Nota Sains Tambahan Tingkatan 5 Bab 8: Oseanografi
RINGKASAN
Ringkasan Mudah Faham (Nota Sains Tambahan Tingkatan 5 Bab 8: Oseanografi)
Oseanografi adalah kajian saintifik mengenai lautan. Bab ini meneroka pelbagai aspek lautan, bermula daripada sejarah penerokaan, ciri-ciri fizikal, biologi, sumber, serta isu-isu yang berkaitan.
1. Sejarah dan Penerokaan Lautan
Penerokaan lautan bermula seawal abad ke-15, didorong oleh Revolusi Perdagangan di Eropah. Portugal adalah antara negara terawal yang memulakan pelayaran. Tujuannya terbahagi kepada tiga sudut utama:
• Ekonomi: Mencari barang dagangan berharga seperti rempah, sutera, dan batu permata.
• Sosial: Menyebarkan ajaran agama.
• Politik: Meluaskan jajahan dan taklukan.
Tokoh-tokoh peneroka awal yang terkenal termasuk Ibnu Battuta, yang mengembara untuk ilmu dan pengalaman; Christopher Columbus, yang mencari laluan ke Asia tetapi menemui benua Amerika; dan Vasco da Gama, yang berjaya menemui jalan laut dari Eropah ke India mengelilingi Afrika.
2. Geografi Lautan
Permukaan Bumi terdiri daripada 70% hidrosfera (air), dengan lebih 97% adalah air masin. Terdapat lima lautan utama di dunia: Artik, Atlantik, Hindi, Pasifik, dan Selatan. Di Asia Tenggara, laut utama termasuk Laut Andaman, Laut China Selatan, Laut Sulu, Laut Jawa, dan Laut Sulawesi.
Struktur lantai lautan adalah kompleks dan pelbagai, merangkumi:
• Permatang tengah laut: Terbentuk apabila magma memisahkan plat lautan.
• Gunung laut: Gunung bawah laut akibat aktiviti gunung berapi.
• Dataran abyss: Dataran luas di dasar laut dalam (3,000–6,000 m).
• Zon subduksi: Tempat perlanggaran antara dua plat tektonik.
• Jurang: Lekukan dasar laut yang sangat dalam dan sempit, seperti Jurang Mariana.
Evolusi lantai lautan ini berkait rapat dengan Teori Hanyutan Benua oleh Alfred Wegener dan pergerakan plat tektonik. Terdapat tiga jenis sempadan plat: pertembungan (membentuk jurang), pencapahan (membentuk permatang), dan transformasi (menyebabkan gempa bumi).
3. Pemetaan dan Sifat Fizik Air Laut
Pemetaan lantai lautan dilakukan menggunakan kaedah seperti SONAR (gelombang bunyi), LiDAR (laser), dan satelit. Pemetaan ini penting untuk keselamatan navigasi (kapal selam), meramal bencana alam (tsunami), dan operasi mencari dan menyelamat.
Air laut mempunyai sifat fizik yang unik:
• Suhu: Berbeza mengikut lokasi dan kedalaman. Permukaan lebih panas (purata 17°C) berbanding laut dalam (0°C–3°C).
• Saliniti (Kemasinan): Jumlah garam terlarut. Ia meningkat akibat penyejatan dan pembentukan ais, dan menurun akibat hujan dan pencairan ais.
• Transparensi (Kejernihan): Kebolehan cahaya menembusi air. Ia mempengaruhi taburan organisma seperti terumbu karang dan alga yang memerlukan cahaya untuk fotosintesis.
• Tekanan dan Ketumpatan: Bertambah dengan kedalaman, mempengaruhi adaptasi organisma akuatik.
4. Biologi dan Ekosistem Laut
Organisma laut dikelaskan kepada lima alam: Monera (bakteria), Fungi (kulat), Protista (fitoplankton, alga), Plantae (rumpai laut), dan Animalia (ikan, obor-obor).
Terumbu karang adalah ekosistem yang sangat penting, dibentuk oleh haiwan kecil (polip) dan alga. Ia menjadi habitat, tempat mencari makanan, dan tempat pembiakan bagi satu pertiga hidupan laut. Pembentukannya memerlukan cahaya matahari, air jernih, suhu antara 23°C–29°C, dan kemasinan 30%–40%.
5. Edaran dan Sumber Laut
Edaran air laut merangkumi ombak (disebabkan oleh angin), arus, dan pasang surut (disebabkan oleh tarikan graviti bulan dan matahari). Satu fenomena penting ialah upwelling, iaitu pergerakan air kaya nutrien dari dasar laut ke permukaan. Ini merangsang pertumbuhan plankton dan menjadikan kawasan tersebut subur dengan ikan.
