|
COMPOZITIA APEI MARINE
1. Compozitia apei marine
Se cunoaste faptul ca apa marii este sarata. De fapt, ea constituie o solutie complexa unde se amesteca un foarte mare numar de ioni. De regula, compozitia sa ramane aceeasi in toate oceanele; analizele de mare finete demonstreaza si o oarecare variatie locala a acesteia. Apa, ca urmare a proprietatilor pe care le detine, are calitatea de a fi solventa.
Elemente
Concentratia mg/litru
Masa totala in oceane t
Clor
18.980
29,3 miliarde
Sodiu
10.540
16,3 miliarde
Magneziu
1.350
2,1 miliarde
Sulf
885
1,4 miliarde
Calciu
400
0,6 miliarde
Potasiu
380
0,6 miliarde
Brom
65
0,1 miliarde
Carbon
28
0,04 miliarde
Strontiu
8
12 milioane
Azot
0,5
780.000
Fosfor
0,07
110.000
Iod
0,06
93.000
Zinc
0,01
16.000
Fier
0,01
16.000
Aluminiu
0,01
16.000
Cupru
0,003
5.000
Uraniu
0,003
5.000
Nichel
0,002
3.000
Magneziu
0,002
3.000
Argint
0,0003
500
Aur
0.000004
6
Tabel. 1. Elementele de mare importanta existente in apa marii
Cantitatea totala de saruri, pe care o contine apa marii, poarta denumirea de salinitatc; ea se exprima in % sau %0. In medie, apa marina detine un procent de 96,5% apa pura si 3,5% saruri (3,5g saruri la 1 litru apa). Specialistii prefera exprimarea salinitatii in %o, de unde si media de 35%o (35 mg saruri la 1.000 ml de apa). Prin urmare, salinitatea reprezinta totalitatea sarurilor care intra in compozitia apelor.
Opt ioni formeaza mai mult de 99% din toate sarurile dizolvate in apa marii: clor (18,98%), sodiu (10,54%), magneziu, potasiu, ionul sulfat, ionul bicarbonat, bromul si carbonul. Acesti ioni, datorita importantei si constantei lor, sunt numiti 'conservatori'.
Substantele solide dizolvate in Oceanul Planetar sunt de ordinul a 500*1.014 t. Fiecare km3 de apa marina contine cea.40 mil.t substante dizolvate, 12 dintre ele fiind in proportie de 1/1.000.000. 1 tona de apa marina poate contine cea. 19 kg clor, 10,7 kg sodiu, 1,3 kg magneziu, 0,9 kg sulf, 0,4 kg calciu, 0,4 kg potasiu etc.
Fig. 1. Continutul de saruri existent in apele oceanice
Unele elemente sunt prezente in apa marii in cantitati extrem de mici. Ele au o importanta fundamentala in cadrul echilibrului fiziologic al fiintelor vii. Primul din toate acestea este oxigenul: in lichidul oceanic se afla sub forma de gaz dizolvat si serveste la respiratia animalelor acvatice ce detin branhii.
Unele regiuni ale oceanului, situate in afara manifestarii curentilor si putin bantuite de vant, detin o cantitate foarte mica de oxigen; viata in aceste locuri este aproape imposibila. Cu exceptia unor bacterii anaerobe, aceste locuri sunt practic considerate 'deserturi oceanice' sau intinderi abjotice (Marea Neagra, unele fiorduri rupte de restul oceanului etc).
Cantitatea de oxigen scade proportional cu adancimea apei, atingand valori minime la 500-700m, in zona intertropicala si la 800-1.OOOm in apele din zonele temperate si polare . Concentratia oxigenului, in paturile superficiale ale apei, depinde de temperatura: este mai mare in apele reci si putin adanci, cu dinamica puternica etc.
Omul, prin activitatile sale poluante, risca perturbarea delicatul mecanism de reinoire a oxigenului marin. Acesta, provine esentialmente din fotosinteza efectuata de fitoplancton. Daca organismele clorofiliene sunt private de lumina (ca de exemplu inaintarea unei 'maree negre'), ele inceteaza producerea gazului vital. O alta amenintare o reprezinta ingrasamintele chimice si detergentii transportati de marile fluvii. Aceste substante induc o proliferare a algelor si a bacteriilor care omoara multe forme de viata, prelevand tot oxigenul disponibil. Procesul de eutrofizarc, frecvent mai ales in lacuri, incepe sa fi observat si in golfurile marine cu caracter inchis.
