A. 海洋的演化歷史是什麼
海洋起源與演化
海洋起源與演化(origin and evolution of the oceans) 海洋起源與地球起源密切相關。近兩個世紀以來,人類有關海洋起源與演化問題的知識已取得很大進展。盡管問題還未得到解決,然而卻有可能根據現有的資料(主要是地質記錄)和現代的地球史觀對海洋的發展提出一些模式。
一般認為地球遠在46億... ...
海水起源與演化 在地球歷史的早期,
大洋水的形成 在地球演化早期,由星雲凝聚而成的原始地球一方面繼續吸積、擴大
原始大洋是酸性的熱洋。原始大洋的酸性熱水與火成岩中的礦物發生劇烈作用
早期大洋水
現代大洋水
洋盆的起源與演化 大洋盆地是海水匯聚的地方,它的形成與發展是海洋起源與演化的重要方面。
洋盆起源
洋盆的發展階段
胚胎期的典型代表是東非裂谷系
洋盆演化史 在地球演化的歷史中,大洋與大陸經常改變它們的地理位置、配置形式,以及它們的大小與數量。洋底擴張、大陸漂移,即板塊分裂與聚合的作用至少已有7億年了,它們也許還可能有長達20多億年的歷史。
距今5.7億年的寒武紀...
距今3.7億年左右的泥盆紀...
距今3億年的晚石炭紀...
約2.25億年前的二疊紀...
距今1.35~1.1億年間的早白堊世...
距今0.7億年的晚白堊世...
距今0.65億年的古新世...
距今0.53億年的始新世初..
約0.18億年前的中新世期間..
約0.035億年前的上新世時...
B. 海洋的歷史變化
沒有水、也沒有任何生命的最初地球海洋是怎樣形成的?海水是從哪裡來的?
對這個問題目前科學還不能作出最後的答案,這是因為,它們與另一個具有普遍性的、同樣未徹底解決的太陽系起源問題相聯系著。
現在的研究證明,大約在50億年前,從太陽星雲中分離出一些大大小小的星雲團塊。它們一邊繞太陽旋轉,一邊自轉。在運動過程中,互相碰撞,有些團塊彼此結合,由小變大,逐漸成為原始的地球。星雲團塊碰撞過程中,在引力作用下急劇收縮,加之內部放射性元素蛻變,使原始地球不斷受到加熱增溫;當內部溫度達到足夠高時,地內的物質包括鐵、鎳等開始熔解。在重力作用下,重的下沉並趨向地心集中,形成地核;輕者上浮,形成地殼和地幔。在高溫下,內部的水分汽化與氣體一起沖出來,飛升入空中。但是由於地心的引力,它們不會跑掉,只在地球周圍,成為氣水合一的圈層。
岩漿中夾帶的水汽與冷凝結,地球表面開始有了水位於地表的一層地殼,在冷卻凝結過程中,不斷地受到地球內部劇烈運動的沖擊和擠壓,因而變得褶皺不平,有時還會被擠破,形成地震與火山爆發,噴出岩漿與熱氣。開始,這種情況發生頻繁,後來漸漸變少,慢慢穩定下來。這種輕重物質分化,產生大動盪、大改組的過程,大概是在45億年前完成了。
地殼經過冷卻定形之後,地球就像個久放而風幹了的蘋果,表面皺紋密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各種地形一應俱全了。
在很長的一個時期內,天空中水氣與大氣共存於一體;濃雲密布。天昏地暗,隨著地殼逐漸冷卻,大氣的溫度也慢慢地降低,水氣以塵埃與火山灰為凝結核,變成水滴,越積越多。由於冷卻不均,空氣對流劇烈,形成雷電狂風,暴雨濁流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通過千川萬壑,匯集成巨大的水體,這就是原始的海洋。
最初的海洋
原始的海洋,海水不是鹹的,而是帶酸性、又是缺氧的。水分不斷蒸發,反復地形雲致雨,重又落回地面,把陸地和海底岩石中的鹽分溶解,不斷地匯集於海水中。經過億萬年的積累融合,才變成了大體勻的鹹水。同時,由於大氣中當時沒有氧氣,也沒有臭氧層,紫外線可以直達地面,靠海水的保護,生物首先在海洋里誕生。大約在38億年前,即在海洋里產生了有機物,先有低等的單細胞生物。在6億年前的古生代,有了海藻類,在陽光下進行光合作用,產生了氧氣,慢慢積累的結果,形成了臭氧層。此時,生物才開始登上陸地。
總之,經過水量和鹽分的逐漸增加,及地質歷史上的滄桑巨變,原始海洋逐漸演變成今天的海洋。
太平洋的形成
最初,地球上只有一個大洋,可稱為泛大洋,它的面積是現在太平洋的兩倍。當時陸地都連在一起,地球上只有一塊大陸,可叫它為泛大陸。這塊泛大陸從北極延伸至南極,是南北向分布的。
大約在2億年前,地質學上叫做侏羅紀的時代,也就是陸地上恐龍這類身軀龐大的爬行動物盛行的時代,泛大陸分裂開來,北半球的那一塊陸地叫北方古陸(也叫勞亞古陸),南半球的叫南方古陸(也叫岡瓦納古陸)。南北兩塊大陸分裂開來,中間出現一個古地中海,名叫特提斯海。它的位置就是現在的地中海和歐洲南部的山系、中東的山地,以及黑海、裏海、高加索山脈,一直到中國的喜馬拉雅山系等,是一片東西向的海洋,與泛大洋相通。當時還沒有大西洋、印度洋,北美洲與歐洲之間(現在北大西洋的位置)是一條很窄的封閉的內海,當時氣候炎熱,海水很淺,沉澱了一些鹽類、石膏等蒸發岩。
