Fundamentos de Oceanografia

Autor(es): PINET, Paul R.
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Fundamentos de Oceanografia é uma introdução completa aos conceitos oceanográficos, tratando de questões ligadas à Geologia, à Química, à Física e à Biologia dos mares. Traz também uma importante reflexão sobre a influência da atividade humana no comportamento dos oceanos e de seu papel para garantir a proteção desse ecossistema.

Ilustrado com mais de 150 imagens, Fundamentos de Oceanografia é abrangente e atual, capaz de envolver nesse universo temático tanto o leitor leigo quanto o estudioso no assunto, além de oferecer a oportunidade de mergulhar nos fatos históricos e nas metodologias relacionadas à ciência dos mares. Leitura prazerosa, informativa e interessante, é ideal para quem busca conhecimento amplo e consistente sobre o estudo dos oceanos.

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17 capítulos

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CAPÍTULO 1 O Surgimento da Oceanografia

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Qual é o sentido de se ter um bom barco se você só navega em águas conhecidas?

~ George Miller, Oyster River

O Surgimento da

Oceanografia

1

Apresentação

Um histórico completo sobre a exploração e pesquisa oceanográfica seria um empreendimento gigantesco. Os registros se estendem ao longo de vários milênios para uma época em que os antigos marinheiros construíam barcos e aventuravamse corajosamente no mar para explorar o desconhecido. No entanto, é necessário um breve esboço da história marítima em um livro que lida com a física, a química, os processos geológicos e biológicos do mar de uma forma rigorosamente científica. Em primeiro lugar, isso nos lembra que, há eras, existem pessoas no campo da “oceanografia” – pessoas com um desejo insaciável de fazer o desconhecido familiar. O conhecimento que hoje em dia é comum precisou de investigações meticulosas de inúmeros navegadores ao longo de séculos de exploração. Muitos com a intenção de se tornarem ricos, explorando recursos e controlando rotas marítimas para o comércio.Todos foram impulsionados por um desejo de compreender os mistérios da Terra e de seus mares.

 

CAPÍTULO 2 O Planeta Oceanus e Suas Bacias Oceânicas - 18

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Por que, em sua primeira viagem como passageiro, você sentiu esta vibração mística quando lhe disseram que você e o navio não tinham mais terra à vista? Por que os antigos persas tinham o mar como sagrado? Por que os gregos deram ao mar uma divindade exclusiva e o fizeram irmão de Jove? Certamente tudo isso não é sem alguma razão.

~ Herman Melville, Moby Dick

O Planeta Oceanus e Suas Bacias

Oceânicas

2

Apresentação

Os mares, que parecem “pertencer a outro planeta” para nós, seres terrestres, representam a própria fibra e a essência do planeta Terra. Se a vida tivesse evoluído em algum outro planeta, os cientistas que observam pelos telescópios, sem dúvida nenhuma, teriam chamado nosso planeta de “Oceanus” (o planeta água). Vista do espaço, a Terra se apresenta como um globo envolvido em tons de azul, interrompido aqui e ali por redemoinhos de nuvens brancas e cinzentas e manchas irregulares de massas de terra marrons e verdes. O que distingue claramente a Terra dos outros sete planetas do nosso sistema solar é sua vasta, predominante, extensão de oceanos, dominando sua superfície e ofuscando a maior parte da crosta terrestre.

 

CAPÍTULO 3 Sedimentação Marinha

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Nada sob o céu é mais leve ou maleável que a água, mas quando esta ataca coisas duras e resistentes nenhuma delas consegue prevalecer.

~ Tao Te Ching, sexto século a.C.

Sedimentação

Marinha

3

Apresentação

Grande parte do fundo do oceano é coberta por camadas de sedimentos; cada uma com uma história para contar sobre o passado geológico. Essas camadas sedimentares possuem uma enorme variedade de partículas. Alguns desses grãos foram arrastados da terra para o mar, ou caíram do espaço, ou foram gerados por diferentes processos biológicos ou químicos. O estudo cuidadoso das propriedades desses depósitos sedimentares gera pistas valiosas sobre a história tectônica das placas da Terra. Histórias épicas do passado da Terra podem ser lidas a partir de registros preservados nas enormes acumulações sedimentares no fundo do mar.

Os temas centrais deste capítulo são a natureza e a importância da enorme quantidade de sedimentos que cobre o fundo oceânico e as bordas submersas dos continentes. Como os oceanos se afastam e os continentes são arrastados, a

 

CAPÍTULO 4 As Propriedades da Água do Mar

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Água não é só água. É uma substância vital, o sangue da Terra, de rica e infinita variedade.

