Gasovi u morskoj vodi

To znači da je procentualni odnos životno važnog kiseonika u hidrosferi mnogo veći od azota, inače najrasprostranjenijeg gasa. Atmosferski azot najviše dolazi u okeanske vode, ali zbog svoje inercije nema nikakav značaj. On zavisi od količine rastvorenih soli i temperatura. Pri normalnom salinitetu od 35‰ u litru vode ima 15 cm3 azota pri temperaturi od -20C, a 9,8 cm3 pri temperaturi od 250C. Pri istim temperaturama, a sa salinitetom od 10‰ ima ga u litru okeanske vode 11,3 cm3. U okeanima ima i izvjesnih bakterija, koje iz atmosferskog azota izgrade neka od njegovih jedinjenja, i drugih, koje imaju moć da ih razgrade.

Može se reći, da se proporcija raznih gasova mijenja sa dubinama, a da količina azota ostaje gotovo ista. Prema novijim istraživanjima molekularni azot češće se vezuje u jedinjenjima nego što je to ranije bilo poznato, često se ti procesi vrše posredstvom bakterija. Morska voda je iznad cjelokupnog morskog dna zasićena gasom azota.

Kiseonik prima površinska voda iz atmosfere i njega je srazmjerno više u morskoj vodi nego u vazduhu, što je od značaja za život morskih životinja. Litar vode pod najpovoljnijim uslovima obično sadrži 5-7 cm3 kiseonika (prema iznosima saliniteta i temperature), dok litar atmosferskog vazduha sadrži preko 200 cm3 kiseonika. Niski iznosi kiseonika javljaju se u većim dubinama i na samom morskom dnu, gdje mogu pasti na nulu (na muljevitom dnu gdje ima mnogo organskih ostataka u rastvaranju). Pošto je rastvaranje kiseonika manje ukoliko je voda toplija i salinitet veći, to su hladnije i manje slane vode više zasićene kiseonikom. Otuda su one i bogatije ribama nego toplije vode.

Prema Henrijevom zakonu, rastvaranje kiseonika u vodi zavisi od parcijalnog pritiska O2 u vazduhu i apsorpcionog koeficijenta vode. Razni gasovi su apsorbovani u raznim količinama, u zavisnosti od koeficijenta apsorpcije. On označava koliko bi cm³ gasa pri temperaturi 00C moglo biti u zapreminskoj jedinici vode. Karakteristično je, da je u čistoj vodi koeficijent za kiseonik 0,0489, a za azot 0,0235, to ukazuje da je odnos između kiseonika i azota u slatkoj vodi ½, dok je u atmosferskom vazduhu tek ¼. Apsorpcioni koeficijent vode za kiseonik otprilike je duplo veći nego za azot. Zato je procentna zastupljenost u vazduhu rastvorenom u vodi mnogo veća nego u atmosferi. Parcijalni pritisak O2 u vazduhu uglavnom je konstantan. Zato količina rastvorenog kiseonika u moru zavisi samo od koeficijenta rastvaranja, koji pada sa porastom temperature i saliniteta. Morska voda rastvara u apsolutnom iznosu uvijek male količine kiseonika, a najčešće 5-6 ml/1 (u arktičkim morima oko 8 ml/l, a u tropskim oko 4 -5 ml/l).

U površinskim vodama, u vezi s asimilacijom biljaka i s djelovanjem atmosferskog kiseonika, količina kiseonika kreće se oko vrijednosti zasićenja (100 %). Sadržaj kiseonika normalno je u porastu do dubine oko 10 m i 40 m u vezi s djelovanjem fitoplanktona (ponekad do 120%), odnosno u plitkom moru zahvaljujući djelovanju fitobentosa. Rasprskavanje talasa takođe doprinosi povećanju količine rastvorenog kiseonika. U većim dubinama dolazi do opadanja zbog disanja organizama i ostalih oksidacionih procesa.

Sadržaj kiseonika u površinskom dijelu vode umnogome zavisi od koncentracije u atmosferi. Često na površini vode dolazi (do dubine od 50 m) do maksimalnog zasićenja kiseonikom, naravno ako je vodeni sloj dovoljno stabilan. Ispod kritične dubine preovlađuje potrošnja kiseonika od strane organizama kojima je potreban. Zavisno od sadržaja organskog materijala i od temperature dolazi do različito visoke potrošnje kiseonika od strane heterotrofa (životinja, mikroorganizama). U toplijim vodama tropskih i suptropskih okeana dolazi do minimuma kiseonika na dubinama između 200 i 500 m. U hladnim vodama cirkumpolarnih oblasti proces oksidacije traje mnogo sporije. Dakle, što je veća dubina to je količina kiseonika sve manja. Hladne, kiseonikom bogate vode koje se nalaze u polarnim širinama, imaju za posljedicu u nižim širinama porast sadržaja kiseonika ispod sloja sa minimumom kiseonika. Zbog toga se smanjuje sadržaj kiseonika sa dubinom sve sporije. Tu je količina organskih materija neznatna, a niža temperatura i povećanje hidrostatičkog pritiska smanjuje pojavu bakterija i organskih materija. U morskim basenima oksidaciju povećavaju barofilne (,,one koje vole pritisak ”) bakterije.

Ugljen-dioksid, bilo u kombinaciji ili slobodnom stanju, nalazi se u okeanskim vodama u vrlo promjenljivoj količini, jer u velikoj mjeri zavisi od lokalne aktivnosti flore i faune. Takođe, zavisi i od količine rastvorenih soli i od temperature. Udio ugljen-dioksida u slatkoj vodi i moru veći je 30 do 50 puta nego u vazduhu. Količina tog gasa u atmosferi vrlo je skromna (0,3 cm3/l), a moru ga ima 1/10 g/l. Postotak ugljen dioksida u morskoj (i slatkoj) vodi nekoliko je puta veći nego u atmosferi. I apsolutni iznos ugljen-dioksida viši je u moru, pri temperaturama nižim od 15°C, nego u atmosferi. Ugljen-dioksid na površini mora približno je u ravnoteži s atmosferom. Naprotiv, u različitim dubinama mora ugljen-dioksid nalazi se u različitim količinama zbog asimilacije biljaka i oksidativnih procesa svih živih bića.

