海洋與人類社會(huì)(第1講)

海洋與人類社會(huì)第一講緒論：我們?nèi)祟惻c海洋的淵源

高抒南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院第一講內(nèi)容人類文明發(fā)展加速與全新世海面變化人類演化的歷史追蹤人類探索和利用海洋的歷程本課程的結(jié)構(gòu)：海洋科學(xué)、海洋與社會(huì)的關(guān)系課程考核辦法海洋總體特征占據(jù)地球表面71%面積平均深度4000米如果以一張A4紙代表海洋的面積，則其厚度正好與平均深度相當(dāng)海水的平均鹽度為35（即1公升海水中含有35克鹽類物質(zhì)，以氯化鈉為主）人類文明發(fā)展加速與全新世海面變化事件的同時(shí)性考古研究和歷史記錄表明，距今6000年前后，人類文明發(fā)展加速農(nóng)業(yè)發(fā)展與基本社會(huì)生活概念的建立與此同時(shí)，全新世（過去1.2萬年的歷史時(shí)期）海面經(jīng)歷了快速上升，約在7000年前達(dá)到現(xiàn)今水平兩者的同步性：巧合還是必然？地球歷史年表古新世（65百萬年）唐始新世（57.8百萬年）宋漸新世（36.6百萬年）元中新世（23.7百萬年）明上新世（5.3百萬年）清更新世（1.8百萬年）民國全新世（1.2萬年）共和國全新世海面變化：如何識(shí)別柱狀樣采集-Drillingtocollectcores分析每一層樣品的年齡–

Agedating確定每一層樣品在高程-年齡坐標(biāo)中的位置確定每一層物質(zhì)是形成海面之上或之下重復(fù)進(jìn)行多個(gè)柱狀樣分析年份高程海面之上海面之下鉆孔樣品年份高程來自我國渤海灣的的一個(gè)海面變化曲線研究實(shí)例據(jù)王宏，個(gè)人通信趙希濤,陳宗鏞,朱季文(主編),1996.中國海面變化.山東科學(xué)技術(shù)出版社,濟(jì)南.

20世紀(jì)70年代末至90年代初建立的全新世海平面變化曲線海面為何變化？地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（影響海盆的大小）氣候變化（影響水量大?。┏练e物壓實(shí)和地面沉降（如：上海市）地球內(nèi)部物質(zhì)分布（影響重力在地表的分布）短期變化：天體引力（潮汐）在過去的6億年中，已有過6次大的構(gòu)造海面變化事件，海面變化幅度達(dá)500米量級(jí)（據(jù)Sloss,1963)第四紀(jì)海面變化特征周期約為10萬年1.8萬年前海面低于現(xiàn)今約130米距今1.8萬年至7000年上升了130米當(dāng)海面位置較為穩(wěn)定時(shí)，形成三角洲平原和河流中下游河谷平原（例如：長江中下游平原、長江三角洲）海面代表“侵蝕基面”，以上沖刷，以下堆積全新世長江三角洲沉積通量根據(jù)長江三角洲地區(qū)六百多個(gè)鉆井的資料，計(jì)算得出近6500年來的三角洲沉積總量為6460億噸，每年近1億噸江蘇海岸沉積體系形成1128-1855年黃河三角洲長江沉積物供給880年的快速淤長，形成寬達(dá)50-60km的海岸平原20-50m厚度的沉積層對(duì)人類活動(dòng)有何影響？隨著海面上升發(fā)生的遷徙平原地區(qū)適合于農(nóng)業(yè)發(fā)展不同部落的交往和沖突交通運(yùn)輸?shù)男枨蠛偷缆方ㄔO(shè)早期發(fā)明：工具、藝術(shù)品等戰(zhàn)場與戰(zhàn)爭所以：文明加速與海面上升有關(guān)聯(lián)！爬行類（3.5億年）海洋魚類4億年地層人類（2百萬年）過渡態(tài)生物（？億年）NeilShubin等人的研究ShubinNetal.,2006.ThepectoralfinofTiktaalikroseaeandtheoriginofthetetrapodlimb.Nature,757,764-771.項(xiàng)目現(xiàn)場工作化石發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)魚和爬行類之間的過渡物種海洋探索的歷程1872年之前：萌芽與早期探索1872-1945：近代海洋學(xué)的發(fā)展1945以來：現(xiàn)代海洋科學(xué)未來的海洋科學(xué)1872年之前：萌芽與早期探索（1）