~ L.Watson,The Water Planet, 1988

As Propriedades da Água do Mar

4

Apresentação

A água está em todo lugar. Sua presença no nosso planeta é crucial para nossa existência. “A Biologia”, disse Berg, “é molhada e dinâmica.” (BERG, H. C. Random Walks in Biology, 1983.)

Quais são exatamente as propriedades químicas e físicas da água, em geral, e da água do mar, especificamente? Quão variáveis são essas propriedades no tempo e no espaço? Como os elementos químicos entram nos oceanos e — uma vez lá — como eles interagem com outras substâncias, tanto com ou sem vida? A discussão sobre essas questões é a base deste capítulo. Aqui, iremos examinar a natureza química e física da água do mar e construir o alicerce para as próximas discussões sobre a circulação oceânica e a vida marinha. A conclusão deste capítulo integra essas ideias no ciclo global da

água e examina os oceanos como um complexo e dinâmico sistema biogeoquímico.

 

CAPÍTULO 5 Circulação Oceânica e Atmosférica

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Há um rio no oceano. Nas secas mais severas, ele nunca falha, e nas inundações mais intensas, ele nunca transborda.

Suas margens e seu fundo são de água fria, enquanto sua corrente é de água quente. O Golfo do México é sua nascente, e sua foz são os mares árticos. Esta é a Corrente do Golfo.

~ Matthew Fontaine Maury,The Physical Geography of the

Sea, 1855

Circulação Oceânica e Atmosférica

5

Apresentação

Neste capítulo vamos tratar da circulação de grande escala dos oceanos. Primeiramente, revisaremos um modelo geral de circulação atmosférica. Em seguida, examinaremos as persistentes correntes oceânicas que transportam lentamente enormes volumes de águas superficiais e subsuperficiais por grandes distâncias horizontais em todo o globo. Em um mar perfeitamente calmo e liso, um barco com velas suspensas passivamente em seus mastros parece estar imóvel na água, mas na verdade está derivando com as lentas correntes de superfície. Mesmo bem abaixo da quilha do barco, a água está se movendo continuamente nas profundezas do oceano. Nossa intenção neste capítulo é explorar a natureza dessas correntes superficiais e profundas, e suas forças motrizes.

 

CAPÍTULO 6 Ondas no Oceano

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Chega às margens do Céu o grão cortejo,

Donde descobre o Abismo imensurável

Que, semelhante ao Mar, todo se agita escuro, destrutivo, furibundo,

Com repelões dos ventos açoitado,

Erguendo vagas que afiguram Serras

Contra o Céu dirigidas, ameaçando

Mesclar-lhe em amplas ruínas Eixo e Polos.

~ John Milton, Paradise Lost, Livro vii*

Ondas no Oceano

6

Apresentação

A água do oceano, que contém partículas em suspensão e dissolvidas, está sempre sendo agitada pelas correntes superficiais e profundas. As camadas superficiais do oceano se movem e meandram em resposta à tensão do vento. Já a água do fundo, responde às diferenças de densidade das massas de água. Esses dois estilos de movimento da água — correntes geostróficas e circulação termo-halina — agitam e misturam lentamente a coluna de água. Agora, vamos completar nosso estudo do movimento da água analisando as ondas. Se expressas como um marulho** regular de oceano aberto ou como enormes arrebentações quebrando sobre um costão rochoso coberto de algas, elas são o idioma próprio do mar.

 

CAPÍTULO 7 Marés

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A maré sobe, a maré desce,

Os pássaros chamam, o crepúsculo escurece;

Junto à areia do mar, marrom e úmida

O viajante apressa-se até a cidade,

E a maré sobe, a maré desce.

A escuridão, nos muros e telhados, assenta-se

Mas o mar, o mar na escuridão chama,

As pequeninas ondas de mãos macias e brancas,

Apagam da areia suas pegadas,

E a maré sobe, a maré desce.

Rompe a manhã, os corcéis em seus estábulos,

Relincham e trotam, enquanto o cocheiro chama,

O dia recomeça, mas o viajante

Não mais retorna à praia,

E a maré sobe, a maré desce.

~Henry Wadsworth Longfellow,The Tide Rises, the Tide Falls, 1879

Marés

7

Apresentação

Marés são ondas com grande comprimento de onda — muito maiores que ondas de vento comuns — que ocasionam o aumento e a diminuição do nível do mar com uma regularidade extraordinária. De fato, maré é o fenômeno que varia de maneira mais uniforme no oceano. O sobe e desce diário da maré influencia toda a vida no litoral, incluindo a dos seres humanos.

