張杰-現(xiàn)代海洋科學的誕生B

1、海洋科學與技術1 蔚藍色的世界的魅力1.1 蔚藍色的世界的魅力 提起海洋，人們并不陌生。 有時它碧波萬頃，美麗壯觀。 有時它波濤洶涌澎湃，巨浪此起彼伏，顯示出無窮的力量。 海洋上變幻無窮的景象，自古以來引發(fā)了人們的種種奇思異想。 詩：?？驼勫?煙濤微茫信難求。 忽聞海上有仙山,山在虛無縹緲間。 歌：海濱之歌 海韻 大海啊故鄉(xiāng)我們的地球海洋占地球表面積的70.8，而陸地僅占29.2海和洋的區(qū)別海洋，是地球表面連續(xù)水體的總稱。 洋是海洋的主體部分，占海洋總面積的89。它遠離大陸，面積遼闊，平均深度大于2,000米，有獨特的水文、物理特征和強大的海流，溫度和鹽度不受大陸的影響。 海是洋的一部分，占

2、海洋總面積的11。位于大陸的邊緣，由大陸、半島、島嶼等在不同程度上將它與洋隔開。海的深度一般在2,000米以內，鹽度與溫度受大陸影響較大，水文要素在不同季節(jié)變化十分顯著。 海洋有多重要海洋是生命的搖籃 海洋使人類對地球地質地理的認識完善和統(tǒng)一起來人類社會的發(fā)展離不開海洋 海洋是生命的搖籃 地球上的生命在水的世界里誕生。 根據(jù)古生物學的研究，地球上的生物至少在30億年前即已在海洋中誕生，從原核生物開始，發(fā)展到真核生物。在5.7億年前，海洋中才出現(xiàn)了各種動植物。直到4.4億年前才有植物和動物向陸地移居，開始了陸上動植物的進化。在陸生動物的發(fā)展進化中，人類的出現(xiàn)是距今大約300萬年前的事。 至今，地

3、球上的動物中，仍有80%的成員生活在海洋中。人類身上多少還保留著一些海洋的印記。35億年前 存在光合微生物的生命活動35億年前 絲狀原核生物20億年前總鰭魚向爬行類過渡4.4億年前，地球進入冰期時代，海平面急劇降低，植物、動物向陸地移居，開始了陸上動植物的進化。潮間帶幫了大忙海洋使人類對地球地質地理的認識完善和統(tǒng)一起來 大陸漂移說海底擴張說大陸板塊構造說 人類社會的發(fā)展離不開海洋 早在石器時代，古代人類就已經(jīng)從岸邊、淺海獲取魚類、貝類和海藻為食品。 幾千年前，人類就已經(jīng)知道從海水中提取海鹽，以后海鹽便成了生活的必需品。 船的出現(xiàn)，使捕魚業(yè)、航海業(yè)發(fā)展起來了，進而推動社會經(jīng)濟的發(fā)展，而且隨著社會

4、的進步，科學水平的提高，海洋在經(jīng)濟發(fā)展中的重要性越來越顯露出來。 本世紀以來，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了海底油氣、深海熱液礦床、大洋多金屬結核等資源。先進的科學技術不斷向海洋領域滲透，海水養(yǎng)殖、海洋油氣開發(fā)、海洋能源利用、海水淡化、海洋生物工程、海洋空間利用等方面的技術不斷取得重大進展，這就為大規(guī)模、有計劃地開發(fā)海洋資源提供了可能。 最近一些年盡管世界經(jīng)濟發(fā)展緩慢，但是海洋經(jīng)濟一直保持著10年翻一番的高速增長勢頭。 世界海洋經(jīng)濟產(chǎn)值時間世界海洋經(jīng)濟產(chǎn)值海洋經(jīng)濟在世界經(jīng)濟中的比重60年代末130億美元70年代初1100 億美元2%1980年3400 億美元1992年6700 億美元5%2001年13000

