Unterwasserumgebung - Underwater environment
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Die Unterwasserumgebung bezieht sich auf den Bereich unter der Oberfläche von flüssigem Wasser in einer natürlichen oder künstlichen Form (als Gewässer bezeichnet ) wie einem Ozean , Meer , See , Teich , Stausee , Fluss , Kanal oder Grundwasserleiter . Einige Merkmale der Unterwasserumgebung sind universell, viele hängen jedoch von der örtlichen Situation ab.
Flüssiges Wasser ist seit fast der gesamten Erdgeschichte auf der Erde vorhanden . Die Unterwasserumwelt gilt als Ursprungsort des Lebens auf der Erde und bleibt die ökologische Region, die für die Unterstützung des Lebens und den natürlichen Lebensraum der meisten lebenden Organismen am wichtigsten ist. Mehrere Wissenschaftszweige widmen sich dem Studium dieser Umgebung oder bestimmter Teile oder Aspekte davon.
Eine Reihe von menschlichen Aktivitäten werden in den zugänglicheren Teilen der Unterwasserumgebung durchgeführt. Dazu gehören Forschung, Unterwassertauchen für Arbeit oder Freizeit und Unterwasserkrieg mit U-Booten. Die Unterwasserwelt ist jedoch in vielerlei Hinsicht menschenfeindlich und oft unzugänglich und daher relativ wenig erforscht.
Ausmaß
Drei Viertel des Planeten Erde sind von Wasser bedeckt. Der größte Teil der festen Oberfläche des Planeten ist abgrundtief , in Tiefen zwischen 4.000 und 5.500 Metern (13.100 und 18.000 Fuß) unter der Oberfläche der Ozeane. Die feste Oberflächenposition auf dem Planeten, die dem Zentrum des Geoids am nächsten liegt, ist das Challenger Deep , das sich im Marianengraben in einer Tiefe von 10.924 Metern (35.840 Fuß) befindet. Ein kleinerer Teil der Oberfläche ist mit Süßwasser bedeckt und eine große Menge Grundwasser in Grundwasserleitern. Die Unterwasserwelt ist in vielerlei Hinsicht menschenfeindlich und daher wenig erforscht. Es kann per Sonar kartiert oder direkter über bemannte, ferngesteuerte oder autonome Tauchboote erkundet werden . Die Meeresböden wurden mit Sonar zumindest in grober Auflösung vermessen; Besonders strategische Gebiete wurden detailliert kartiert, um die Navigation und Erkennung von U-Booten zu erleichtern, obwohl die resultierenden Karten klassifiziert werden können.
Ozeane und Meere
Ein Ozean ist ein Körper von Wasser , das viel von einem komponierten Planeten ‚s hydrosphere . Auf der Erde , ist ein Ozean eine der wichtigsten konventionellen Abteilungen des World Ocean . Dies sind in absteigender Reihenfolge nach Gebieten der Pazifik , der Atlantik , der Indische , der Südliche (Antarktis) und der Arktische Ozean. Das Wort "Ozean" wird im amerikanischen Englisch oft synonym mit "Meer" verwendet . Streng genommen ist ein Meer ein Gewässer (im Allgemeinen eine Teilung des Weltozeans), das teilweise oder vollständig von Land umgeben ist, obwohl sich " das Meer " auch auf die Ozeane bezieht.
Salzhaltiges Wasser umfasst ca. 361 Mio. km 2 (139,000,000 Quadratmeilen) und wird üblicherweise in mehrere Haupt Ozeanen unterteilt und kleinere Meeren, mit dem Meer die ungefähr 71% der Erdoberfläche und 90% der der Erde Biosphäre . Der Ozean enthält 97% des Wassers der Erde, und Ozeanographen haben festgestellt, dass weniger als 5% des Weltozeans erforscht wurden. Das Gesamtvolumen beträgt etwa 1,35 Milliarden Kubikkilometer (320 Millionen Kubikkilometer) mit einer durchschnittlichen Tiefe von fast 3.700 Metern (12.100 Fuß).