 

CAPÍTULO 8 Ecologia Marinha - 190

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O mundo embaixo do oceano,

Florestas no fundo do mar, os ramos e as folhas,

Alfaces-do-mar, vastos líquenes, estranhas flores e sementes, o emaranhado espesso, as aberturas, e a relva rosa,

Diferentes cores, cinza-pálido e verde, roxo, branco, e dourado, o jogo de luz através da água,

Mudos nadadores entre rochas, coral, glúten, grama, juncos, e o alimento dos nadadores,

Existências morosas que pastam suspensas, ou que rastejam lentamente próximas ao fundo,

O cachalote na superfície soprando e borrifando ar, ou se divertindo com seus linguados,

O tubarão com olhar plúmbeo, a morsa, a tartaruga, o peludo leopardo do mar, e a arraia,

Paixões, guerras, perseguições, tribos, vistos nestas profundezas do oceano,

Aspirando respirar densamente o ar, como muitos o fazem,

A mudança de lá à vista de cá, e para o sutil ar respirado pelos seres como nós que andam nesta esfera,

A progressiva mudança de nossa esfera, para aqueles seres que caminham em outras esferas.

 

CAPÍTULO 9 Produtividade Biológica no Oceano

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Tudo o que é dito do mar soa fabuloso ao habitante da terra, e todos os seus produtos possuem uma certa natureza fabulosa, como se eles pertencessem a outro planeta, da alga marinha ao conto do marinheiro, ou uma história de pesca! Os reinos animal e vegetal se encontram neste elemento e estão estranhamente misturados.

~ Henry David Thoreau

Cape Cod, 1865

Produtividade

Biológica no

Oceano

9

Apresentação

A ecologia envolve o estudo dos sistemas naturais, incluindo as interconexões que existem entre todas as suas incontáveis partes viventes e não viventes. A vida existe por causa da ciclagem da matéria e da troca de energia. Os ecossistemas dependem da atividade das plantas. No oceano, as plantas são os sempre presentes fitoplânctons unicelulares. Por meio do processo bioquímico da fotossíntese, essas plantas microscópicas iniciam o ciclo nutricional pelo uso da energia solar para sintetizar (fabricar) alimento de substâncias inorgânicas simples dissolvidas na água do mar. Uma vez que a fotossíntese da planta é um elo crítico entre os mundos vivo e não vivo, focamos neste capítulo neste processo biológico crucial. Sem as plantas, os oceanos estariam escassamente povoados com animais.

 

CAPÍTULO 10 A Dinâmica Linha Costeira

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Vi o faminto oceano ganhar

Vantagem sobre o reino das encostas,

E a terra firme avançar sobre o braço de água,

Equilibrando-se entre as perdas e ganhos.

~William Shakespeare, Soneto LXIV

A Dinâmica

Linha Costeira

10

Apresentação

Uma visita ao litoral pode ser enriquecida por uma consciência das forças naturais que controlam e moldam as paisagens costeiras. O objetivo deste capítulo é descrever os balanços dinâmicos que existem entre essas forças governantes. Uma

ênfase é dada nos processos físicos e geológicos da zona costeira que operam em diferentes escalas de tempo e seus efeitos no formato das praias, dunas, ilhas barreiras e falésias. O capítulo termina com uma visão global das técnicas de engenharia usadas para estabilizar e proteger as linhas costeiras.

O oceano possui uma história de longa data de ser visto como um adversário, um oponente a ser subjugado e domesticado. É essa luta incessante entre homem e natureza que Shakespeare capturou na parte do seu Soneto LXIV citado na abertura deste texto. Assim é que este capítulo tem por objetivo mostrar que ao longo da praia “nada é permanente, exceto a transformação”, uma observação do filósofo grego Heraclitus (540-470 a.C.). Precisamos deter esse conhecimento à medida que tentamos entender e gerenciar a linha costeira.

 

CAPÍTULO 11 Habitats Costeiros

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A areia espalhada nas cavernas frias e fundas,

Onde todos os ventos dormem;

Onde as luzes gastas tremem e cintilam;

Onde os animais marinhos que vagueiam ao redor

Se alimentam do lodo de sua pastagem.