印度洋的形成
到了1.3億年前,北大西洋從一個很窄的內海開裂擴大,它的東部與古地中海相通,西部與古太平洋相通,那時,南美洲與北美洲是分開的。隨後南方古陸開始分裂,南美洲與非洲分開,兩塊大陸開裂漂移形成海洋,但與北大西洋並未貫通,海水從南面進出,是非洲與南美洲之間的一個大海盆。南方古陸的東半部也開始破碎分開,使非洲同澳大利亞、印度、南極洲分開,這兩者之間出現了最原始的印度洋。
大西洋的形成
大西洋不斷在開裂、擴大並加深,到9000萬年前,大西洋南北貫通了,開始是表層海水可以南北交流,底部仍有一片高地阻隔,北部大西洋同地中海相通,南部地中海與太平洋相通,一直到7000萬年前,南北才完全貫通。大西洋已擴張到幾千千米寬,洋底的深度也達到5000米,大西洋形成了。
大西洋與北冰洋的貫通,是5000萬年前的事。這段時間里,印度與澳大利亞南極大陸分開,從而產生了爪哇海盆,印度向北漂移,在6500萬年前,開始是快速的,每年移動10厘米,長驅北上一直漂移了8000千米的距離,向亞洲大陸撞去。印度北移,非洲大陸向北,古地中海先後消失,殘留的海盆形成現在的地中海、黑海、裏海,古地中海大部分被擠壓升高為一系列的山脈,成為地球上最復雜高大的山脈帶。
因此,世界海洋中,太平洋是最古老的海洋,是泛大洋演化發展的結果。大西洋、印度洋是年輕的新生的海洋,大西洋形成到現在這樣的面貌,只有五六千年的歷史,而印度洋的形成,年齡更小一些。直至今日隨著地球深部的運動,大陸海洋仍在變化之中。
C. 海洋歷史有哪些
(從史前到18世紀末)
海洋學知識是在海洋生產實踐和航海探險中開始累積的。這個時期可以分為兩個階段:古代階段和海洋地理考察階段。
古代階段
(從史前到14世紀) 在中國,5000年前出現了獨木舟,3000年前出現了木帆船。公元前200~公元100年,中國沿海航線已經暢通,並開辟了通過朝鮮半島到達日本諸島,繞過中南半島到達印度和斯里蘭卡等航線。據文獻記載,公元12世紀初中國人已把指南針應用於航海。
距今4000~5000年前,居住在地中海地區的美索不達米亞、埃及和希臘克里特島的居民,已具有一些海洋知識。公元前2000~前1000年左右,腓尼基人曾利用太陽和行星的位置確定方位,開辟了從直布羅陀海峽遠航大西洋的航線,發現了加那利群島。公元前6世紀,腓尼基人通過紅海,進行了環非洲的航行。公元前5世紀,出現了以地中海為中心的地圖。公元8世紀到11世紀之間,挪威人曾越過大西洋,發現了格陵蘭和紐芬蘭,並在那裡從事漁業活動。
由於航線的開辟和航海活動的發展促進了人們對海洋現象的認識。其中突出的是對潮汐現象及其成因的認識。公元前4世紀,古希臘亞里士多德在《氣象學》中記載了潮汐現象;古希臘皮西亞斯記錄了大潮與小潮,發現了潮汐主要起因於月球。公元前2世紀,巴比倫賽留卡斯在波斯灣對潮汐進行觀察,並與地中海(幾乎無潮汐)進行了比較,還發現波斯灣日潮不相等現象。公元前1世紀,古希臘波西東尼斯(Posidonius,波塞多紐)在加的斯觀察潮汐,發現潮差受月球相位的影響。公元1世紀,中國王充明確地指出潮汐同月相的相關性。公元8世紀,中國竇叔蒙在《海濤志》中,不僅指出了潮汐和月相的相關性,而且論述了海洋潮汐變化逐日、逐月、逐年的周期性,建立了現知世界上最早根據月球位置推算出每月和每天高、低潮的圖解表。公元11世紀,中國燕肅在《海潮論》中分析了潮汐與太陽和月球的關系,潮汐的月變化以及形成錢塘江涌潮的地理因素等。
海洋生物知識隨著航海也積累起來,如公元前300多年,亞里士多德在《動物志》中記載了愛琴海 170多種動物;公元前2~前1世紀,中國的《爾雅》除記有海洋動物外,還有海藻的記載。
古代海洋探險的另一大貢獻是證實地球的形狀。公元前5世紀,巴門尼德宣稱地球是圓的。公元前250年左右,厄拉多塞尼計算出地球的圓周長為 39690公里,與地球的實際周長十分接近,並畫出了地球的經緯線,提出了繞地球航海一周的想法。公元2世紀中葉,托勒密地圖繪有海洋。他指出大西洋和印度洋同地中海一樣,是閉合的大洋,並認為地球東西兩點彼此十分接近,如果向西航行,則可以抵達東端。這一觀念在1300多年後,啟發了哥倫布的向西遠航的設想。
D. 海洋 發展史
海洋是怎樣形成的
對這個問題目前科學還不能作出最後的答案,這是因為,它們與另一個具有普遍性的、同樣未徹底解決的太陽系起源問題相聯系著。
現在的研究證明,大約在50億年前,從太陽星雲中分離出一些大大小小的星雲團塊。它們一邊繞太陽旋轉,一邊自轉。在運動過程中,互相碰撞,有些團塊彼此結合,由小變大,逐漸成為原始的地球。星雲團塊碰撞過程中,在引力作用下急劇收縮,加之內部放射性元素蛻變,使原始地球不斷受到加熱增溫;當內部溫度達到足夠高時,地內的物質包括鐵、鎳等開始熔解。在重力作用下,重的下沉並趨向地心集中,形成地核;輕者上浮,形成地殼和地幔。在高溫下,內部的水分汽化與氣體一起沖出來,飛升入空中。但是由於地心的引力,它們不會跑掉,只在地球周圍,成為氣水合一的圈層。
