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1、Biological Oceanography,主 要 内 容,绪论 海洋生态系统的一般特征及种群动态 浮游植物和初级生产 浮游动物 能流和矿物循环 游泳生物和渔业海洋学,海洋的环境 生物海洋学的定义 生物海洋学的研究对象、方法 生物海洋学的发展历史 生物海洋学的研究进展,绪 论,海洋的基本生态学划分,2000-3000m,上层,10000m,海洋水层生物的大小分级,一、太阳辐射： 1. 光照对于海洋生命的重要性： 光合作用产生了海洋初级生产力； 水温的确定； 动植物的分布等 2. 海表面辐射 太阳角度5。时候，反射量大； 太阳角度随地理纬度、年时间和日时刻的变化而有不同。,海洋的非生物环境,
2、图1.1 穿过大气和海洋的太阳辐射通道及有效辐射率,3. 海洋中的辐射 长波光，短波光，可见光 光合作用有效光辐射PAR可见光 光衰减 消光系数K 4. 三个垂直生态带 真光带 弱光带 无光带,二、温度： 1. 海水温度：表示海水冷热程度。海水温度的变化取决于其热量平衡状况，影响海水热量平衡的因素主要有辐射、蒸发、海气间热交换等过程。 2. 海洋表层温度,热带海域,温带海域,极带海域,30-40 ,2-5,-1.9 ,亚热带: 15 ,二、温度：,3、海表层温度对生物分布的影响 a、开阔大洋日平均变化很小, 0.3 b、不同海域表层温度的年变化各不相同 极地、热带海洋 2-5 温带、亚热带海洋
3、 6-18 c、更长期的气候变化 厄尔尼诺（太平洋）每2-10年发生,4. 海洋温度的垂直分布 各大洋水温基本处于稳定的层化状态；海洋上层温度高，温度梯度大；深层温度低，梯度小；世界大洋深层水温分布主要受南极低层水的影响。 混合层(均匀层): 海面附近因风、波浪、海流等作用形成，温度均匀，其厚度在不同纬度海区变化较大(几米到数百米深)； 季节性温跃层: 混合层与其下冷水层之间温度垂直梯度较大的水层形成(温带海域)。 永久性温跃层: 混合层以下，约在 200-1500m 之间的温度垂直梯度较大的水层为永久性温跃层；温差可达20 。,三、盐度 1.盐度：溶于一千克海水中的所有无机盐的总重量（以克表
4、示），以盐度计测量。 2.海水中各种无机盐的浓度 海水中化学元素的含量差别很大。除氢和氧外，每升海水中含量在1毫克以上的元素有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 和 F 11种，一般称为“主要元素”。每升海水中含量在 1 毫克以下的元素，称“微量元素”或“痕量元素”。,海水中几种主要无机盐的浓度,3.盐度影响因子： 盐度是海洋比较保守的水文要素，因降雨、蒸发、水深不同或河流注入等因素而有差异。大洋平均盐度35，最高盐度见于南北纬副热带海域（38 左右）。 蒸发：使海洋失去水量，是增盐因子。赤道附近最较小，南北纬副热带海域出现两个极大值，再向高纬迅速减小，至两极达到最小。 降水：
5、使海洋水量增加，故是减盐因子。赤道附近的热带海域最大，南北纬副热带海域较小，中高纬度极锋附近海域又显著增多，然后向极地方向迅速减小。,3.盐度影响因子： 大陆径流: 是地表河流和地下水入海的水量，是减盐因子，但其影响只表现在沿岸海域。 结冰和融冰: 前者使海洋水量减少，是增盐因子；后者使海洋水量增加，故是减盐因子。二者对盐度的影响只在局部海区、特定时期才显著。 海流及海水混合: 海流及海水混合总是使一些海域水量增加，同时使另一些海域水量减少，前者为减盐因子、后者为增盐因子。,4、盐度的生物学意义,a、多数无脊椎动物、原始鱼类，血液含盐量约等于海水的平均盐度 b、硬骨鱼血液盐度低 c、有些动物能
