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发布时间:2020-10-02 10:20:01

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作者:侯红霞

出版社:河北科学技术出版社

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海之馈赠:海洋资源大观

海之馈赠:海洋资源大观试读:

前言

蔚蓝色的海洋,烟波浩渺,奔腾不息,掩藏着多少新奇和奥秘。自古以来,人们迷恋于她那碧波粼粼、鸥鸟盘旋的清丽;钟情于她那风柔水凉、海阔天高的豪爽;陶醉于她那棹声帆影、渔歌互答的神韵;感慨于她那惊涛裂岸、大浪淘沙的气势。面对着这浩瀚莫测、变幻万千的大海,作家妙笔生花,写出千古绝唱;诗人神游八极,为海洋插上幻想的翅膀。万顷波涛尽入画,千里帆影逐畅想。

从人类与海洋相约在地球的那一刻起,就拉开了一个美丽故事的序幕。在与海洋的相识、相处、相知的漫长岁月里,古今中外的人们,认识海洋、热爱海洋、开发海洋,他们在逝去的光阴中沉淀下来具有浓郁海洋特色的生存习惯、生活方式;他们珍惜当下,心怀感恩之情迎接新生活的到来;他们苦中作乐,用丰富别致的娱乐活动将艰苦的日子过得有滋有味……这一切的一切,俨然人类文明中的串串珠玑,散发着别样的光芒。

可以说,人类起源于海洋,海洋是人类的摇篮。自从人类诞生之后,就与海洋结下不解之缘。原始人很早就徘徊于陆水之间,寻找支持生命的食物,后来,又在岸边建立起部落,靠原始的独木舟出海捕鱼,在这样的生产过程中,他们逐渐习惯于海洋生活,并驾着风帆驶向远方,去寻找新的陆地,建立新的家园。技术进步使人们又产生了到深海里去探索的想法,这个想法激励了一代又一代人。

如此浩瀚的海洋,对经济和社会发展具有重要作用。海洋是生命的摇篮,是地球上最早生物的诞生源地;海洋是风雨的故乡,对全球气候起着巨大的调控作用;海洋是交通的要道,为人类物质和精神文明交流做出了重大的贡献;海洋是资源的宝库,蕴藏着极为丰富的生物资源、矿产资源、化学资源、水资源和能源;海洋是国防前哨,海洋环境对海上军事活动有很大影响;海洋还是认识宇宙、发展自然科学理论的理想试验场。

对于国家,对于人类,海洋之重要,自不待言。一方面,新技术革命已为人类大规模开发利用海洋提供了现实可能;另一方面,被人口、资源、环境危机苦苦困扰着的人类,也只能将目光转向这片富有而神奇的蓝色沃野。如何有节有制地向海洋索取,在满足我们自身需要的同时又能力保海洋的正常生态环境,这就给和谐人海之路提出了严峻挑战。

我们编写此书的目的,旨在使读者了解海洋、认识海洋、热爱海洋。我们愿用一句话与大家共勉:迎接海洋世纪,共铸蓝色辉煌!

本书用生动流畅的语言,丰富精美的插图,并配以准确、科学的图解文字,生动形象地向读者展示了知识世界中神秘、有趣,耐人寻味的各种现象,让学生们在充满趣味的阅读中,轻松愉快地开阔视野、增长知识。本书力求做到集知识性、趣味性、科学性于一身。但是,由于海洋知识领域十分广泛,而本书篇幅有限,又要适应青少年读者的阅读习惯,所以在框架设计,内容取舍等方面难度较大,疏漏差错之处在所难免,希望专家、学者及广大读者批评指正。

第一章 大海的馈赠:海洋资源

动物、植物、微生物组成了广阔海洋中充满生机的庞大水族。世界各大渔场是资源丰富的“鱼仓”。海洋药物种类繁多、各显奇效。海床和底土的石油、天然气、多金属结核和热液硫化物等蕴藏丰富,是人类的“聚宝盆”。海洋中的潮汐、海浪、海流、温差一样能被驯化,为人类带来无穷的能量,造福于人类。

第一节 海洋是人类的宝藏库

人类的“聚宝盆”:海洋资源

人们生活在地球当中,陆地十分宽广,海洋蔚蓝深远而又辽阔。事实上,地球上水多陆地少,71%是海洋,陆地只占了29%。海水的总量是非常丰富的,其蕴藏量达到了13.5亿立方千米。全球总水量中海水占到97%,其余的淡水则多是南极洲和格陵兰的冰盖中的冰川,而那些河流或者湖泊里的淡水仅仅占了两千分之一的海水总量,像大气层里的水蒸气所占的比例就更少了,只占到了海水的八万分之一。我国的东南部是濒临太平洋的,包括它所属的渤海和黄海以及东海和南海,海域面积达到了400多万平方千米,而其中有300万平方千米深蓝的大海的海域是由我国管辖,这片蓝色海疆资源丰富,面积约为陆地的1/3。

海洋是一片神奇的领域,它里面蕴藏了宝贵的资源,它把一些陆地分割开来,同时也连接着部分陆地。而海洋运输则很广泛,因为它运输成本较低,而运输量却很大。因此,很多沿海地区经济较为发达。全球经济不断发展,人口也在快速增长,淡水资源显然已不能满足人类需要,人类不得不从海洋中寻找淡水资源,海水淡化技术就是其中的一种方式。深蓝的大海你知道吗丰富的海洋旅游资源广阔的海洋和风光绮丽的滨海地带令人流连忘返。充分利用大海的自然风光,开发海滨旅游,也是人们利用与开发海洋资源的一个重要方面。中国十分重视海滨风景区的开发和建设,像我们熟悉的渤海海滨的北戴河、秦皇岛,黄海海滨的大连、烟台、青岛和连云港,东海海滨的普陀山和厦门,南海海滨的深圳、北海和海南的天涯海角等都是重点开发的海滨旅游区,每年都有大批的海内外旅游者到这些地方旅游。

地球上的溴和碘主要是在海水中的。而海水中的镁、钾和硫等,它们的含量也是很高的。这是什么原因呢?因为海水中有大量的溶解了的无机盐,而这些无机盐绝大部分是氯化钠,也就是我们通常说的食盐。假如这些食盐全部从海水中提炼出来,并且铺在陆地的表面,那么就可以铺成厚153米的盐层。在海洋里我们几乎可以发现所有元素,像钠、金等这些贵重的元素,虽然海水中它们的存在微乎其微,但由于其价值高,关于它们的提取利用将来也会成为人们所追求的。

石油和天然气是存在于海底的,是生活在海洋里的生物残骸经过漫长的岁月不断沉积起来形成的,储藏在合适的地质结构中。目前针对全球而言已经探明的石油储量为200亿吨以上,而天然气储量是80万亿立方米。世界上有多达100多个国家和地区在不断地进行海上的石油勘探与开发,每年的投入就约850亿美元。渤海、东海、珠江口和莺歌海等是主要的7个海上含油气盆地。在2005年我国海洋原油产量达到317…521吨,海洋天然气的产量则是62.7亿立方米,分别是1994年的4.4倍和16.7倍。

海底资源丰富,表面上也有非常多的矿产。而像砂石这样主要的建筑材料,在许多海滩上都是存在的。甚至还有磷、锆、钛、锡、金、钨、金刚石以及金红石和独居石等砂矿,这类砂矿的品位很高,要比陆地的矿山高得多。

大洋深处的海底盆地之上,在3000~6000米深处广泛分布着多金属结核,有的大如鸡蛋,有的小如黄豆,总量大概在3万亿吨。而在这之中,尤以太平洋底的储量最为丰富,储量大概有1.7万亿吨。锰结核是其中含量较大的,里面含有锰、铜、镍和钴等金属,而锰的含量最高,故为锰结核。我们单单看太平洋里面的储量,锰结核中含锰4000亿吨,而里面含的镍164亿吨,钴有58亿吨,铜则为88亿吨。而陆上已经发现的这些金属矿储量并不如海洋,只相当于海洋的几十分之一或几百分之一。而更令我们吃惊的是,到目前为止,锰结核仍在以每年1000万吨的速度生长着。太平洋底新生长出来的锰结核,里面蕴含的钴可供全世界用4年,而铜可供全世界用3年,镍虽含量少,但仍够全世界用1年。

地球上的地壳不断运动,在海洋底部形成很多大裂缝。从红海等处的海底裂缝中不断喷出热泉,遇水冷却形成一些块状或枕状的金属结壳,泉水中富含多种金属,钴的含量很高,达到1%~2%,有人把它叫做钴结壳。这种高品位的矿藏数量也相当可观。因为这种矿的矿区离海岸较锰结核近,水也比较浅一些,开采起来比锰结核要容易些。