位於地表的一層地殼,在冷卻凝結過程中,不斷地受到地球內部劇烈運動的沖擊和擠壓,因而變得褶皺不平,有時還會被擠破,形成地震與火山爆發,噴出岩漿與熱氣。開始,這種情況發生頻繁,後來漸漸變少,慢慢穩定下來。這種輕重物質分化,產生大動盪、大改組的過程,大概是在45億年前完成了。
地殼經過冷卻定形之後,地球就像個久放而風幹了的蘋果,表面皺紋密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各種地形一應俱全了。
在很長的一個時期內,天空中水氣與大氣共存於一體;濃雲密布。天昏地暗,隨著地殼逐漸冷卻,大氣的溫度也慢慢地降低,水氣以塵埃與火山灰為凝結核,變成水滴,越積越多。由於冷卻不均,空氣對流劇烈,形成雷電狂風,暴雨濁流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通過千川萬壑,匯集成巨大的水體,這就是原始的海洋。
原始的海洋,海水不是鹹的,而是帶酸性、又是缺氧的。水分不斷蒸發,反復地形雲致雨,重又落回地面,把陸地和海底岩石中的鹽分溶解,不斷地匯集於海水中。經過億萬年的積累融合,才變成了大體勻的鹹水。同時,由於大氣中當時沒有氧氣,也沒有臭氧層,紫外線可以直達地面,靠海水的保護,生物首先在海洋里誕生。大約在38億年前,即在海洋里產生了有機物,先有低等的單細胞生物。在6億年前的古生代,有了海藻類,在陽光下進行光合作用,產生了氧氣,慢慢積累的結果,形成了臭氧層。此時,生物才開始登上陸地。
總之,經過水量和鹽分的逐漸增加,及地質歷史上的滄桑巨變,原始海洋逐漸演變成今天的海洋。
E. 海洋的演化是怎樣的
地球及其海洋的演化的故事無疑是世界上最偉大的奇事、肥皂劇和災難電影的匯演。地球就是演出的大舞台,而古代和現代的生命的所有形式扮演著舞台上的角色。故事開始於一個奇異陌生的環境,地面受到小行星劇烈的碰撞,猛烈的火山不斷噴發,頻發的大地震撕扯著陸地。間或寒冷的氣溫使地球突然陷入嚴寒,其餘的時候這個星球倒是適於生活的溫暖舒適的地方。當大陸發生漂移、相互碰撞或相互分離時,海平面將發生升降變化,在這個壯觀一幕中的角色也隨之發生變化。有時它們形態相似,有時卻又是迥然不同的生命體。在使生物發生災變的事件中,新的角色出現了,而原來的個體有的受到了致命性的傷害,有的則被新的居統治地位的種類所取代。在整個故事中,一個不變的因子貫穿著大部分階段,這就是:海洋存在著並孕育著生命。海洋和她的居民在地球的發展和生命的演化中起著重要的作用。我們人類相當於這個故事近尾聲時的一瞬。但是通過追尋海洋與生命的演化過程和地球不斷變化的歷史,我們對我們這個動態的星球、對生命的脆弱以及我們人類自身的起源有了深入的了解。這是每個人都應該知道的一個故事,因為從中真實地透視出我們人類自身的渺小,以及我們可能對地球產生的巨大影響。
在開始追述歷史的航行前,重要的是記錄下來地球的歷史是怎樣拼合起來的,以及為什麼其中一些片段謎一樣地缺失了。我們利用現代科技可以把孩子們的成長過程錄下來,以便將來一天他們可以看到自己的出生和成長。遺憾的是,地球和海洋的形成和演化過程沒有錄像。科學家們只能從古老的岩石、化石和其他行星中尋找線索,重現地球和海洋的歷史。比如我們對地球形成的了解,基本上是得自於對星際碰撞、隕星、古老的隕石坑和惰性氣體的研究。這些惰性氣體如氙、氪、氬在太陽上含量豐富,在地球上卻很稀少。
科學家們在研究古地球、海洋和早期海洋中的生命時所遇到的難題是現代海洋采樣的難度所無法相比的。邏輯上,有關早期海洋和原始海洋中生命的最佳信息應來自於海底的沉積物和埋藏的化石。然而當我們探討了海洋的地質情況、海底擴張和洋殼在深海溝的消亡後,我們發現洋殼在不斷地再生循環著。雖然地球有幾十億年的歷史,但現代海洋里最老的沉積物和岩石的年齡只有一億八千萬年左右。幸好大陸板塊沒有發生顯著的再循環,高山的岩石中經常含有被抬升於海面之上的古老的海洋沉積物和化石。但是岩石和化石記錄遠不夠完整,常常比較分散,使解譯變得比較困難。
幾個世紀以來,科學家們在大陸、海洋甚至外層空間搜尋能解答地球演化之謎的星星點點的證據。本文對星際演化的闡述中,由於篇幅所限,只包括了一部分解譯地球歷史的化石和岩石的描述。
另一個將簡要提及但卻更為重要的信息來源是深海鑽探計劃(DSDP)以及其後繼者大洋鑽探計劃(ODP)。這兩個計劃是國際上空前的一次科學家、技術人員和管理者的大合作,其目的就是從深海底採集沉積物和岩芯樣品。這些深海孔資料曾經為板塊構造、海平面變化和全球氣候變化研究提供了一些最為重要的豐富的科學數據。
地球大約有45億年的歷史,地球演化發生的時間尺度通常是幾十億年、幾百萬年和幾十萬年的數量級。但是我們往往以人的一生的長短來考慮時間尺度,數量級是一百年,細分後還有年、月、星期、小時和分鍾這樣的時間片段。地質學家利用岩石研究地球的歷史時,意識到對應於地球演化階段建立一種參考時間的方法的必要性,所以他們建立了地質年代表。