6、适应盐度的急剧变化,渗透调 节原理,四、表层流 1. 基本特点： 由盛行风所驱动 在北半球向右偏转，产生趋向顺时针的图型； 在南半球向左偏转，产生趋向逆时针的图型（如图） 2. 分类 按海流的热力特征，分为暖流和寒流。 按海流成因，可将海流分为：,四、表层流 风海流： 指海面在稳定风场长时间作用下，当垂直湍流引起的水平摩擦力与水平地转偏向力平衡时，所形成的海水稳定流动。 地转流：海洋中等压面倾斜于等势面，水平压强梯度力与科氏力平衡时，海水稳定的流动称为地转流。 上升流：是指海水自深层向上涌升而形成的海流； 下降流：则是海水自上层下沉而形成的海流。,四、表层流 特点：世界洋流分布可分为两大环流系
7、统 一是以副热带海区为中心，即北半球呈顺时针方向流动，南半球呈逆时针方向，大洋西部为暖流，东部为寒流。 二是以副极地海区为中心，即北半球呈逆时针方向流动，南半球呈顺时针方向，大洋西部为寒流，东部为暖流。 概括起来就是：中低纬度北顺南逆，东寒西暖；中高纬度北逆南顺，东暖西寒。,3、海流的生态作用,a、扩大海洋生物分布 被动洄游：欧洲鳗鲡 b、与海洋生产力的关系 营养盐的补充，形成良好渔场,图1.2 世界四大渔场分布,定义：研究海洋生物的生物学，海洋群落及其与决定这些群落性质的物理、化学和生物间的相互作用的一门科学。应用方面更接近于海洋生态学。 学科性质：属于海洋科学。海洋科学包括四个基础性学科分
8、支：物理海洋学，化学海洋学，生物海洋学和海洋地质学。,什么是生物海洋学,研究对象: 海洋，包括海水、海洋大气、海水中的物质及海水中及海底生活的所有生物，侧重于开阔大洋区的生物。 研究方法: 海上考察试验与室内实验分析等，多学科方法交叉运用（物理、化学、生物等）,化学海洋学,物理海洋学,综合、交叉研究,生物海洋学,1.世界航海历史的发展 纪元前与中古世纪，世界各地人民即有出海捕鱼或经由海路通商通航的记载。 古代埃及、希蜡以及罗马帝国，水运均是维持帝国重要的生命线，食物、干货、建材、部队、兵器、军需等都得依靠海运输送。 腓尼基人是西方世界早期最了不起的水手，其足迹在公元前2000年之前便抵达了印度
9、洋，并完整地绕航了非洲。 希腊、罗马帝国时代，西方水手了解了纬度、潮位变化及水循环的现象。然而，欧洲在公元500 1200年却发生了知识大退化，许多地理知识均已佚失。,世界生物海洋学历史,图1.3 最早的海盗船,图1.4 六分仪，早年天文航海测天、测角时所使用的工具,图1.5 古埃及木质货船,阿拉伯人也在红海以及印度洋活跃，且发展了一些天文航海用的工具，也将中国的罗盘带入了西方世界。 文艺复兴（公元1200起）时代，欧洲开始恢复对艺术和知识的重视。 哥伦布于1492年抵达巴哈马群岛。麦哲伦1519年至1522年西航，证明地球为圆形。此期欧洲人对世界地理、海洋分布的了解大大增加，同时航海技术均有
