Badania naukowe

Instytut Oceanologii w Sopocie może pozazdrościć krajom bogatszym od Polski, na przykład Niemcom, gdzie znajduje się kilka tego typu placówek
oraz wiele statków badawczych. Pomimo tego, wkład polskich badań
w dziedzinę oceanologii wydaje się jednak nie do pominięcia.

Bartłomiej Guz

Dyrektor Instytutu Oceanologii PAN w Sopocie, prof. Jerzy Dera, w jednej ze swoich prac wspomina o trzech głównych czynnikach intensywnego rozwoju badań morskich. Pierwszym jest dążenie badaczy do pełniejszego poznawania środowiska mórz i oceanów, które, jak wiadomo, zajmują aż dwie trzecie powierzchni Ziemi. Drugim takim czynnikiem jest objaśnianie, a także wykorzystywanie mechanizmów oddziaływania oceanów na klimat, pogodę i warunki środowiskowe panujące na lądzie. Trzecim z kolei czynnikiem jest potrzeba eksploracji i eksploatacji przestrzeni morskiej, której bogactwa sprawiają, że staje się ona równie ważna, jak przestrzeń lądowa. Jak objaśnia prof. Dera: Skutkiem tego jest zawłaszczenie przez państwa nabrzeżne 200-milowego pasa ekonomicznej strefy przybrzeżnej mórz oraz nowy status prawny na oceanach ustalony przez Światową Konferencję Prawa Międzynarodowego Organizacji Narodów Zjednoczonych. W myśl tego prawa, obszar naszego kraju powiększył się o 32 600 kilometrów kwadratowych (36 000 wg innych źródeł) obszaru Bałtyku przylegającego do naszych wybrzeży. (Różnica podawanych tu danych może wynikać z jeszcze do końca nie uzgodnionej granicy morskiej z Danią w rejonie wyspy Bornholm.)

POCZĄTKI INSTYTUTU

Naturalnie, aby jak najpełniej wykorzystywać morską przestrzeń, trzeba najpierw dokonać jej naukowego rozpoznania. Zapytujemy np., jaki napór fal morskich lub spiętrzeń sztormowych wody działać będzie na projektowane konstrukcje przybrzeżne lub umocnienia brzegu morskiego? Którędy przeprowadzać należy podwodne kable lub rurociągi leżące na dnie morskim tak, by nie zostały zerwane przez ruchy wód i gruntu? Jak temperatura i zasolenie wody oraz mikroorganizmy oddziaływać będą na urządzenia techniczne zlokalizowane w morzu? Ile i jakich ryb można wyłowić bez szkody dla gospodarki rybnej w danym akwenie? Gdzie i kiedy lód morski uniemożliwi żeglugę statków? – to tylko niektóre z wielu pytań wymienianych przez dyrektora Instytutu. Uzasadniają one, dlaczego wszystkie kraje nadbałtyckie (i naturalnie nie tylko one) prowadzą tego typu badania w powołanych do tego celu placówkach naukowych, które zwykle noszą miano Instytutu Badań Morza, Instytutu Nauk o Morzu, Instytutu Oceanografii czy właśnie Instytutu Oceanologii, który w Sopocie istnieje pod tą nazwą od 1983 roku. Należy jednak pamiętać, że badania oceanologiczne na polskim Wybrzeżu mają dłuższą historię. Instytut Oceanologii PAN jest bowiem sukcesorem Stacji Morskiej Politechniki Gdańskiej, założonej przez prof. Stanisława Szymborskiego w 1951 roku i znajdującej się w strukturach PAN od 1953 roku już jako Zakład Oceanologii Instytutu Geofizyki, który z kolei w 1976 roku stał się samodzielnym Zakładem Oceanologii PAN. To właśnie w latach 70. nastąpił intensywny rozwój placówki, kiedy to Instytut Geofizyki rozpoczął kształcenie doktorantów, a nowo utworzony Uniwersytet Gdański zaczął kształcić studentów oceanografii. W 1985 roku pozycję placówki wzmocniło zakupienie statku badawczego zbudowanego w Stoczni Gdańskiej wg projektu mgr. inż. Zygmunta Chorenia, znanego przede wszystkim z zaprojektowania „Daru Młodzieży”. Statek badawczy otrzymał nazwę „Oceania”, a jego matką chrzestną została Halina Szymborska – wdowa po założycielu sopockiej Stacji Morskiej.