海洋是生命的摇篮。现在海洋中还生活着5000多种生物。海面附近的透光层里漂浮着无数微小的浮游植物,它们靠光合作用产生有机物,这是海洋有机物的初级生产力,一切海洋生物都是直接或间接靠它们来养活的。别看不起这些用肉眼分辨不出的小小的各种浮游藻类,它们每年的产量多达1350亿吨,而陆地上生物的年产量才190亿吨。可是人不能直接从浮游植物中吸取需要的蛋白质和热量,还得靠高级一些的海洋生物把它们吸取,人再去吃高级一些的海洋生物。大约需1000吨浮游植物才能养活1吨高级海洋生物。即便如此,海洋能够提供人类食物的潜力还是很大的,可以达到陆地全部农牧产品的1000倍,有人估计海洋中可以捕捞的水产品就有30亿吨,可以毫不夸张地把海洋叫做巨大的食品库。物产丰富的海底世界

海洋生物为了生存下去,在它们体内生产出各种各样的活性物质,有些活性物质有剧毒,用这些活性物质可以制成高效的药物和保健食品。癌症、艾滋病至今还是绝症,没有特效药医治,但现在已经从海洋生物中找到能杀灭癌细胞和艾滋病病毒的物质,很有可能将来能从海洋生物体内提取出这两种绝症的克星。

海洋在不断地运动和变化,海洋与大气之间水和热量的交换是全球气候变化的主要原因。从海洋吹来的季风周期性地带来温暖湿润的气候,在作物最需要水的季节降下雨来。暖流流过的海域温度比同海上石油钻井台纬度的其他地方高5~10℃。寒暖经交汇的地方和有上升流的地方会形成大的渔场,这些都给人类带来巨大的利益。有的科学家把海洋比做“地球的肺”“空调器”“锅炉”,这些比喻相当贴切。可是海洋也有发怒的时候,它会引起风暴潮、海啸和厄尔尼诺现象,带来水旱等灾害。

海洋吸收了大量的太阳能,月球和太阳的引力也给予海洋巨大的能量,于是形成了潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、温差能和盐差能等能源。我们知道举世闻名的三峡水电站每年能发出800多万千瓦的电力。可是全球潮汐能有27亿千瓦,即使只算沿海容易开发的部分也超过1亿千瓦;100亿千瓦的波浪能中有1/10可以开发利用,也就是10亿千瓦;海流和潮流带有50亿千瓦的能量,其中3亿千瓦有可能开发;温差能发电潜力达20亿千瓦;盐差能有26亿千瓦。这些能源是可以再生的,因此是用之不竭的。开发它们还不会产生环境污染,是干净的能源。海洋浮游植物

你看,海洋不正是人间的聚宝盆吗?人类可以从海洋得到生存空间,通过海洋进行交往交流,可以从海洋得到维持生命和生产的水,还有各种矿产和燃料,海洋将营养丰富的食物和高效的药物提供给人类,将来还能供给清洁的能源。总之,海洋这个聚宝盆里几乎聚集着人类生存和发展所需要的一切宝物。

近百年来,人类社会生产力飞速发展,其代价是陆地上的许多资源几乎被消耗殆尽,连淡水和粮食也告急了。地球上的陆地已难以承受60亿人的压力。海洋资源恰恰能解决人类的需要,人类未来的发展将要依靠海洋里的宝物。

分门别类:海洋资源分类

海洋资源十分丰富,种类繁多,其基本属性和用途均具多样性。因此,对海洋资源的分类还没有形成完善的、公认的分类方案。

由于海洋资源属于自然资源,按照自然资源是否可能耗竭的特征,将海洋资源分成耗竭性资源和非耗竭性资源两大类。耗竭性资源按其是否可以更新或再生,又分为再生性资源和非再生性资源。再生性资源主要指由各种生物及由生物和非生物组成的生态系统,在正确的管理和维护下,可以不断更新和利用,如果使用管理不当则可能退化、解体并且有耗竭的可能。海洋的惊涛骇浪

海洋资源是一类特殊的自然资源,根据海洋资源本身的属性和用途对海洋资源进行分类,更便于强调和突出海洋资源的属性和用途,更有利于对海洋资源的研究、开发利用和保护。

根据属性和用途,将海洋资源分为海水及水化学资源、海洋生物资源、海洋固体矿产资源、海洋油气资源、海洋能资源、海洋空间资源、海洋旅游资源7大类。你知道吗认识海洋空间资源海洋空间资源是指与海洋开发利用有关的海岸、海上、海中和海底的地理区域的总称。将海面、海中和海底空间用作交通、生产、储藏、军事、居住和娱乐场所的资源,包括海运、海岸工程、海洋工程、临海工业场地、海上机场、海流仓库、重要基地、海上运动、旅游、休闲娱乐等。

星罗棋布:海洋资源分布

1. 海洋地理基本知识

按地貌形态与水文的特征,海洋可以分为海与洋两部分,海与洋连接处并无明显的界限,所以常统称为海洋。海洋不只是代表一个地区,还代表着一个空间,可以自上而下被划分为4个部分:表层水、水体、海床和底土,整个区域都是海洋资源的贮存环境。(1)海洋的面积、深度和分布。地球表面的面积大约为5.1×10 8平方千米,海洋的面积为3.61×10 8平方千米,约占地球表面积的70.8%。尽管海洋面积占的比例很大,但海水只是地球表面上的一层薄膜。世界海洋的平均深度为3795米,仅相当于地球半径的1/1600,海洋的体积约为13.7×10 8立方米,相当于地球总体积的1/800。占地球总水量的97.2%。

以赤道为标准,把地球分为南、北两个半球,北半球海洋占地表面积的60.7%,南半球海洋占地表面积的80.9%。海洋资源(2)海洋地理单元划分和特征。海洋由洋、海以及海湾、海峡等几部分组成,主要部分为洋,其余可视为附属部分。

洋:远离大陆,面积广阔,水深在2000米以上,并具有独立的海流、潮汐、温度、盐度、密度的体系,不受大陆影响的水域称为洋。大洋约占地球表面积的63%,水色深,透明度大;盐度较高,表面盐度的平均值约为35‰,年变化小。洋底的沉积物多为钙质、硅质软泥和红黏土。根据海岸线的轮廓等特征,全世界的大洋可以分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋4个部分,它们大约占据了海洋总面积的89%。

海:介于大陆与大洋之间的水域称为海。海约占地球总面积的7.8%,水色浅,透明度小,各海区具有各自的海流体系,海的潮波没有独立的系统,一般从大洋传来,但其涨落较大洋大。海的水深较浅,一般在3000米以内,面积较小。海水温度受大陆影响,随季节更替有显著的变化,盐度则易受大陆径流的影响,其透明度也较大洋低。海底沉积物多为陆生的砂、泥等。海底与海岸的形态,受侵蚀与堆积的影响,变化较大。

根据海与洋的连接情况与一些地理标志的识别,人们又把深入大陆,或者位于大陆之间,有海峡连接毗邻海区的海域称为地中海;把位于大陆边缘,一面以大陆为界,另一面以半岛、岛屿或以群岛与大洋分开的海域称为边缘海。一望无际的海洋

海湾和海峡是海或洋的附属部分。海的一部分延伸入大陆,其宽度深度逐渐减小的水域称为海湾,海湾的外部通常以入口处海角与海角之间的连线为界限。海湾中的海水性质一般与其相邻海洋的海水性质相近,在海湾中常出现最大潮差,例如,我国杭州湾的钱塘江潮驰名世界,潮差一般可达6~8米,最大时可达到12米。海洋中相邻海区之间宽度较窄、深度较大的狭长条带称为海峡。海峡的主要特征是急流,尤其是潮流很大。海峡中的海流又常常上下或左右流向相反,底质则多为基岩或砂砾。(3)海底形态。近一个世纪来,由于探索技术的发展,海底的奥妙逐渐被人们所了解。从海岸向大洋方向,海底大致可以分成大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊等单元。

①大陆边缘。大陆边缘是指大陆与海洋连接的边缘地带,依据坡度和深度,大陆边缘可以分为三大部分,即大陆架、大陆坡和大陆基。

大陆架:从岸线到水深200米的区域,平均坡度很小,为0°4′~0°7′,称为大陆架,面积约占海洋总面积的7.5%。大陆架宽度因地区而异,在海岸山脉外围,大陆架很窄,如南美洲太平洋沿岸;在沿岸平原外围却非常宽阔,如亚洲北冰洋沿岸宽度可达1300千米,世界各地大陆架的平均宽度约为75千米。多数情况下,大陆架只是海岸平原的陆地部分在水下的延伸。边缘海

大陆坡:陆架往下,坡度陡然增大,这个具有很大坡度的部分称为大陆坡。大陆坡平均坡度4°17′,水深为200~2500米。大陆坡呈带状环绕在大洋底周围,宽度从十几千米到数百千米不等。