5、億美元10%左右中國海洋經(jīng)濟產(chǎn)值時間中國海洋經(jīng)濟產(chǎn)值海洋經(jīng)濟在GDP中的比重2004年12841 億元3.9%2010年38439 億元9.7%左右1.2 年輕的海洋科學海洋科學是研究發(fā)生在海洋中各種自然現(xiàn)象和過程的性質及其變化規(guī)律的知識體系。早期的海洋研究，以人們的探險和地理大發(fā)現(xiàn)為主。主要是描述海洋的范圍、狀態(tài)、分布和自然特征等，屬于自然地理學的范疇。 20世紀中葉后，由于海洋探測技術的進步，人們有條件對海洋的廣度和深度進行研究，從傳統(tǒng)的自然地理學發(fā)展成為一個獨立的新科學海洋科學。中圖分類號A馬克思主義、列寧主義、毛澤東思想、鄧小平理論 B哲學、宗教 C社會科學總論 D政治、法律 E軍事

6、F經(jīng)濟 G文化、科學、教育、體育 H語言、文字 I文學 J藝術 K歷史、地理 N自然科學總論 O數(shù)理科學和化學 P天文學、地球科學 Q生物科學 R醫(yī)藥、衛(wèi)生 S農(nóng)業(yè)科學 T工業(yè)技術 U交通運輸 V航空、航天 X環(huán)境科學、安全科學 Z綜合性圖書 天文學、地球科學： P1天文學 P2測繪學 P3地球物理學 P4大氣科學（氣象學） P5地質學 P7海洋學 P9自然地理學海洋學 海洋基礎科學： P731海洋水文學 P732海洋氣象學 P733海洋物理學 P734海洋化學 P735海洋生物學 P736海洋地質學 P737海洋地貌學 P738海洋地球物理學 海洋科學分類物理海洋學 生物海洋學 海洋地質與地

7、球物理科學 化學海洋學 物理海洋學 研究海洋自身的物理現(xiàn)象和過程，尤其是海洋水體物理過程及其與大氣關系的變化規(guī)律。生物海洋學 主要研究海洋里生命的起源和演化，生物的分類和分布、發(fā)育和生長、生理、生化和遺傳，特別是海洋生態(tài)。 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(huán)境間的相互關系，海洋中發(fā)生的各種生物學現(xiàn)象及其變化規(guī)律，進而利用這些規(guī)律為人類生活和生產(chǎn)服務。海洋地質與地球物理科學 現(xiàn)代板塊構造學說的誕生，是依靠海洋地質與地球物理學研究所取得的成果才得以突破；古海洋環(huán)境研究的重大成果，也主要來自洋底巖心取樣的分析和研究。 人們更為重視，由構造運動所導致的海陸分布格局和海洋通道變化

8、，對全球環(huán)境改變，引起生物群變遷，闡明新生代全球逐漸變冷和各地質時代交替的原因。化學海洋學 現(xiàn)代化學海洋學已從認識海水中元素和物質的含量、組成和分布的研究，進入到以研究元素存在形式的研究及其化學性質，即海水化學模型研究階段。 從原有的簡單無機物存在形式的研究，發(fā)展到比較復雜的有機物、海洋高分子化合物、懸浮離子和沉積物的研究上。從而形成新的研究方向，即與全球（環(huán)境）變化研究有關的海洋生物地球化學過程研究和海洋界面化學過程研究。 2 近代海洋科學的誕生 2.1 地理大發(fā)現(xiàn)和海洋的外貌 自15世紀始，在以后的200多年時間里，那些以航海探險家為標志的地理大發(fā)現(xiàn)，成為人類社會進步的主要推動力。1405

9、1433年，鄭和下西洋 地理大發(fā)現(xiàn)鄭和船隊在15世紀上半葉(1405-1433)的航海，為當時世界之最。 1488年，葡萄牙人駕駛船只，沿大西洋南下，首次航行至好望角。10年后，達伽瑪經(jīng)過好望角，發(fā)現(xiàn)了通往印度的航路。哥倫布于1492年，橫渡大西洋，發(fā)現(xiàn)美洲大陸。15191522年，葡萄牙航海家麥哲倫，從歐洲出發(fā)，完成了人類歷史上的第一次環(huán)球航行。 在隨后出現(xiàn)的大規(guī)模的掠奪式海上商業(yè)活動的刺激下，葡萄牙、西班牙、英國先后成為世界海洋霸主。歐洲資本主義進入飛速發(fā)展階段。 海洋的外貌大陸架: 大陸的自然延伸,坡度較小大陸坡與峽谷 海溝 島弧 大陸架、大陸坡和峽谷 易北河、萊茵河、威悉河在大陸架匯合

