Naturen må beskrives i forskellige målestokke

Forskellige fænomener må studeres i forskellig målestok i tid og rum. Systemer og genstande, som kan udforskes, har afgrænsede, karakteristiske størrelser. Astronomer beskæftiger sig med meget store ting, og atomfysikere med meget små ting, og de to forskningsområder bruger forskellige metoder og principper – selv om stjerner jo til syvende og sidst er opbygget af atomer. Havforskning er som tidligere anført en sammensat forskningsgren. Den omfatter fænomener af meget forskellige størrelser og begivenheder, der foregår inden for meget forskellige tidsrum.

Nogle eksempler er vist på figur 1-20. Akserne (tid og længde) er logaritmiske, så de tillader sammenligninger af længder fra under ¹/₁₀₀₀ mm (1 μm) til over 10.000 km og tidsforløb fra under 1 sekund og til over 100.000 år. Havforskningen beskæftiger sig med organismer, hvor den mindste er 1 million gange mindre end den største. Og forskellige egenskaber ved økologiske og fysiske systemer er endnu mere forskellige hvad angår såvel længde som varighed; her kan forskellen være på mere end 1 billion (10¹²).

Figur 1-19 viser umiddelbart, at der er en sammenhæng mellem fænomeners størrelse og deres karakteristiske tidsskala. Der er f.eks. en næsten lineær sammenhæng mellem organismers generationstid og deres størrelse. De mindste organismer – dvs. bakterier – måler typisk fra 1/2 til nogle få μm, og de fleste kan under gunstige betingelser ved 20 °C dele sig på mindre end 1 time, dvs. deres generationstid er under 1 time. Encellede eukaryoter (encellede alger og protozoer) kan måle mellem 4 μm og 1 mm. De mindste af dem har generationstider på omkring 4 timer, og de største har generationstider på 1 døgn eller mere. En vandloppe-generation tager et par uger, og de fleste fisk har generationstider mellem ét og nogle få år; hvalers generationstid er naturligvis adskillige år.

Geologer interesserer sig primært for store strukturer – i vores forbindelse drejer det sig om de danske farvandes dannelse, der er forløbet over tusinder af år (kapitlet De danske farvandes geologi). Evolutionære ændringer af planter og dyr – eksempelvis den tid, der typisk forløber, før to adskilte bestande af en art kan udvikles til selvstændige arter – er typisk mellem 10.000 og 100.000 år. Oceanografer interesserer sig overvejende for processer, der måler fra omkring én til flere til tusinde km – fra strømningsmønstre i fjorde til Golfstrømmen. Tidsmæssigt kan der være tale om begivenheder på mindre end et døgn – som tidevandscyklusen – til hundreder af år som for vandudvekslingen i de store oceaner (kapitlet Havets fysiske forhold).

„Biologiske samfund“ må beskrives i målestokke, der afhænger af størrelsen af de organismer, man er interesseret i. Ser man på større hvirvelløse dyr på havbunden, såsom muslinger og slangestjerner, sker ændringer typisk over et år, da de fleste dyr har årlige gydninger. En del af de bundlevende dyr er én-årige, mens andre kan leve i mange år. Hvis man vil beskrive variationen i det vandrette plan, er målestokke mellem en meter og flere kilometer anvendelige, mens den lodrette variation, f.eks. forskellige arters dybdeudbredelse i havbunden, kan måles i cm (kapitlet Havbundens dyr). Men en sådan havbund består samtidig af en mosaik af forskellige samfund af mikroorganismer. Disse kan ændre sig i løbet af minutter og timer og udvise zoneringsmønstre, der må måles i millimeter. I overfladesedimenter med en høj biologisk aktivitet er omsætningstiden for de molekyler, der indgår i mikroorganismernes stofskifte, ofte kun få sekunder eller brøkdele heraf (kapitlet Havbundens stofomsætning).

Naturen består således af et hierarki af fænomener. Ligesom der findes landkort i alle mulige målestokke – lige fra en globus til et detaljeret bykort – med hver deres anvendelsesområde, så må naturens komponenter beskrives i forskellige målestokke. Der er selvfølgelig sammenhænge mellem mikroskopiske og makroskopiske fænomener – som f.eks. mellem det enkelte sandkorns bevægelse over havbunden og de store geologiske strukturer. Men for i praksis at anskue og forstå naturens forskellige komponenter, må man skelne mellem, om de skal studeres med en kikkert eller et mikroskop og med en kalender eller en sekundviser. Denne bogs disposition og kapitelinddeling er præget af denne betragtning.