在地球科學(xué)中，海洋學(xué)算是比較年輕的，但它有一個(gè)遙遠(yuǎn)的過去，從遠(yuǎn)古時(shí)代起，人們就開始利用海洋資源、開發(fā)航海通道，出現(xiàn)了海洋科學(xué)的萌芽。在埃及，公元前4000年之前就有了海上生產(chǎn)活動(dòng)的紀(jì)錄；到了公元前600年，腓尼基人建立了地中海的貿(mào)易航路(Pinet,1992)，甚至出直布羅陀海峽進(jìn)入大西洋，到達(dá)了英國海岸，在導(dǎo)航條件極為原始的當(dāng)時(shí)，這樣的成就是值得驚嘆的。1872年之前：萌芽與早期探索（2）

公元前三世紀(jì)，繁盛時(shí)期的古希臘文明在很大程度上依賴于海洋，Pytheas實(shí)現(xiàn)了環(huán)繞英倫三島的航行，他還發(fā)現(xiàn)了大西洋海平面有規(guī)則的潮汐漲落及其與月相的關(guān)系。在希臘人Herodotus繪制于公元前450年左右的地圖上，地中海被置于中央位置，其西面連接廣大的大西洋，而北、東、南三面則被歐洲、亞洲和非洲大陸所包圍，這反映了當(dāng)時(shí)希臘人的海洋探索成就。希臘人Herodotus繪制于公元前450年左右的地圖1872年之前：萌芽與早期探索（3）

歐洲人對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)在中世紀(jì)基本上是處于停滯狀態(tài)，但維京人卻有不尋常的舉動(dòng)。這些居住在北歐的人于公元前9至12世紀(jì)頻頻入侵歐洲其他國家，還進(jìn)入了冰島、格陵蘭、巴芬島，直至今天加拿大的紐芬蘭島。他們已經(jīng)能夠利用星座進(jìn)行導(dǎo)航，依照事先預(yù)定的航線航行。1872年之前：萌芽與早期探索（4）

在中國，明代鄭和領(lǐng)導(dǎo)的印度洋航行，在世界航海史上占有輝煌的一頁。他在南京建造了龐大的船隊(duì)，其中最大者長度近百米，是當(dāng)時(shí)世界上最大的航海船只。公元1405至1433年間，鄭和的船隊(duì)七下南洋，最遠(yuǎn)處到達(dá)了非洲南部的莫桑比克海峽，航行活動(dòng)中繪制的《鄭和航海圖》和形成的一大批文獻(xiàn)（如《西洋藩國志》等）表明當(dāng)時(shí)中國在航海技術(shù)上已達(dá)到了相當(dāng)?shù)母叨取evathesL,1994.WhenChinaruledtheseas.OxfordUniversityPress.“當(dāng)年中國稱霸海上”1872年之前：萌芽與早期探索（5）繼鄭和航海之后，歐洲各國的海上探險(xiǎn)活動(dòng)日益增加，在政治、經(jīng)濟(jì)和宗教因素驅(qū)動(dòng)下，歐洲人于15、16世紀(jì)跨越了大西洋，最終進(jìn)入了太平洋區(qū)域葡萄牙人于1487-1488年到達(dá)了非洲最南端的好望角西班牙人的航海成就更為突出，1492年哥倫布跨越大西洋，踏上了美洲的土地麥哲倫率領(lǐng)的船隊(duì)則在1519-1522年間真正完成了環(huán)球航行1872年之前：萌芽與早期探索（6）