Seen, Teiche und Flüsse
Ein See ist ein mit Wasser gefülltes Gebiet, das sich in einem Becken befindet, das von Land umgeben ist, abgesehen von Flüssen oder anderen Abflüssen, die der Zuführung oder Entwässerung des Sees dienen. Seen liegen an Land und sind nicht Teil des Ozeans und unterscheiden sich daher von Lagunen und sind auch größer und tiefer als Teiche , obwohl es keine offiziellen oder wissenschaftlichen Definitionen gibt. Seen können mit Flüssen oder Bächen verglichen werden , die normalerweise fließen. Die meisten Seen werden von Flüssen und Bächen gespeist und entwässert. Natürliche Seen sind im Allgemeinen in Berggebieten, Riftzonen und Gebieten mit anhaltender Vereisung zu finden . Andere Seen befinden sich in endorheischen Becken oder entlang von Flüssen. In einigen Teilen der Welt gibt es viele Seen aufgrund von chaotischen Entwässerungsmustern, die von der letzten Eiszeit übrig geblieben sind . Alle Seen sind über geologische Zeitskalen temporär, da sie sich langsam mit Sedimenten füllen oder aus dem sie enthaltenden Becken austreten. Viele Seen sind künstlich und werden für die industrielle oder landwirtschaftliche Nutzung, für die Wasserkrafterzeugung oder die häusliche Wasserversorgung oder für ästhetische Zwecke, Erholungszwecke oder andere Aktivitäten gebaut.
Ein Teich ist ein mit natürlichem oder künstlichem Wasser gefüllter Bereich, der kleiner als ein See ist . Es kann in Überschwemmungsgebieten als Teil eines Flusssystems natürlich vorkommen oder eine etwas isolierte Senke sein (wie ein Kessel , ein Frühlingsbecken oder ein Prärie-Schlagloch ). Es kann seichtes Wasser mit Sumpf- und Wasserpflanzen und -tieren enthalten. Teiche werden häufig von Menschenhand geschaffen oder über ihre ursprüngliche Tiefe und Grenzen hinaus erweitert. Teiche liefern unter anderem Wasser für Landwirtschaft und Viehzucht, helfen bei der Wiederherstellung von Lebensräumen, dienen als Fischbrutstätten, sind Bestandteil der Landschaftsarchitektur, können thermische Energie als Solarteiche speichern und Abwasser als Klärbecken aufbereiten . Teiche können Süß-, Salz- oder Brackwasser sein .
Ein Fluss ist ein natürlich fließender Wasserlauf , normalerweise Süßwasser , der unter dem Einfluss der Schwerkraft in Richtung eines Ozeans , eines Sees , eines anderen Flusses oder in den Boden fließt. Kleine Flüsse können mit Namen wie Bach , Bach, Bach, Rinnsal und Rill bezeichnet werden . Es gibt keine offiziellen Definitionen für den Oberbegriff Fluss in Bezug auf geografische Merkmale . Flüsse sind Teil des Wasserkreislaufs ; Wasser sammelt sich im Allgemeinen in einem Fluss durch Niederschläge in einem Einzugsgebiet aus Oberflächenabfluss und anderen Quellen wie Grundwasserneubildung , Quellen und Freisetzung von gespeichertem Wasser in natürlichem Eis und Schnee. Die Potamologie ist die wissenschaftliche Untersuchung von Flüssen, während die Limnologie die Untersuchung von Binnengewässern im Allgemeinen ist.
Unterirdisches Wasser
Ein Grundwasserleiter ist eine unterirdische Schicht aus Wasser -haltigen permeable Gestein , Stein oder Frakturen unkonsolidierten Materialien ( Kies , Sand oder Schlick ). Die Untersuchung des Wasserflusses in Grundwasserleitern und die Charakterisierung von Grundwasserleitern wird als Hydrogeologie bezeichnet . Wenn eine undurchlässige Schicht über dem Grundwasserleiter liegt, kann der Druck dazu führen, dass er zu einem begrenzten Grundwasserleiter wird.