Apele marine absorb o cantitate mult mai mare de bioxid de carbon, comparativ cu atmosfera, concentratia acestuia fiind mult mai ridicata in apa decat in aer.
m
Un alt compus vital
al apei de mare este fosforul; in medie, acesta se gaseste in
proportie de
0,07%. El reprezinta ceea ce ecologii numesc un 'factor
limitant' pentru cresterea fitoplanctonului.
Atunci cand acesta lipseste sau se gaseste intr-o cantitate
mica, asa-numitele 'pasuni
ale marii' se vor degrada.
Fig. 2. Dinamica oxigenului in apele Oceanului Planetar
Elementele 'critice' pentru cresterea vegetatiei sunt azotul si siliciul. Primul, prezent sub forma ionilor nitrati, este indispensabil formarii acizilor aminici, care reprezinta 'caramizile' constructive ale proteinelor. Al doilea, adus in principal de catre fluvii, este incorporat in cochiliile diatomeelor (alge unicelulare care formeaza o buna parte a fitoplanctonului).
Calciul, constituie si el un element indispensabil confectionarii cochiliilor de moluste (bivalve, gasteropode), a scheletelor de vertebrate si a polipilor de corali. Acestia din urma formeaza, in cadrul marilor tropicale, imense mase de recifi sau de atoli caracteristici.
Hidrogenul, azotul, carbonul, oxigenul si fosforul sunt constituentii fundamentali ai organismelor vii. Alte elemente, precum potasiu, sodiu, sulf, cupru, fier etc. sunt indispensabile vietii. Siliciul intra in compozitia cochiliilor de diatomee, dar si in scheletele de radiolari si a numeroasejnicroorganisme (foraminifere, globigerine etc).
2. Salinitatea
In anul 1740, naturalistul venetian Moro sugera ca salinitatea marilor si oceanelor trebuie cautata in vulcanism. La sfarsitul sec. al XVlII-lea se isca o puternica polemica printre cei mai cunoscuti oameni de stiinta; unii dintre ei (neptunistii), sustineau ca toate, rocile au fost candva depuse in mare sub forma de sedimente, in timp ce ceilalti (plutonistii), afirmati ca toate rocile si apa au venit din maruntaiele Terrei. Astazi, se stie ca exista ape 'juvenile' care au rezultat din ' condensarea vaporilor de apa ce provin din vulcanism. Totusi, in raport cu varsta Pamantului (4,6 miliarde de ani), productia actuala a apei juvenile este foarte mica. Unele molecule de apa pot cobora din nou in adancurile scoartei putand fi apoi reciclate in hidrosfera prin intermediul eruptiilor vulcanice. Incontestabil, exista si molecule care vin si de la adancimi mai mari, fiind aduse spre litosfera prin intermediul curentilor lenti de convectie care anima mantaua interna a planetei noastre.
Terra, prin toate subsistemele sale nu inceteaza sa piarda continuu apa. In stratele foarte inalte ale atmosferei, moleculele de apa pot fi disociate de energia venita de la Soare. Atunci cand este cazul, atomii de hidrogen, foarte usori, se pierd in spatiu. Simpla agitatie termica le permite sa atinga viteza de scapare necesara pentru aceasta escapada. Atomii de oxigen, mai grei, recad spre straturile dense ale atmosferei. In total, aceasta deperditie acvatica este excesiv de slaba in raport cu masa totala a hidrosferei (daca aceasta din urma poate fi declarata constanta).
Oceanul primitiv semana cu izvoarele calde de natura vulcanica: fum. vapori de apa supraancinsi, acid. In aceste conditii nu putea fi favorabil aparitiei vietii. Acizii insa, intrand in reactie cu rocile, incep degradarea constituentilor mai putin stabili. Aceasta actiune a fost intarita si de faptul ca pe continente s-au abatut ploile acide. Potrivit ipotezei lui Lavoisier, formulata in sec. al XVIII-lea, aceste ploi acide au fost cele care au fragmentat rocile, le-au redus la starea de saruri si prin intermediul torentilor si mai apoi al raurilor si fluviilor, au condus sarurile spre oceane.