隨著航?；顒?dòng)的發(fā)展，早期的科學(xué)調(diào)查和研究也開始露出了萌芽，研究的方式既有現(xiàn)場調(diào)查資料的總結(jié)，也有根據(jù)數(shù)學(xué)、物理學(xué)原理而進(jìn)行的分析。在一些文明古國，對(duì)一些海洋現(xiàn)象早就進(jìn)行了記載。例如，竇叔蒙所著的《海濤志》出現(xiàn)于8世紀(jì)中葉，是我國現(xiàn)存最早的關(guān)于潮汐研究的專著；在書中，作者論述了潮汐與月球運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系，給出了潮汐的半日周期、大小潮周期和年周期，并提出潮汐循環(huán)相位推遲的時(shí)間為50分28秒。1872年之前：萌芽與早期探索（7）

英國海洋調(diào)查領(lǐng)先于世界各國得到了發(fā)展，1768年至1779年，在J.Cook船長率領(lǐng)下進(jìn)行了三次遠(yuǎn)洋考察，在1768年進(jìn)行的第一次考察中，到達(dá)了新西蘭和澳大利亞，發(fā)現(xiàn)了澳大利亞東岸的大堡礁。1772年至1775年，Cook船長率領(lǐng)兩艘考察船進(jìn)行了環(huán)球考察，1778-1779年的第三次考察中發(fā)現(xiàn)了許多太平洋島嶼。早期的海洋科考活動(dòng)中最著名的是1831-1836年間進(jìn)行的考察，它是在R.Fitzroy船長指揮下的“比格爾號(hào)”軍艦上進(jìn)行的。達(dá)爾文作為博物學(xué)家參加了這次科考活動(dòng)，他勤奮地收集海岸、海底的各種生物標(biāo)本和巖石樣品，根據(jù)這些材料的分析完成了一系列生物學(xué)和地質(zhì)學(xué)的學(xué)術(shù)專著，如《物種起源》。

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除調(diào)查研究外，一些物理學(xué)家也對(duì)海洋現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。牛頓（I.Newton）在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中就研究了潮汐現(xiàn)象，他根據(jù)萬有引力定律，提出潮汐是由于天體的引潮力作用而形成的，從而建立了平衡潮理論。后來，拉普拉斯（DeLaplace）于1776年在《宇宙體系論》一書中進(jìn)一步提出了潮汐現(xiàn)象形成的動(dòng)力學(xué)理論。這些研究具有物理學(xué)的基礎(chǔ)，經(jīng)過歷代學(xué)者修改、補(bǔ)充后，形成了完整的潮汐學(xué)理論體系。1872-1945：近代海洋學(xué)的發(fā)展（1）1872-1876年英國皇家學(xué)會(huì)組織的大規(guī)模多學(xué)科環(huán)球考察?？疾焓窃贑.W.Thomson船長率領(lǐng)的“挑戰(zhàn)者號(hào)”考察船進(jìn)行的，周密的科學(xué)考察計(jì)劃使這次航行大有收獲，考察成果后來出版為50卷專著，被認(rèn)為是現(xiàn)代海洋科學(xué)的開端。此后，直至20世紀(jì)中期，主要的海洋研究強(qiáng)國都組織了自己的海上調(diào)查，建設(shè)了專門的海洋調(diào)查船，設(shè)計(jì)制造了各種觀測和分析的儀器。1872-1945：近代海洋學(xué)的發(fā)展（2）

在20世紀(jì)，由于海洋科學(xué)研究的需要，多個(gè)研究和教學(xué)機(jī)構(gòu)被建立起來，美國是這個(gè)方面走在前列的國家。1903年，美國在西海岸的加利福尼亞成立了Scripps海洋研究所，以海洋生物學(xué)研究開始，逐漸發(fā)展為一個(gè)綜合性的大型海洋研究所。1930年，一部分人員離開該所，到美國東部新建了WoodsHole海洋研究所。1949年，美國哥倫比亞大學(xué)又成立了Lamont-Doherty地球調(diào)查所，主要進(jìn)行海洋地質(zhì)的調(diào)查工作。同時(shí)，美國還在許多所大學(xué)開辦了海洋學(xué)院系，培養(yǎng)了大批海洋科學(xué)人才，在20世紀(jì)取代英國成為世界第一的海洋科技強(qiáng)國。1945以來：現(xiàn)代海洋科學(xué)（1）