Grundwasserleiter können als porös oder karst klassifiziert werden , wobei ein poröser Grundwasserleiter das Wasser in den Räumen zwischen den Körnern eines losen Sediments oder Gesteins (typischerweise Sand oder Sandstein ) enthält, während ein Karstgrundwasserleiter Wasser hauptsächlich in relativ großen Hohlräumen in relativ undurchlässigem Gestein enthält , wie Kalkstein oder Dolomit .
Wassergefüllte Höhlen können als aktiv und als Relikt klassifiziert werden: aktive Höhlen werden von Wasser durchströmt; Relikthöhlen nicht, obwohl Wasser in ihnen zurückgehalten werden kann. Zu den Arten aktiver Höhlen gehören Zuflusshöhlen („in die ein Bach versinkt“), Abflusshöhlen („aus denen ein Bach entspringt“) und Durchgangshöhlen („von einem Bach durchflossen“).
Künstliche Gewässer
Ein Stausee ist am häufigsten ein vergrößerter natürlicher oder künstlicher See, Teich oder Aufstau, der durch einen Damm oder eine Schleuse zur Speicherung von Wasser geschaffen wird. Reservoirs können auf verschiedene Weise erstellt werden, einschließlich der Steuerung eines Wasserlaufs, der ein vorhandenes Gewässer entwässert, eines Unterbrechens eines Wasserlaufs, um eine Einbuchtung darin zu bilden, durch Aushub oder das Bauen von Stützmauern oder Deichen . Kanäle sind künstliche Wasserstraßen, die Dämme und Schleusen haben können, die Reservoirs mit geringer Strömungsgeschwindigkeit bilden.
Physikalische Eigenschaften
Wasser ist eine transparente , geschmacklose , geruchlose und fast farblose chemische Substanz . Seine chemische Formel ist H 2 O, was bedeutet, dass jedes seiner Moleküle ein Sauerstoff- und zwei Wasserstoffatome enthält , die durch kovalente Bindungen verbunden sind . Wasser ist die Bezeichnung für den flüssigen Zustand von H 2 O bei Standardumgebungstemperatur und -druck . Wasser an der Erdoberfläche bewegt sich kontinuierlich durch den Wasserkreislauf von Verdunstung , Transpiration ( Evapotranspiration ), Kondensation , Niederschlag und Abfluss und erreicht normalerweise das Meer. Wasser kommt selten in reiner Form vor, es enthält fast immer gelöste Stoffe und meist andere Stoffe in Suspension.
Dichte
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Die Dichte von Wasser beträgt etwa 1 Gramm pro Kubikzentimeter (62 lb/cu ft). Die Dichte variiert mit der Temperatur, aber nicht linear: Mit steigender Temperatur steigt die Dichte auf einen Spitzenwert bei 3,98 °C (39,16 °F) und dann nimmt ab; das ist ungewöhnlich. Normales, hexagonales Eis hat auch eine geringere Dichte als flüssiges Wasser – beim Gefrieren nimmt die Dichte von Wasser um etwa 9 % ab. Diese Effekte sind auf die Verringerung der thermischen Bewegung beim Abkühlen zurückzuführen, wodurch Wassermoleküle mehr Wasserstoffbrückenbindungen bilden können, die verhindern, dass sich die Moleküle annähern. Während unterhalb von 4 °C das Aufbrechen von Wasserstoffbrückenbindungen aufgrund der Erwärmung es Wassermolekülen ermöglicht, sich trotz der Zunahme der thermischen Bewegung (die dazu neigt, eine Flüssigkeit auszudehnen) enger zusammenzupacken, dehnt sich oberhalb von 4 °C Wasser mit steigender Temperatur aus. Wasser nahe dem Siedepunkt hat eine um etwa 4 % geringere Dichte als Wasser bei 4 °C (39 °F).