Slanije vode apsorbuju više ugljen-dioksida od slatkih, dok povećavanje temperature djeluje na suprotan način. Obično se u 1 l okeanske vode nađe oko 50 cm3 ugljen-dioksida, a od njih je samo nekoliko desetina cm3 u stanju rastvaranja. Ugljendioksid je u vodi dobro raspoređen i lako se otpušta, sa sadržajem je u suprotnosti sa kiseonikom i azotom od sadržaja u vazduhu. Količinu koju fizički izgubi nadoknađuje svojim jedinjenjima. On reaguje u vodi i stvara jedinjenje kao što je sumporna kiselina (H2SO4). Ugljena kiselina se disocira i gradi hidrokarbonat (HCO3) I karbonski jon (CO3). Sadržaj kalcijum karbonata utiče na formiranje skeleta organizama i većine sedimenata okeana. Razmjena ugljen-dioksida između hidrosfere i odavanje ugljen-dioksida opada sa porastom saliniteta i temperature. Oslobađanje ugljen-dioksida raste i sa hidrostatičkim pritiskom, a pojačava se disociranje ugljene kiseline. Značaj ugljen-dioksida je u mogućnostima stalne izmjene vazduha i vode, a posebno u djelimičnom vezanju s vodom i prelasku u sumpornu kisjelinu, koja je za život u moru od najveće važnosti. Ugljen dioksid je neophodan kao materijal za izgrađivanje organske materije od koje se sastoje hrana i sama tijela živih bića, dok kiseonik indukuje razgradnju organske materije i oslobađanje energije potrebne za životne funkcije živih bića. Poznato je da bez ugljen-dioksida, kao izvora ugljenika za autotrofnu asimilaciju, ne bi bio moguć život na Zemlji (barem ne u nama poznatom obliku). Tako i u moru ugljen-dioksid, odnosno slobodna sumporna kiselina, daje ugljenik potreban za građu svih morskih organizama. U Jadranskom moru, u vezi s asimilacijom biljaka, prisustvo uglen-dioksida lagano pada od površine do oko 50 m dubine, a zatim raste.

Ponekad se stvara otrovni gas sumporvodonik koji karakteriše distrofne bazene, a poznat je naročito u dubinskim slojevima Crnog mora. U Malom jezeru na ostrvu Mljetu, u dubini od 20 m do 30 m, često ima sumporvodonika u iznosu od 2 mg do 3 mg H2S/1. Povećavanje sumporvodonika sa dubinom dovodi do procesa truljenja, ali i znatno utiče na anorganske promjene pri dnu Crnog mora, gdje izlazi iz mulja. Sumporvodonična kiselina je jak otrov i zato u Crnom moru prestaje sav život već u dubini od 200 m, sa izuzetkom izvjesnih bakterija. Istog otrova ima u Kaspijskom i Aralskom jezeru, pa i u nekim djelovima Baltičkog mora, gdje bakterije pri dnu utiču na raspadanje organske materije.

Aeracija okeanskih dubina nije isključiva posljedica neposrednog dodira vode sa vazduhom nego i vjetrova, koji donose prašinu na morsku površinu. Svaka njena čestica omotana je tankim slojem vazduha, koji pri padanju u dubine postepeno prelazi u rastvor. Ima okeanskih djelova koji ne primaju dovoljno vazduha, naročito ako su uzvišenjima ili suženjima mora odsječeni od slobodnog okeana. Takvo je najveće i najpoznatije Crno more.

Poznato je, da životinje upotrebe za svoje disanje kiseonik iz okolnih djelova okeana, a izdisanjem izbacuju ugljen-dioksid, koji u okolnoj vodi pređe u rastvor. Isto tako i morske biljke, od kojih su najvažnije alge, udišu kiseonik, ali ugljen-dioksid rastvaraju pod uticajem sunčeve svjetlosti. To se dešava kada kiseoniku oduzmu ugljenik za građenje svojih tkiva, a izbace odgovarajući dio kiseonika, koji u okolnim vodama pređe u rastvor. Tako se u tamnim dubinama, sa ekcesom animalnog života, količina kiseonika smanjuje, dok se u svijetlim površinskim djelovima okeana, sa izobiljem biljnog života, znatno poveća. Kiseonik se, dakle, proizvodi blizu okeanskih površina, a troši se u cijelom okeanu, gdje god ima živih bića.

Pošto je podjela gasova u okeanu tijesno vezana sa florom i faunom, njihovo je ispitivanje od velikog značaja za zoologe i zoogeografe s jedne, i ribarsku privredu, s druge strane. Na kraju treba odgovoriti na pitanje kolikom se brzinom gasovi rasprostiru u okeanskim dubinama? O tome se može reći samo da je difuzija gasova u okeanskoj vodi izvanredno spora. Po laboratorijskim analizama moglo bi se zaključiti da čestica kiseonika u toku godine dospije od površine do 4 m dubine, a u toku jednog vijeka do 400 m. U dubinama je izgleda taj proces olakšan stalnim padanjem ljuštura ili životinjskih skeleta, koje sobom povlače i neznatnu količinu gasova, a bez sumnje i vertikalnom cirkulacijom okeanskih voda, jer difuzije mora biti iz ma kog razloga, inače bi animalni život u velikim dubinama bio nemoguć.