大陆基:在大陆坡基部常有大面积的、平坦的、由陆源物质经过浊流和滑塌作用堆积成的裙状沉积体,称为大陆基(又称大陆隆、大陆裙)。大陆基坡度一般仅有1/700左右,平均深度3700米。

海沟和岛弧:有些地区,陆坡下面并不存在大陆基,取代它的是海沟或海沟-岛弧体系。海沟是深海海底的长而窄的海底陷落带,由大洋板块向大陆板块下方俯冲而成。全世界有20多条海沟,多数集中在太平洋。太平洋北部和西部的阿留申群岛、日本群岛、琉球群岛、菲律宾群岛等,无论单独或连起来看都呈弧形,又称为岛弧。在有些地区,海沟紧接着大陆坡的底部分布,更为常见的情况是海沟沿着大陆坡上的岛弧分布。海沟与岛弧的位置关系,既有海沟在岛弧外侧的情况,也存在海沟在岛弧内侧的情况。大陆架地表部分你知道吗世界上最深的海沟马里亚纳海沟是目前(截至2012年)所知最深的海沟,也是地壳最薄之处。该海沟位于菲律宾东北、马里亚纳群岛东方,处在亚洲大陆和澳大利亚之间。它北起硫黄列岛、西南至雅浦岛,全长2550千米,为弧形,平均宽70千米,大部分水深在8000米以上。最大水深在斐查兹海渊,为11 034米,是地球的最深点。这条海沟的形成据估计已有6000万年,是太平洋西部洋底一系列海沟的一部分。1951年英国挑战者Ⅱ号在太平洋关岛附近发现了它。

整个大陆边缘除大陆基外,其基底性质均与大陆地壳一样,下面是较厚的硅铝层,这与大洋盆地缺失硅铝层有明显区别,显示大陆边缘属于大陆的自然延伸。

②大洋盆地。大洋盆地是海洋的主体,位于大陆边缘和大洋中脊之间,坡度平缓,地形平坦广阔,但也分布着许多次一级的海底形态,如海岭、海山、深海谷、断裂带和海槽等。大洋盆地平均深度4877米,它的倾斜度在0°20′~0°40′。沉积物主要是大洋性软泥,如硅藻、放射虫、有孔虫软泥等,与大陆架、大陆坡有显著不同。岛弧

③大洋中脊。大洋中脊是大洋底的山脉或隆起,与一般海岭不同的是,大洋中脊起自北冰洋,蜿蜒在太平洋、印度洋和大西洋的洋底,像一条绵绵不断的海底山脉, 7×10 4千米,它突出海底的高度达2000~4000米,宽度在数百千米以上,占海洋总面积的32.7%。

2. 海洋资源的分布

不同大类的海洋资源,在海洋中具有不同的分布规律。

海水与水化学资源分布于整个海洋的海水水体中。海洋生物资源也分布于整个海洋的海床和海水水体,但以大陆架的海床和海水水体为主。海洋固体矿产资源的滨岸砂矿分布于大陆架的滨岸地带,结核、结壳及热液硫化物等矿床分布于大洋海底。海洋油气资源分布于大陆架。海洋能资源分布于整个海洋的海水水体中。海洋空间资源和海洋旅游资源分布于海洋海水表层、整个海洋的海水水体、及海底底床附近。

3. 海洋资源的性质及其所处环境特点

海洋资源与陆地资源相比,有其特殊的性质。(1)海洋资源的公有性。自古以来,海洋通常属于国家所有,或属于各国共有,这与陆地有很大的不同。目前,国家管辖海域内的自然资源通常属于国家所有,这是公有性的一个方面;海洋资源公有性的另外一个方面则体现为国际性。国际水域的资源属于全人类所有,这在国际海洋法中有明确规定。因此,近年来大规模的海洋调查、勘探和开发,经常采取国际合作的形式,并且成立协调各国利益的国际海洋开发组织。但是,在开发活动中,以海洋资源问题为中心的国际争端仍然长年不休。开采海洋油气资源(2)水介质的流动性和连续性。海水不是静止不动,而是向水平方向或垂直方向移动的。溶解于海水的矿物随海水的流动而位移;污染物也经常随着海水的流动在大范围内移动和扩散,部分鱼类和其他一些海洋生物也具有洄游的习性,这些海洋资源的流动使人们难以对这些资源进行明确而有效的占有和划分。世界海洋是连成一个整体的,鱼类的洄游无视人类的森严疆界四处闯荡,这样就给人类的开发带来一个在不同国家间利益和养护责任的分配问题;污染物的扩散和移动则可能会和给其他地区造成损失,甚至引起国际问题,这些都给海洋资源开发带来了困难。(3)水介质的立体性。海水作为一种介质具有三维的特性,因此海洋资源的分布也具有三维特性。海洋资源立体分布于海洋范围内,与陆地相比,这个特点非常明显。例如海水中的可以进行光合作用的植物,主要分布于平均100米左右水深的区域范围内,而陆上森林的平均高度仅有10米左右;生活在海水中的各种生物和海底矿物以及海滨风光,这些资源也呈立体状分布于海洋地理范围内,常常可以由不同的部门同时利用;另外,污染物质的扩散也在某种程度上呈立体状。海水的立体性,使得各国难以建立固定设施来明确所属海洋资源的范围。表面平静的海洋(4)海洋资源贮存环境的复杂性。海洋中自然条件对人类活动的影响比陆地要大,各种生产方式在相当大的程度上仍然受到这些环境因素的制约。例如风浪、盐分的腐蚀以及海洋自然灾害等因素使得海洋开发不仅艰巨性大、技术要求高,风险也很高。

大海的“家底”:海洋宝藏知多少

据科学估算,海洋里生物也很丰富,大概有20多万种生物,约有325亿吨的海洋动物,而陆地上仅仅有不到100亿吨的动物。而在我们所知道的元素周期表中,92种天然元素有80多种在海水中。而各种元素在海水中的含量大概是每立方千米如下:

超过百万吨的有:氢1.08亿吨、氯1987万吨、钠1105万吨、镁132万吨,而超过万吨的则有硫93万吨、钙42万吨、钾41万吨、溴6.8万吨,超过吨的有锶8500吨硼4500吨、锂180吨、铷120吨、磷90吨、钼10吨、锌4吨、锡3.7吨、铜3.7吨、铀3.3吨、铜3吨、镍2吨、钒2吨、锰2吨、钛1吨,剩下的则是1吨以下的如铬600千克、银100千克、钴80千克、铍65千克、汞50千克、氦7.2千克、金5千克。

太平洋深远辽阔,矿产资源十分丰富。如今,在矿产资源勘探开发工作中多是主要集中在大陆架石油和天然气的开发当中,而滨海砂矿核深海盆多金属结核等方面也多有勘探。目前,世界的主要产油区有:加利福尼亚沿海、日本西部陆架、库克湾、东南亚陆架和澳大利亚沿海以及中国沿海大陆架和南美洲西海岸。而滨海砂矿主要分布区为:东南亚各国沿海主要是锡矿分布区,尤其是泰国和印度尼西亚沿海;金、铂砂则多是在太平洋东海岸的俄勒冈至加利福尼亚沿岸,包括美国的阿拉斯加沿岸和白令海区域;而钛铁矿、钻石、金红石最丰富的海区则是印度和澳大利亚的沿海;中国则有金刚石和锆石,还有金和金红石等多种砂矿资源,在沿海共有十余条砂矿带。此外,像中国、日本和智利的大陆架上还有丰富的海底煤田。而在深海盆区则蕴藏着更为丰富的多金属结核,夏威夷东南的广大区域是其主要集中区,约占到了世界总储量的一半,据估算,总储量将近有17…000亿吨。金属钛

而像石油、天然气、铁、煤、硫以及重砂矿和多金属结核等资源也是大西洋丰富的矿产资源。主要的又很有名的海底石油和天然气分布区如加勒比海、北海以及墨西哥湾和几内亚湾都是。而马拉开波湾,由委内瑞拉沿加勒比海伸入内地的,已探明的石油储量有48亿吨之多;北海已探明石油储量大概是40多亿吨;美国所属的墨西哥湾石油储量已探明的有20亿吨;尼日利亚沿海则超过26亿吨。而英国、西班牙、加拿大、土耳其,还有保加利亚和意大利等国沿海也发现了了大量的煤矿资源。其中,英国东北部就有不少于5.5亿吨的海底煤炭储量,而大西洋沿岸许多国家在沿海发现了重砂矿。西南非洲则是世界著名的金刚石产地,产区由开普敦北至沃尔维斯湾的海底砂层。大西洋的多金属结核主要分布在北美海盆和阿根廷海盆的底部,已探明的总储量估计约为1万亿吨。