Die ungewöhnliche Dichtekurve und die geringere Dichte von Eis als von Wasser ist lebenswichtig – wäre das Wasser am Gefrierpunkt am dichtesten, dann würde im Winter das sehr kalte Wasser an der Oberfläche von Seen und anderen Gewässern absinken, der See könnte gefrieren von unten nach oben, und alles Leben in ihnen würde getötet werden. Da Wasser ein guter Wärmeisolator ist (aufgrund seiner Wärmekapazität), können einige gefrorene Seen im Sommer nicht vollständig auftauen. Die oben schwimmende Eisschicht isoliert das darunter liegende Wasser. Wasser mit etwa 4 °C (39 °F) sinkt ebenfalls auf den Boden und hält so die Temperatur des Wassers am Boden konstant (siehe Diagramm).
Die Dichte von Meerwasser hängt vom gelösten Salzgehalt sowie der Temperatur ab. In den Ozeanen schwimmt noch Eis, sonst würden sie von unten nach oben gefrieren. Der Salzgehalt senkt jedoch den Gefrierpunkt um ca. 1,9 °C und senkt die Temperatur des Dichtemaximums von Wasser auf den Frischwasser-Gefrierpunkt bei 0 °C. Aus diesem Grund wird im Meerwasser die Abwärtskonvektion von kälterem Wasser nicht durch eine Ausdehnung des Wassers blockiert, wenn es in der Nähe des Gefrierpunkts kälter wird. Das kalte Wasser der Ozeane nahe dem Gefrierpunkt sinkt weiter. Lebewesen, die auf dem Grund von kalten Ozeanen wie dem Arktischen Ozean leben, leben also im Allgemeinen in Wasser, das 4 °C kälter ist als auf dem Grund von zugefrorenen Süßwasserseen und Flüssen.
Wenn die Oberfläche des Meerwassers zu gefrieren beginnt (bei −1,9 °C für einen Salzgehalt von 3,5%), ist das sich bildende Eis im Wesentlichen salzfrei, mit etwa der gleichen Dichte wie Süßwassereis. Dieses Eis schwimmt an der Oberfläche, und das "ausgefrorene" Salz erhöht den Salzgehalt und die Dichte des Meerwassers direkt darunter, in einem Prozess, der als Soleabweisung bekannt ist . Dieses dichtere Salzwasser sinkt durch Konvektion. Dies erzeugt im Wesentlichen Süßwassereis bei −1,9 °C an der Oberfläche. Im großen Maßstab führt der Prozess der Soleabweisung und des Absinkens von kaltem Salzwasser dazu, dass sich Meeresströmungen bilden, um dieses Wasser von den Polen weg zu transportieren, was zu einem globalen Strömungssystem führt, das als thermohaline Zirkulation bezeichnet wird .
Druck
Die Dichte des Wassers verursacht Umgebungsdrücke, die mit der Tiefe dramatisch ansteigen. Der atmosphärische Druck an der Oberfläche beträgt 14,7 Pfund pro Quadratzoll oder etwa 100 kPa. Ein vergleichbarer hydrostatischer Druck tritt in einer Tiefe von nur 10 Metern (33 ft) (9,8 Meter (32 ft) für Meerwasser) auf. So übt das Wasser etwa 10 m unter der Oberfläche den doppelten Druck aus (2 Atmosphären oder 200 kPa) als Luft an der Oberfläche.
Auftrieb
Jedes in Wasser getauchte Objekt wird einer Auftriebskraft ausgesetzt, die der Schwerkraft entgegenwirkt und das Objekt scheinbar weniger schwer macht. Übersteigt die Gesamtdichte des Objekts die Dichte von Wasser, sinkt das Objekt. Ist die Gesamtdichte geringer als die Dichte von Wasser, steigt das Objekt auf, bis es an der Oberfläche schwimmt.
Eindringen von Licht
Mit zunehmender Tiefe unter Wasser wird Sonnenlicht absorbiert und die Menge an sichtbarem Licht nimmt ab. Da die Absorption bei langen Wellenlängen (rotes Ende des sichtbaren Spektrums ) größer ist als bei kurzen Wellenlängen (blaues Ende des sichtbaren Spektrums), ändert sich das Farbspektrum mit zunehmender Tiefe schnell. Weiße Objekte an der Oberfläche erscheinen unter Wasser bläulich und rote Objekte erscheinen dunkel, sogar schwarz. Obwohl das Licht bei trübem Wasser geringer ist , erreichen im sehr klaren Wasser des offenen Ozeans weniger als 25 % des Oberflächenlichts eine Tiefe von 10 m (33 Fuß). Bei 100 m (330 ft) beträgt das Licht der Sonne normalerweise etwa 0,5% des Lichts an der Oberfläche.