Intr-un anumit sens, apa juvenila a fost ea insasi contaminata. Cantitatile din ce in ce mai mari de clorura de sodiu, de sulfati, de bicarbonat de calciu si bicarbonat de sodiu - pentru a nu cita decat pe cele mai importante - sosesc continuu in bazinele oceanice; acestea, la randul lor vor fi din ce in ce mai sarate. Ciclul apei este cel care va duce la accentuarea acestor procese: evaporarea va extrage din mare vapori de apa dulce; acestia, si ei, cad sub forma de ploaie, disociaza noi molecule de saruri, care vor sosi in oceane prin intermediul fluviilor si asa mai departe.
Istoria salinitatii apei marine este foarte complexa. Depozitele sedimentare actuale nu sunt exact aceleasi care au dat nastere rocilor vechi. in general, se constata ca tipurile de depozite sedimentare recente sunt mai diverse, mai originale, comparativ cu acelea ale oceanului original. Se poate spuna ca acestea sunt un 'castig de ordine', o 'entropie negativa' al acestui domeniu. intr-o lume unde totul tinde spre dezordine, marile si organismele vii, pe care acestea le-au dat, fac sa se intretina un proces contrar.
Cu timpul, se instaureaza un echilibru intre aporturile saline ale fluviilor si pierderile sarurilor, consecutiv cu sedimentarea. Organismele care au nevoie de aceste saruri pentru a-si edifica cochiliile, scheletele etc, joaca un rol decisiv in acest proces. Mediul oceanic, cu timpul, se stabilizeaza. El a devenit relativ stabil in momentul aparitiei vietii deoarece aceasta are nevoie de o anumita stabilitate pentru a contribuii la echilibrul general.
In anumite regiuni adanci ale Marii Rosii si ale Oceanului Planetar exista numeroase izvoare hipersarate calde. In jurai lor, organismele se grupeaza intr-un numar foarte mare. Exemplul aratat poate reprezenta un sambure de adevar sau poate fi un rezumat al istoriei marilor.
In concluzie, se poate spune ca apa prezenta pe Terra rezulta din condensarea vaporilor emisi de catre vulcani si solfatare, dar si din aporturile combinarii moleculelor de oxigen cu cele de hidrogen. Sarurile marii au fost dizolvate pe continente prin interniediul apelor de si a ploilor acide originale, fiind apoi transportate in marile si oceanele globului.
Recoltarea apei de mare nu este chiar atat de simpla pe cat ar parea la prima vedere. Solutia problemei a fost gasita la inceputul secolului nostru, fiind utilizata 'Butelia lui Nansen'. numita astfel in onoarea savantului, explorator si om de stat norvegian, care a avut pentru prima data aceasta idee (fig.3 ). In acest caz este vorba de un aparat constituit dintr-un cilindru metalic prevazut cu capace la fiecare extremitate. Acesta este lasat sa coboare, in intregime deschis, pana la adancimea dorita. Cand butelia ajunge la locul stabilit, de la suprafata se trimite un 'mesaj', adica niste greutati care sunt capabile sa declanseze un mecanism ce obtureaza ermetic cele doua capace. in partile laterale ale buteliei Nansen se ataseaza un termometru special care poate inregistra temperatura la adancimea dorita. Pentru analiza unui profil, hidrologii sunt nevoiti sa scufunde o intreaga serie de butelii Nansen, acestea fiind comandate cu ajutorul unei singure greutati declansatoare. Cand trebuie sa se preleveze esantioane de apa de la adancimi foarte mari, buteliile Nansen sunt acoperite cu o captusala de sticla foarte groasa si dotate in acelasi timp cu alte accesorii pentru a rezista presiunii ridicate.
Prin scufundarea buteliilor Nansen, datorita hulei, valurilor sau curentilor, acestea sunt deviate de la un traseu exact, ceea ce face imposibila o analiza exacta a sectiunii. Din fericire navele oceanografice moderne sunt dotate cu dispozitive speciale: gratie elicelor laterale ele pot fi 'pozitionate dinamic'. Diverse alte dispozitive permit, printre altele, anularea efectelor hulei la adancimea de prelevare. Masinile, comandate de ordinatoare, pot suprima deriva si prin urmare asigurarea unui esantion perfect.
Cand se studiaza temperatura diferitelor strate aflate la adancime, mai ales in conditiile dificile de prelevat (hule, valuri puternice etc), se utilizeaza, de cele mai multe ori, batitermograful. Acesta, este capabil, la adancimea pe care o dorim, sa noteze in orice moment temperatura apei pe care o traverseaza. Totodata, la aceasta aparatura se pot atasa si buteliile Nansen asa-incat sa se poata obtine informatii corespunzatoare asupra chimismului stratelor intalnite.
