A. 海洋的演化历史是什么
海洋起源与演化
海洋起源与演化(origin and evolution of the oceans) 海洋起源与地球起源密切相关。近两个世纪以来,人类有关海洋起源与演化问题的知识已取得很大进展。尽管问题还未得到解决,然而却有可能根据现有的资料(主要是地质记录)和现代的地球史观对海洋的发展提出一些模式。
一般认为地球远在46亿... ...
海水起源与演化 在地球历史的早期,
大洋水的形成 在地球演化早期,由星云凝聚而成的原始地球一方面继续吸积、扩大
原始大洋是酸性的热洋。原始大洋的酸性热水与火成岩中的矿物发生剧烈作用
早期大洋水
现代大洋水
洋盆的起源与演化 大洋盆地是海水汇聚的地方,它的形成与发展是海洋起源与演化的重要方面。
洋盆起源
洋盆的发展阶段
胚胎期的典型代表是东非裂谷系
洋盆演化史 在地球演化的历史中,大洋与大陆经常改变它们的地理位置、配置形式,以及它们的大小与数量。洋底扩张、大陆漂移,即板块分裂与聚合的作用至少已有7亿年了,它们也许还可能有长达20多亿年的历史。
距今5.7亿年的寒武纪...
距今3.7亿年左右的泥盆纪...
距今3亿年的晚石炭纪...
约2.25亿年前的二叠纪...
距今1.35~1.1亿年间的早白垩世...
距今0.7亿年的晚白垩世...
距今0.65亿年的古新世...
距今0.53亿年的始新世初..
约0.18亿年前的中新世期间..
约0.035亿年前的上新世时...
B. 海洋的历史变化
没有水、也没有任何生命的最初地球海洋是怎样形成的?海水是从哪里来的?
对这个问题目前科学还不能作出最后的答案,这是因为,它们与另一个具有普遍性的、同样未彻底解决的太阳系起源问题相联系着。
现在的研究证明,大约在50亿年前,从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转,一边自转。在运动过程中,互相碰撞,有些团块彼此结合,由小变大,逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中,在引力作用下急剧收缩,加之内部放射性元素蜕变,使原始地球不断受到加热增温;当内部温度达到足够高时,地内的物质包括铁、镍等开始熔解。在重力作用下,重的下沉并趋向地心集中,形成地核;轻者上浮,形成地壳和地幔。在高温下,内部的水分汽化与气体一起冲出来,飞升入空中。但是由于地心的引力,它们不会跑掉,只在地球周围,成为气水合一的圈层。
岩浆中夹带的水汽与冷凝结,地球表面开始有了水位于地表的一层地壳,在冷却凝结过程中,不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压,因而变得褶皱不平,有时还会被挤破,形成地震与火山爆发,喷出岩浆与热气。开始,这种情况发生频繁,后来渐渐变少,慢慢稳定下来。这种轻重物质分化,产生大动荡、大改组的过程,大概是在45亿年前完成了。
地壳经过冷却定形之后,地球就像个久放而风干了的苹果,表面皱纹密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各种地形一应俱全了。
在很长的一个时期内,天空中水气与大气共存于一体;浓云密布。天昏地暗,随着地壳逐渐冷却,大气的温度也慢慢地降低,水气以尘埃与火山灰为凝结核,变成水滴,越积越多。由于冷却不均,空气对流剧烈,形成雷电狂风,暴雨浊流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通过千川万壑,汇集成巨大的水体,这就是原始的海洋。
最初的海洋
原始的海洋,海水不是咸的,而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发,反复地形云致雨,重又落回地面,把陆地和海底岩石中的盐分溶解,不断地汇集于海水中。经过亿万年的积累融合,才变成了大体匀的咸水。同时,由于大气中当时没有氧气,也没有臭氧层,紫外线可以直达地面,靠海水的保护,生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前,即在海洋里产生了有机物,先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代,有了海藻类,在阳光下进行光合作用,产生了氧气,慢慢积累的结果,形成了臭氧层。此时,生物才开始登上陆地。
总之,经过水量和盐分的逐渐增加,及地质历史上的沧桑巨变,原始海洋逐渐演变成今天的海洋。
太平洋的形成
最初,地球上只有一个大洋,可称为泛大洋,它的面积是现在太平洋的两倍。当时陆地都连在一起,地球上只有一块大陆,可叫它为泛大陆。这块泛大陆从北极延伸至南极,是南北向分布的。