~Matthew Arnold,The Forsaken Merman, 1849

Habitats Costeiros

11

Apresentação

As linhas costeiras são ambientes complexos porque representam um limite de transição entre o que verdadeiramente

é terra e o que é oceano. A costa representa a junção entre a área terrestre e água, a extremidade virtual do mar, dependendo de sua perspectiva. O termo costa denota uma ampla zona que inclui não somente o litoral, mas também muitos outros habitats e ecossistemas que são afetados pelos processos associados com este cenário único entre terra e

água. Assim, o litoral pode ser uma praia de cascalho confinando uma falésia rochosa, mas a costa daquela região pode incluir baías, enseadas, sapais, entradas de maré, estuários e lodaçais. No capítulo anterior, focamos principalmente nas praias e nas ilhas barreiras, salientando os processos físicos — ondas, correntes, marés — que moldam esses depósitos de areia. Aqui, vamos examinar as características gerais, os processos e a biota de cinco importantes cenários costeiros:

 

CAPÍTULO 12 Habitats Oceânicos e Suas Biotas

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Oh! Houve no Grande Atlântico,

Em meio às tempestades equinociais,

Um jovem que caiu no mar

Entre os tubarões e baleias.

Como um raio de luz ele caiu,

Tão rapidamente para baixo ele foi,

Até que uma sereia o acudiu

No fundo do mar azul profundo.

— Oh! Houve no Grande Atlântico

~ Anônimo

Habitats Oceânicos e Suas Biotas

12

Apresentação

Neste capítulo, apresentamos uma visão geral da vida marinha e alguns dos seus habitats que se estendem pela plataforma continental e no mar aberto. Começamos o estudo examinando alguns padrões gerais de distribuição e comportamento dos plânctons e peixes que habitam a água da plataforma. Então, investigamos a natureza física do fundo do mar da plataforma e, em particular, o caminho no qual a energia de fundo controla o tamanho do grão do substrato e, assim, a composição das comunidades bentônicas. Em seguida, investigamos a coluna de água do oceano aberto, focando nas suas populações planctônicas e em seus peixes pelágicos de aparência estranha. Por fim, exploramos as notáveis diversidades de espécies do fundo do mar profundo e examinamos o efeito que a alta pressão hidrostática exerce nas velocidades de decomposição bacteriana.

 

CAPÍTULO 13 Os Recursos Oceânicos

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Teu pai repousa em paz a trinta pés;

De seus ossos coral se fez

Aquelas pérolas que vês

Foram seus olhos uma vez;

Nada que é dele se perdeu

Metamorfose o reverteu

Em algo estranho e nobre.

Sereias tangem o seu dobre

Dlin-dlão

Silêncio! O sino agora,

Dlin-dlão, ora.

~ William Shakespeare,The Tempest, 1611

Tradução de Augusto de Campos

Os Recursos

Oceânicos

13

Apresentação

Os oceanos são vastos e dominam a Terra. Sua água e seu solo contêm um sortimento abundante de recursos que são ou estão se tornando vitais para os empreendimentos econômicos do homem. Na parte principal deste capítulo, fornecemos uma visão geral de alguns recursos marinhos vitais — petróleo, hidratos gasosos, areia e cascalho, nódulos de manganês, crostas cobaltíferas, depósitos de fosfato e peixe (pescados e cultivados) — e revemos sua distribuição geral, abundância e esquemas de gerenciamento. Uma questão-chave pertencente aos recursos marinhos é a propriedade legal dos materiais naturais que estão localizados longe da costa e fora da jurisdição de uma nação. Alguns materiais valiosos encontrados no fundo do mar profundo do oceano aberto pertencem, na visão de algumas pessoas, a toda humanidade. Se assim for, qual o direito que alguma companhia privada ou país tem de reclamar para si um recurso do mar profundo? Esses problemas legais são discutidos na primeira seção do capítulo, onde a base para o Direito do Mar e de Zonas Econômicas Exclusivas

 

CAPÍTULO 14 A Presença Humana no Oceano

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Rola, Oceano profundo e azul sombrio, rola!

Caminham dez mil frotas sobre ti, em vão; de ruínas o homem marca a terra, mas se evola na praia o seu domínio.

~ Lord Byron, Childe Harold’s Pilgrimage, 1812

Tradução de Castro Alves

A Presença

Humana no

Oceano

14

Apresentação

Os oceanos são imensos corpos de água que suportam uma grande variedade de ecossistemas. Bem claramente, as comunidades biológicas, assim como os aspectos físicos e químicos desses sistemas marinhos, mudaram contínua e naturalmente com o tempo. Os homens usaram o oceano e seus recursos de muitas formas criativas e proveitosas. Somente há pouco tempo, os cientistas vieram a perceber que nem todos os usos humanos do oceano são benignos e que determinadas práticas são prejudiciais às partes menos resilientes de muitos ecossistemas. Chamou a atenção de oceanógrafos que alguns recursos marinhos, tais como os peixes, vêm sendo explorados em uma taxa não sustentável durante muito tempo. Esses problemas são complexos e muitos deles não serão resolvidos com medidas simples. Entretanto, o primeiro passo para lidar com essas questões difíceis consiste em se familiarizar com a natureza e a extensão do efeito dos homens nos ecossistemas marinhos. E esta visão geral é o objetivo deste capítulo.