Studiile de oceanografie fizica constituie baza, fundamentul, tuturor stiintelor oceanice, dar si hidrologice. Fara cunoasterea temperaturii si salinitatii diverselor strate de apa ale marii, nu se pot avansa idei si nu se poate explica propagarea undelor acustice din ocean; metodele de explorare cu sonar permit obtinerea celor mai senzationale descoperiri.
Fara cunoasterea corecta a fizicii apelor, la adancimi diferite, se vor interpreta gresit si fenomenele legate de oceanografia dinamica, mai ales a curentilor de suprafata si de adancime. Fizica stratelor acvatice determina prezenta sau absenta vietuitoarelor.
3. Clima si salinitatea apelor marine
Prin evaporare se intelege fenomenul prin care apa, prezenta in forma lichida la suprafata Terrei, se transforma in vapori. Procesul invers a primit numele de condensare. Evaporatia medie la suprafata Terrei, luata in totalitatea sa, este de cea. 100 cm/an. Cu toate acestea, foarte putina apa sub forma gazoasa se gaseste in permanenta in atmosfera, noni fiind alcatuiti din mici picaturi de apa in stare lichida, sau din cristale de gheata care mai apoi se pot transforma in ploaie sau zapada. Distanta in timp, foarte mica, a acestui ciclu, este evidenta in unele regiuni tropicale. S-a demonstrat ca apa evaporata dimineata din cadrul bazinelor Amazon si Zair, se reintoarce sub forma de ploaie la suprafata pamantului inainte de caderea serii a aceleiasi zile.
Evaporarea, la suprafata marii, depinde, in cea mai mare masura, de temperatura ambianta. Ea variaza mult in functie de vant si de agitatia apei (valuri). in timpul furtunilor, deferlarea lamelor si frecarea vantului cu apa creeaza aerosoli, adica un fel de nori alcatuiti din picaturi microscopice de apa. in aceste conditii, pe enorma suprafata de separatie dintre aer si apa, creste considerabil indicele de evaporare. Acesta, este mai ridicat in marile agitate, comparativ cu zonele oceanice calme aflate la latitudini medii.
Aerosolii de apa sarata influenteaza vegetatia de coasta, mai ales plantele agricole si cresterea animalelor (este intrata deja in circulatie formula 'oi de pajisti sarate'). in general, picaturile de apa (diametrul lor variaza intre 0,5 - 50 miimi de milimetru, iar sahmtatea medie se ridica la 35%o) isi maresc numarul odata cu asaltul uscatului deoarece vantul sufla in directia continentului.
Aerosolii se deplaseaza in atmosfera ca particule foarte fine de apa, se ridica si se amesteca in nori. Fenomenul se atenueaza odata cu avansarea spre interiorul continentului. In unele regiuni fenomenul se simte chiar si la distante de 1.000 km de coasta. In tinuturile occidentale, unde pluviozitatea este puternica, aceasta apa se reintoarce rapid in mare. in regiunile semiaride, din contra, sarurile raman; ele se acumuleaza in nisip sau chiar in legume si fac sa creasca sterilitatea biotopului.
Una din caracteristicile cele mai stranii a picaturilor de apa sarate, carate de vant, este ca la inceputul fenomenului ele prezinta concentratii de saruri diferite de cele ale apei marine. Sodiul se gaseste din abundenta in raport cu clorul, iar indicele iodului poate fi de mii de ori mai mare ca cel din ocean. Acest lucru explica probabil si existenta unor 'anomalii' geologice precum prezenta depozitelor foarte bogate in iod din desertul Atacama (Chile).
4. Apele sarate si dulci
m
Salinitatea apei
marine variaza de la un bazin oceanic la altul, in functie de
intensitatea evaporatiei
locale, de aportul fluviilor in apa dulce, sau in functie de
aporturile submarine de ape juvenile din regiunile vulcanice.
