Zakladi pod morjem
Svetovni dan oceanov – 8. junij
Gotovo vas je kdaj ob plavanju v toplem Jadranskem morju nenadoma oblila hladna voda, ki vam je za trenutek vzela sapo. Poleg morskih tokov, ki sem in tja nosijo različno segreto vodo, je za to vzrok dotok hladne podzemne vode s kopnega. Najpogosteje gre za podvodne izvire podzemne vode. Na ta način se v morje iztekajo velike količine sladke vode. Narava in položaj teh dotokov pogosto nasprotuje naši intuiciji in tudi našemu osnovnemu fizikalno kemijskemu znanju o vodi; morska voda je vendarle gostejša kot sladka voda in slednja bi morala plavati na njej. Zakaj temu ni tako?
Oglejmo si, kako pojav podmorskih izvirov nastane. Podzemna voda se na kopnem nahaja relativno visoko nad morsko gladino. Zaradi tega ustvari višji potisni tlak, s katerim »premaga« težo morske vode in sladka voda lahko steče tudi skozi dno morja, daleč stran od obale, in ne le na obrežju. Take primere opazujemo ob vzhodni obali Jadranskega morja, kjer od Italije na severu, Slovenije, Hrvaške, Črne gore, pa vse tja do Albanije na jugovzhodu, poteka Dinarsko gorstvo z velikimi višinskimi razlikami. K prisotnosti podmorskih izvirov pa še dodatno pripomore dejstvo, da se na tem območju nahajajo zakrasele karbonatne kamnine, predvsem apnenci. V njih so se v geološki preteklosti razvili obsežni kraški kanalski sistemi, ki jih zapolnjuje podzemna voda.
Slika 1: Shematski prikaz odnosa med morsko in sladko vodo na kopnem. (zasnova risbe: Mihael Brenčič)
Za obale Sredozemskega morja, tako kot za Jadran, je značilno, da so bila ob njih v davni geološki preteklosti prisotna velika višinska nihanja morske gladine, tudi za več kot 100 m. Do najbolj izrazite spremembe morske gladine je prišlo pred 3,5 milijona let, v času, ki ga geologi imenujejo Mesinska kriza. To je obdobje, ko se je zaradi tektonskih sil za daljši čas zaprla Gibraltarska ožina in se je Sredozemsko morje pretvorilo v zaprto kontinentalno morje, bilo je takšno, kot je danes Rdeče morje v Izraelu. Stika z Atlantikom ni bilo več in preostanek morja je sčasoma postajal vedno bolj slan. V tem obdobju so ponekod nastale debele plasti soli. Za našo razlago podmorskih izvirov pa je to obdobje pomembno zaradi tega, ker se je takrat v zaledju sredozemskih obal pričel razvijati kras. Kraške jame pa se niso razvile le na območju, ki je še danes kopno, ampak tudi na območjih, ki jih je šele kasneje zalilo morje. Ko se je Gibraltarska ožina ponovno odprla, je morje zalilo te kraške jame na dnu današnjega morja.
Slika 2: Shematski prikaz delovanja brojnic in iztekanje podzemne vode iz zaledja. (zasnova risbe: Mihael Brenčič)
Nihanja morskih gladin so se dogajala tudi kasneje. V obdobju po 2 milijonih let, ki ga geologi imenujejo kvartar, so se izmenjevala topla in hladna obdobja. V hladnih obdobjih so nastali obsežni ledeniki, ki so nase vezali velike količine vode in posledično je bilo v oceanih ter morjih manj vode. Ko so bili ledeniki na višku, so se osušila obsežna območja morja in tam se je v kvartarju ponovno pričel razvijati kras. To zniževanje in dvigovanje morske gladine se je večkrat ponovilo. Nazadnje je bilo izrazito hladno obdobje in s tem nizke gladine morja ter obsežni kontinentalni ledeniki na Zemlji prisotno v obdobju pred 26.500 do 19.000 leti.
Kraški kanali, ki so nastali na takšen način, imajo še vedno povezavo z notranjostjo kopnega, in ker je potisni tlak, ki ga ustvarja podzemna voda, visok, voda izteka skozi te kanale pod gladino morja, pogosto daleč stran od obale. Da je temu tako, in da ne gre le za teorijo, dokazujejo jame, ki so jih odkrili potapljači ob hrvaški obali. Nekatere jame segajo tudi več kot 100 m globoko pod gladino morja, v njih pa so našli kapnike, ki lahko nastanejo le na suhem.