Die euphotische Tiefe ist die Tiefe, bei der die Lichtintensität auf 1% des Wertes an der Oberfläche abfällt. Diese Tiefe hängt von der Klarheit des Wassers ab, da sie in einer trüben Mündung nur wenige Meter unter Wasser liegt, im offenen Ozean jedoch bis zu 200 Meter erreichen kann. In der euphotischen Tiefe haben Pflanzen (wie Phytoplankton ) keinen Nettoenergiegewinn durch Photosynthese und können daher nicht wachsen.
Temperatur
Es gibt drei Schichten der Meerestemperatur: die Oberflächenschicht , die Thermokline und die Tiefsee . Die durchschnittliche Temperatur der Oberflächenschicht beträgt etwa 17 °C. Etwa 90% des Meereswassers befindet sich unterhalb der Thermokline in der Tiefsee, wo das meiste Wasser unter 4 °C liegt.
Es gibt Temperaturanomalien an aktiven vulkanischen Standorten und hydrothermalen Quellen , wo die Tiefwassertemperaturen 100°C deutlich übersteigen können.
Wärmeleitfähigkeit
Wasser leitet Wärme etwa 25-mal effizienter als Luft. Hypothermie , ein potenziell tödlicher Zustand, tritt auf, wenn die Kerntemperatur des menschlichen Körpers unter 35 °C fällt. Die Isolierung der Körperwärme vom Wasser ist die Hauptaufgabe von Taucheranzügen und Tauchanzügen bei Wassertemperaturen unter 25 °C.
Akustische Eigenschaften
Schall wird in Wasser (1.484 m/s in Süßwasser) etwa 4,3 mal schneller übertragen als in Luft (343 m/s). Das menschliche Gehirn kann die Richtung des Schalls in der Luft bestimmen, indem es kleine Unterschiede in der Zeit erkennt, die Schallwellen in der Luft benötigen, um jedes der beiden Ohren zu erreichen. Aus diesen Gründen fällt es Tauchern schwer, die Schallrichtung unter Wasser zu bestimmen. Einige Tiere haben sich jedoch an diesen Unterschied angepasst und viele verwenden Schall, um unter Wasser zu navigieren.
Elektrische Leitfähigkeit
Gelöste Materialien
Salzgehalt
Gelöste Gase
Ökosysteme
Ein aquatisches Ökosystem ist ein Ökosystem in einem Gewässer . In aquatischen Ökosystemen leben Gemeinschaften von Organismen , die voneinander und von ihrer Umwelt abhängig sind. Die beiden Haupttypen aquatischer Ökosysteme sind Meeresökosysteme und Süßwasserökosysteme .
Marinen Ökosysteme sind die größten der Erde ‚s Wasserökosysteme und werden von Gewässern aus, die einen hohen Salzgehalt aufweisen. Meeresgewässer bedecken mehr als 70 % der Erdoberfläche und machen mehr als 97 % der Wasserversorgung der Erde und 90 % des bewohnbaren Raums der Erde aus. Marine Ökosysteme umfassen Nearshore- Systeme, wie die Salzwiesen , mudflats , Seegraswiesen , Mangroven , felsige intertidal Systeme und Korallenriffen . Sie erstrecken sich auch nach außen von der Küste Offshore - Anlagen zu schließen, wie die Oberfläche Ozean , pelagischen Meeresgewässer, die Tiefsee , ozeanischen hydrothermalen Quellen und den Meeresboden . Marine Ökosysteme zeichnen sich durch die biologische Gemeinschaft von Organismen , mit denen sie verbunden sind, und ihre physische Umgebung aus . Da der Weltozean der Hauptbestandteil der Hydrosphäre der Erde ist, ist er ein wesentlicher Bestandteil des Lebens , ist Teil des Kohlenstoffkreislaufs und beeinflusst Klima- und Wettermuster . Der Weltozean ist der Lebensraum von 230.000 bekannten Arten , aber da ein Großteil davon unerforscht ist, ist die Zahl der im Ozean vorkommenden Arten viel größer, möglicherweise über zwei Millionen.