歐洲和其他國家也在美國模式的引領(lǐng)下成立了國家級(jí)的海洋機(jī)構(gòu)，如英國成立了國立海洋研究所，1994年成為英國國家海洋中心。蘇聯(lián)則在“蘇聯(lián)科學(xué)院”旗號(hào)下成立了大型海洋科學(xué)研究所，在冷戰(zhàn)時(shí)期崛起成為海洋研究大國。我國最早的海洋學(xué)系與1946年在廈門大學(xué)成立（依托中央研究員地理研究所海洋組的力量）。1949年后，在中國科學(xué)院成立了“海洋研究所”和“南海海洋研究所”，后來又成立了國家海洋局，下轄三個(gè)綜合性的海洋研究所和若干專業(yè)研究所。此外，還有國土資源部下屬的海洋地質(zhì)調(diào)查局。在高等教育方面，成立了青島海洋學(xué)院（現(xiàn)中國海洋大學(xué)），在多所高校成立了海洋科學(xué)的院系。1945以來：現(xiàn)代海洋科學(xué)（2）20世紀(jì)的海洋科學(xué)主要是依賴于科學(xué)考察船，人們從船上采集海水、沉積物和生物樣品，測定海流、鹽度、溫度等環(huán)境參數(shù)，然后回到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品分析、數(shù)值計(jì)算模擬等工作，以期從科學(xué)原理上理解和預(yù)測海洋現(xiàn)象，并應(yīng)用于軍事、漁業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。最近二十年來，海洋科學(xué)成為研究地球系統(tǒng)行為（如氣候、生態(tài)系統(tǒng)演化）的主干學(xué)科之一，發(fā)展趨勢(shì)是為人類今后控制地球氣候、拓展生存空間、乃至開發(fā)太空奠定基礎(chǔ)。與此相應(yīng)，海上工作的方式也發(fā)生了巨變，除海洋考察船外，發(fā)展了遙感對(duì)地觀測技術(shù)和深海自動(dòng)觀測網(wǎng)技術(shù)，對(duì)海洋的立體、長時(shí)間序列的觀測正在成為現(xiàn)實(shí)；另一方面，對(duì)海洋現(xiàn)象的模擬和預(yù)測能力也有了長足進(jìn)步。1945以來：現(xiàn)代海洋科學(xué)（3）現(xiàn)代海洋科學(xué)的標(biāo)志之一是大洋鉆探計(jì)劃的實(shí)施DSDP，“深海鉆探計(jì)劃”，1968-1975，使用122m長、排水量為10500噸的“GlomarChallenger”號(hào)鉆探船，取得了深海沉積物巖芯，極大地促進(jìn)了古海洋學(xué)的研究ODP，“國際大洋鉆探計(jì)劃”，1975-2000，設(shè)備更加先進(jìn)，所用的鉆探船是“JoidesResolution”號(hào)，它有300m長，持有10.5km長的鉆桿，取芯能力大為提高。這個(gè)計(jì)劃的實(shí)施為板塊學(xué)說的確立、地球環(huán)境的演化和地球系統(tǒng)行為的研究提供了極其豐富的資料。我國于1996年成為會(huì)員國，在南海的鉆探項(xiàng)目執(zhí)行中發(fā)揮了主導(dǎo)作用IODP，“綜合大洋鉆探計(jì)劃”，2000至今，各成員國加大了投入，獲得了在任何海區(qū)實(shí)施鉆探的能力。日本“地球”號(hào)鉆探船投入使用1945以來：現(xiàn)代海洋科學(xué)（4）現(xiàn)代海洋科學(xué)的標(biāo)志之二是自持式儀器設(shè)備的使用AUV，自帶能源，在計(jì)算機(jī)指令下完成規(guī)定站位和時(shí)間的觀測，定時(shí)將觀測數(shù)據(jù)發(fā)回ROV，水下機(jī)器人，在計(jì)算機(jī)指令下完成樣品采集、攝像、搜尋等任務(wù)，能夠采集50米柱狀樣，生物標(biāo)本等SeaGliders，依靠海洋能源，自動(dòng)按照設(shè)定的路線和地點(diǎn)，完成觀測、采樣等任務(wù)，定期上浮，發(fā)回?cái)?shù)據(jù)載人深潛器，研究人員可以下潛至數(shù)千米深處，進(jìn)行觀測和采樣。我國已研制了7000米載人深潛器1945以來：現(xiàn)代海洋科學(xué)（5）現(xiàn)代海洋科學(xué)的標(biāo)志之三是海底觀測系統(tǒng)的建設(shè)ARGO計(jì)劃，在全球的3800個(gè)站位設(shè)置探測浮標(biāo)，長期記錄水層中的多個(gè)參數(shù)，定期發(fā)回深海海底觀測站，如加拿大的NEPTUNE，連接多個(gè)儀器，集中供電，獲得長周期數(shù)據(jù)陸架海底觀測站，如加拿大的VENUS，連接多個(gè)儀器，集中供電，獲得長周期、高分辨率水動(dòng)力等數(shù)據(jù)鉆孔中安置長周期觀測儀器，用地震等研究現(xiàn)代觀測技術(shù)日益復(fù)雜，需要科學(xué)家與工程技術(shù)人員的高度配合今后的海洋科學(xué)立體觀測體系：遙感、海底和水層地球系統(tǒng)行為：地震、生命系統(tǒng)、長期氣候和天氣預(yù)報(bào)海底礦產(chǎn)：金屬、天然氣水合物、硫化礦床等居住空間開發(fā)現(xiàn)代海洋科學(xué)的重要性（1）