中东地区油气资源丰富,波斯湾海底石油储量为120亿吨,天然气则为7.1万亿立方米。而在科威特以及沙特阿拉伯和澳大利亚的沿海地区也发现了油气资源。印度洋也发现了多金属结核资源,但储量远不如太平洋和大西洋。

北冰洋的广阔大陆架区目前已发现了两个海区具有油、气远景,一个是加拿大群岛海域,另一个则是拉普捷夫海域,有利于碳氢化合物矿床的形成,而在它的海底也有锰结核、硬石膏矿床以及锡石。

根据科学的估计,大约有1350亿吨石油蕴藏在全球海底岩层中,占可开采石油总量的45%。

从古至今,人类食物的一个重要来源就是海洋生物资源。如果生态环境良好,保护的比较周全,那么每年就可从海洋中获得30亿吨的水产品,…300亿人足够食用。经过实验表明,每千克的海产品中所含有蛋白质,相比于同等重量粮食所含的蛋白质,足足超出了1.7倍。而蛋白质所产生的生产力,世界上各种海洋动物蛋白质每年的产量就达到4亿吨。多金属结核你知道吗磷虾资源南极磷虾是高蛋白质的食物。据生物学家测定,南极磷虾肉中含蛋白质17.56%,脂肪2.11%,且含人体所必需的全部氨基酸。尤其是代表营养学特征的赖氨酸的含量更为丰富,与金枪鱼、虎纹虾和牛肉相比,南极磷虾的赖氨酸含量最高。世界卫生组织曾将南极磷虾、对虾、牛乳和牛肉的氨基酸综合营养价值比较评分,结果磷虾得100分,牛肉96分,牛乳91分,对虾71分。据分析,人体所必需的8种氨基酸,磷虾中均有,且合起来占蛋白质含量的41.04%。

太平洋是一个巨大的资源场,有许多的海洋生物,目前已知浮游植物380余种,多是硅藻、金藻以及甲藻和蓝藻等;而太平洋的海洋动物则更为丰富,主要有浮游动物、底栖动物以及游泳动物等,但总的数量并没有确知。水产资源最丰富的就是太平洋,太平洋的许多海洋生物也具有开发利用的价值。每年有大约3500万~…4000万吨的产量诞生在太平洋,其总量几乎占到了世界海洋渔获总量的一半。主要渔场包括中国的舟山渔场、秘鲁渔场;而在西太平洋渔区,有日本的千岛群岛;另外,美国-加拿大西北部年鱼产量近2000万吨的沿海海域也是重要的渔场。

大西洋地区较为复杂,生物分布特征也多不同。浮游植物主要分布在中纬度地区,种类共有240多种;底栖植物一般分布在水深浅于100米的近岸区,大约相当于洋底总面积的2%;动物主要分布在中纬度区以及近极地区和近岸区,哺乳动物则主要是鲸和鳍脚目动物,鱼类则以鲱、鲈和鳕、鲽科为主。大西洋是很早就开发生物资源的大洋,它的渔获产量占据了世界各大洋的头名,太平洋在20世纪60年代以后退第二位,每年的渔获量也不如大西洋,在2500万吨左右。大西洋的陆架区渔获产量约1200千克/平方千米,而它的单位渔获量平均则是每平方千米830千克。而在大西洋中,北海、冰岛周围海域以及挪威海是渔获量最高的区域。重要的渔场也很多,像纽芬兰、加拿大东侧陆架区以及美国,另外地中海、加勒比海、黑海以及比斯开湾和安哥拉沿海也是大西洋中重要的渔场。风景秀丽的千岛群岛

除此之外,印度洋生物资源也很丰富。所含的鱼类有3000~4000种,目前的渔获量约400万吨,主要是鲐鱼、鲲鱼和虾类,另外像沙丁鱼、金枪鱼、鲨鱼等。而阿拉伯半岛沿岸和非洲沿岸则是浮游植物的密集区,因为此处上升流显著。阿拉伯西北部则是浮游动物的主要集中区,索马里和沙特阿拉伯沿岸最为丰富。底栖生物以阿拉伯海北部沿岸为最多,并且在不断地向南减少。

更值得重视的是,这些海洋当中的海水本身蕴藏着巨大的能量,可谓用之不竭。包括潮汐能、海流能、波浪能以及温差能和盐差能等。大约有1500亿千瓦的海水能总量。

我们知道,海洋能是一种可再生的能源,污染小,效率高。这也说明,将来的发展必定是离不开海洋能源的,它的开发和利用也将是海洋开发的一个重要方面。

第二节 打开宝藏之门:海洋开发

寻找打开宝库的金钥匙

打开海洋宝库的金钥匙在哪里呢?古人告诉我们:“工欲善其事,必先利其器。”这把金钥匙就是“器”——技术,包括认识海洋、开发海洋和保护海洋的技术。海洋科学可使人类掌握海洋发展变化的规律,电子、机械、化工和生物工程的飞速发展更使海洋开发技术如虎添翼。各种相关的新技术、高技术在海洋开发中都有用武之地。可是,海洋环境有很多特殊的条件,无论多么高明的技术,都不能直接搬过来就用,必须考虑到海洋的特点,克服许多困难,才能形成海洋开发的新技术、高技术。海洋开发

海洋环境是严酷的:海水有很高的压力,每10米水深增加0.1兆帕,1万米深的海沟底上的压力有100兆帕,连深潜器的钢壳都会被压缩。海水对电磁波和光波的吸收本领特别大,只有表面的几十米海水层照得进太阳光,100米以下就是漆黑一团了;由于电磁波难以在海水中传播,在大气中使用的一切通信手段在海水中就都失灵了。海水的温度随着深度而变,从海面到温跃层之间温度缓缓降低。温跃层位于水深500~1000米之间,是很薄的一层。在温跃层以下,温度保持在4℃左右,是一个寒冷的世界。海水中溶解的盐对大多数金属,尤其是钢铁有腐蚀作用,海水和大气交界的海面附近氧气很充足,腐蚀作用更强。海水中溶解氧的成分远远不能满足人呼吸的需要,人的肺也无法在海水中呼吸。放置在海水里的仪器、设备的外壳必须是抗压性和水密性很好的,否则强大的压力会使外壳破裂,海水漏进去,腐蚀里面的仪器、设备,使其不能工作。海洋里有些生物(如藤壶)会在仪器、设备上附着、生长,影响透光、透声,使仪器、设备变“瞎”、变“聋”;这些粗糙的附着生物会使船航行时阻力增大,它们分泌的物质还会腐蚀金属、水泥材料表面。海水有潮汐涨落变化,发生风暴潮时水位变化会大大超过一般情况,造成灾害。海流、波浪会冲击置放在海中的设备和建在岸边的工程,甚至可把巨轮打成两截,把重达60千克重的石块抛到28米高。海水结冰时产生很大的膨胀力,大到能把海上的采油平台挤塌,一般船舶都不能在冰冻的海面航行。严酷的海洋环境,使许多科学家发出感叹:“登天难,下海比登天更难。”

人类不能望洋兴叹。为了开发海洋中的各种资源,自20世纪60年代以来,人们坚持不懈地进行研究,克服了种种困难,开发出一大批海洋高新技术。在这些高新技术的基础上,不但使海洋捕捞业、海盐业、造船业和海运业这四项传统海洋产业得到更新,还兴起了海洋生物工程、海洋药物开发、海洋油气开发、海底矿产开采、海水淡化、海水直接利用、海岸工程、近海工程、海洋可再生能源利用、海洋观测技术和海洋环保技术等新兴的产业部门。

人类发展至今已经繁衍到60亿人口,发展了大规模的工业、农业和服务业,除了消耗了陆地上大量的矿物、化石燃料(煤、石油和天然气)等不能再生的资源以外,还破坏了陆地上的土地、森林资源,工业废水、废渣、废气、汽车的尾气、生活污水和化学农药等直接、间接地排到海洋里,采油和运输事故使成万吨的石油溢入海洋中,造成大面积污染。可是海洋的自净能力是有限的。如果我们不警觉起来,采取防治污染的措施,就会破坏海洋这座宝库,而且会危及人类自身的存在。

1992年,联合国在巴西的里约热内卢召开了环境发展首脑会议,会后发布的里约宣言中提出了“可持续发展”的概念,呼吁世界各国在发展经济的同时,要注意保持环境的健康,以使社会、经济的发展能够永远、持续地进行。人类必须未雨绸缪,在开发海洋资源、发展海洋开发技术的同时,保护好海洋环境,大力发展海洋环境保护技术,以使海洋永葆青春。