地質年代表中世代的劃分基於某些化石或化石群的出現和消失。起初,地質年代被劃分為有生命時代和無生命時代兩個部分。近幾十年來,研究發現原始生命開始的時間要比以前認為的要早的多,因此改變了最初的年代劃分系統。根據現在的分類,地球歷史的最早時期稱為前寒武紀,從45億年前到大約5.5億年前,這段時期生物的演化還不足以留下豐富的化石。從寒武紀開始(約5.5億年前),劃分出古生代、中生代和新生代,分別代表古代生物、過渡時期生物和現代生物的時代。
海洋的誕生
在地球早期的生長過程中,巨大的星際碰撞有規律地發生著,把大量的塵埃釋放到大氣中,遮住了所有的陽光,使地球陷入徹底的黑暗中。彗星、大量凝固的氣體和冰塊以及小行星撞擊著地球,猛烈的風暴在地球上肆虐。巨大的撞擊和不斷的火山噴發產生的大爆炸使埋藏於岩石中的水和氣體釋放到大氣中。這時的大氣,條件惡劣,密度很大,由二氧化碳、水蒸氣、氮氣和其他幾種氣體組成。塵埃、蒸汽和火山灰形成的黑雲籠罩著天空,狂雷巨閃劃破黑暗,熾熱的岩漿海在地面上沸騰著、激盪著。早期地球的黑暗讓人無法想像它會變成一個藍色的星球。
科學家們利用一種新技術來估測地球誕生的時間:放射性測年。地球上所有的元素由於它們原子核內的中子和質子數的不同,而有一定的原子量。一些元素如鈾、鐳、鉀和碳,由於同一種元素的原子核內中子數不同而有幾種不同的表現形式,稱為元素的同位素。同位素原子量雖然不同,但它們的化學性質是相同的。一些同位素不穩定,具有放射性。放射性同位素以一定的速率衰變,衰變速率稱為半衰期。元素的半衰期就是這種元素從原始質量衰變到一半時所花費的時間。如果地質學家知道了某種元素的半衰期,他們就可以通過測定每體和子體(衰變的產物)的質量來計算岩石的年齡。例如,碳有三種同位素:兩種是穩定的(碳12和碳13);一種是不穩定的,即具有放射性(碳14)。當碳14衰變時,放出熱量,生成氮14。碳14的半衰期是5570年,也就是說,在某種物質中的碳14需要花5570年的時間使一半的碳14轉變為氮14。地質學家們可以通過測定現在岩石中碳14和氮14的量,來估計岩石的年齡,這就是碳測年法。
科學家們認為隕石和地球具有相同的年齡,通過對隕石進行放射性測年,得出隕石已經有45億歲了。現在,科學家們認為地球在早期形成過程中受到一個巨大的小行星撞擊,使地球的一部分脫離出去,形成了月球。所有的月球岩石的測年結果都略小於45億年。古隕石坑,尤其是月球表面上的古隕石坑中的岩石的測年結果表明,大約45億年前,地球已經長到了現在的大小,彗星和小行星的撞擊頻率開始減慢。
到44億年前,撞擊的減少使岩漿海的活動減弱,地球的表面開始冷卻,慢慢地,冷凝的岩漿形成一層薄而黑的地殼覆蓋著地球。雖然行星撞擊和火山噴發時不時地把地殼撕開,把熾熱的岩漿噴向天空,但是,隨著撞擊的不斷減少,冷卻的不斷進行,地球表面形成了越來越厚的地殼。冷卻使大氣中的水蒸氣冷凝,水滴以降雨的形式落到地面上。不久,暴雨沖刷大地,形成了第一個水的海洋。這時的海水是酸性的,而且非常熱,水溫大概有100℃(212°F)。火山噴發和大量的降雨把一些元素帶入海洋中,使海洋稍稍有一點兒鹽度。環繞地球的大氣仍充滿著二氧化碳,並且密度大,具有腐蝕性。隨著越來越多冷凝水的形成,陽光開始穿透黑雲。這時海的周圍矗立著高高的環形山,但水的侵蝕力量是巨大的,兇猛的洪水沖出深谷,沖蝕著山峰。最近的幾次小行星撞擊使海洋產生了滔天巨浪,海嘯席捲了整個地球。因為那時的月球更接近;地球,所以海洋中的潮汐作用很強。
大氣中的二氧化碳開始溶入海洋,與海洋中的碳酸根離子結合形成碳酸鈣或石灰石。隨著沉積在海底的石灰石越來越多,大氣中的二氧化碳逐漸減少,天空變得明亮起來。碳酸鈣調節著海洋的酸性,使海洋的化學環境略帶苦澀,其作用就像胃酸過多的人服用的抗酸葯物一樣。太陽的輻射增加,使地球的溫度上升,大量的水從海洋中蒸發出來,使海平面下降,露出許多陸地。在雨水和河流的風化作用下,更多的礦物質從新的陸地進入海洋,海洋的鹽度開始上升。
在這一時期,地球上的氣候變化可能異常劇烈,同時火山噴發、地震海嘯仍不斷改造著地球表面。一些科學家認為,在這段時期,災難性的小行星碰撞仍時有發生,海洋以幾十年為周期不斷地蒸發著、改造著。
F. 簡述海洋生命發展史
海洋生物學是研究海洋中生命現象、過程及其規律的科學,是海洋科學的一個主要學科,也是生命科學的一個重要分支。 海洋生物學主要研究海洋里生命的起源和演化,生物的分類和分布、發育和生長、生理、生化和遺傳,特別是海洋生態。其目的是闡明生命的本質,海洋生物的特點和習性,及其與海洋環境間的相互關系,海洋中發生的各種生物學現象及其變化規律,進而利用這些規律為人類生活和生產服務。
海洋生物學發展簡史