Statek ma długość około 50 m i odznacza się nieograniczonym zasięgiem pływania z możliwością trzymiesięcznej pracy na morzu bez zawijania do portu. Zabiera on w rejs 13-osobową załogę, a oprócz niej może pomieścić także 15 naukowców. Dość wspomnieć, że w latach 1997-99 w wyprawach „Oceanii” uczestniczyło ogółem ponad 600 badaczy, w tym prawie 40 z zagranicy. Wybierali się oni w rejsy po Morzu Bałtyckim oraz północnych obszarach Oceanu Atlantyckiego. Właśnie ten rejon ma bowiem zasadniczy wpływ na klimat europejski. Tam front ciepłej wody niesionej z południa ściera się z wodami Arktyki i m.in. zależnie od fluktuacji tych przepływów zmienia się klimat europejski, a wraz z nim ulega modyfikacji różnorodność życia w morzu. Jedne gatunki giną, inne pojawiają się w rejonach, w których dotychczas nie były zauważane. Pewne mikroorganizmy stanowią zagrożenia. Zmiana klimatu może mieć zatem również i taki skutek, że choroby, które w tej chwili nas nie dotyczą, mogą stać się dla nas groźne – przestrzega prof. Dera. Z drugiej zaś strony, w środowisku morskim zachodzą bardzo skomplikowane reakcje i są wydobywane związki chemiczne, które mogą odegrać znaczną rolę w farmacji.

INSTYTUT OD WEWNĄTRZ

Od przyszłego roku w Instytucie Oceanologii ma powstać Zakład Genetyki i Biotechnologii Morskiej, którego zadania będą się koncentrować właśnie wokół chemicznego składu mórz i oddziaływania związków chemicznych na organizmy. Jak dotąd w Instytucie istnieją cztery zakłady, spośród których najmłodszy i zarazem najmniejszy jest Zakład Ekologii Morza, który działa od 1993. – Zajmujemy się zależnościami pomiędzy występowaniem organizmów i środowiskiem naturalnym – wyjaśnia prof. J. Marcin Węsławski. – Interesujemy się przede wszystkim tym, dlaczego pewne grupy zwierząt morskich występują w takich, a nie innych miejscach i badamy, jaki wpływ mają na to klimat, prądy morskie, temperatura oraz wszelkie zjawiska biologiczne i fizyczne. I tu również obszar badań obejmuje sektor północnego Atlantyku oraz wybrzeże Morza Bałtyckiego. – Działalność arktyczna jest prowadzona w ramach programów międzynarodowych. Odbywa się ona w systemie ekspedycyjnym – pływamy na „Oceanii”, na statkach norweskich, niemieckich. Na Bałtyku natomiast mamy program, powiedziałbym, wypoczynkowy – stwierdza prof. Węsławski, wspominając o programie litus (z łac. – brzeg, plaża). Jest to również program międzynarodowy, którego celem jest zbadanie, w jaki sposób użytkowanie plaży wpływa na funkcjonowanie ekosystemu brzegu piaszczystego. Zakład Ekologii ma do dyspozycji plażę w Sopocie – najbardziej uczęszczaną w Polsce – oraz tę na Helu, która jeszcze niedawno była ściśle zamkniętym terenem wojskowym, gdzie przez 50 lat ludzie prawie nie bywali. – Porównujemy te dwa miejsca ze sobą i możemy powiedzieć, że plaże, które są mocno wydeptywane, tracą swą bioróżnorodność, natomiast zyskują na tempie przemiany materii. Ludzie chodząc, mieszają piasek, rozdrabniają cząstki organiczne i w ten sposób udostępniają drobnym organizmom jakby gotowe posiłki. Praktyczny aspekt tego jest taki, że każda fala w naszym dość zanieczyszczonym morzu filtruje się przez ten piasek. Takie plaże, jak ta w Sopocie, w niewidoczny sposób spełniają więc bardzo ważną funkcję czyszczącą – podsumowuje Węsławski. Wśród dwóch najważniejszych dokonań Zakładu Ekologii wymienia się jednak wykazanie ekologicznego znaczenia i bioróżnorodności strefy pływowej Arktyki, uznanej dotychczas w literaturze za niezasiedloną przez organizmy oraz opisanie naturalnego zjawiska masowej śmiertelności zooplanktonu w Arktyce powodowanej przez spływ wód roztopowych.