10、注入北海 2007年8月2日俄羅斯俄知名北極專家、國家杜馬副主席奇林加羅夫率領俄艦隊，潛到北冰洋海面下,插上他們的國旗，意在宣布他們對北冰洋的主權。海岸示意圖大陸架大陸坡海底峽谷長江三峽科羅拉多大峽谷太平洋西側的島弧和海溝 馬里亞納海溝海溝剖面圖大陸邊緣剖面的三種類型n mi （nautical mile，海里） 赤道上緯度1的平均長度1 n mi = 1852 m1 節(jié) = 1 海里/小時2.2 早期的海洋科學探險 德國博物學家馮洪堡1799至1804年和法國植物學家邦普蘭德一起考察秘魯海流；英國博物學家，生物進化論創(chuàng)始人查理達爾文隨“貝格爾”號的遠航（18311836年）； 挪威海洋學家南

11、森領導“弗雷姆號”號，發(fā)現(xiàn)北冰洋海流的環(huán)流模式（19世紀末）； 美國“信天翁”號18881920年首次獲得東太平洋海域環(huán)境諸要素；德國“流星”號（20世紀初）對大西洋深度進行了測量。馮洪堡的貢獻 1799年，德國博物學家洪堡和法國植物學家邦普蘭德一起，乘一艘科學考察船駛往南美洲。他們花了整整5年時間，對南美地區(qū)的河流、山川、海洋進行了全面考察。收集了大約8,000種以上的植物標本，出版了洪堡和邦普蘭德美洲內陸旅行的宏篇巨著共17卷。 第一次對秘魯海流進行科學調查，并命名為洪堡海流，又稱秘魯海流。 查理達爾文與“貝格爾”號 英國的博物學家查理達爾文隨“貝格爾”號的遠洋航行 五年，利用一切機會在地

12、質、動植物和生物特征等方面，做了許多原始的觀測與記錄。 并著進化論的不朽著作 ：物種起源：通過自然選擇或生存斗爭中適者生存 達爾文達爾文隨“貝格爾”號的遠洋航行 2.3 兩艘“挑戰(zhàn)者”號的功績 第一艘是英國的“HMS 挑戰(zhàn)者”號考察船。18721876年，英國科學家利用這艘考察船進行環(huán)球科學考察。它所使用的研究方法和取得的海洋觀測資料，為近代海洋科學的建立打下了基礎。 另一艘海洋考察船“格洛瑪挑戰(zhàn)者”號，是美國海洋鉆探船，建成于1968年。這艘海洋鉆探船所獲取的資料，為現(xiàn)代海洋科學，特別是對于人們認識深海盆地的形成及沉積物，驗證“海底擴張”造成大陸漂移，提供了有力的證據(jù)。 HMS Challe

13、nger.這次環(huán)球考察的成功，標志著近代海洋科學的開始。 英國皇家地理學會科學巨匠與即將隨 “HMS 挑戰(zhàn)者”出海探險的六位科學家合影在不同海域發(fā)現(xiàn)地新魚種棉蘭老島三寶顏的摩洛族人湯加女皇夏洛特各種取樣瓶HMS Challenger的重大發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)4,700多種海洋生物新品種； 第一次在太平洋深海海底采集到錳結核(多金屬結核)樣品； 在馬里亞納海域測得8,180米的最大深度在所到的港口、地域畫下或拍攝下當?shù)氐娘L土人情。 這次考察所獲取的大量資料，經(jīng)過20年的分析整理才告完成，最后整理出版了50卷巨作 。 Glomar Challenger“格洛瑪挑戰(zhàn)者”號是第一艘設計用來進行深海鉆探和在大洋底上鉆取巖芯的美國海洋鉆探船。 Glomar Challenger 在海上鉆探Glomar Challeng