Fig. 4. Distributia salinitatii medii anuale in Oceanul Planetar (a), salinitatea medie la suprafata (b) si diferenta dintre media anuala a evaporatiei si precipitatiilor (c)
dupa Planate Ocean, 1983
In ceea ce priveste fenomenele de evaporatie si cele ale precipitatiilor, exista o diferenta variabila intre ceea ce se petrece pe mare si pe uscat. Deasupra ariilor continentale, evaporarea si precipitatiile sunt in mare parte echilibrate, singura exceptie constituind-o regiunile ecuatoriale unde aportul oceanic permite ploilor sa depaseasca cu 40% cifra evaporarii. Pe mare exista doua zone, corespunzatoare latitudinilor anticiclonale, in care evaporatia atinge valori superioare precipitatiilor. Aceste fenomene apar foarte clar daca se privesc hartile oceanice cu distributia salinitatii. Din cauza insolatiei si a presiunilor ridicate care impiedica precipitatiile, regiunile anliciclonale de la latitudini medii pierd apa dulce prin evaporatie si au indici ai salinitatii foarte ridicati (mai mult de 35%o, uneori chiar peste 37%o precum in partea centrala a Oc.Atlantic). Marile inchise, foarte calde, ca de exemplu Mediterana, Marea Rosie sau Golful Arabo-Persic, prezinta indici record ai salinitatii de pana la 40%o (in sectoarele izolate, cu ape mici, salinitatea poate atinge valori de 100%o). Marile nordice (Baltica, Bering, Okhotsk, Golful Hudson) primesc o mare cantitate de precipitatii (ploi sau zapezi), iar in ele debuseaza numeroase fluvii, acest lucru explicand si gradul de salinitate foarte scazut, uneori mai putin de 10%o (Golful Botnic 3 - 5%o).
O diferentiereji gradului de salinitate exista si in functie de latitudine. La latitudini egale, salinitatea este mai mare in emisfera sudica deoarece aportul fluvial este mai redus.
Latitudinea
0
Emisfera nordica
%0
Emisfera sudica
%0
70-60
30,4
33,2
60-50
32,2
33,8
50-40
33,5
34,4
40-30
33,5
35,8
30-20
35,3
36,0
20-10
35,0
35,8
10-0
34,8
35,2
Tabel 2. Distributia salinitatii in cele doua emisfere
dupa Krummel citat de Stancescu. 1983
Fig.5. Variatia salinitatii apelor de suprafata din Golful Persic
dupa Plante Occan, 1983
Fluviile uriase fac sa se simta influenta lor pana la mari distante in largul marii. Amazonul, cel mai puternic dintre ele, poate transporta apa dulce pana la cca.300 km si chiar 500 km in larg. Aceasta apa poate fi bauta si la 50 km de tarm, fiind deviata spre NV de Curentul Ecuatorial. Acelasi fenomen se poate observa si la gurile altor fluvii uriase: Zair, La Plata, Chang Jiang, Mississippi etc.
Apele dulci si cele sarate se amesteca doar in cazul in care sunt agitate impreuna. Cand nu se petrece acest fenomen isi fac aparitia doua straturi suprapuse: apa sarata trece sub cea dulce, care este mai putin densa, fenomen ce apare adesea in regiunile din apropierea gurilor fluviale. Apa dulce a fluviilor avanseaza in mare sub forma unei limbi omogene, pana la distante foarte mari in largul marii. in tinuturile polare, atunci cand banchiza se scufunda si se topeste, apar ape putin sarate, care uneori sunt bune si de baut.
Datorita fluviilor, ghetarilor si a cantitatii mici de energie solara pe care le primesc marile arctice (mai ales cele care marginesc Antarctida), indicele de evaporatie si de salinitate la suprafata este foarte scazut. Totusi, formarea banchizei, pe timp de iarna, nu face altceva decat sa creasca salinitatea: gheata de mare este sarata, dar intr-o proportie mai mica decat restul apei locale. Acest fenomen provoaca formarea, la latitudini mari, a unor enorme mase de apa cu densitate foarte mare care se afunda in ocean si se deplaseaza, prin intermediul unor imensi curenti ascunsi, pana in cadrul regiunilor tropicale. Curentii de adancime din apropierea Antarctidei urca uneori pana in emisfera septentrionala. La cele mai mari adancimi din Oceanul Planetar se mentin valori ale salinitatii de cca.34,8-34,9%o.
Fig.6. Distributia salinitatii in adancime
Locurile unde apa de adancime urca spre suprafata, bogata in sedimente si materie organica, poarta numele de upwelling. Ele reprezinta locuri de binefacere pentru toate vietuitoarele marine si in consecinta cele mai bune situri de pescuit.