大约在2亿年前,地质学上叫做侏罗纪的时代,也就是陆地上恐龙这类身躯庞大的爬行动物盛行的时代,泛大陆分裂开来,北半球的那一块陆地叫北方古陆(也叫劳亚古陆),南半球的叫南方古陆(也叫冈瓦纳古陆)。南北两块大陆分裂开来,中间出现一个古地中海,名叫特提斯海。它的位置就是现在的地中海和欧洲南部的山系、中东的山地,以及黑海、里海、高加索山脉,一直到中国的喜马拉雅山系等,是一片东西向的海洋,与泛大洋相通。当时还没有大西洋、印度洋,北美洲与欧洲之间(现在北大西洋的位置)是一条很窄的封闭的内海,当时气候炎热,海水很浅,沉淀了一些盐类、石膏等蒸发岩。
印度洋的形成
到了1.3亿年前,北大西洋从一个很窄的内海开裂扩大,它的东部与古地中海相通,西部与古太平洋相通,那时,南美洲与北美洲是分开的。随后南方古陆开始分裂,南美洲与非洲分开,两块大陆开裂漂移形成海洋,但与北大西洋并未贯通,海水从南面进出,是非洲与南美洲之间的一个大海盆。南方古陆的东半部也开始破碎分开,使非洲同澳大利亚、印度、南极洲分开,这两者之间出现了最原始的印度洋。
大西洋的形成
大西洋不断在开裂、扩大并加深,到9000万年前,大西洋南北贯通了,开始是表层海水可以南北交流,底部仍有一片高地阻隔,北部大西洋同地中海相通,南部地中海与太平洋相通,一直到7000万年前,南北才完全贯通。大西洋已扩张到几千千米宽,洋底的深度也达到5000米,大西洋形成了。
大西洋与北冰洋的贯通,是5000万年前的事。这段时间里,印度与澳大利亚南极大陆分开,从而产生了爪哇海盆,印度向北漂移,在6500万年前,开始是快速的,每年移动10厘米,长驱北上一直漂移了8000千米的距离,向亚洲大陆撞去。印度北移,非洲大陆向北,古地中海先后消失,残留的海盆形成现在的地中海、黑海、里海,古地中海大部分被挤压升高为一系列的山脉,成为地球上最复杂高大的山脉带。
因此,世界海洋中,太平洋是最古老的海洋,是泛大洋演化发展的结果。大西洋、印度洋是年轻的新生的海洋,大西洋形成到现在这样的面貌,只有五六千年的历史,而印度洋的形成,年龄更小一些。直至今日随着地球深部的运动,大陆海洋仍在变化之中。
C. 海洋历史有哪些
(从史前到18世纪末)
海洋学知识是在海洋生产实践和航海探险中开始累积的。这个时期可以分为两个阶段:古代阶段和海洋地理考察阶段。
古代阶段
(从史前到14世纪) 在中国,5000年前出现了独木舟,3000年前出现了木帆船。公元前200~公元100年,中国沿海航线已经畅通,并开辟了通过朝鲜半岛到达日本诸岛,绕过中南半岛到达印度和斯里兰卡等航线。据文献记载,公元12世纪初中国人已把指南针应用于航海。
距今4000~5000年前,居住在地中海地区的美索不达米亚、埃及和希腊克里特岛的居民,已具有一些海洋知识。公元前2000~前1000年左右,腓尼基人曾利用太阳和行星的位置确定方位,开辟了从直布罗陀海峡远航大西洋的航线,发现了加那利群岛。公元前6世纪,腓尼基人通过红海,进行了环非洲的航行。公元前5世纪,出现了以地中海为中心的地图。公元8世纪到11世纪之间,挪威人曾越过大西洋,发现了格陵兰和纽芬兰,并在那里从事渔业活动。
由于航线的开辟和航海活动的发展促进了人们对海洋现象的认识。其中突出的是对潮汐现象及其成因的认识。公元前4世纪,古希腊亚里士多德在《气象学》中记载了潮汐现象;古希腊皮西亚斯记录了大潮与小潮,发现了潮汐主要起因于月球。公元前2世纪,巴比伦赛留卡斯在波斯湾对潮汐进行观察,并与地中海(几乎无潮汐)进行了比较,还发现波斯湾日潮不相等现象。公元前1世纪,古希腊波西东尼斯(Posidonius,波塞多纽)在加的斯观察潮汐,发现潮差受月球相位的影响。公元1世纪,中国王充明确地指出潮汐同月相的相关性。公元8世纪,中国窦叔蒙在《海涛志》中,不仅指出了潮汐和月相的相关性,而且论述了海洋潮汐变化逐日、逐月、逐年的周期性,建立了现知世界上最早根据月球位置推算出每月和每天高、低潮的图解表。公元11世纪,中国燕肃在《海潮论》中分析了潮汐与太阳和月球的关系,潮汐的月变化以及形成钱塘江涌潮的地理因素等。
海洋生物知识随着航海也积累起来,如公元前300多年,亚里士多德在《动物志》中记载了爱琴海 170多种动物;公元前2~前1世纪,中国的《尔雅》除记有海洋动物外,还有海藻的记载。
古代海洋探险的另一大贡献是证实地球的形状。公元前5世纪,巴门尼德宣称地球是圆的。公元前250年左右,厄拉多塞尼计算出地球的圆周长为 39690公里,与地球的实际周长十分接近,并画出了地球的经纬线,提出了绕地球航海一周的想法。公元2世纪中叶,托勒密地图绘有海洋。他指出大西洋和印度洋同地中海一样,是闭合的大洋,并认为地球东西两点彼此十分接近,如果向西航行,则可以抵达东端。这一观念在1300多年后,启发了哥伦布的向西远航的设想。
D. 海洋 发展史
海洋是怎样形成的
对这个问题目前科学还不能作出最后的答案,这是因为,它们与另一个具有普遍性的、同样未彻底解决的太阳系起源问题相联系着。