10、长足发展。,世界海洋生物学历史,麦哲伦航线,中国在世界航海史上的巅峰时期是郑和七下西洋 1405年至1433年，船队由62艘大船（每艘长约110公尺、宽18公尺）、27800人组成，远航至东非以及阿拉伯半岛。这是世界航海史上空前的规模。,世界生物海洋学历史,中国古代海洋科学技术成就： 1）航海导航技术（南宋量天尺，北宋指南针） 2）造船技术（舵，龙骨船，水密舱） 3）十五世纪已有当时世界上规模最大的船队（郑和船队）,世界生物海洋学历史,舵,十五世纪中叶以后，随着一些仪器和新的理论在航行探索中的发明应用，世界海洋概略形势完全明了。 2、欧美海洋生物学的发展 达尔文（18091881），博物学家，
11、跟随小猎犬号航行了五年，描述研究了沿途的多种海洋生物，且提出了珊瑚礁的形成理论。 福布斯（18151854），英国博物学家，被誉为海洋生物学的奠基人，他是第一位系统的从事海洋生物群落研究的学者。专著：欧洲海的自然历史,图1.6 小猎犬号,挑战者号（ 1872-1876 ）：探测全世界三大洋与南大洋，包括海水温度、比重、化学成份、海洋生物、海底沉淀等。其后经二十年之整理研究，发表50巨冊探测报告书。这是有史以来初次最详尽的海洋调查，由此刺激了其他国家急起直追，互相竞争。,世界海洋生物学历史,挑戰號,图1.7 挑战者号,图1.8 挑战者号上的生物实验室,图1.9 挑战 者号航线,图1.10 世界主
12、要航海路线,首批海洋实验室的建立（19世纪末 20世纪初） L. 阿嘎西兹 1873 海洋生物实验室 W. 里特 1924 海洋学实验室 一些与海洋生物学有密切关系的学科：海水化学、海洋生态学等陆续发展起来，同时出现了不少教科书。 新技术扩大了现代海洋生物学的研究范围和尺度（ 20世纪初至今） 现代生物技术: 实验生态学，发育生物学，生物化学等新学科技术 航海及水下研究技术：声纳，深潜器，水下回声探测，卫星遥感等,新中国成立后，我国的海洋科学技术获得了 迅速发展。特别是改革开放以来，取得了大量成 果： 一、海洋科学调查方面； 二、海洋生物技术方面； 三、海洋观测、探测技术方面； 四、船舶制造技
13、术方面; 五、海洋工程及潜水技术方面； 六、环境监测、保护和预报方面。,中国海洋科学的发展现状,大洋一号科考船,雪龙号极地科考船,南极中山站,北极黄河站,曾呈奎（19092005） 厦门人，海洋生物学家，中国科学院院士。在海藻生物技术研究方面取得了多项成果。,管华诗（1939） 山东人，海洋药物学家，中国海洋大学校长，中国工程院院士。长期从事海洋生物资源的综合开发利用及海洋药物与食品工程专业的教学和科研工作，成就突出。,新型抗风浪网箱,远望2号测量船,生物海洋学的今天,海上研究设备更加先进 远洋调查船，海洋舰艇，潜水艇，水下机器人，驻岸实验室，配有全套的研究设备 研究机构遍布全球 研究技术不断
14、完善 国际合作的空间尺度日益扩大,国际前沿,当前与海洋生态学研究有关的科学计划,全球海洋生态系统动力学研究（GLOBEC）,全球海洋观测计划（GOOS）,全球通量联合研究计划（JGOFS）,陆海相互作用（LOICZ ）,全球海洋有害藻类研究（GEOHAB）,?（OCEANS）,研究计划之间的联系,毋庸置疑，海洋是一个拥有巨大开发潜能的自然领域，无论是现在和将来，它都是社会经济可持续发展的保障和支持系统。 在当今的海洋世界、海洋时代，我们的国家从来没有像今天这样关注海洋。开发利用海洋，保卫海洋国土，发展海洋经济，建设海洋经济强国，把富饶、强盛的海上中国带入21世纪，已成为民族的愿望和国家的行为，也是我们有志于海洋科学事业发展的科研工作者的历史重任。,生物海洋学的今天,