V Jadranskem morju se podmorski izviri pojavljajo ob obali, vzporedno s potekom Dinarskega pogorja. Podobne pojave poznamo tudi drugod po svetu, zlasti tam, kjer se z morjem stikajo apnenci ali dolomiti. Vzdolž hrvaške obale te izvire imenujejo vrulje, kar prihaja od izraza vreti. Zlasti po intenzivnem deževju je morska gladina nad takimi izviri videti, kot da bi vrela. Če je tlak v zaledju obrežja zelo visok, se nad gladino pojavijo celo gobaste oblike.
Slika 3: Vrulja pri Žrnovici ob Jadranski obali (foto: Mihael Brenčič).
Vzdolž morskega obrežja Republike Slovenije takšnih izvirov ne poznamo. Vzrok za to leži v geološki zgradbi, večino tega območja tvorijo kamnine flišne formacije (glinavci, meljevci in peščenjaki). Kljub temu pa takšne izvire poznamo na območju slovenskega etničnega ozemlja. Ti izviri so pogosti ob obali zahodno od Trsta, pod Nabrežino, to je tam, kjer se apnenci Krasa stikajo neposredno z morjem. V slovenščini takšnim izvirom pravimo brojnice. Verjetno to ime izhaja iz glagola brojiti, domnevamo, da je to pomenilo brbotati. Zanimivo pa je, da slovenski slovarji besedo brojnica poznajo, besede brojiti, ki je verjetno osnova za takšno poimenovanje, pa ne. Ne glede na to, da v Republiki Sloveniji ni pravih brojnic, katerih delovanje bi se videlo na morski gladini, pa vendarle poznamo podmorske izvire tudi pri nas. Na območju nekdanje tovarne Delamaris v Izoli so se nekoč, tik ob obali, nahajali topli izviri. Tam so v 19. stoletju celo delovale toplice. Nekaj izvirov pa se nahaja na dnu morja, še nekoliko dlje od današnje izolske obale. To so kotanje v morskem dnu, iz katerih izteka toplejša voda z zelo nenavadno kemijsko sestavo. Po do sedaj znanih podatkih se ti izviri na dnu morja nahajajo v kamninah flišne formacije.
Vrulja pri Žrnovici – prikaz njenega delovanja na gladini morja. (posnetek: Mihael Brenčič)
V globalnem merilu je stik morja in sladke vode izredno pomemben. V obrežnem pasu, širokem 100 km, živi 40 % svetovne populacije, to je trenutno 3,2 milijarde prebivalcev Zemlje, ki jih je potrebno oskrbeti s pitno vodo in tudi z vodo za druge namene. Zelo pogost vir vode za oskrbo priobalnih območij so vodonosniki v zaledju, ki pa so jih zlasti v preteklosti pretirano izkoriščali, iz njih so črpali večje količine podzemne vode, kot se je je uspelo obnoviti. To je imelo za posledico, da so se obsežna obalna območja posedla, v obalne vodonosnike pa je vdrla morska voda in jih trajno onesnažila, zaslanila. V nekaterih primerih so ti vodonosniki trajno uničeni in za oskrbo s pitno vodo niso več uporabni. Zaradi velikega pomena oskrbe s pitno vodo iz obalnih vodonosnikov se tem problemom posveča veliko pozornosti. Tako imenovana obalna hidrogeologija je izredno pomembno področje raziskav podzemne vode.
Hidrogeološke raziskave podzemne vode na obalnih območjih in raziskave, ki se jih izvaja za potrebe izkoriščanja nafte in plina na morskem dnu, so privedle do spoznanja, da se velike količine sladke vode skrivajo tudi pod gladino morja in da lahko ti pojavi v obliki sladkovodnih leč segajo na morsko stran, tudi več kot 100 km stran od obale.
Slika 5: Območja oceanskih polic na globalni ravni – označene z oranžno barvo. (vir: Wikipedia)
Vzroki za pojavljanje te vrste sladkovodnih teles so zelo podobni tistim, ki smo jih navedli pri razlagi pojavljanja podmorskega krasa in ki so botrovali nastanku brojnic ali vrulj. Tudi v tem primeru so ledeniki vzrok za nastanek obsežnih obrežnih območij. Med poledenitvijo so nastala obsežna kopna območja, ki so danes povsem zalita z morjem. To so območja šelfa ali kontinentalnih polic. Ob nizkih gladinah morja so se v geološki preteklosti na teh območjih razvila močvirja in sladkovodna kontinentalna jezera, reke pa so vanje zarezale globoke doline in ponekod celo kanjone. Tudi v Jadranu, čeprav ne gre za šelf v pravem pomenu besede, poznamo na dnu morja sledove dolin nekdanjih rek; na primer Soče, Rižane in Pada. Poleg površinskih vodnih teles so se na teh območjih razvili tudi vodonosniki s sladko vodo, seveda tam, kjer so to geološke razmere dopuščale. Ko se je ob otoplitvi morje ponovno dvignilo, se voda v vodonosnikih ni umaknila, ostala je pod morskim dnom in nastale so obsežne leče sladke vode. Vendar pa to ni sladka voda, kot jo poznamo na kopnem. Zaradi tega, ker se nad njo nahaja morska voda, ima nekoliko povišane količine raztopljenih snovi. Kot sladko vodo pod morskim dnom opredelimo tisto, ki ima manj kot 1 g/L raztopljenih snovi. Takšno vodo imenujemo tudi brakična voda.