现在的研究证明,大约在50亿年前,从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转,一边自转。在运动过程中,互相碰撞,有些团块彼此结合,由小变大,逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中,在引力作用下急剧收缩,加之内部放射性元素蜕变,使原始地球不断受到加热增温;当内部温度达到足够高时,地内的物质包括铁、镍等开始熔解。在重力作用下,重的下沉并趋向地心集中,形成地核;轻者上浮,形成地壳和地幔。在高温下,内部的水分汽化与气体一起冲出来,飞升入空中。但是由于地心的引力,它们不会跑掉,只在地球周围,成为气水合一的圈层。
位于地表的一层地壳,在冷却凝结过程中,不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压,因而变得褶皱不平,有时还会被挤破,形成地震与火山爆发,喷出岩浆与热气。开始,这种情况发生频繁,后来渐渐变少,慢慢稳定下来。这种轻重物质分化,产生大动荡、大改组的过程,大概是在45亿年前完成了。
地壳经过冷却定形之后,地球就像个久放而风干了的苹果,表面皱纹密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各种地形一应俱全了。
在很长的一个时期内,天空中水气与大气共存于一体;浓云密布。天昏地暗,随着地壳逐渐冷却,大气的温度也慢慢地降低,水气以尘埃与火山灰为凝结核,变成水滴,越积越多。由于冷却不均,空气对流剧烈,形成雷电狂风,暴雨浊流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通过千川万壑,汇集成巨大的水体,这就是原始的海洋。
原始的海洋,海水不是咸的,而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发,反复地形云致雨,重又落回地面,把陆地和海底岩石中的盐分溶解,不断地汇集于海水中。经过亿万年的积累融合,才变成了大体匀的咸水。同时,由于大气中当时没有氧气,也没有臭氧层,紫外线可以直达地面,靠海水的保护,生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前,即在海洋里产生了有机物,先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代,有了海藻类,在阳光下进行光合作用,产生了氧气,慢慢积累的结果,形成了臭氧层。此时,生物才开始登上陆地。
总之,经过水量和盐分的逐渐增加,及地质历史上的沧桑巨变,原始海洋逐渐演变成今天的海洋。
E. 海洋的演化是怎样的
地球及其海洋的演化的故事无疑是世界上最伟大的奇事、肥皂剧和灾难电影的汇演。地球就是演出的大舞台,而古代和现代的生命的所有形式扮演着舞台上的角色。故事开始于一个奇异陌生的环境,地面受到小行星剧烈的碰撞,猛烈的火山不断喷发,频发的大地震撕扯着陆地。间或寒冷的气温使地球突然陷入严寒,其余的时候这个星球倒是适于生活的温暖舒适的地方。当大陆发生漂移、相互碰撞或相互分离时,海平面将发生升降变化,在这个壮观一幕中的角色也随之发生变化。有时它们形态相似,有时却又是迥然不同的生命体。在使生物发生灾变的事件中,新的角色出现了,而原来的个体有的受到了致命性的伤害,有的则被新的居统治地位的种类所取代。在整个故事中,一个不变的因子贯穿着大部分阶段,这就是:海洋存在着并孕育着生命。海洋和她的居民在地球的发展和生命的演化中起着重要的作用。我们人类相当于这个故事近尾声时的一瞬。但是通过追寻海洋与生命的演化过程和地球不断变化的历史,我们对我们这个动态的星球、对生命的脆弱以及我们人类自身的起源有了深入的了解。这是每个人都应该知道的一个故事,因为从中真实地透视出我们人类自身的渺小,以及我们可能对地球产生的巨大影响。
在开始追述历史的航行前,重要的是记录下来地球的历史是怎样拼合起来的,以及为什么其中一些片段谜一样地缺失了。我们利用现代科技可以把孩子们的成长过程录下来,以便将来一天他们可以看到自己的出生和成长。遗憾的是,地球和海洋的形成和演化过程没有录像。科学家们只能从古老的岩石、化石和其他行星中寻找线索,重现地球和海洋的历史。比如我们对地球形成的了解,基本上是得自于对星际碰撞、陨星、古老的陨石坑和惰性气体的研究。这些惰性气体如氙、氪、氩在太阳上含量丰富,在地球上却很稀少。
科学家们在研究古地球、海洋和早期海洋中的生命时所遇到的难题是现代海洋采样的难度所无法相比的。逻辑上,有关早期海洋和原始海洋中生命的最佳信息应来自于海底的沉积物和埋藏的化石。然而当我们探讨了海洋的地质情况、海底扩张和洋壳在深海沟的消亡后,我们发现洋壳在不断地再生循环着。虽然地球有几十亿年的历史,但现代海洋里最老的沉积物和岩石的年龄只有一亿八千万年左右。幸好大陆板块没有发生显著的再循环,高山的岩石中经常含有被抬升于海面之上的古老的海洋沉积物和化石。但是岩石和化石记录远不够完整,常常比较分散,使解译变得比较困难。
几个世纪以来,科学家们在大陆、海洋甚至外层空间搜寻能解答地球演化之谜的星星点点的证据。本文对星际演化的阐述中,由于篇幅所限,只包括了一部分解译地球历史的化石和岩石的描述。