Lautan adalah sumber makanan utama, termasuk ikan (pelagik, dasar laut), moluska (tiram, sotong), krustasea (udang, ketam), dan tumbuhan akuatik (rumpai laut). Kebergantungan sesebuah negara terhadap sumber laut dipengaruhi oleh faktor seperti lokasi geografi, teknologi, dan budaya (contohnya Jepun).
6. Isu, Cabaran, dan Pemuliharaan
Ekosistem marin terancam oleh aktiviti manusia seperti tumpahan minyak, pencemaran, dan penambakan laut, serta bencana alam seperti tsunami dan gempa bumi. Amalan seperti penangkapan ikan berlebihan (overfishing) dan penggunaan pukat tunda memusnahkan habitat dan mengurangkan populasi ikan.
Untuk menangani isu ini, usaha-usaha pemuliharaan dijalankan:
• Akuakultur: Penternakan hidupan laut untuk memenuhi permintaan makanan.
• Sinki Karbon: Laut menyerap karbon dioksida dari atmosfera secara biologi (melalui plankton) dan fizikal (peredaran air), membantu mengurangkan pemanasan global.
• Pewartaan Taman Laut: Melindungi biodiversiti dan habitat marin melalui pengurusan dan penguatkuasaan undang-undang seperti Akta Perikanan 1987.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Akuakultur | Proses penternakan spesies hidupan marin yang merangkumi hidupan air tawar, air payau, dan air masin untuk meningkatkan kualiti dan kuantiti ternakan. |
| Dataran abyss | Dataran bawah laut di dasar laut dalam, biasanya pada kedalaman antara 3,000 hingga 6,000 meter dan terdiri daripada sedimen tebal. |
| Gunung laut | Gunung bawah laut yang terbentuk akibat aktiviti gunung berapi, dengan ketinggian antara 1,000 hingga 4,000 meter. |
| Hanyutan benua | Teori yang menerangkan bahawa bahagian-bahagian benua boleh bergerak di permukaan Bumi disebabkan oleh pergerakan plat tektonik. |
| Hidrosfera | Jumlah keseluruhan air di Bumi, sama ada di lautan, tanah, di permukaan, atau di udara. |
| Jurang | Lekukan topografi dasar laut yang panjang tetapi sempit, merupakan bahagian dasar laut yang paling dalam. Contohnya, Jurang Mariana. |
| Lantai lautan | Permukaan dasar lautan yang mempunyai struktur seperti gunung tinggi, dataran luas, dan lembah dalam. |
| LiDAR | Singkatan untuk Light Detection and Ranging, satu kaedah pengesanan jauh yang menggunakan cahaya dalam bentuk laser untuk mengukur jarak. |
| Ombak | Alunan air di permukaan laut yang pecah apabila bertembung dengan kawasan daratan, terjadi akibat tiupan angin. |
| Oseanologi | Kajian saintifik mengenai lautan dan semua aspek yang berkaitan dengannya. |
| Overfishing | Amalan penangkapan ikan secara berlebihan yang menyebabkan pengurangan hasil laut dan ketidakseimbangan ekosistem. |
| Pemetaan lantai lautan | Proses membuat peta bentuk muka bumi dasar lautan menggunakan kaedah seperti SONAR, LiDAR, dan satelit. |
| Permatang tengah laut | Struktur yang terbentuk apabila magma daripada kerak Bumi memisahkan dua plat lautan. |
| Plat tektonik | Lapisan kerak Bumi yang sentiasa bergerak dan berinteraksi antara satu sama lain di sempadannya. |
| Pukat tunda | Sejenis pukat yang ditarik oleh bot dan menangkap apa sahaja di laluannya, boleh memusnahkan dasar laut. |
| Saliniti | Jumlah garam (dalam unit gram) yang terlarut dalam satu kilogram air laut. |
| Sempadan pencapahan | Sempadan di mana dua plat tektonik bergerak ke arah yang berlawanan, membentuk permatang tengah lautan. |
| Sempadan pertembungan | Sempadan di mana dua plat tektonik bergerak dan bertembung, membentuk jurang lautan yang dalam. |
| Sempadan transformasi | Sempadan di mana dua plat tektonik menggelongsor secara mendatar antara satu sama lain, mengakibatkan gempa bumi. |
| Sinki karbon | Takungan semula jadi (seperti lautan) yang menyerap dan menyimpan lebih banyak karbon daripada yang dilepaskannya, membantu mengurangkan karbon dioksida di atmosfera. |
| SONAR | Singkatan untuk Sound Navigation and Ranging, kaedah yang menggunakan gelombang bunyi untuk meneroka dan memetakan lautan. |
| Terumbu karang | Rantaian struktur berkapur yang dibentuk oleh haiwan kecil (polip) dan alga, menjadi habitat penting bagi pelbagai hidupan laut. |
| Thermocline | Lapisan cerun haba yang memisahkan lapisan permukaan air laut yang lebih panas dengan lapisan laut dalam yang lebih sejuk. |
| Transparensi | Ukuran kejernihan air atau kebolehan cahaya menembusinya, mempengaruhi taburan organisma akuatik yang bergantung pada fotosintesis. |
| Upwelling | Fenomena di mana air dari bahagian dasar laut yang sejuk dan kaya nutrien dibawa naik ke bahagian permukaan laut. |
| Zon subduksi | Kawasan perlanggaran antara dua plat tektonik di mana satu plat bergerak ke bawah plat yang lain, membentuk satu lengkungan ke dalam mantel Bumi. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan dan Jawapan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)
1. Soalan: Teori Hanyutan Benua dan Plat Tektonik menjelaskan evolusi lantai lautan. Berdasarkan pemahaman anda tentang sempadan pertembungan dan pencapahan plat, huraikan bagaimana kedua-dua proses ini boleh membawa kepada pembentukan ciri muka bumi baharu seperti pulau dan jurang lautan pada masa hadapan.