海洋科學(xué)是戰(zhàn)略科學(xué)，海洋科學(xué)實(shí)力是衡量一個(gè)國家科技水平的主要標(biāo)志之一。海洋科技的發(fā)展可以使社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更多地從海洋獲得資源和環(huán)境的支撐，從而提高科技進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，因此，海洋科技的發(fā)達(dá)程度也是創(chuàng)新型國家的標(biāo)志?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》對(duì)海洋科學(xué)和技術(shù)發(fā)展作出了全面的部署，國家科技部進(jìn)一步深化了海洋863、重大基礎(chǔ)研究專項(xiàng)等工作，國家海洋局等政府部門啟動(dòng)了海洋公益性行業(yè)專項(xiàng)和其他涉海專項(xiàng)。現(xiàn)代海洋科學(xué)的重要性（2）

海洋環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)：隨著我國進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)海洋的依存程度將會(huì)越來越高。在海岸帶，大片的土地被圍墾為陸地，用以發(fā)展工業(yè)和農(nóng)業(yè)。海岸帶的城市群和密集的人口需要近海水域提供更多的水產(chǎn)品，包括捕撈的和人工養(yǎng)殖的產(chǎn)品。臨海區(qū)域的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要大型港口的支持，上海港目前已經(jīng)成為世界第一大港，然而對(duì)于我國的運(yùn)輸需求相比還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，今后還將進(jìn)一步發(fā)展。海水將被大量用來生產(chǎn)淡水和澆灌作物。沿海地區(qū)的許多濕地則會(huì)被建成濕地公園，支撐起一個(gè)龐大的旅游業(yè)。所有的這一些都會(huì)給本來已經(jīng)很脆弱的近海環(huán)境和生態(tài)帶來新的問題。而現(xiàn)代海洋科學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)，就是要提出環(huán)境保護(hù)的措施，建立相關(guān)的技術(shù)，使環(huán)境的承載力與新的發(fā)展模式相似應(yīng)?，F(xiàn)代海洋科學(xué)的重要性（3）海洋油氣和水資源開發(fā)海洋可再生能源開發(fā)海洋漁業(yè)海洋藥物資源開發(fā)海洋固體礦產(chǎn)資源開發(fā)海上運(yùn)輸安全：我國是一個(gè)海運(yùn)大國，進(jìn)出口貨物貿(mào)易的90％是通過海洋通道完成的。近年來我國原油進(jìn)口量迅猛增加，進(jìn)口原油3/4來自海灣地區(qū)，航線要穿越北印度洋、馬六甲海峽和南海海域維護(hù)國家海洋權(quán)益：保證我國領(lǐng)海和專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的安全，保障國防安全，提高海軍作戰(zhàn)能力應(yīng)對(duì)全球氣候變化：全球氣候變化