另一个将简要提及但却更为重要的信息来源是深海钻探计划(DSDP)以及其后继者大洋钻探计划(ODP)。这两个计划是国际上空前的一次科学家、技术人员和管理者的大合作,其目的就是从深海底采集沉积物和岩芯样品。这些深海孔资料曾经为板块构造、海平面变化和全球气候变化研究提供了一些最为重要的丰富的科学数据。
地球大约有45亿年的历史,地球演化发生的时间尺度通常是几十亿年、几百万年和几十万年的数量级。但是我们往往以人的一生的长短来考虑时间尺度,数量级是一百年,细分后还有年、月、星期、小时和分钟这样的时间片段。地质学家利用岩石研究地球的历史时,意识到对应于地球演化阶段建立一种参考时间的方法的必要性,所以他们建立了地质年代表。
地质年代表中世代的划分基于某些化石或化石群的出现和消失。起初,地质年代被划分为有生命时代和无生命时代两个部分。近几十年来,研究发现原始生命开始的时间要比以前认为的要早的多,因此改变了最初的年代划分系统。根据现在的分类,地球历史的最早时期称为前寒武纪,从45亿年前到大约5.5亿年前,这段时期生物的演化还不足以留下丰富的化石。从寒武纪开始(约5.5亿年前),划分出古生代、中生代和新生代,分别代表古代生物、过渡时期生物和现代生物的时代。
海洋的诞生
在地球早期的生长过程中,巨大的星际碰撞有规律地发生着,把大量的尘埃释放到大气中,遮住了所有的阳光,使地球陷入彻底的黑暗中。彗星、大量凝固的气体和冰块以及小行星撞击着地球,猛烈的风暴在地球上肆虐。巨大的撞击和不断的火山喷发产生的大爆炸使埋藏于岩石中的水和气体释放到大气中。这时的大气,条件恶劣,密度很大,由二氧化碳、水蒸气、氮气和其他几种气体组成。尘埃、蒸汽和火山灰形成的黑云笼罩着天空,狂雷巨闪划破黑暗,炽热的岩浆海在地面上沸腾着、激荡着。早期地球的黑暗让人无法想像它会变成一个蓝色的星球。
科学家们利用一种新技术来估测地球诞生的时间:放射性测年。地球上所有的元素由于它们原子核内的中子和质子数的不同,而有一定的原子量。一些元素如铀、镭、钾和碳,由于同一种元素的原子核内中子数不同而有几种不同的表现形式,称为元素的同位素。同位素原子量虽然不同,但它们的化学性质是相同的。一些同位素不稳定,具有放射性。放射性同位素以一定的速率衰变,衰变速率称为半衰期。元素的半衰期就是这种元素从原始质量衰变到一半时所花费的时间。如果地质学家知道了某种元素的半衰期,他们就可以通过测定每体和子体(衰变的产物)的质量来计算岩石的年龄。例如,碳有三种同位素:两种是稳定的(碳12和碳13);一种是不稳定的,即具有放射性(碳14)。当碳14衰变时,放出热量,生成氮14。碳14的半衰期是5570年,也就是说,在某种物质中的碳14需要花5570年的时间使一半的碳14转变为氮14。地质学家们可以通过测定现在岩石中碳14和氮14的量,来估计岩石的年龄,这就是碳测年法。
科学家们认为陨石和地球具有相同的年龄,通过对陨石进行放射性测年,得出陨石已经有45亿岁了。现在,科学家们认为地球在早期形成过程中受到一个巨大的小行星撞击,使地球的一部分脱离出去,形成了月球。所有的月球岩石的测年结果都略小于45亿年。古陨石坑,尤其是月球表面上的古陨石坑中的岩石的测年结果表明,大约45亿年前,地球已经长到了现在的大小,彗星和小行星的撞击频率开始减慢。
到44亿年前,撞击的减少使岩浆海的活动减弱,地球的表面开始冷却,慢慢地,冷凝的岩浆形成一层薄而黑的地壳覆盖着地球。虽然行星撞击和火山喷发时不时地把地壳撕开,把炽热的岩浆喷向天空,但是,随着撞击的不断减少,冷却的不断进行,地球表面形成了越来越厚的地壳。冷却使大气中的水蒸气冷凝,水滴以降雨的形式落到地面上。不久,暴雨冲刷大地,形成了第一个水的海洋。这时的海水是酸性的,而且非常热,水温大概有100℃(212°F)。火山喷发和大量的降雨把一些元素带入海洋中,使海洋稍稍有一点儿盐度。环绕地球的大气仍充满着二氧化碳,并且密度大,具有腐蚀性。随着越来越多冷凝水的形成,阳光开始穿透黑云。这时海的周围矗立着高高的环形山,但水的侵蚀力量是巨大的,凶猛的洪水冲出深谷,冲蚀着山峰。最近的几次小行星撞击使海洋产生了滔天巨浪,海啸席卷了整个地球。因为那时的月球更接近;地球,所以海洋中的潮汐作用很强。
大气中的二氧化碳开始溶入海洋,与海洋中的碳酸根离子结合形成碳酸钙或石灰石。随着沉积在海底的石灰石越来越多,大气中的二氧化碳逐渐减少,天空变得明亮起来。碳酸钙调节着海洋的酸性,使海洋的化学环境略带苦涩,其作用就像胃酸过多的人服用的抗酸药物一样。太阳的辐射增加,使地球的温度上升,大量的水从海洋中蒸发出来,使海平面下降,露出许多陆地。在雨水和河流的风化作用下,更多的矿物质从新的陆地进入海洋,海洋的盐度开始上升。
在这一时期,地球上的气候变化可能异常剧烈,同时火山喷发、地震海啸仍不断改造着地球表面。一些科学家认为,在这段时期,灾难性的小行星碰撞仍时有发生,海洋以几十年为周期不断地蒸发着、改造着。
F. 简述海洋生命发展史