公元前四世紀,古希臘科學家亞里士多德在《動物志》中記述了170多種海洋生物,按現代分類包括有海綿動物、腔腸動物、蠕蟲、軟體動物、節肢動物、棘皮動物、原索動物、魚類、爬行類、海鳥、海獸等十多個主要動物類群,其中海洋魚類即有110多種。
公元前三世紀左右刊行的中國《黃帝內經》中,已有用墨魚和鮑治病的記錄。公元前一世紀前成書的《爾雅》,不但記載有海洋動物,而且還有海洋藻類。公元初古羅馬普利尼烏斯的《自然歷史志》,記錄了170多種海洋生物。中國明朝屠本睃的《閩中海錯疏》,記載有200多種海產生物。
隨著自然科學和航運事業的發展,海洋生物學進入到科學的研究階段。1674年,荷蘭列文虎克最先發現海洋原生動物;1777年,丹麥米勒開始應用顯微鏡觀察北海的浮游生物;19世紀前期,愛倫貝格在海洋中發現硅鞭藻類;英國達爾文對他在1831~1836年「貝格爾」號航海中採集的蔓足類和珊瑚類,進行了出色研究;德國米勒於1845年使用浮游生物網,採集和研究海洋浮游生物。
英國福布斯在19世紀中期先後提出海洋生物垂直分布的分帶現象,按深度將愛琴海分成九個帶,並發表《英國海產生物分布圖》;德國亨森於1887年提出浮游生物的概念,並對海洋浮游生物開展了定量研究;1891年,德國哈克爾提出遊泳動物和底棲生物兩個概念;1908~1913年,丹麥彼得松的工作奠定了海洋底棲生物定量研究的基礎;1946年,美國佐貝爾的《海洋微生物學》奠定了海洋微生物,主要是海洋細菌的研究基礎。
19世紀下半葉開始,各國競相派出海洋考察船、設立濱海生物研究機構,海洋生物的研究工作日益興盛。其中,最有名的海洋考察是英國「挑戰者」號調查船歷時三年半的環球調查,學者們採集了大量深層和中層生物,出版了50卷巨著,所記載的生物的新種達4400多個,使當時已知的海洋生物種數翻了幾番。
最古老的海洋生物研究機構是義大利那不勒斯海洋生物研究所,成立於1872年,1874年正式開放。1888年,英國海洋生物學會成立了普利茅斯海洋研究所。美國於1888年在伍茲霍爾建立海洋生物研究所,等等。它們至今仍是世界上最活躍的海洋生物研究中心,特別是伍茲霍爾海洋生物研究所的工作,對海洋生物學的發展起了重要的作用。
20世紀60、70年代以來,由於電了計算機、資訊理論、控制論和微量化學元素測定等數理化新成就、新技術的應用,海洋生物學的研究發展到新的階段。如英、日學者利用生物工程技術研製出控制海洋魚苗性別的方法;美國發射海洋衛星調查海洋魚群的數量和種類變化等。
中國對海洋生物的科學研究始於20世紀20年代,以後曾活躍一陣。30年代初在廈門組織了全國性的「中華海產生物學會」,30年代中期海洋生物研究中心逐漸轉移到青島。50年代及其以後,在中國科學院、教育部、國家水產局和海洋局系統以及一些省市,先後建立了海洋生物的研究機構,開展了全國性的海洋調查、漁場調查、海洋水產養殖和栽培,以及實驗生物學和海洋生物學基礎理論的研究,取得了許多較高水平的成果。
海洋生物學基本內容
海洋生物學研究的內容極為豐富,且隨著海洋調查手段和開發技術的改進而不斷地發展。可以說生物學的各個領域——分類、形態、區系分布、生態、生理、生化、遺傳等,在海洋生物學中均有相應的發展。
兩百多年來,生物學者基本上遵循林奈的兩界說,把海洋生物劃分為海洋植物和海洋動物兩大類。隨著分類學的發展,科學家們認識到這個分類法有不少缺點,如真菌和大多數細菌並不營光合作用,卻被歸入植物。現在,我們通常將海洋生物劃分為海洋細菌、海洋真菌、海洋植物和海洋動物四類。
海洋生物中,現知種類最多的是海洋動物,有16~20萬種,分布在動物界的數十個門類中。海洋植物一萬多種,主要是低等的海洋藻類,高等的海洋種子植物僅有100多種。海洋真菌不足500種。海洋細菌的種類較多。
海洋與陸地相比具有很大的特殊性,尤其是深海的強大壓力和黑暗無光,使海洋動物、細菌等在外部和內部形態上的多樣性和特殊性十分明顯。這些特徵和規律是無法從研究陸棲生物中得到的。
海洋生物學不但與海洋漁業生產直接相關,同時為海洋生態學、海洋地質學、海洋物理學、海洋化學等研究提供依據。如生活在海洋中的動物種數大大地少於陸地和淡水,但其門類之多又明顯地超過陸地和淡水,這說明海洋環境比陸地和淡水要穩定得多;熱帶亞熱帶海岸的紅樹林能延伸到北美百慕大群島、日本的九州,說明了海洋暖流的作用,等等。
海洋個體生態、種群生態、群落生態、生態系的研究是海洋生態學研究的基本層次。海洋個體生態和群落生態研究得較好的是海洋浮游生物和海洋底棲生物;海洋種群生態研究得較為充分的是海洋游泳生物中的魚類。
海洋生態系統以河口生態系、上升流生態系、珊瑚礁生態系及內灣生態系進展較快。海洋古生態學是研究古代海洋生物之間及其與地史時期海洋環境的相互關系,20世紀60年代以來,隨著石油、天然氣等的大力開發和深海鑽探計劃的實施,發展很快。