海洋合作时代的来临

随着社会的发展,进入20世纪50年代以后,海洋在战略上和经济上的重要意义开始凸显出来,许多相关的国际机构在世界上建立了起来,如海洋研究科学委员会、联合国教科文组织政府间海事委员会等。而国际机构也组织了多次的国际海洋联合考察,规模比较大,如1955年由美、日、前苏联以及加拿大等同参加的“国际北太平洋合作调查”等。而全球合作的海洋观测调查也在1957~1958年国际地球物理年中成功地进行了,这项规模空前的海洋调查参与的国家较多,由17个国家的70多艘船只参加,南极、北极地带以及赤道地区是重要的监测区域。之后,世界海洋资料中心也成立了,海洋研究进入了一个较新的发展阶段。而进入了20世纪60年代,国际海洋联合考察的次数增多,像1960~1964年“国际印度洋调查”是比较重要的,另外1963~1965年“国际赤道大西洋合作调查”和1965年夏季…“黑潮及邻海区合作调查”以及1968年的“深海钻探计划”等都是比较主要的。在这国际印度洋的监测考察当中,使用了非常先进的机器,如精密回声测声仪和电导盐度计等新型测量仪器。加之一些新方法,出色地完成了观测任务,并且发现了一系列的新海山、群岛上升流渔场以及南纬15°附近冷涡等。而在黑潮合作的调查当中,经过不断努力,发现了黑潮的起源及其分支和热带逆流,制成了利用以水质化学来加以分析的标准海水。参与的国家也非常多,主要包括:日本、美国、前苏联、中国,另外菲律宾、越南、泰国、马来西亚、印度尼西亚、澳大利亚、新西兰等国也共同参加。造船业在不断的更新优美的海景你知道吗海洋开发的现状现代海洋开发活动中,海洋石油、天然气的开发、海洋运输、海洋捕捞以及制海盐规模和产值巨大,属于已成熟的产业,正在进行技术改造和进一步扩大生产;海水增养殖业、海水淡化、海水提溴和镁、潮汐发电、海上工厂、海底隧道等正在迅速发展;深海采矿、波浪发电、温差发电、海水提铀、海上城市等正在研究和试验之中。“国际海洋考察十年”计划在1971到1981年进行,它是整个70年代国际海洋联合调查的主体,参加的国家主要有美、英、法、苏、日以及加拿大等30多个国家,整个计划包括三个部分,分别是海洋环境调查、地质学和物理学调查以及海洋资源的调查。同时,高速发展的现代科学技术,使人类认识海洋的能力不断提升,在现代海洋科学的发展中至关重要,这些科技有计算机技术、声学和光学技术、深潜技术以及遥感技术等。如今,各种性能的调查船结合卫星、飞机,并与水下实验室、海洋浮标、潜水器等相结合,逐渐形成了从太空直至海面到海底的立体海洋监测体系,这也是一个全方位的监测体系。

高新技术的登场

现代高新技术的应用已经使海洋仪器向着精确、灵敏、长期和高效的方向迅速发展。20世纪60年代初期,相当精密的温度、盐度、深度连续记录仪已经广为使用,后来,在此基础上又发展为更精密的温盐密度仪和自由降落式温盐微结构仪,其深度分辨率分别可达到1米和1厘米量级。用声学方法现已能测每秒毫米级的弱流,并能测量湍流的微结构。目前常用的海洋浮标,可以上测近海面大气的风速、风向、气温、湿度和气压等气象要素,下测各层海水的物理、化学等海洋要素,有的还可自动升降,作剖面观测。所观测到的信息可由其资料处理系统立即处理、存储和传递。传递的方式或直接发向岸台,或由卫星中转。另外,在导航系统、海洋地质钻探、深潜技术、浮游生物采集和海水分析技术方面,都有长足进步。因此,通过最近几十年的调查研究,人们对海洋的认识也越来越全面而深入,对海洋资源的了解越来越深刻。海洋勘探平台

水下机器人潜入海底

人们俗称的水下机器人,也就是无人遥控潜水器。它主要是由水面母船上的工作人员通过连接潜水器的脐带提供动力,以便操控潜水器,并通过水下的专用设备进行观察,还能通过机械手,发挥效应,进行水下独立作业。当今主要的无人遥控潜水器是有缆遥控潜水器和无缆遥控潜水器两种,而有缆遥控潜水器又有分类,分别是水中自航式、拖航式和能在海底结构物上爬行这三类。

近10年以来,无人遥控潜水器进入了发展快速期。1953年,世界上第一艘无人遥控潜水器问世,到1974年,紧紧20年的时间里,全世界就研制了20艘。特别是1974年以后,无人遥控潜水器得到了快速发展,因为这时海洋油气业发展迅速。1981年,无人遥控潜水器由之前的20艘发展到了400余艘,而这些大部分是直接或间接的服务于海洋石油开采的。1988年,无人遥控潜水器得到飞速发展,比1981年增加了110%,数量猛增到958艘。这个时期增加的潜水器多数为有缆遥控潜水器,数量大约在800艘上下,而直接为海上油气开采用的有1400多艘。无人无缆潜水器只研制出了26艘,发展速度相对较慢,而作为工业用的有仅8艘,其他的主要用于军事和科学研究。此外,载人和无人混合潜水器在这个时期已经研制出32艘,得到了较快的发展,约有28艘是服务于工业的。卫星等高新技术在海洋开发中的应用

20世纪70年代,无人有缆潜水器的研制才刚刚开始,80年代就进入了较快发展期。1987年,日本的深海无人遥控潜水器“海鲀3K”号研究成功,可下潜到3300米的深度。研究的目的则是为了在载人潜水之前对预定潜水点进行调查,以便对深海进行相关研究的同时,也可利用它进行海底救护。“海鲀3K”号是有缆式潜水器,在设计上有所不同,主要各配置两套动力装置在前后、上下、左右三个方向,基本可以满足深海采集样品的需要。1988年,该技术中心配合“深海6500”号载人潜水器建造了万米级无人遥控潜水器,以满足进行深海调查作业的需要。这种潜水器可以较长时间地进行深海调查,主要由工作母船进行控制操作,总共投入了40亿日元。日本是很重视无人有缆潜水器的研制的,近期有近期的研究项目,远期则有大型的长远计划。而目前,日本正在实施一项大型的规划,包括了开发先进无人遥控潜水器。这种无人有缆潜水器系统需要在一些方面不断地进行突破,例如在遥控作业、水下遥测全向推力器、声学影像以及海水传动系统、陶瓷应用技术水下航行定位和控制等方面。

欧洲确立了尤里卡计划,计划在无人有缆潜水技术方面,英国、意大利将联合研制无人遥控潜水器。这种潜水器性能优良,比现在正在使用的潜水器性能优良得多,现在的潜水器只能在水下4000米深度连续工作12小时,而计划研制的潜水器能在6000米水深持续工作250小时。根据尤里卡EU-191计划,另外建造两艘无人遥控潜水器:一艘是有缆式潜水器,主用用途是水下的检查维修;另一艘则是无人无缆潜水器,主要用途是水下测量。这项潜水工程计划主要将由17个机构参加完成,分别来自英国、意大利、丹麦等国家。“小贾森”有缆潜水器是由英国科学家研制的,它有其独特的技术特点,采用计算机控制,主要是通过光纤沟通潜水器与母船之间的联系。而母船上共有4台专用计算机,其功能分别是处理海底照相机获得的资料、处理海面环境变化的资料以及处理监控海洋环境变化的资料和处理由潜水器传输回来的其他有关技术资料等。母船会把获得的资料进行整理,整理后再通过微波发送到位于加利福尼亚太平洋格罗夫研究所的实验室,这些整理资料就存在那里的资料库里。无人遥控潜水器你知道吗“海龙二号”探寻海底资源“大洋一号”科学考察船第21航次自2009年7月18日从广州起航。就在开始不久的第三航段考察中,“大洋一号”首次使用水下机器人“海龙2号”在东太平洋海隆“鸟巢”黑烟囱区观察到罕见的巨大黑烟囱,并用机械手准确抓获约7千克黑烟囱喷口的硫化物样品。这一发现标志着我国成为国际上少数能使用水下机器人开展洋中脊热液调查和取样研究的国家之一。

无人有缆潜水器发展快,趋势明显,主要是特点有:一是操纵控制系统多采用大容量的计算机,来进行数字控制和资料处理;二是水深大多在6000米;三是潜水器上的机械手采用多功能适时监控系统;四是推进器的数量与功率得到增加,作业的能力和操纵性能逐步提高。另外,潜水器在小型化和观察能力方面也不断得到关注和改进。有缆式潜水器