Süßwasser-Ökosysteme umfassen Seen und Teiche , Flüsse , Bäche , Quellen , Grundwasserleiter , Moore und Feuchtgebiete . Sie haben einen geringeren Salzgehalt als marine Ökosysteme. Süßwasserlebensräume können nach verschiedenen Faktoren klassifiziert werden, darunter Temperatur, Lichteinfall, Nährstoffe und Vegetation. Süßwasser-Ökosysteme können unterteilt werden lentic Ökosysteme (stilles Wasser) und lotic Ökosysteme (fließendes Wasser).
Aquatische Ökosysteme zeichnen sich durch die Begrenzung der Umgebungsbeleuchtung durch Absorption durch das Wasser selbst sowie durch gelöste und suspendierte Stoffe in der Wassersäule sowie durch die Unterstützung durch Auftrieb aus. Für Pflanzen verwertbare Nährstoffe sind im Wasser gelöst und somit leicht verfügbar. Außerhalb der euphotischen Zone kann keine Photosynthese stattfinden und das Leben muss andere Energiequellen als Sonnenlicht verwenden.
Geschichte
Der Ursprung des Wassers auf der Erde ist unbekannt; Es wird angenommen, dass sich Ozeane im Hadäischen Äon gebildet haben und möglicherweise der Anstoß für die Entstehung von Leben waren .
Evolutionäre Belastungen der Unterwasserwelt
Menschen in der Unterwasserwelt
Obwohl eine Reihe von menschlichen Aktivitäten unter Wasser durchgeführt werden - wie Forschung, Unterwassertauchen für Arbeit oder Freizeit und Unterwasserkrieg mit U-Booten , ist die Unterwasserumgebung in vielerlei Hinsicht menschenfeindlich und daher wenig erforscht.
Ein unmittelbares Hindernis für menschliche Aktivitäten unter Wasser ist, dass die menschliche Lunge in dieser Umgebung nicht auf natürliche Weise funktionieren kann. Im Gegensatz zu den Kiemen von Fischen werden menschliche Lungen auf den Austausch von angepasst Gasen bei Atmosphärendruck . Jedes Eindringen in die Unterwasserumgebung von mehr als wenigen Minuten erfordert künstliche Hilfsmittel , um das Leben zu erhalten.
Für festes und flüssiges Gewebe wie Knochen, Muskeln und Blut ist der hohe Umgebungsdruck kein großes Problem; aber es ist ein Problem für alle gasgefüllten Räume wie Mund , Ohren , Nasennebenhöhlen und Lunge. Dies liegt daran, dass das Gas in diesen Räumen viel kompressibler ist als die Feststoffe und Flüssigkeiten und sein Volumen unter Druck viel mehr verringert und diese Räume daher nicht gegen den höheren Außendruck unterstützt. Selbst in einer Tiefe von 2,4 m unter Wasser kann die Unfähigkeit, den Luftdruck im Mittelohr mit dem Wasserdruck von außen auszugleichen, Schmerzen verursachen, und das Trommelfell (Trommel) kann in Tiefen unter 3 m reißen. Die Gefahr von Druckschäden ist im Flachwasser am größten, da das Verhältnis der Druckänderung in der Nähe der Wasseroberfläche am größten ist. Der erhöhte Druck beeinflusst im Laufe der Zeit auch die Lösung der Atemgase im Gewebe und kann zu einer Reihe von Nebenwirkungen wie Inertgasnarkose und Sauerstofftoxizität führen . Die Dekompression muss kontrolliert werden, um eine Blasenbildung im Gewebe und die daraus resultierenden Symptome einer Dekompressionskrankheit zu vermeiden .