海洋生物学是研究海洋中生命现象、过程及其规律的科学,是海洋科学的一个主要学科,也是生命科学的一个重要分支。 海洋生物学主要研究海洋里生命的起源和演化,生物的分类和分布、发育和生长、生理、生化和遗传,特别是海洋生态。其目的是阐明生命的本质,海洋生物的特点和习性,及其与海洋环境间的相互关系,海洋中发生的各种生物学现象及其变化规律,进而利用这些规律为人类生活和生产服务。
海洋生物学发展简史
公元前四世纪,古希腊科学家亚里士多德在《动物志》中记述了170多种海洋生物,按现代分类包括有海绵动物、腔肠动物、蠕虫、软体动物、节肢动物、棘皮动物、原索动物、鱼类、爬行类、海鸟、海兽等十多个主要动物类群,其中海洋鱼类即有110多种。
公元前三世纪左右刊行的中国《黄帝内经》中,已有用墨鱼和鲍治病的记录。公元前一世纪前成书的《尔雅》,不但记载有海洋动物,而且还有海洋藻类。公元初古罗马普利尼乌斯的《自然历史志》,记录了170多种海洋生物。中国明朝屠本睃的《闽中海错疏》,记载有200多种海产生物。
随着自然科学和航运事业的发展,海洋生物学进入到科学的研究阶段。1674年,荷兰列文虎克最先发现海洋原生动物;1777年,丹麦米勒开始应用显微镜观察北海的浮游生物;19世纪前期,爱伦贝格在海洋中发现硅鞭藻类;英国达尔文对他在1831~1836年“贝格尔”号航海中采集的蔓足类和珊瑚类,进行了出色研究;德国米勒于1845年使用浮游生物网,采集和研究海洋浮游生物。
英国福布斯在19世纪中期先后提出海洋生物垂直分布的分带现象,按深度将爱琴海分成九个带,并发表《英国海产生物分布图》;德国亨森于1887年提出浮游生物的概念,并对海洋浮游生物开展了定量研究;1891年,德国哈克尔提出游泳动物和底栖生物两个概念;1908~1913年,丹麦彼得松的工作奠定了海洋底栖生物定量研究的基础;1946年,美国佐贝尔的《海洋微生物学》奠定了海洋微生物,主要是海洋细菌的研究基础。
19世纪下半叶开始,各国竞相派出海洋考察船、设立滨海生物研究机构,海洋生物的研究工作日益兴盛。其中,最有名的海洋考察是英国“挑战者”号调查船历时三年半的环球调查,学者们采集了大量深层和中层生物,出版了50卷巨著,所记载的生物的新种达4400多个,使当时已知的海洋生物种数翻了几番。
最古老的海洋生物研究机构是意大利那不勒斯海洋生物研究所,成立于1872年,1874年正式开放。1888年,英国海洋生物学会成立了普利茅斯海洋研究所。美国于1888年在伍兹霍尔建立海洋生物研究所,等等。它们至今仍是世界上最活跃的海洋生物研究中心,特别是伍兹霍尔海洋生物研究所的工作,对海洋生物学的发展起了重要的作用。
20世纪60、70年代以来,由于电了计算机、信息论、控制论和微量化学元素测定等数理化新成就、新技术的应用,海洋生物学的研究发展到新的阶段。如英、日学者利用生物工程技术研制出控制海洋鱼苗性别的方法;美国发射海洋卫星调查海洋鱼群的数量和种类变化等。
中国对海洋生物的科学研究始于20世纪20年代,以后曾活跃一阵。30年代初在厦门组织了全国性的“中华海产生物学会”,30年代中期海洋生物研究中心逐渐转移到青岛。50年代及其以后,在中国科学院、教育部、国家水产局和海洋局系统以及一些省市,先后建立了海洋生物的研究机构,开展了全国性的海洋调查、渔场调查、海洋水产养殖和栽培,以及实验生物学和海洋生物学基础理论的研究,取得了许多较高水平的成果。
海洋生物学基本内容
海洋生物学研究的内容极为丰富,且随着海洋调查手段和开发技术的改进而不断地发展。可以说生物学的各个领域——分类、形态、区系分布、生态、生理、生化、遗传等,在海洋生物学中均有相应的发展。
两百多年来,生物学者基本上遵循林奈的两界说,把海洋生物划分为海洋植物和海洋动物两大类。随着分类学的发展,科学家们认识到这个分类法有不少缺点,如真菌和大多数细菌并不营光合作用,却被归入植物。现在,我们通常将海洋生物划分为海洋细菌、海洋真菌、海洋植物和海洋动物四类。
海洋生物中,现知种类最多的是海洋动物,有16~20万种,分布在动物界的数十个门类中。海洋植物一万多种,主要是低等的海洋藻类,高等的海洋种子植物仅有100多种。海洋真菌不足500种。海洋细菌的种类较多。
海洋与陆地相比具有很大的特殊性,尤其是深海的强大压力和黑暗无光,使海洋动物、细菌等在外部和内部形态上的多样性和特殊性十分明显。这些特征和规律是无法从研究陆栖生物中得到的。
海洋生物学不但与海洋渔业生产直接相关,同时为海洋生态学、海洋地质学、海洋物理学、海洋化学等研究提供依据。如生活在海洋中的动物种数大大地少于陆地和淡水,但其门类之多又明显地超过陆地和淡水,这说明海洋环境比陆地和淡水要稳定得多;热带亚热带海岸的红树林能延伸到北美百慕大群岛、日本的九州,说明了海洋暖流的作用,等等。
海洋个体生态、种群生态、群落生态、生态系的研究是海洋生态学研究的基本层次。海洋个体生态和群落生态研究得较好的是海洋浮游生物和海洋底栖生物;海洋种群生态研究得较为充分的是海洋游泳生物中的鱼类。
海洋生态系统以河口生态系、上升流生态系、珊瑚礁生态系及内湾生态系进展较快。海洋古生态学是研究古代海洋生物之间及其与地史时期海洋环境的相互关系,20世纪60年代以来,随着石油、天然气等的大力开发和深海钻探计划的实施,发展很快。