Jawapan: Berdasarkan teks, pergerakan plat tektonik adalah punca evolusi lantai lautan. Sempadan pertembungan, di mana dua plat tektonik bergerak dan bertembung, membentuk jurang lautan yang dalam seperti Jurang Mariana. Proses ini berterusan, maka adalah munasabah untuk meramalkan jurang-jurang baharu atau yang lebih dalam akan terbentuk pada masa hadapan. Sempadan pencapahan pula berlaku apabila dua plat tektonik bergerak menjauhi satu sama lain. Proses ini membentuk permatang tengah lautan apabila magma dari kerak Bumi naik dan menyejuk, seterusnya membentuk lapisan kerak lautan yang baharu. Aktiviti gunung berapi yang berkaitan dengan proses ini juga boleh membentuk gunung laut. Jika aktiviti ini berterusan dan gunung laut ini membesar sehingga melepasi permukaan air, ia akan membentuk sebuah pulau baharu. Oleh itu, kedua-dua proses pergerakan plat ini secara aktif dan berterusan membentuk semula geografi dasar laut dan berpotensi mencipta pulau dan jurang baharu pada masa akan datang.
2. Soalan: Teks membincangkan masalah tangkapan ikan berlebihan (overfishing) dan peranan akuakultur. Pada pendapat anda, bagaimanakah sesebuah negara seperti Malaysia, yang dikelilingi lautan, boleh mengimbangi keperluan ekonomi nelayan tempatan dengan kemampanan ekosistem marin dalam jangka masa panjang?
Jawapan: Untuk mengimbangi keperluan ekonomi dan kemampanan ekosistem marin, negara boleh melaksanakan strategi serampang dua mata. Pertama, menguatkuasakan undang-undang marin sedia ada seperti Akta Perikanan 1987 untuk mengawal aktiviti penangkapan ikan. Ini termasuk pengharaman sepenuhnya kaedah yang merosakkan seperti penggunaan pukat tunda yang menangkap semua hidupan tanpa mengira saiz dan memusnahkan dasar laut. Kedua, kerajaan perlu mempromosikan dan membangunkan industri akuakultur secara besar-besaran. Akuakultur, iaitu penternakan spesies hidupan marin, berfungsi untuk meningkatkan kuantiti ternakan bagi memenuhi permintaan makanan laut yang tinggi. Ini dapat mengurangkan tekanan terhadap populasi ikan liar di lautan. Dengan menyediakan alternatif sumber pendapatan kepada nelayan melalui akuakultur (contohnya ternakan ikan kerapu, siakap, atau kupang), ia dapat mengurangkan kebergantungan mereka kepada hasil tangkapan laut semata-mata, sekali gus membenarkan ekosistem marin pulih dan kekal mampan.
3. Soalan: Pemetaan lantai lautan adalah penting untuk pelbagai tujuan, termasuk keselamatan navigasi kapal selam dan ramalan bencana alam. Wajarkan mengapa usaha global seperti Projek Seabed 2030, yang bermatlamat untuk memetakan keseluruhan lantai lautan, merupakan satu pelaburan yang kritikal untuk masa depan manusia.