食物是生態學最基本的課題之一。對海洋食物鏈和食物網、海洋生物生產力的研究,也是海洋生態學的重要研究內容。由於人類對海洋資源的需求激增,海洋生物在經濟上、科學上的價值也愈益重要,因而這些方面的研究都已有不同程度的進展。
海洋是生命的發源地,地球上生命30多億年的發展史,其中85%以上的時間是完全在海洋中度過的。要研究生命的起源和演化問題,離不開海洋生物學的工作。海洋中生物門類,主要是動物門類的多樣性遠遠超過陸地和淡水,其中許多門類的動物只能生活在海洋中。要了解整個生物的分類系統及其演化過程,必須研究海洋生物學。
海洋佔地球表面面積的71%,又是眾多工業廢料的匯集地,海洋生態學的研究不但有利於保護生物的生存環境,而且直接關繫到海洋生物資源的開發和利用。
海洋生物具有一些特有的生理機能和生化特點,如海洋魚類和哺乳類的游泳能力、回聲定位和體溫的調節,已成為仿生學的重要研究內容。
在國民經濟建設中,海洋生物學也佔有重要地位。海洋生物是人類食品的重要來源,現可供食用的海洋藻類已達近百種,如海帶、紫菜;可供食用的海洋動物則更多,目前全世界所消耗的動物蛋白質,約有12.5%~20%(鮮品計算)來自海洋。
海洋生物還可作為工農業和葯物原料,如由海藻中提取的瓊膠、卡拉膠、褐藻膠,已分別用於食品、釀造、塗料、紡織、造紙和印刷工業;目前已從海洋生物體中提煉出各種酶和激素、多肽類、多糖類、脂酸等,已用於製作神經毒素、麻醉劑止血劑、降壓劑、抗生物質、抗菌素、抗癌物質等葯物;珍珠、紅珊瑚、角珊瑚等海洋生物,是名貴的裝飾品和工藝原料;紅樹林和海草具有護堤防浪等作用,它們的生長區是理想的海洋水產生產農牧化的基地;不少海洋生物還具有觀賞的價值。
海洋生物學是隨著調查的開展和手段的改進而發展。20世紀60年代以來,隨著新技術和新成就的運用,海洋科學出現了飛躍。相比之下海洋生物學的發展不如海洋科學的其他學科快,其中一個重要原因是調查手段和工具仍較落後陳舊。因此,海洋生物學的發展,亟待調查和實驗手段、儀器的革新。
海洋生態學研究是海洋生物學目前最為重要,也是最為活躍的一個領域。為科學地開發、利用和發展海洋生物資源,滿足人類的需求,應更有力地促進海洋生態學在理論和應用方面的進一步發展,了解各個海域的生物組成,種群結構和數量變動規律,群落的構成和更替,生態系的結構和功能,及其物質的轉換和能量的循環,以確保生物資源(種群密度)能持續地高產,預報生物數量和環境變化的方向,保持生態平衡。同時,促進海洋生物學其他領域的發展。
從海洋生物中尋找新葯,已成為海洋生物學研究的一個重要方向。隨著海洋葯物研究的深入,海洋生物增殖和養殖事業的發展,分子化學、生物工程的理論和手段的引入,不但能出現造福於人類的新葯、養殖新品種而且將促進海洋分子生物學、海洋生物工程學的建立和發展。
對海洋生物,尤其是對海底熱泉化能自養細菌和動物,及其生態系等的深入研究,將推動生命起源和演化問題的研究。
G. 海洋開發的開發的歷史
人類利用海洋已有幾千年的歷史。由於受到生產條件和技術水平的限制,早期的回開發活動主答要是用簡單的工具在海岸和近海中捕魚蝦、曬海鹽,以及海上運輸,逐漸形成了海洋漁業、海洋鹽業和海洋運輸業等傳統的海洋開發產業。
17世紀20年代至20世紀50年代,一些沿海國家開始開采海底煤礦、海濱砂礦和海底石油。
20世紀60年代以來,人類對礦物資源、能源的需求量不斷增加,開始大規模地向海洋索取財富。隨著科學技術的進步,對海洋資源及其環境的認識有了進一步的提高,海洋工程技術也有了很大發展,海洋開發進入到新的發展階段;大規模開發海底石油、天然氣和其他固體礦藏,開始建立潮汐發電站和海水淡化廠,從單純的捕撈海洋生物向增養殖方向發展,利用海洋空間興建海上機場、海底隧道、海上工廠、海底軍事基地等,形成了一些新興的海洋開發產業。
H. 海洋考古的發展歷程
科學的海洋考古學產生的很晚,1944年,法國海軍水下工作小組發明了自攜式水下呼吸器(簡稱內SCUBA ),即常規輕潛容,為包括考古學在內的一切水下科學探索提供了最基本的保證。
1960年,美國賓夕法尼亞大學教授喬治?巴斯(George Bass )對土耳其格里多亞角(Cape Gelidonya)海域的古典時代沉船遺址進行調查、發掘,開創性地在水下實踐了考古學方法,標志著水下考古技術的誕生。 此後,喬治·巴斯的海洋考古隊一直堅持地中海海域青銅時代海洋沉船的水下考古。他於1973年成立了德克薩斯A&M大學航海考古研究所,兼任人類學系海洋考古專業主任,出版了權威的《水下考古》一書。英國成立了「航海考古學會」,也先後調查、發掘、打撈了大西洋海域的一系列古代沉船,該學會編輯出版《國際航海考古與水下探索雜志(前述IJNA)》,成為面向全世界的高水平的航海和水下考古學術交流平台。在亞太海域,英國考古學者吉米?格林(Jeremy Green)在澳洲、泰國、菲律賓海域以及我國東南沿海的工作最具影響,1973年以來的沉船考古工作已經達到20多處。
I. 中國海洋學史的發展史
海洋學歷史應該不會太長!