食物是生态学最基本的课题之一。对海洋食物链和食物网、海洋生物生产力的研究,也是海洋生态学的重要研究内容。由于人类对海洋资源的需求激增,海洋生物在经济上、科学上的价值也愈益重要,因而这些方面的研究都已有不同程度的进展。
海洋是生命的发源地,地球上生命30多亿年的发展史,其中85%以上的时间是完全在海洋中度过的。要研究生命的起源和演化问题,离不开海洋生物学的工作。海洋中生物门类,主要是动物门类的多样性远远超过陆地和淡水,其中许多门类的动物只能生活在海洋中。要了解整个生物的分类系统及其演化过程,必须研究海洋生物学。
海洋占地球表面面积的71%,又是众多工业废料的汇集地,海洋生态学的研究不但有利于保护生物的生存环境,而且直接关系到海洋生物资源的开发和利用。
海洋生物具有一些特有的生理机能和生化特点,如海洋鱼类和哺乳类的游泳能力、回声定位和体温的调节,已成为仿生学的重要研究内容。
在国民经济建设中,海洋生物学也占有重要地位。海洋生物是人类食品的重要来源,现可供食用的海洋藻类已达近百种,如海带、紫菜;可供食用的海洋动物则更多,目前全世界所消耗的动物蛋白质,约有12.5%~20%(鲜品计算)来自海洋。
海洋生物还可作为工农业和药物原料,如由海藻中提取的琼胶、卡拉胶、褐藻胶,已分别用于食品、酿造、涂料、纺织、造纸和印刷工业;目前已从海洋生物体中提炼出各种酶和激素、多肽类、多糖类、脂酸等,已用于制作神经毒素、麻醉剂止血剂、降压剂、抗生物质、抗菌素、抗癌物质等药物;珍珠、红珊瑚、角珊瑚等海洋生物,是名贵的装饰品和工艺原料;红树林和海草具有护堤防浪等作用,它们的生长区是理想的海洋水产生产农牧化的基地;不少海洋生物还具有观赏的价值。
海洋生物学是随着调查的开展和手段的改进而发展。20世纪60年代以来,随着新技术和新成就的运用,海洋科学出现了飞跃。相比之下海洋生物学的发展不如海洋科学的其他学科快,其中一个重要原因是调查手段和工具仍较落后陈旧。因此,海洋生物学的发展,亟待调查和实验手段、仪器的革新。
海洋生态学研究是海洋生物学目前最为重要,也是最为活跃的一个领域。为科学地开发、利用和发展海洋生物资源,满足人类的需求,应更有力地促进海洋生态学在理论和应用方面的进一步发展,了解各个海域的生物组成,种群结构和数量变动规律,群落的构成和更替,生态系的结构和功能,及其物质的转换和能量的循环,以确保生物资源(种群密度)能持续地高产,预报生物数量和环境变化的方向,保持生态平衡。同时,促进海洋生物学其他领域的发展。
从海洋生物中寻找新药,已成为海洋生物学研究的一个重要方向。随着海洋药物研究的深入,海洋生物增殖和养殖事业的发展,分子化学、生物工程的理论和手段的引入,不但能出现造福于人类的新药、养殖新品种而且将促进海洋分子生物学、海洋生物工程学的建立和发展。
对海洋生物,尤其是对海底热泉化能自养细菌和动物,及其生态系等的深入研究,将推动生命起源和演化问题的研究。
G. 海洋开发的开发的历史
人类利用海洋已有几千年的历史。由于受到生产条件和技术水平的限制,早期的回开发活动主答要是用简单的工具在海岸和近海中捕鱼虾、晒海盐,以及海上运输,逐渐形成了海洋渔业、海洋盐业和海洋运输业等传统的海洋开发产业。
17世纪20年代至20世纪50年代,一些沿海国家开始开采海底煤矿、海滨砂矿和海底石油。
20世纪60年代以来,人类对矿物资源、能源的需求量不断增加,开始大规模地向海洋索取财富。随着科学技术的进步,对海洋资源及其环境的认识有了进一步的提高,海洋工程技术也有了很大发展,海洋开发进入到新的发展阶段;大规模开发海底石油、天然气和其他固体矿藏,开始建立潮汐发电站和海水淡化厂,从单纯的捕捞海洋生物向增养殖方向发展,利用海洋空间兴建海上机场、海底隧道、海上工厂、海底军事基地等,形成了一些新兴的海洋开发产业。
H. 海洋考古的发展历程
科学的海洋考古学产生的很晚,1944年,法国海军水下工作小组发明了自携式水下呼吸器(简称内SCUBA ),即常规轻潜容,为包括考古学在内的一切水下科学探索提供了最基本的保证。
1960年,美国宾夕法尼亚大学教授乔治?巴斯(George Bass )对土耳其格里多亚角(Cape Gelidonya)海域的古典时代沉船遗址进行调查、发掘,开创性地在水下实践了考古学方法,标志着水下考古技术的诞生。 此后,乔治·巴斯的海洋考古队一直坚持地中海海域青铜时代海洋沉船的水下考古。他于1973年成立了德克萨斯A&M大学航海考古研究所,兼任人类学系海洋考古专业主任,出版了权威的《水下考古》一书。英国成立了“航海考古学会”,也先后调查、发掘、打捞了大西洋海域的一系列古代沉船,该学会编辑出版《国际航海考古与水下探索杂志(前述IJNA)》,成为面向全世界的高水平的航海和水下考古学术交流平台。在亚太海域,英国考古学者吉米?格林(Jeremy Green)在澳洲、泰国、菲律宾海域以及我国东南沿海的工作最具影响,1973年以来的沉船考古工作已经达到20多处。
I. 中国海洋学史的发展史
海洋学历史应该不会太长!
但中国干货的历史是超级久远的!