海洋遥感卫星助威

在科技迅猛发展的今天,海洋遥感技术日益成为国际科技界关注的热点。美国于1978年就发射了海洋卫星;日本在20世纪90年代初期也已发射了海洋卫星;俄罗斯有一系列卫星,其中“宇宙”系列卫星就包含了海洋遥感观测技术;欧洲资源卫星主要以海洋为目标,以法国为代表;北欧海洋遥感与观测技术的代表则首推挪威和瑞典。在1990~1992年期间,国际上发射了多颗极轨气象卫星,包括美国的NOAA系列后继卫星、欧空局MOP系列后继卫星和海洋卫星等,如欧空局欧洲遥感卫星ERS-1、美法合作的海洋地形试验卫星TOPEX/POSEIDON等。在此期间,我国也发射了极轨气象卫星FY-1(A-B)。由于中国气象卫星——风云系列卫星上有2~4个海洋通道用于观测海洋水色等要素,因此,我国在北京、杭州、天津等城市建立了气象卫星地面接收应用系统。

国际海洋遥感技术经历了两个阶段:第一阶段是气象卫星/陆地卫星的海洋应用阶段,我国发射的极轨气象卫星FY-1(A-B)也处于这个阶段;第二阶段是海洋卫星应用阶段。2002年5月15日我国发射了第一颗海洋卫星“海洋一号A”。“海洋一号A”卫星的成功发射与运行,实现了我国实时获取海洋水色遥感资料零的突破,为海洋卫星系列化发展奠定了技术基础,在2007年4月11日11时27分,我国自行研制的“海洋一号A”卫星的后续卫星“海洋一号B”卫星顺利入轨及正常工作,结束了我国近年来没有实时海洋水色卫星数据的不利局面,标志着我国海洋卫星和卫星海洋应用事业跃升至一个新的高度。“海洋一号B”卫星是我国海洋立体监测系统的重要组成部分,主要用于海洋水色、水温环境要素探测,将为我国海洋生物资源开发利用、河口港湾的建设与治理、海洋污染监测与防治、海岸带资源调查与开发,以及全球环境变化研究等领域服务。我国海洋卫星的不断发射成功将带动遥感技术在海洋管理上不断细化。极轨气象卫星

随着海洋开发深度、广度的不断拓展,全球的海洋环境质量每况愈下,海洋环境监测与保护问题日益成为国际社会普遍关注的热点。利用海洋遥感卫星,能够实现对全球海洋环境的同步观测,对我国近海海域水色信息进行大尺度、定量化提取,为海洋环境保护提供必要依据。

通过水色遥感卫星我们可以得到大量水色遥感图像,再对水色遥感图像进行分析就得到许多重要信息:一是海洋环境数值预报,如海温、海浪、潮汐、海面风场、海流等;二是海岸带灾害数值预报,如风暴潮、海啸、台风、巨浪、海冰、海雾、赤潮、溢油及其他污染等;二是海气相互作用过程预测,如El…Nino和La…Nino事件的中长期预测,海平面上升的中长期预测等;四是海陆相互作用过程预测,如海岸带侵蚀、河流冲击与河口改道、围海造田与环境效应等。海洋遥感卫星

利用海洋遥感卫星数据结合相关资料,海洋管理就得到了可靠的依据,能够制作成各种产品,建立由近海到远海、多部门合作的海洋环境与灾害观测网络和数值预报、预警系统,开展主要海洋灾害的分析和评估业务,建立海上搜救中心和沿岸防灾准备应急系统,构建海洋减灾体系。对风暴潮、海冰等自然灾害进行预报预警,对赤潮、溢油、河口排污等海洋污染进行业务化监测,以减少海洋灾害带来的损失。

第二章 最大的粮仓:生物资源

海洋及其海岸带是生物多样性的伊甸园,海洋动物、海洋植物、海洋微生物种类繁多,为人类提供了食物的来源。同时,海洋里还有很多具有独特营养价值、含有众多生物活性物质的海洋生物,成为海洋药物研究和开发的宝库。海洋蕴含的药物种类繁多,已经发现的只是九牛一毛,还有更多的潜在种类有待挖掘。21世纪是海洋的世纪,海洋也将成为人类的蓝色药箱。

第一节 错综复杂的生态系统

什么是海洋生态系统

生态系统是什么?海洋生态系统又是怎么回事?我们知道,生态系统是一架活机器,结构和功能齐全,它是指生物和非生物成分构成的一个互相作用的综合体,存在于一定的空间内的动态的系统。在这个动态系统中有能量的流动,有物质的循环,就好像人操纵的自动机器,自然而然地运转。对于海洋生态系统来说,相互联系的动物植物以及微生物等是其中的生物成分。而海洋环境,则是阳光和空气、海水与无机盐等。海洋环境又有很多,大致可划分为大小不一的范围,小至一个潮塘,大到一个海湾,甚至整个海洋都可以包括在内。

这些生态系统机器都有类似的结构和功能,也就是物质的循环,虽然大小不一,却都有着有能量的流动。比如在海洋当中,大鱼吃小鱼,而小鱼吃虾,虾吞海瘙,瘙食海藻,海藻从海水中或海底中吸收阳光和无机盐等并且进行光合作用,以制造有机物质来维持这个复杂的食物链体系。美丽的海湾

但海洋环境中的无机物质从何而来?其实微生物将大鱼、小鱼以及虾、瘙和藻的遗体分解掉,并释放到环境当中去。这个生态系统物质循环的一般规律就是哪里来的就到哪里去。在这个生态系统中,主要有三个成员:消费者,无论是大鱼、小鱼,还是虾或海瘙,均不能自己制造出有机物质,只能去捕食;无生命的海洋环境,海藻等植物就是这个生产者;再就是分解者,它们是辛勤的“清道夫”,如果缺失,海洋就会很快被动植物的排泄物或遗体填满,它们主要是微生物。在这个物质循环链中,每个环节都至关重要,相互依存,也互相制约,可谓息息相关。如今的海洋污染也越来越严重,已严重威胁到了海洋生态系统的平衡,“死海”的不断出现,还有赤潮的大范围出现,都可以说明这个问题。你知道吗什么是海洋生物海洋生物是指海洋里的各种生物,包括海洋动物、海洋植物、微生物及病毒等。有海洋科技工作者通过对我国海洋生物的调查研究,已在我国管辖海域记录到了5个生物界、44个生物门类,共计20 278种海洋生物。其中种类最多的是动物界,原核生物界最少。我国的海洋生物种类约占全世界海洋生物总种数的10%。海洋的消费者——鱼儿

在外界不干扰的情况下,海洋生态系统就会达到一个动态的平衡,它的物质循环和能量流动都是一个动态的过程。故此,过度地开采与捕捞海洋生物,就会导致某个环节生物量的减少,也必定会使与之相关的下一个环节的生物数量减少。这样息息相关的链接,哪一个环节的破坏,都会使整个食物链甚至整个海洋生态系统平衡受到破坏,相反,捕捞产量也会不断下降。近年来的过度捕捞现象,就使得生物的繁殖力受到破坏,鱼虾的产量减少。除此之外,海洋污染是海洋生态系统平衡失调的一个重要原因。海洋一旦遭受污染,海洋动植物就会首当其冲的受到危害,那么人类也最终会损害自身的利益。

复杂的海洋食物链

1. 海洋食物网

在我们的自然界中,单纯存在的食物链是没有的,一般是由许多长短不同的食物链相互交错,从而形成一个更为复杂的巨大网络,也就是食物网。而且,食物网之间也是经常有交错和联系的。例如,大虾有时摄食尚未长大的小鱼;还比如北极熊不只捕食海豹,还可以捕食鱼类。很多动物在生长过程中的不同阶段,食性会发生改变,比如有些海龟在小的时候吃植物,大了就开始食动物,所以,其营养层次也是不同的。现在的应用食物链已经概括了食物网的含义。有些不同物种有相同的捕食者,例如鱼类和乌贼都捕食虾,而海鸟却是这些鱼和乌贼的捕食者,甚至不同的发育阶段都可以归并在一个“营养物种”之下。而以“营养物种”来描绘食物网结构也有一个新名词,便是“简化食物网”。

2. 海洋食物链的分级

海洋是地球上最大的一个生态系统,也是地球生物圈的重要组成部分。然而,海洋生态系统与陆地生态系统有着很大的不同,主要是组成部分不同,而食物链和食物网自身的特件也多有不同。乌贼

食物链是相互交错、复杂万分的,在自然界中,一个单纯的食物链也是不可能存在的,它只能是一个复杂的食物网。而且食物网之间也不是独立的,而是交错联系的。

海洋中各种生物建立起的食物链比起陆地上来,是非常有效的。陆地食物链的环节较少,而海洋食物链则较多。事实上,不论陆地或是海洋,生物之间的食物链依然是极为复杂的,例如,北极熊不仅捕食鱼类,还捕食海豹,以此为食;而大虾也偶尔会吃小鱼。

正是因为如此,“海洋食物网”这一概念被生物科学家提出。海洋食物链所表达的是一种摄食关系在各个营养级之间发生转变,只是,海洋食物链的营养级并不是静止的,在许多时候会产生逆转和分枝,因此用这个描述,可以将复杂的海洋生物摄食模式很可信地描述出来。