但中國干貨的歷史是超級久遠的!
比如鮑魚拉,海參拉,
還有觀賞用的珍珠,珊瑚,古代很值錢的!
J. 海洋的歷史
我們的祖先在遠古時代已開始海洋捕撈。在山東省膠州市發現的新石器時代大汶口文化遺址中,有大量海魚骨骼和成堆的魚鱗。經鑒定,它們分隸於鰳魚、梭魚、黑鯛和藍點馬鮫等3目4科。說明約在4000~5000年以前,中國沿海先民已能獵取在大洋和近海之間洄遊的中、上層魚類,人們對海洋魚類習性的認識已有一定的水平。記述公元前11~前6世紀周朝情況的《詩經》中,多次出現「海」字,並有江河「朝宗於海」的認識。西漢時期,已開辟了從太平洋進入印度洋的航線。據記載,三國時出現了中國第一篇潮汐專論──嚴畯的《潮水論》(已佚)。唐宋時期,中國的潮汐研究已達到很高水平。明代時,出現了中國現存最早的地區性海產動物志──屠本畯的《閩中海錯疏》。1405~1433年,明朝鄭和 7次下「西洋」,最遠到達赤道以南的非洲東海岸和馬達加斯加島,比哥倫布從歐洲到美洲的航行(1492~1504)要早半個多世紀,而且在航海技術水平和對海洋的認識上,也遠遠超過當時的西方。可見,在古代的很長一段時間內,中國對海洋的認識和利用在世界上是居於前列的。
中國古代對海洋的認識和研究主要集中在海洋地貌、海洋氣象、海洋潮汐和海產生物4個方面。同時,為了利用灘塗和抵禦海洋自然災害,在海岸防護和圍墾工程方面,也取得許多成就。
海陸分布和海洋地貌知識 戰國時代,齊國的鄒衍(公元前305~前240)曾提出一種海洋型地球觀──大九洲說,闡述了世界海陸分布的大勢。他認為世界很大,像中國這樣大的陸地有81個,彼此被「裨海」相隔,又都被「大瀛海」環繞,再外面才是天地接壤之處。這里所說的「裨海」和「大瀛海」,分別相當於今日的「海」和「洋」。
晉代葛洪在《神仙傳》一書中,提出「東海三為桑田」、明確地表達了海陸屢有變遷的思想。
中國古代主要採用地文導航,所用的水路簿、針經和海圖,均盡可能地詳載航線上可用於導航的地貌:山形、水勢、島嶼、暗礁、港灣和海底泥等。例如保存至今的明代胡宗憲《籌海圖編》中的《沿海山沙圖》、《沿海郡縣圖》、《登萊遼海圖》,《鄭開陽雜著》中的《萬裏海防圖》、《海運全圖》,茅元儀《武備志》中的《海防圖》和《鄭和航海圖》等。其中,記載海洋地貌最為詳盡的是《鄭和航海圖》,該圖是中國傳統繪圖方法繪制海圖的高峰, 較正確地繪有中外島嶼846個,並分出島、嶼、沙、淺、石塘、港、礁、硤、石、門、洲等11種地貌類型。
中國古代海塘圖實際是河口海岸地貌圖,如清代方觀承《兩浙海塘通志》和翟均廉《海塘錄》中的圖。圖中明顯可見海塘分布並不連續,低平的海岸有海塘分布,塘外有大片灘塗;而海岸山地則沒有海塘。
海洋氣象知識 中國古代有關海洋氣象知識的書籍很多,僅《漢書·藝文志》中提到西漢時海中占驗書就有136卷,其中《海中日月彗虹雜占》有18卷。至元、明兩代,人們把水手和漁民的天氣經驗用五言和四言的韻語表達出來。如明代張燮《東西洋考》中記有「烏雲接日,雨即傾滴」,「迎雲對風行,風雨轉時辰」,「斷虹晚見,不明天變,斷虹早掛,有風不怕」等。
在海事活動中,風是至關重要的天氣要素,所以在古代對風的認識較為深刻。中國古代水手、漁民知道用各種方法預測海洋風暴。他們把一年中海上常有風暴的日期記下來,稱為「暴日」或「颶日」。一些航海書籍中記有全年暴日及其名稱,如《順風相送》中有逐月惡風條。並總結出暴風季節發生的規律和暴日在不同時節的頻率,從而找出海上活動的危險期和安全期。古代預測台風的一種辦法是觀察海洋現象。海洋長浪有很高的運動速度,台風還在外洋時,其形成的長浪已傳播到近海,形成涌浪,造成潮汐異常、海底淤泥攪起、海水發臭、海洋動物表現異常等現象。人們把上述現象稱之為「天神未動,海神先動」,並把這種無風的涌浪稱為「移浪」或「風潮」。
中國很早就以風作動力,用帆助航。東漢時,利用季風航海已有文字記載,把每年梅雨後出現的東南季風稱為「舶?風」。唐、宋以後,利用季風航海十分廣泛。明代鄭和7次出海, 多在冬、春季節利用東北季風啟航,又多在夏、秋季節利用西南季風返航,說明他們已較充分地認識和利用了亞洲南部、北印度洋上風向和海流季節性變化的規律。在航行途中他們觀察日月星辰的出沒和位移、風向、天色、雲狀、霾霧、氣溫及洋面波濤的變化,預測海洋氣象、水文潮汐的變化趨勢,保證了航行的安全。