Indicele cu cel mai marc grad de salinitate se intalneste in bazinele marine cvasiinchise si puternic expuse insolatiei. Marea Rosie, inconjurata de deserturi aride, supusa unei intense evaporatii, unde nu ploua decat in mod exceptional si unde nici un fluviu de mare importanta nu debuseaza, bate toate recordurile in aceasta privinta: salinitatea atinge 40%o. Pentru Marea Mediterana salinitatea este de 39%o, iar constructia de la Assouan are deja o influenta sensibila asupra salinitatii bazinului sau oriental prin faptul ca aceasta este in crestere. La celalalt capat al scarii. in Golful Botnic din Marea Baltica, se gaseste apa mai mult salmastra decat sarata, aceasta avand o salinitate <5%o.
Simpla consultare a unei harti cu distributia salinitatii arata cateva anomalii interesante: Oceanul Atlantic este mai sarat ca Oceanul Pacific, mai ales in regiunea cuprinsa intre Ecuator si latitudinea de 40°N. Pentru acest fenomen au fost date mai multe explicatii: probabil ca alizeele transporta peste Istmul Panama mari cantitati de apa dulce ce se evapora deasupra Atlanticului; in regiunile unde apa evaporata din Pacific ar trebuii sa ajunga in Atlantic, ea este impiedicata sa treaca in celalalt bazin de catre Muntii Stancosi sau Cordiliera Andina (bariere comparabile nu exista in estul Oceanului Atlantic pentru Europa sau Africa).
Variatiile de salinitate permit proliferarea florei si faunei marine. Organismele care suporta mari variatii de concentrarii in saruri ale mediului lor ambiant poarta denumirea de eurihaline; este cazul marii majoritati a migratorilor, adica a somonului, heringului, anghilelor etc. Din contra, plantele si animalele care depind de un indice precis al salinitatii si care mor dacaacesta se~schimba, sunt numite stenohaline. Printre acestea se pot numara diverse specii de moluste, crustacee, bureti si echinoderme. Cei mai exigenti la aceste schimburi sunt considerati a fi coralii care nu traiesc decat in locurile unde salinitatea este constanta si ridicata, si unde, printre altele, temperatura apei este de >20°C, apa limpede si insolatia foarte favorabila.
Pentru a putea calatorii spre "cele sapte mari' vechii navigatori trebuiau sa cunoasca locurile unde ei ar fi putut 'gasi apa'. Pentru acestia, era o chestiune de viata si de moarte. Prin urmare, gurile marilor fluvii au fost rapid reperate si foarte exact trecute pe harti. Totusi, apa pe care o gaseau, nu era de cea mai buna calitate, prezentandu-se, de cele mai multe ori, sub forma maloasa sau poluata. Marinarii stiau ca in anumite locuri privilegiate puteau gasi apa dulce, de foarte buna calitate, chiar in cadrul marii.
Fig. 7. Relatia
apa dulce- apa sarata in cadrul unei insule (legesa Chyben-
Hertzberg)
Astazi, exista chiar o ramura a hidrologiei care se ocupa cu aceasta problema. Importanta unei asemenea cercetari apare evidenta in tarile unde o mica parte din an populatia se stabileste pe coastele oceanice. Marinarii cunosteau faptul ca in caz de naufragiu pe o insula desertica se putea procura apa dulce doar prin simplul fapt de a sapa o groapa in nisipul plajei situata deasupra nivelului mareei inalte. Realitatea demonstreaza ca nu este vorba de o adevarata apa dulce, ci de un lichid usor salmastu.
Proprietarii unei case sau cabane situate pe tarmul marii isi pot furniza singuri apa potabila prin saparea unui put foarte adanc. Totusi, in regiunile costiere urbanizate, panza de apa freatica este, intr-o mare parte a timpului, epuizata deoarece pompele electrice au golit-o dat fiind faptul ca au fost forate puturi din ce in ce mai adanci. Atunci cand se pompeaza intens si foarte adanc, se atinge stratul inferior al panzei, care este sarat, si astfel se sterilizeaza putul. Acest fenomen s-a petrecut deja in unele regiuni ale Terrei. Situatia este mai dramatica atunci cand intervin si poluantii (hidrocarburi, detergenti etc).
Explicatia existentei stratelor de apa dulce atat de aproape de mare tine de regula ce poarta numele de 'Legea Chyben - Herzberg', dupa numele a doi cercetatori care au formulat-o pentru prima data. Aceasta lege se fondeaza pe faptul ca apa de mare, prin faptul ca detine o mare cantitate de saruri (media de 35%o), este mai densa decat apa dulce: 1.026 g pe decimetru cub, fata de 1.000 g pentru apa pura. in conditii normale, adica in afara tuturor agitatiilor, apa dulce, mai usoara, pluteste pe stratul de apa sarata .