 

CAPÍTULO 15 Mudança Climática Global e os Oceanos

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Caminho eternamente por essas praias,

Entre a areia e a espuma.

A maré alta apagará as minhas pegadas,

E o vento soprará a espuma.

Porém, o mar e a praia permanecerão

Eternamente.

~ Kahlil Gibran, Sand and Foam, 1926

Mudança

Climática Global e os Oceanos

15

Apresentação

Este capítulo final aborda o futuro dos ecossistemas oceânicos. Por causa de suas poderosas tecnologias, as espécies humanas se tornaram um agente de mudança global. Nossas atividades conjuntas destruíram habitats e estão continuamente transformando o clima do planeta para o futuro próximo. A Terra se tornará mais quente com todas as consequências ecológicas concomitantes, um pouco das quais são examinadas neste capítulo. Entretanto, pelas janelas geológicas de tempo, na ordem de dezenas e centenas de milhares de anos, a fase interglacial do presente provavelmente terminará, como uma era do gelo que prende a Terra mais uma vez, como tem feito episodicamente pelos últimos dois milhões de anos. Esta previsão do clima é baseada nos ciclos de Milankovitch, pelo que o alcance dos raios solares na Terra depende da circum-navegação planetária do Sol, incluindo a forma de sua órbita (excentricidade), e a inclinação (inclinação axial) e a oscilação (precessão) de seus eixos de rotação. Essas mudanças periódicas controlam a radiação solar, interferindo na Terra e provocando o avanço (intervalo glacial) e o recuo (intervalo interglacial) das camadas de gelo no passado; elas irão continuar fazendo isso no futuro geológico. A ciência demonstrou que o mundo natural está em eterna transformação e não preferiu estado de ser. Em outras palavras, não importa o que aconteça, a Natureza se torna no que tiver que se tornar, independentemente do tipo e da velocidade dos processos. Assim, o desespero que muitos sentem pela indução do homem no aquecimento global é uma importante matéria para os homens, mas não para a Terra, que irá continuar a evoluir sem direção por bilhões de anos no profundo futuro geológico.

 

Apêndices

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Apêndice I

PROPRIEDADES DA TERRA

AS DIMENSÕES DA TERRA

Raio médio

6.371 quilômetros

3.956 milhas

Circunferência do equador

40.077 quilômetros

24.902 milhas

Quantidade de terra

149 milhões de quilômetros quadrados

58 milhões de milhas quadradas

Quantidade de oceanos e mares

361 milhões de quilômetros quadrados

140 milhões de milhas quadradas

Maior elevação (Monte Everest)

8.848 metros

29.028 pés

Maior profundidade (Fossa das Marianas)

11.035 metros

36.200 pés

OS OCEANOS DA TERRA

Oceano

(excluindo os mares)

Área

Área

Oceânica

Volume

Profundidade

Média

Oceano Atlântico

82,441  106 km2

31,822  106 milhas2

29,4 %

323,6  106 km3

77,7  106 milhas3

3.926 m

12.877 ft

Oceano Índico

73,443  106 km2

28,349  106 milhas2

20,6

291,0  106 km3

 

Glossário

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Glossário

Abiótico Caracterizado pela ausência de vida.

Acumulados Acumulações lineares de destroços que são alinhados com o vento e que resultam, em geral, da convergência de correntes de superfície, associadas com a circulação de

Langmuir.

Advecção O transporte horizontal de líquido e ar contrastando com seu movimento vertical (convecção).

Afloramento A exposição de rocha na superfície terrestre.

Afloramento de diatomáceas na primavera Um período distinto de rápida produtividade biológica das diatomáceas que tende a ocorrer durante a estação da primavera em oceanos temperados.

Afloramento planctônico A repentina e rápida multiplicação de plânctons que resulta na densa concentração de células vegetais na água.

Água de fundo Um termo geral aplicado às densas massas de água que afundam para o “fundo” das bacias oceânicas.

Água hipersalina A água cuja salinidade é muito maior do que a água oceânica normal.

Água intersticial A água que preenche os espaços porosos de um depósito de sedimento.

 

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