Jawapan: Usaha seperti Projek Seabed 2030 adalah pelaburan kritikal kerana data pemetaan lantai lautan mempunyai impak yang jauh melangkaui navigasi. Pertama, dari segi keselamatan global, pemetaan terperinci membolehkan ramalan bencana alam seperti tsunami dibuat dengan lebih tepat. Dengan memahami topografi dasar laut, saintis dapat memodelkan bagaimana gempa bumi dasar laut boleh mencetuskan dan menyebarkan gelombang tsunami, memberikan amaran awal yang boleh menyelamatkan ribuan nyawa. Kedua, ia penting untuk pengurusan sumber. Peta lantai lautan membantu mengenal pasti lokasi mineral, sedimen, dan ekosistem unik yang boleh dieksploitasi secara mampan. Ketiga, ia menyokong usaha pemuliharaan. Dengan mengetahui lokasi gunung laut dan jurang, kita dapat melindungi kawasan biodiversiti tinggi ini daripada aktiviti yang merosakkan. Akhir sekali, ia penting untuk operasi mencari dan menyelamat. Apabila berlaku tragedi seperti kapal karam atau pesawat terhempas di lautan, peta dasar laut yang tepat adalah amat penting untuk mempercepatkan usaha pencarian. Oleh itu, memetakan keseluruhan lantai lautan bukan sekadar satu pencapaian saintifik, tetapi satu langkah penting untuk keselamatan, ekonomi, dan kelestarian planet.
4. Soalan: Lautan bertindak sebagai “sinki karbon” yang menyerap karbon dioksida dari atmosfera. Jelaskan bagaimana aktiviti manusia yang menyebabkan pencemaran laut boleh mengganggu proses biologi sinki karbon dan apakah implikasi jangka panjangnya terhadap perubahan iklim.
Jawapan: Proses biologi sinki karbon sangat bergantung kepada kesihatan ekosistem plankton dan rumpai laut. Plankton menyerap karbon dioksida dari atmosfera melalui fotosintesis. Apabila organisma ini mati, ia tenggelam ke dasar lautan, membawa karbon bersamanya dan menyimpannya di sedimen dasar laut. Aktiviti manusia seperti tumpahan minyak, pelepasan sisa kumbahan yang tidak dirawat, dan pencemaran dari daratan boleh memusnahkan populasi plankton ini. Lapisan minyak di permukaan laut menghalang penembusan cahaya matahari yang diperlukan untuk fotosintesis, manakala bahan kimia toksik boleh membunuh plankton secara terus. Apabila populasi plankton berkurangan, keupayaan lautan untuk menyerap karbon dioksida dari atmosfera secara biologi turut merosot. Implikasi jangka panjangnya adalah serius: lebih banyak karbon dioksida akan terkumpul di atmosfera, memerangkap lebih banyak haba dan mempercepatkan pemanasan global serta perubahan iklim. Gangguan terhadap sinki karbon lautan boleh menjejaskan salah satu mekanisme semula jadi Bumi yang paling penting untuk mengawal iklim.
5. Soalan: Berdasarkan konsep transparensi, tekanan, dan suhu air laut yang dibincangkan, ramalkan tiga cabaran adaptasi utama yang perlu diatasi oleh organisma akuatik sekiranya berlaku perubahan iklim yang mendadak yang menyebabkan suhu permukaan laut meningkat dengan ketara.
Jawapan: Peningkatan suhu permukaan laut secara mendadak akan menimbulkan tiga cabaran adaptasi utama. Pertama, berkaitan transparensi dan habitat. Peningkatan suhu mengancam terumbu karang, yang memerlukan suhu antara 23.0°C hingga 29.0°C. Suhu yang lebih tinggi menyebabkan pelunturan karang, memusnahkan simbiosis dengan alga Zooxanthella sp. dan merosakkan habitat kritikal untuk satu pertiga hidupan laut. Organisma yang bergantung kepada terumbu karang untuk makanan dan perlindungan akan kehilangan habitat mereka. Kedua, perubahan suhu akan mengubah taburan organisma. Organisma yang tidak tahan panas mungkin akan berhijrah ke latitud yang lebih sejuk atau ke lapisan air yang lebih dalam. Walau bagaimanapun, penghijrahan ke laut dalam membawa cabaran adaptasi terhadap tekanan yang lebih tinggi dan ketumpatan air yang berbeza. Tidak semua spesies mempunyai keupayaan fisiologi untuk bertahan dalam persekitaran tekanan tinggi di “zon gelap”. Ketiga, lapisan air panas di permukaan (akibat pemanasan) akan menjadi lebih stabil dan tebal, mengurangkan percampuran dengan air sejuk yang kaya nutrien dari bawah. Ini boleh menjejaskan fenomena upwelling, seterusnya mengurangkan bekalan nutrien di permukaan laut. Kekurangan nutrien akan menjejaskan pertumbuhan fitoplankton, iaitu asas kepada rantaian makanan marin, yang akhirnya akan mengurangkan populasi ikan dan organisma lain.