比如鲍鱼拉,海参拉,
还有观赏用的珍珠,珊瑚,古代很值钱的!
J. 海洋的历史
我们的祖先在远古时代已开始海洋捕捞。在山东省胶州市发现的新石器时代大汶口文化遗址中,有大量海鱼骨骼和成堆的鱼鳞。经鉴定,它们分隶于鳓鱼、梭鱼、黑鲷和蓝点马鲛等3目4科。说明约在4000~5000年以前,中国沿海先民已能猎取在大洋和近海之间洄游的中、上层鱼类,人们对海洋鱼类习性的认识已有一定的水平。记述公元前11~前6世纪周朝情况的《诗经》中,多次出现“海”字,并有江河“朝宗于海”的认识。西汉时期,已开辟了从太平洋进入印度洋的航线。据记载,三国时出现了中国第一篇潮汐专论──严畯的《潮水论》(已佚)。唐宋时期,中国的潮汐研究已达到很高水平。明代时,出现了中国现存最早的地区性海产动物志──屠本畯的《闽中海错疏》。1405~1433年,明朝郑和 7次下“西洋”,最远到达赤道以南的非洲东海岸和马达加斯加岛,比哥伦布从欧洲到美洲的航行(1492~1504)要早半个多世纪,而且在航海技术水平和对海洋的认识上,也远远超过当时的西方。可见,在古代的很长一段时间内,中国对海洋的认识和利用在世界上是居于前列的。
中国古代对海洋的认识和研究主要集中在海洋地貌、海洋气象、海洋潮汐和海产生物4个方面。同时,为了利用滩涂和抵御海洋自然灾害,在海岸防护和围垦工程方面,也取得许多成就。
海陆分布和海洋地貌知识 战国时代,齐国的邹衍(公元前305~前240)曾提出一种海洋型地球观──大九洲说,阐述了世界海陆分布的大势。他认为世界很大,像中国这样大的陆地有81个,彼此被“裨海”相隔,又都被“大瀛海”环绕,再外面才是天地接壤之处。这里所说的“裨海”和“大瀛海”,分别相当于今日的“海”和“洋”。
晋代葛洪在《神仙传》一书中,提出“东海三为桑田”、明确地表达了海陆屡有变迁的思想。
中国古代主要采用地文导航,所用的水路簿、针经和海图,均尽可能地详载航线上可用于导航的地貌:山形、水势、岛屿、暗礁、港湾和海底泥等。例如保存至今的明代胡宗宪《筹海图编》中的《沿海山沙图》、《沿海郡县图》、《登莱辽海图》,《郑开阳杂著》中的《万里海防图》、《海运全图》,茅元仪《武备志》中的《海防图》和《郑和航海图》等。其中,记载海洋地貌最为详尽的是《郑和航海图》,该图是中国传统绘图方法绘制海图的高峰, 较正确地绘有中外岛屿846个,并分出岛、屿、沙、浅、石塘、港、礁、硖、石、门、洲等11种地貌类型。
中国古代海塘图实际是河口海岸地貌图,如清代方观承《两浙海塘通志》和翟均廉《海塘录》中的图。图中明显可见海塘分布并不连续,低平的海岸有海塘分布,塘外有大片滩涂;而海岸山地则没有海塘。
海洋气象知识 中国古代有关海洋气象知识的书籍很多,仅《汉书·艺文志》中提到西汉时海中占验书就有136卷,其中《海中日月彗虹杂占》有18卷。至元、明两代,人们把水手和渔民的天气经验用五言和四言的韵语表达出来。如明代张燮《东西洋考》中记有“乌云接日,雨即倾滴”,“迎云对风行,风雨转时辰”,“断虹晚见,不明天变,断虹早挂,有风不怕”等。
在海事活动中,风是至关重要的天气要素,所以在古代对风的认识较为深刻。中国古代水手、渔民知道用各种方法预测海洋风暴。他们把一年中海上常有风暴的日期记下来,称为“暴日”或“飓日”。一些航海书籍中记有全年暴日及其名称,如《顺风相送》中有逐月恶风条。并总结出暴风季节发生的规律和暴日在不同时节的频率,从而找出海上活动的危险期和安全期。古代预测台风的一种办法是观察海洋现象。海洋长浪有很高的运动速度,台风还在外洋时,其形成的长浪已传播到近海,形成涌浪,造成潮汐异常、海底淤泥搅起、海水发臭、海洋动物表现异常等现象。人们把上述现象称之为“天神未动,海神先动”,并把这种无风的涌浪称为“移浪”或“风潮”。
中国很早就以风作动力,用帆助航。东汉时,利用季风航海已有文字记载,把每年梅雨后出现的东南季风称为“舶?风”。唐、宋以后,利用季风航海十分广泛。明代郑和7次出海, 多在冬、春季节利用东北季风启航,又多在夏、秋季节利用西南季风返航,说明他们已较充分地认识和利用了亚洲南部、北印度洋上风向和海流季节性变化的规律。在航行途中他们观察日月星辰的出没和位移、风向、天色、云状、霾雾、气温及洋面波涛的变化,预测海洋气象、水文潮汐的变化趋势,保证了航行的安全。