Mit wenigen Ausnahmen neigt die Unterwasserumgebung dazu, den ungeschützten menschlichen Körper zu kühlen. Dieser Wärmeverlust führt im Allgemeinen schließlich zu Unterkühlung.
Gefahren der Unterwasserwelt
Es gibt mehrere Gefahrenklassen für den Menschen, die der Unterwasserwelt inhärent sind.
- Fehlen von Atemgas, das zu Erstickung führen kann , insbesondere durch Ertrinken .
- Umgebungsdrücke, die ein Barotrauma oder toxische Wirkungen von Atemgaskomponenten bei erhöhten Partialdrücken verursachen können.
- Umgebungstemperaturen , die aufgrund hoher Wärmeaustauschraten zu Unterkühlung oder in seltenen Fällen auch zu Hyperthermie führen können.
- Lösung von inerten Atemgaskomponenten kann führen Dekompressionskrankheit wenn Dekompression zu schnell ist.
- Das Mitreißen des Tauchers durch das Bewegen von Wasser in Strömungen und Wellen kann zu Verletzungen führen, indem der Taucher gegen harte Gegenstände prallt oder in unangemessene Tiefen bewegt wird.
- Gefährliche Wasserorganismen verschiedener Art.
Tauchen bei Umgebungsdruck
Beim Umgebungsdrucktauchen ist der Taucher direkt dem Druck des umgebenden Wassers ausgesetzt. Der Taucher mit Umgebungsdruck kann mit angehaltenem Atem tauchen oder Atemgeräte zum Gerätetauchen oder Tauchen mit Oberflächenausrüstung verwenden , und die Sättigungstauchtechnik reduziert das Risiko einer Dekompressionskrankheit (DCS) nach langen Tiefentauchgängen. Das Eintauchen in Wasser und die Einwirkung von kaltem Wasser und hohem Druck haben physiologische Auswirkungen auf den Taucher, die die beim Umgebungsdrucktauchen möglichen Tiefen und Dauer begrenzen. Die Ausdauer beim Anhalten des Atems ist eine ernsthafte Einschränkung, und das Atmen bei hohem Umgebungsdruck fügt weitere Komplikationen hinzu, sowohl direkt als auch indirekt. Es wurden technologische Lösungen entwickelt, die die Tiefe und Dauer von Tauchgängen mit menschlichem Umgebungsdruck erheblich verlängern und die Durchführung nützlicher Arbeiten unter Wasser ermöglichen.
Atmosphärisches Drucktauchen
Ein Taucher kann vom Umgebungsdruck isoliert werden, indem ein atmosphärischer Tauchanzug (ADS) verwendet wird, bei dem es sich um ein kleines gelenkiges anthropomorphes Tauchboot für eine Person handelt, das einer Rüstung ähnelt , mit ausgeklügelten druckbeständigen Gelenken, die eine Artikulation ermöglichen, während ein Innendruck von . aufrechterhalten wird eine Atmosphäre. Ein ADS kann viele Stunden lang für relativ tiefe Tauchgänge von bis zu 700 m verwendet werden und beseitigt die meisten bedeutenden physiologischen Gefahren, die mit dem Tieftauchen verbunden sind; der Insasse muss nicht dekomprimieren, es sind keine speziellen Gasgemische erforderlich, es besteht auch keine Gefahr von Dekompressionskrankheit oder Stickstoffnarkose , und der Taucher ist effektiv von den meisten Wasserorganismen isoliert. Taucher müssen nicht einmal erfahrene Schwimmer sein, aber Mobilität und Geschicklichkeit sind erheblich beeinträchtigt.