3. 海洋食物链的存在方式

海洋生物之间有着很复杂的关系,海洋生物的种类和数量也非常巨大。

海洋食物链存在方式不同,主要有两种方式:一种是“牧食食物链”,…而另一种形式是“碎屑食物链”。前者是从绿色植物开始,比如小型浮游微藻到浮游动物或者较大的植食性动物中,肉食性的鱼类是食物链的顶端。后者则是以碎屑为起点的食物链。而食物的转移方式是从碎屑,包括死亡的有机物以及小型原生动物粪便、细菌等,到食小碎物的螃蟹、小鱼,还有较大的食肉动物,例如海鸟以及大鱼等为末端。海洋食物网——鲨鱼捕食小鱼

大洋中沿岸食物链、大洋食物链和上升流食物链是“海洋牧食食物链”的三种类型。由于这三种水域的环境特点各不相同,另外,生活的海洋生物种类也不一样,所以食物链长短,也就是营养级的数量不同。上升流食物链的营养级最少,沿岸食物链会多些,而大洋区的生物种类食物链的营养级是最多的。

海洋生物多样性

海洋是人类的孕育者,它无私地哺育了地球,哺育了人类。海洋及其海岸带是生物多样性的乐园。相比陆地,海洋,特别是深海是生物多样性最为丰富的地区。海洋生物多样性可以维持海洋生态系统,可以使人类生产生活得到保证,更在一定程度上为人类的生存与发展提供了广阔的空间。并且,海洋生物多样性与人类有着很深的关系,这也说明了海洋生物多样性与全球粮食安全,还有消除贫困等问题的密切性。例如,鱼类资源大幅度锐减,那么生活在沿海地区的人们就会失去了食物来源和维持生存的物质手段。

生物多样性有很多作用,不仅能为人类提供生存所必需的食物以及药物和工业原料,还可以为改良生物品种提供基因源。21世纪以来,人口增长很快,人们的生活水平也不断的提高,也开始越来越高地要求食物的数量和质量。在陆地空间相对缩小和其有效资源相对减少的现状下,仅仅靠开发陆地上的资源,是不可能满足人们的需要的。所以,人类对海洋的开发也会成为本世纪的重点。海洋是一个巨大的食物宝库。海洋中的鱼、虾、蟹、贝等都是人类的美味佳肴,也是人类蛋白质的重要来源。鱼鳔可作外科缝合线,而鱼的肝脏可以做成鱼肝油,像鱼皮、鱼胶也能制成革和胶,高级工业油也可以从鱼的脂肪中提炼;像珍珠贝可用来生产珍珠;而大型海藻如海带、紫菜、裙带菜既能当作食物,又能当做工业和医药的原料;另外,还有一些海藻可用来作饲料和肥料,甚至可做现代能源。绚丽多彩的海洋世界你知道吗海洋里有多少种生物海洋里到底有多少种生物?大概没有人能说出具体数字。全世界的科学家们正在进行一项空前的合作计划,为所有的海洋生物进行鉴定和编写名录。目前已经记录的海洋鱼类大概有15 304种,最终预计海洋鱼类大约有2万种。而目前已知的海洋生物有21万种,预计实际的数量则在这个数字的10倍以上,即210万种。

海洋水产资源是形成生活资料的自然资源,同时也是自然资源中的地表资源。这种生命资源有自然更新和再生的能力。自然环境中适宜条件下,我们要保护海洋生物多样性并研究、实施科学的管理,这样才能使生物资源的生态得以平衡并不断更新和繁衍,人类也才能持续、稳定地开发利用它。我们之所以研究海洋生物资源,就是为了对海洋的生物资源进行遗传多样性分析,以便对自然灾害,对生物资源的遗传影响,人为实践的干预进行评估,并制定和采取一些管理以及保护的策略,使得生物多样性得到最大的保障。丰富的海洋生物资源

海洋生物的价值

海洋生物与人类的关系密切,对人类的生产和生活具有巨大的价值,主要体现在以下三个方面:

1. 科学研究

比如仿生学,早在远古时代,人们就已开始模仿生物了。舟船、舵和桨,就是古人依照鱼的形状以及鱼尾和鱼鳍发明出来的。依据海豚的体形、皮肤结构等特点,设计出的潜艇、鱼雷和小型船只的水下部分,可减少阻力20%~50%。

2. 食用价值

海洋生物多样,注定成为人们猎食的场所。自古以来,人们就喜食海产品,而到今天,海洋食品在我们的生活中越来越多,鱼、虾、蟹、贝、藻类(海带、紫菜)这些海洋食品在我们的餐桌上随处可见。而近些年,随着人们对保健食品的喜爱,海洋食品就又以其独特的生物活性成分越来越受到关注。而且由于海洋食品加工方式的不断进步,海洋食品进入我们饮食的方式也就更加多样,我们在无形中接触到了海洋产品,而自己却不知道。相信海洋食品的明天将更加灿烂。

3. 药用材料

海洋生物是生物活性物质的宝库。20世纪60年代以来,已从海洋生物中分离得到6000余种结构明确的化合物,且其中有近3000种具有一定的生物活性。这些具有活性的独特化合物的结构,给药物学家提供了难得的药物设计分子模型,启迪着他们的药物设计思维。海蟹

当然海洋生物的价值远不止这些,还有可作为能源物质、新材料和作为农作物所用的化肥或用以观赏等许多功能,我们在这里不再一一表述,而且随着科学技术的进步,许多尚未发现的功能或许也会造福人类。

第二节 奇异多彩的海洋生物

来自龙宫的朋友:海洋动物

1. 海洋腔肠动物

腔肠动物是一群很奇特的动物,它们看起来往往像植物而不像动物,如海葵、水螅、珊瑚等,都像是植物的枝条或花。它们是真正的双胚层多细胞动物,在动物进化史上占有重要地位,所有高等的多细胞动物都被认为是经过这种双胚层结构而进化发展生成的。全世界有1万多种腔肠动物,大都分布在温暖的浅海里,只有水螅等生活在湖或河流等淡水里。

腔肠动物是体呈辐射对称的两胚层多细胞动物。它们有口却无肛门,有消化循环腔,能进行细胞外消化和细胞内消化,并拥有原始的肌肉组织、神经组织及感觉器官。当他们发现贝壳类或鱼类等食物时,就用触手捕捉,并射出毒素麻痹猎物。食物由口进入腔肠,在那儿消化分解后,送到各部位,再形成食泡,进行细胞内消化。

一般说来,腔肠动物有水螅型和水母型两种基本形态。这两种基本形态是世代交替形成的。而世代交替是适应水中生活方式的结果。水螅型的肠腔动物适应水中固着生活,身体呈圆筒状,一端有用作固着的基盘,另一端是口,口周围有触手。而水母型的肠腔动物则适应水中漂浮生活,体呈圆盘状,其突出的一面称外伞,凹入的一面称下伞。下伞中央有一悬挂的垂管,管的末端是口,口进去是消化循环腔。腔肠动物你知道吗可怕的水母水母虽然长相美丽温顺,其实十分凶猛。在伞状体的下面,那些细长的触手是它的消化器官,也是它的武器。在触手的上面布满了刺细胞,像毒丝一样,能够射出毒液,猎物被刺螫以后,会迅速麻痹而死。触手就将这些猎物紧紧抓住,缩回来,用伞状体下面的息肉吸住,每一个息肉都能够分泌出酵素,迅速将猎物体内的蛋白质分解。因为水母没有呼吸器官与循环系统,只有原始的消化器官,所以捕获的食物能立即在腔肠内消化吸收。

在蔚蓝色的海洋里,生活着许多美丽透明的水母,它们一个个像降落伞似的漂浮在大海里,婀娜多姿的外貌使人赞叹不已。水母是海洋中重要的大型浮游生物。其种类繁多,全世界大约有250种。如天蓝色的帆水母背部竖着一个透明的“帆”,借着海风和海浪,像一只小船在海中畅游;海月水母具有伞样的钟状体,浮在海面如同皓月坠入海中,十分美丽。水母虽然没有脊椎,但身体却非常庞大,主要靠水的浮力支撑其巨大的身体。

在烟波浩渺的海洋中,却有一年四季盛开不败的“海菊花”,它就是海葵。海葵有上千种,一般呈圆筒状,体色艳丽。它的基部附着在岩石、贝壳、沙砾或海底,其上端是圆形的盘,周围有几条到上千条菊瓣似的触手,它们在水中随波摇曳,一张一合,如花似锦。

珊瑚虫以海洋里细小的浮游生物为食,喜欢在水流快,温度高的暖海地区生活,我们见到的珊瑚就是无数珊瑚虫尸体腐烂以后,剩下的“骨骼”。珊瑚虫的子孙们一代一代地在它们祖先的“骨骼”上面繁殖后代。珊瑚虫

