 

Hundreårsbølgen. 

Hvordan påvirker tyngdekraften fra Jorden overflaten på Månen ? Hvor mange meter ?

Planete Jupiter og Saturn er store gassplaneter med stor masse. Hvordan påvirker  gravitasjonskeftene ("tidevannskreftene") månene rundt disse planetene ? 

Tilbake til hovedside

Publisert 21. feb. 2018 13:45 - Sist endret 11. feb. 2020 13:24