Količine sladke vode pod morskim dnom pa niso le nenavadno zanimiv naravni pojav. Globalno gledano gre za izredno velike prostornine vode. Ker so raziskave tega pojava še zelo v povojih, natančnih številk še nimamo na razpolago. Po zelo grobih ocenah se celoten volumen sladke vode pod morsko gladino giblje na intervalu med 3,0×105 km3 in 4,5×106 km3, z najverjetnejšo oceno 5,0×105 km3, to je pol miljona kubičnih kilometrov vode. Če izhajamo iz srednje ocene volumnov, je to nekaj manj kot 15 prostornin današnjega Jadranskega morja. Če se na te količine ozremo še iz drugega zornega kota, to predstavlja približno 1/10 vse sladke vode v vodonosnikih na kopnem.
Slika 6: Spopad morja in kopnega – Zambueijra ob Atlantskem oceanu na zahodu Portugalske. (foto: Mihael Brenčič)
Pojav sladke vode pod morskim dnom ima številne zanimive posledice, ki jih znanost prav tako šele odkriva. Na mestih, kjer sladka voda izteka iz morskega dna, so se razvili nenavadni ekosistemi. Na teh mestih prav tako prihaja do obarjanja mineralov, ki lahko v prihodnje predstavljajo zanimiva rudišča. Človek pa ne bi bil to, kar je, če ne bi razmišljal tudi o tem, kako izkoristiti te zaloge podzemne vode pod morskim dnom. Takšna voda ima nižjo slanost kot morska voda, zaradi tega jo je z reverzno osmozo lažje očistiti. V tem primeru so stroški čiščenja 2 do 5-krat nižji kot v primeru desalinizacije morske vode, hkrati pa pri tem nastane mnogo manj odpadne slanice, katere odlaganje predstavlja velik okoljski problem. Kljub razmeroma ugodni ekonomiki izkoriščanja takšne vode pa je v svetovnem merilu znan le en primer, ko kot vir pitne vode uporabljajo vodo izpod morskega dna. Ta sistem se nahaja na območju Cape May v državi New Jersey v ZDA.
Oceani in morja pokrivajo 71 % površine Zemlje in vsebujejo 96,5 % vse vode v plitvem globalnem vodnem krogu. Ljudje se torej stiskamo na relativno majhnem deležu našega planeta, ki predstavlja kopno. Odvisni smo od sladke vode, ki predstavlja zelo majhen delež vse vode na Zemlji. Ne glede na to pa smo v oceane in morja znatno posegli. Uničili ali izlovili smo številne morske živalske vrste, onesnažili smo številne zalive ali velika morska prostranstva, na primer s plastiko. Do tega je prišlo, ker smo imeli občutek, da so oceani tako neskončno veliki, da se naši posegi vanje ne bodo poznali. Ne glede na to, da gre za slano vodo, ki je ne moremo neposredno uporabljati za pitje ali druge namene, se je treba zavedati, da je vodni krog enoten in med seboj večsmerno povezan, še tako majhna sprememba v enem delu vodnega kroga se prej ali slej pozna tudi v njegovih drugih predelih. Z vplivanjem na oceane vplivamo na kopno in obratno.
Oceani in morja so neskončen prostor z neskončno pestrostjo, so zibelka življenja. To je v morski vodi preživelo kar 3,2 milijarde let, predno je stopilo na kopno. Ljudje veličine tega ogromnega prostora še vedno ne razumemo dovolj. Nerazumevanje pa nas ne opravičuje pred njegovim uničevanjem. Organizacija združenih narodov je z namenom, da bi zaščitila oceane in izboljšala zavedanje o njih, 8. junij proglasila za svetovni dan oceanov. Ta dan obhajamo že od leta 2009 dalje. Letošnje obeleževanje dneva poteka pod geslom »Planet Ocean: plime se spreminjajo« (ang. Planet Ocean: tides are changing).
Pregovor pravi: »Če hočeš izvedeti, ali je voda slana, ti ni treba spiti vsega morja.« Zavedajmo se globokega metaforičnega pomena tega ljudskega pregovora in ravnajmo v skladu s tem!
Prof. dr. Mihael Brenčič