海洋潮汐知识 中国殷商时代已出现"涛”字(),这个字后来被解释为“潮”字的同义词。现见中国古籍最早对海洋潮汐现象做出科学解释的,是东汉王充。他在《论衡·书虚》篇中提出“涛之起也,随月盛衰”,对潮汐和月亮的关系进行了论述。西晋杨泉,唐朝窦叔蒙和封演,宋代张君房、燕肃、余靖、沈括,元末明初史伯璇等,坚持发展了王充的理论。东晋葛洪和唐代卢肇引进了太阳在潮汐中的作用。窦叔蒙指出,“以潮汐作涛,必待于月。月与海相推,海与月相期”;对潮汐周期的推算,也很有见地;并绘制理论潮汐表“窦叔蒙涛时图”(图1)。
封演用“潜相感致,体于盈缩”的论点解释潮汐成因。张君房在《潮说》中,最早定出潮时逐日推迟数为3.363刻(古时一昼夜为100刻)。燕肃则提出潮汐“随日而应月,依阴而附阳”的理论,并改进理论潮时的推算,指出潮时逐日推迟数有大尽(一朔望月30天)和小尽(29天)之分,定大尽为3.72刻,小尽为3.735刻。沈括坚持“应月说”,最早对“平均高潮间隙”下了明确的定义,并主张用高潮间隙来修改地区性潮汐表。
中国古代对喇叭形河口涌潮的成因,也有深刻的认识。王充在批驳关于伍子胥冤魂驱水形成涌潮的迷信说法后,指出潮汐在大海中只是“漾驰而已”,进入殆小浅狭的河口后,才激起涌潮。葛洪则提出潮汐的“力”和“势”。卢肇提出江水和海潮在狭窄的河道相遇,激而为斗,形成涌潮。燕肃则更确切地提出,钱塘江涌潮是由于河口存在拦门沙坎所致。清代周春注意到钱塘江潮有南潮、北潮之分。两潮交叉重叠处正好在海宁塘靠岸,因此海宁成为观潮的胜地。
实测潮汐表在中国发展也很早。东汉马援在琼州海峡两边建有“潮信碑”(今无存)。现存北宋吕昌明于1056年编制的“浙江四时潮候图”,曾被刻成石碑立于钱塘江畔供渡江用。它比欧洲现存最早的潮汐表──大英博物馆所藏的13世纪的“伦敦桥涨潮时间表”早得多。明清还出现许多潮汐实测表。
中国古代对潮汐的研究,至宋代达到高峰。由于古代潮汐研究的论述很多,流传下来的文献资料也较多,仅专论就不下数十种。其中,清代俞思谦编辑的《海潮辑说》、翟均廉《海塘录》等收录保存了古代不少潮汐著作。
海洋生物知识 中国古代对海洋生物的认识和研究,多集中在物种的形态、生态、分布和利用方面。其中,不少种类的名称沿用至今。从远古时代至16世纪,中国有关海洋生物的知识,主要散见于医书和沿海地方志中。16世纪末以后,出现了叙述海洋生物的专著。
公元前3世纪问世的《黄帝内经》,已提到海洋软体动物乌贼和鲍。公元1世纪的《神农本草经》,记载了马尾藻和羊栖菜,以及近江牡蛎等6种海洋软体动物的形态、产地、食疗性质和利用方法。宋代寇宗?#93;编辑的《本草衍义》中,收入的海洋生物药物有海狗、海蛤、玳瑁、牡蛎和乌贼等十多种。
古代对海洋生物的生态习性有不少记载。三国吴人康泰《扶南传》提到:南海珊瑚洲洲底有盘石,珊瑚生其上也。三国沈萤《临海异物志》,叙述了招潮(一种小蟹)的活动与潮汐周期同步的生物节律。唐代段成式《酉阳杂俎》一书,记载了船蛆“攒木食船”;寄居蟹“寄居之虫……本无壳,入空螺壳中载以行”;飞鱼“鱼长一尺,飞即凌云空,息即归潭底”;乌贼“遇大鱼,辄放墨,方数尺,以混其身”等。
明清时期出现了不少地区性的海洋生物专著。主要有明代屠本畯的《闽中海错疏》和清朝郭柏苍的《海错百一录》,重点记录了福建沿海的海洋生物。清朝郝懿行和李调元分别编写的《记海错》和《然犀志》,前者记录山东沿海的海洋生物,后者记录广东沿海的海洋生物。
对海洋生物生态习性的了解与掌握,促进了中国古代海产养殖业的发展。据已发现的文献记载,早在宋代就已养殖牡蛎、珍珠贝和蛏,鲻鱼的养殖历史也很悠久。
海岸工程 海塘 中国沿海特别是东南沿海,风暴潮灾十分严重。据史载初步统计就有 213次。为了保护生命财产,发展农业生产,古代沿海地区普遍修筑起海塘,其中以江浙海塘气势最雄伟、技术最复杂。它和万里长城、大运河一起成为中国古代三项伟大工程。
海塘起源很早。史载东汉已开始有江浙海塘,唐代具有较大的规模。以后,技术不断改进,先后出现板筑法、竹笼实石法、坡陀法、纵横叠石法等,并出现备塘河、坦水等附属工程。清代康熙、雍正、乾隆三朝在历代工程基础上,动员较大人力修建了从金山卫到杭州的石塘。
潮闸 中国古代出海河口常设潮闸。北宋时修建的莆田木兰陂是一座大型水利工程。建陂前溪海不分,潮汐往来,泻卤弥天,农田旱涝频繁。建陂后,下御咸潮,上截淡水,灌田万余顷,至今仍发挥着水利效益。
水城 山东蓬莱古水城(图2),水城内有小海,风平浪静,为宋元明清海防要地,至今犹存。它始建于1043年,扩建于1376年。水城有平浪台、防波堤、水门等,彼此配合,有效地遏止涌入水门的潮汐和风浪。水城码头高程设计也很合理。