Oprócz Zakładu Ekologii w Instytucie działają trzy inne, duże zakłady naukowe: Dynamiki Morza, Fizyki Morza oraz Chemii i Biochemii Morza. W tym pierwszym można spotkać dr. Pawła Schlichtholza, laureata prestiżowej nagrody im. Maurycego Rudzkiego, która jest co roku przyznawana przez Wydział Nauk o Ziemi PAN. – Pracowałem przez kilka lat nad cyrkulacją mas wodnych na morzach nordyckich – czyli na Morzu Islandzkim, Grenlandzkim i Norweskim, a nagrodę otrzymałem w ubiegłym roku za pracę nad modelowaniem przepływów w znajdującej się w tym rejonie cieśninie Fram – objaśnia dr Schlichtholtz. – Na tych szerokościach ocean zabiera atmosferze ciepło, które ta z kolei otrzymała przy równiku i w ten sposób bilans się zamyka. Ja jednak zajmuję się elementem oceanicznym tego systemu. Problemy cyrkulacyjno-dynamiczne można badać wypływając statkiem i wrzucając sondę pomiarową, ale lepszy sposób stanowi uprzednie stworzenie hipotezy roboczej i weryfikowanie jej podczas wyprawy. Zakład Dynamiki Morza wsławił się również m.in. opracowaniem metody umożliwiającej przewidywanie przepływów wód i wahań poziomu morza w brzegowej strefie południowego Bałtyku. Zakład Fizyki Morza dokonał z kolei istotnych odkryć w dziedzinie biooptyki, tj. oddziaływania podwodnego światła na fitoplankton i fotosyntezę materii organicznej w morzu. Prace w tym kierunku zostały zapoczątkowane w Zatoce Gdańskiej już w latach 60., a ich intensywny rozwój nastąpił w ostatnim dziesięcioleciu XX wieku. W Zakładzie Fizyki prowadzone są także prace z akustyki morza, a ich wynikiem jest m.in. rozpoznanie podstawowych własności szumów Morza Bałtyckiego i ich zależności od warunków hydrometeorologicznych czy też zaproponowanie nowych metod bezkontaktowego rozpoznawania morskich osadów dennych za pomocą echosondy. Równie długą historię, co badania optyczne, mają prace z dziedziny chemii morza. O ich znaczeniu świadczy chociażby to, że zostały włączone do międzynarodowych programów badawczych Unii Europejskiej. Do ważniejszych osiągnięć Zakładu Chemii zalicza się m.in. rozpoznanie bilansu i obiegu węgla w basenie Bałtyku, określenie zanieczyszczeń nieorganicznych Bałtyku (metali ciężkich, półmetali, nuklidów promieniotwórczych) czy też zbadanie mechanizmów funkcjonowania i reakcji obronnych organizmów morskich wobec działania metali śladowych i poszczególnych związków organicznych.

OD ROSJI PO AMERYKĘ

W badaniach morza współpraca międzynarodowa jest już nawet nie tyle wskazana, co po prostu nieodzowna. Wynika to nie tylko stąd, że badania prowadzi się na wspólnym niejako terenie, ale również stąd, że problemy, z którymi spotykają się naukowcy, są na tyle złożone, że wymagają połączonych sił i środków poszczególnych krajów. Instytut w Sopocie współpracuje zatem z innymi tego typu placówkami, poczynając od wymiany wydawnictw naukowych (w wyniku tego Biblioteka Instytutu otrzymuje około 70 czasopism naukowych, nie licząc innych publikacji), a kończąc na wspólnych ekspedycjach badawczych. Ostatnio szczególnie efektywne okazało się uczestnictwo Instytutu w wielu programach międzynarodowych. Jednym z nich był chociażby „Ocean Światowy”, koordynowany przez Instytut Oceanologii Akademii Nauk w Moskwie, dotyczący problematyki modelowania i prognozowania uwarunkowań fotosyntezy w morzu oraz dynamiki współoddziaływania morza, atmosfery i brzegu morskiego.

Udział w programach międzynarodowych wymaga najczęściej organizowania wypraw morskich na własnym statku, który w ten sposób staje się częścią międzynarodowej flotylli badawczej. Instytut, przekazując swoje obserwacje, otrzymuje wyniki badań z innych placówek, co naturalnie znacznie przyspiesza tok rozwiązywania problemów naukowych. O tym, że Instytut w Sopocie prowadzi szeroką współpracę świadczy zresztą fakt, że na dachu budynku możemy zobaczyć urządzenia optyczne NASA, które automatycznie obracają się na słońce i za pomocą satelity przekazują do amerykańskiej bazy dane o przepływie promieniowania i zawartości aerozolu w atmosferze. Nie zapominajmy przy tym, że Instytut współpracuje także z wieloma polskimi placówkami naukowymi, wśród których można wymienić chociażby Uniwersytet Gdański, Morski Instytut Rybacki, Wyższą Szkołę Morską w Gdyni, Instytut Medycyny Morskiej i Tropikalnej w Gdyni, Instytut Fizyki Politechniki Warszawskiej czy nawet Papieską Akademię Teologiczną, gdzie zatrudniona w Instytucie dr Jolanta Koszteyn prowadzi zajęcia z filozofii przyrody i teorii poznania.

Co prawda, Instytut w Sopocie może pozazdrościć krajom bogatszym od Polski, np. Niemcom, gdzie znajduje się kilka tego typu placówek oraz wiele statków badawczych. Wkład polskich badań w dziedzinę oceanologii jest jednak wyraźny i znaczący. Dowodem na to są chociażby liczne cytaty polskich publikacji naukowych i zaproszenia naukowców Instytutu do udziału w wielu międzynarodowych projektach badawczych. Instytut Oceanologii wspólnie z Komitetem Badań Morza PAN wydaje anglojęzyczny kwartalnik „Oceanologia”, którego redaktorem naczelnym jest prof. Dera. Poczynając od ubiegłego roku, czasopismo to jest oceniane przez Międzynarodowy Instytut Informacji Naukowej i być może już wkrótce zostanie zakwalifikowane do prestiżowej „listy filadelfijskiej” czasopism naukowych.

Uwagi