Tauchboote und U-Boote
Ein Tauchboot ist ein kleines Wasserfahrzeug, das für den Betrieb unter Wasser entwickelt wurde. Der Begriff Tauchboot wird oft verwendet, um sich von anderen Unterwasserfahrzeugen, die als U-Boote bekannt sind , zu unterscheiden , da ein U-Boot ein vollständig autonomes Fahrzeug ist, das in der Lage ist, seine eigene Energie zu erneuern und Luft zu atmen, während ein Tauchboot normalerweise von einem Überwasserschiff, einer Plattform oder einem Ufer getragen wird Team oder manchmal ein größeres U-Boot. Es gibt viele Arten von Tauchbooten, darunter sowohl bemannte als auch unbemannte Fahrzeuge, die auch als ferngesteuerte Fahrzeuge oder ROVs bekannt sind.
Ferngesteuerte Fahrzeuge und autonome Unterwasserfahrzeuge
Ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge und autonome Unterwasserfahrzeuge sind Teil einer größeren Gruppe von Unterwassersystemen, die als unbemannte Unterwasserfahrzeuge bekannt sind . ROVs sind unbesetzt, normalerweise sehr manövrierfähig und werden von einer Besatzung entweder an Bord eines Schiffes/einer schwimmenden Plattform oder auf nahem Land betrieben. Sie sind über ein neutral schwimmfähiges Halteseil mit einem Host-Schiff verbunden , oder es wird ein lasttragendes Nabelkabel zusammen mit einem Halteseile-Management-System (TMS) verwendet. Das Versorgungskabel enthält eine Gruppe von elektrischen Leitern und Glasfasern, die elektrische Energie, Video- und Datensignale zwischen dem Bediener und dem TMS übertragen. Wo verwendet, leitet das TMS dann die Signale und den Strom für das ROV über das Haltekabel weiter. Am ROV angekommen, wird die elektrische Leistung zwischen den Komponenten des ROVs verteilt. Bei Hochleistungsanwendungen treibt der Großteil der elektrischen Leistung einen Hochleistungselektromotor an, der eine Hydraulikpumpe zum Antrieb und zum Antrieb von Geräten antreibt . Die meisten ROVs sind mit mindestens einer Videokamera und Beleuchtung ausgestattet. Üblicherweise wird zusätzliche Ausrüstung hinzugefügt, um die Fähigkeiten des Fahrzeugs zu erweitern. Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) sind Roboter , die unter Wasser reisen, ohne dass eine Eingabe von einem Bediener erforderlich ist. Unterwassersegelflugzeuge sind eine Unterklasse der AUVs.
Anthropogene Auswirkungen auf die Unterwasserwelt
Wissenschaften der Unterwasserwelt
- Hydrologie – Wissenschaft der Bewegung, Verteilung und Qualität von Wasser auf der Erde und anderen Planeten
- Hydrographie – Angewandte Wissenschaft der Messung und Beschreibung physikalischer Eigenschaften von Gewässern
- Limnologie – Wissenschaft der aquatischen Ökosysteme im Binnenland
- Meeresbiologie – Wissenschaftliche Untersuchung von Organismen, die im Ozean leben
- Meeresökologie – Das Studium der Wechselwirkungen zwischen Organismen und Umwelt im Meer
- Meeresgeologie – Studium der Geschichte und Struktur des Meeresbodens
- Ozeanchemie – Chemie der Meeresumwelt
- Ozeanographie – Studium der physikalischen und biologischen Aspekte des Ozeans
- Potamologie – Das Studium der Flüsse
- Unterwasserarchäologie – Archäologische Techniken, die an Unterwasserstandorten praktiziert werden
Siehe auch
- Zeitleiste der Tauchtechnik – Chronologische Liste bemerkenswerter Ereignisse in der Geschichte der Unterwasser-Tauchausrüstung
- Unterwasserakustik – Untersuchung der Schallausbreitung im Wasser und der Wechselwirkung von Schallwellen mit dem Wasser und seinen Grenzen
- Unterwasserfotografie – Genre der Fotografie
- Unterwassersehen – Auswirkungen der Unterwasserumgebung auf das (menschliche) Sehen
- Wissenschaft des Unterwassertauchens – Wissenschaftliche Konzepte, die eng mit dem Unterwassertauchen verbunden sind
- UNESCO-Übereinkommen zum Schutz des Unterwasser-Kulturerbes – Vertrag vom 2. November 2001 angenommen