In formatiunile permeabile cu nisipuri costiere, ploaia care cade si penetreaza in sol, formeaza un strat superficial care nu se amesteca cu apa sarata subiacenta venita din mare. Punctul de jonctiune a celor doua strate este situat la nivelul mediu al marii.
Fig. 8. Izvoare submarine provenite din stratele continentale nisipoase
dupa Planete Ocean, 1983
Atunci cand cantitatea de apa provenita din precipitatii este foarte mare, izvoarele de apa dulce vor iesi la suprafata chiar pe plaje. Sub stratele de apa dulce apa marii se infiltreaza in nisip potrivit termenilor Legii Chyben-Herzberg, care spune ca pentru fiecare metru de apa dulce care se ridica deasupra nivelului marii, apa sarata coboara mai jos cu 40 m. Atunci cand se pompeaza o cantitate foarte mare de apa dulce, intr-o formatiune de acest tip, apa sarata ia locul apei dulci si determina aparitia unui con de depresiune. Turbulenta indusa prin pompaj amesteca rapid cele doua lichide.
Totusi, unele izvoare cu apa dulce, de mare importanta, nu se gasesc pe uscat, ci in larg. Chiar grecii, din perioada antica, etruscii si romanii, le-au reperat in cadrul Marii Mediterane ca fiind adevarate 'fantani de apa dulce'. Acelasi fenomen se poate observa in mai multe regiuni ale Terrei, cunoscute foarte bine si de vechii marinari, mai ales in Golful Arabo-Persic, Golful Mexic (largul Yukatanului), in apropierea Cubei. Floridei, Bahamasului si a mai multor insule din Oceanul Pacific (Samoa, Caroline etc )
Inainte de dezvoltarea uzinelor de desalinizare a apei de marc, unica sursa de apa dulce din insula Bahrein (situata in Golful Arabo-Persic) era o fantana submarina situata la o oarecare distanta fata de tarm. Bastinasii se puteau aproviziona cu pretiosul lichid ajungand la locul izvorului cu barcile in care se incarcau sacalele confectionate din pici de capra. Acestea erau umplute cu ajutorul unor tevi care se scufundau in apa marii pana la izvorul cu apa pura ca intr-un put artezian. Izvorul din Bahrein este alimentat din ploile care cad in Muntii Arabiei, la o distanta mai mare de 400 km.
m
In regiunile unde se
intalnesc aluviuni fluviale, apa se infiltreaza, intalneste un strat impermeabil, dupa care iese din strat,
canalizata uneori la o distanta destul de mare de tarm
(fig.26). intr-un
tinut calcaros apa dulce urmeaza canalele carstice de
infiltratie si o conduc uneori
sub nivelul oceanului (fig.27). Cel mai adesea, acest gen de circuit acvatic
s-a stabilit la o epoca geologica unde nivelul mediu al marilor
era mult inferior celui existent in zilele noastre. In acest din urma caz,
zona unde se produce ploaia care alimenteaza fantana, poate fi
situata la sute de
kilometri distanta de resurgenta.
Fig. 9. Izvoare submarine provenite din strate continentale calcaroase
dupa Planele Ocean, 1983
Izvoarele de apa dulce care se gasesc in plina mare sunt foarte apreciate de populatia locala, mai ales acolo unde prin apropiere se afla regiuni desertice. Caracteristica comuna a tuturor fantanilor submarine cu apa dulce este ca acestea n-ar putea exista fara aparitia unui soclu de roci calcaroase. Secretul acestui fenomen trebuie cercetat in istoria variatiei nivelului general al oceanelor.
In timpul perioadelor glaciare, atunci cand nivelul marii era inferior cu 100 sau 150m fata de nivelul actual, apa care se infiltra in terenurile calcaroase continentale putea sa-si faca simtita prezenta pe plaja. Acest gen de miscare subterana se poate intalni in toate formatiunile carstice. Atunci cand nivelul mediu al marilor s-a ridicat din nou, data fiind topirea calotelor glaciare, reteaua fina de drenaj subteran a continuat sa functioneze si apa de ploaie continua aceleasi trasee subterane, ajungand de data aceasta in mare.