海洋潮汐知識 中國殷商時代已出現"濤」字(),這個字後來被解釋為「潮」字的同義詞。現見中國古籍最早對海洋潮汐現象做出科學解釋的,是東漢王充。他在《論衡·書虛》篇中提出「濤之起也,隨月盛衰」,對潮汐和月亮的關系進行了論述。西晉楊泉,唐朝竇叔蒙和封演,宋代張君房、燕肅、余靖、沈括,元末明初史伯璇等,堅持發展了王充的理論。東晉葛洪和唐代盧肇引進了太陽在潮汐中的作用。竇叔蒙指出,「以潮汐作濤,必待於月。月與海相推,海與月相期」;對潮汐周期的推算,也很有見地;並繪制理論潮汐表「竇叔蒙濤時圖」(圖1)。
封演用「潛相感致,體於盈縮」的論點解釋潮汐成因。張君房在《潮說》中,最早定出潮時逐日推遲數為3.363刻(古時一晝夜為100刻)。燕肅則提出潮汐「隨日而應月,依陰而附陽」的理論,並改進理論潮時的推算,指出潮時逐日推遲數有大盡(一朔望月30天)和小盡(29天)之分,定大盡為3.72刻,小盡為3.735刻。沈括堅持「應月說」,最早對「平均高潮間隙」下了明確的定義,並主張用高潮間隙來修改地區性潮汐表。
中國古代對喇叭形河口涌潮的成因,也有深刻的認識。王充在批駁關於伍子胥冤魂驅水形成涌潮的迷信說法後,指出潮汐在大海中只是「漾馳而已」,進入殆小淺狹的河口後,才激起涌潮。葛洪則提出潮汐的「力」和「勢」。盧肇提出江水和海潮在狹窄的河道相遇,激而為斗,形成涌潮。燕肅則更確切地提出,錢塘江涌潮是由於河口存在攔門沙坎所致。清代周春注意到錢塘江潮有南潮、北潮之分。兩潮交叉重疊處正好在海寧塘靠岸,因此海寧成為觀潮的勝地。
實測潮汐表在中國發展也很早。東漢馬援在瓊州海峽兩邊建有「潮信碑」(今無存)。現存北宋呂昌明於1056年編制的「浙江四時潮候圖」,曾被刻成石碑立於錢塘江畔供渡江用。它比歐洲現存最早的潮汐表──大英博物館所藏的13世紀的「倫敦橋漲潮時間表」早得多。明清還出現許多潮汐實測表。
中國古代對潮汐的研究,至宋代達到高峰。由於古代潮汐研究的論述很多,流傳下來的文獻資料也較多,僅專論就不下數十種。其中,清代俞思謙編輯的《海潮輯說》、翟均廉《海塘錄》等收錄保存了古代不少潮汐著作。
海洋生物知識 中國古代對海洋生物的認識和研究,多集中在物種的形態、生態、分布和利用方面。其中,不少種類的名稱沿用至今。從遠古時代至16世紀,中國有關海洋生物的知識,主要散見於醫書和沿海地方誌中。16世紀末以後,出現了敘述海洋生物的專著。
公元前3世紀問世的《黃帝內經》,已提到海洋軟體動物烏賊和鮑。公元1世紀的《神農本草經》,記載了馬尾藻和羊棲菜,以及近江牡蠣等6種海洋軟體動物的形態、產地、食療性質和利用方法。宋代寇宗?#93;編輯的《本草衍義》中,收入的海洋生物葯物有海狗、海蛤、玳瑁、牡蠣和烏賊等十多種。
古代對海洋生物的生態習性有不少記載。三國吳人康泰《扶南傳》提到:南海珊瑚洲洲底有盤石,珊瑚生其上也。三國沈螢《臨海異物志》,敘述了招潮(一種小蟹)的活動與潮汐周期同步的生物節律。唐代段成式《酉陽雜俎》一書,記載了船蛆「攢木食船」;寄居蟹「寄居之蟲……本無殼,入空螺殼中載以行」;飛魚「魚長一尺,飛即凌雲空,息即歸潭底」;烏賊「遇大魚,輒放墨,方數尺,以混其身」等。
明清時期出現了不少地區性的海洋生物專著。主要有明代屠本畯的《閩中海錯疏》和清朝郭柏蒼的《海錯百一錄》,重點記錄了福建沿海的海洋生物。清朝郝懿行和李調元分別編寫的《記海錯》和《然犀志》,前者記錄山東沿海的海洋生物,後者記錄廣東沿海的海洋生物。
對海洋生物生態習性的了解與掌握,促進了中國古代海產養殖業的發展。據已發現的文獻記載,早在宋代就已養殖牡蠣、珍珠貝和蟶,鯔魚的養殖歷史也很悠久。
海岸工程 海塘 中國沿海特別是東南沿海,風暴潮災十分嚴重。據史載初步統計就有 213次。為了保護生命財產,發展農業生產,古代沿海地區普遍修築起海塘,其中以江浙海塘氣勢最雄偉、技術最復雜。它和萬里長城、大運河一起成為中國古代三項偉大工程。
海塘起源很早。史載東漢已開始有江浙海塘,唐代具有較大的規模。以後,技術不斷改進,先後出現板築法、竹籠實石法、坡陀法、縱橫疊石法等,並出現備塘河、坦水等附屬工程。清代康熙、雍正、乾隆三朝在歷代工程基礎上,動員較大人力修建了從金山衛到杭州的石塘。
潮閘 中國古代出海河口常設潮閘。北宋時修建的莆田木蘭陂是一座大型水利工程。建陂前溪海不分,潮汐往來,瀉鹵彌天,農田旱澇頻繁。建陂後,下御咸潮,上截淡水,灌田萬余頃,至今仍發揮著水利效益。
水城 山東蓬萊古水城(圖2),水城內有小海,風平浪靜,為宋元明清海防要地,至今猶存。它始建於1043年,擴建於1376年。水城有平浪台、防波堤、水門等,彼此配合,有效地遏止湧入水門的潮汐和風浪。水城碼頭高程設計也很合理。