2. 海洋棘皮动物

说到棘皮动物,有人或许会觉得比较陌生,其实棘皮动物是一种高级的无脊椎动物,它们的身体表面长有许多长短不一的棘状突起,身体构造呈辐射对称。棘皮动物全部都是海产,所以在陆地和淡水中绝对找不到它们的踪影。海星、海胆和海参都属于棘皮动物。

其实,棘皮的意思就是表皮犹如荆棘一般。名字的由来可能是大多数这类动物的外表皮都是由棘状的内骨骼支撑的。事实上,棘皮动物的骨骼非常有趣,它们的构造多为球形、梨形、瓶形、薄饼形、或星形的钙质壳,壳由许多骨板组成。壳上有口、肛门、水孔等,并有五条自口向外辐射对称排列的步带,步带之间为间步带。

水管系是棘皮动物所特有的,也是它们最重要的器官。它是由体腔的一部分——水腔演变而成的。无论移动、摄食、呼吸、感觉都靠它来完成。

海星是棘皮动物中的重要成员。五条腕的海星,形状很像五角星。海星捕食的方法十分奇特,且特别喜欢吃贝类。当海星用腕和管足把食物抓牢后,并不是送到嘴里“吃”,而是把胃从嘴里伸出来,包住食物进行消化,等食物消化后,再把胃缩回体内。海星还有一个绝招,就是分身术。若把海星撕成几块抛入海中,每一碎块会很快重新长出失去的部分,从而长成几个完整的新海星来。有的海星本领更大,只要有一截残臂就可以长出一个完整的新海星。

海胆,也叫刺锅子、海刺猬,它的体形呈圆球状,就像一个个带刺的紫色仙人球,因而得了个雅号——“海中刺客”。渔民常把它称为“海底树球”“龙宫刺猬”。世界上现存的海胆有850多种,我国沿海有150多种。海胆的形状有球形、心形和饼形。它们生活在世界各海洋中。不同的海胆吃的东西也不一样。有的吃海藻和其他小动物,有的则吃沉积在海底的脏东西。这主要取决于它们所在的环境,因为它们移动起来比较困难。海星

3. 海洋甲壳动物

说到甲壳类动物,我们总会想到螃蟹、龙虾,没错,螃蟹和龙虾的确属于甲壳动物,但它们却只是其中的一小部分。今天让我们一起走进甲壳动物家族。甲壳类动物都有分节的身体,身体外面有硬壳。腿一般分节,而且左右成对。腿可以用来走路、游泳、捕食,上面还有鳃,用来呼吸。地球上的甲壳类动物大约有4万种,其中,海洋甲壳类动物占绝大部分,如藤壶、螃蟹、对虾、龙虾等。

藤壶体表有个坚硬的外壳,常被误认为是贝类,其实它是属甲壳纲的动物。虽然藤壶是甲壳类动物,但是它的成体却既不会游泳,也不会爬行,而是过着固着生活,它们是一种附着在海边岩石上的一簇簇灰白色、有石灰质外壳的小动物。由于它的形状有点儿像马的牙齿,所以生活在海边的人们常叫它“马牙”。藤壶不但能附着在礁石上,还能附着在船体上,任凭风吹浪打也冲刷不掉。藤壶在每一次脱皮之后,就要分泌出一种黏性胶,这种胶含有多种生化成分和极强的黏合力,从而保证了它极强的吸附能力。藤壶分布特别广泛,几乎任何海域的潮间带至潮下带浅水区,都可以发现其踪迹。它们数量繁多,常密集地住在一起。

螃蟹可是当之无愧的甲壳类动物。它的躯体由头部、胸部和腹部构成,头部常与胸部合称头胸部。螃蟹体外有一层外壳用以保护身体,它们大多数生活在水中,以腮或皮肤表面进行呼吸。螃蟹的腿除了爬行外,还有“辨味”的本领。生物学家曾将蟹放在一张有几处吸进了肉汁的纸上,当蟹腿碰到有肉汁的地方后,就立刻开始咬食。螃蟹一般都以腐殖质和低等小动物为食,因此是海滩上的“清洁工”。螃蟹通常在海边、河流或沙滩上活动。藤壶你知道吗深海虾“兵”虾可是游泳的能手,它能用腿长距离游泳。它游泳时那些游泳足像木桨一样频频整齐地向后划水,身体就徐徐向前驱动了。在神话中,虾经常充当“虾兵”的角色。但在第二次世界大战期间,它还真的当过一次“兵”。当时德军费尽心机研制了一种音响水雷,它只要听到敌人军舰的马达声,就可以自行引爆。但结果是水雷接二连三地爆炸,而同盟国却连一个小舢板也没碰伤。原来是一种鼓虾在两只大钳子快速合拢时发出的脆响引爆了水雷,德军的设计也因此白费了。

龙虾也是甲壳类动物的代表,它是现知虾类中最大的一类。龙虾体表披一层光滑的坚硬外壳,体色呈淡青色或淡红色。龙虾有四条脊突,居中的两条比较长且粗,从额角向后伸延;另两条较短小,从眼后棘向后延伸。龙虾喜欢栖息在水草、树枝、石隙等隐蔽物中。在正常条件下,它们喜欢隐藏在水中较深处或各种隐蔽物中。

4. 海洋哺乳动物

哺乳动物是长有毛发、呼吸空气的温血脊椎动物。所有的雌性哺乳动物都生有能产生乳汁哺养后代的乳腺。哺乳动物还有着能将空气压入肺泡中的隔膜和4个心室的心脏——以使血液循环高效地进行。哺乳动物牙齿的大小、形状是高度特化的,有着特殊的用途。

海洋哺乳动物是一个由各种各样的大型动物所组成的群体,它们都十分可爱、有趣,有些种类还十分聪明。在世界上,大约有4000种不同的哺乳动物生活在海洋中,其中一些如港海豹、宽吻海豚等,主要分布在大陆架、珊瑚礁或河口区等特定的区域,而驼背鲸、虎鲸等则可以环游全球。海洋哺乳动物可分为四个类型:完全生活在海洋里的鲸类、食素的海牛类、生有脚蹼的鳍足类及海獭。这四类哺乳动物的身体构造与陆地上的哺乳动物都有相同的特征,只是一些特殊的适应性使得它们能够在带水的环境里生存。

鲸类包括鲸鱼、海豚和鼠海豚。它们都有着流线型的外表,平展的尾巴和船桨状的鳍肢,这使得它们在水里行动迅速。皮下的脂肪层保护它们的身体与外界隔离,并且贮藏了大量的能量。它们的鼻子(喷水孔)位于头顶之上,以便它们一浮上水面就能自由地呼吸到新鲜空气。

海牛和儒艮是海牛目仅有的两类哺乳动物,分别属于海牛科和儒艮,这是陆地上大象的远亲。这些温顺、动作缓慢的素食者们没有背鳍或后肢,但它们装配有可通过肘部向前挪动的前肢和一条平展的尾巴。在水中,它们强有力的尾巴推动它们的身体前进,同时前肢像船桨一样掌控着前进的方向。

鳍足类包括海豹、海狮和海象。它们是生有蹼足的肉食性动物。虽在陆地上很笨拙,但在水里却是行动敏捷、带攻击性的捕食者。这类海洋哺乳动物通过毛发和皮下的脂肪层保暖。在潜水到深处时,它们会限制血液流入重要器官,且降低自己心跳的频率,每分钟只跳动数次,以减少氧气的消耗量。在繁殖期里,所有的鳍足类都从水里出来,来到陆地或者冰块上繁殖。

海獭几乎所有的时间都待在水里,除了暴风雨到来时,它们才来到滨海。与其他海洋哺乳动物相比,海獭的个头小得多了。虽然它们水下工夫好,但在陆地上依然笨拙。它们的后脚呈鳍状,带有完整的蹼,比前脚大。它们可以在体内处理掉来自海水的盐分,通过扩大的肾脏将过多的盐分排出体外。

5. 海洋爬行动物

能够生活在海洋环境里的爬行动物并不多见。事实上,在已知的6000种爬行动物中,仅仅只有1%(约60种)住在海里,这些类群包括蜥蜴类、鳄鱼类、龟类和蛇类。每一类都和所有已知的爬行动物有着许多相同的解剖学结构:冷血、呼吸空气、有鳞片以及通过体内受精繁殖等等。然而,为了能够在海水中生活,这些海洋爬行动物也进化出一些特殊的适应性,陆地爬行动物没有这些适应性。驼背鲸海獭

对龟来说,壳是它最独特的标志。轻质的流线型外壳构成了对内部重要器官的保护层。龟的肋骨与脊椎骨牢牢地连接着壳的内表面。壳的上半部分(即背甲)由粗糙坚硬的小块拼成,连接着下半部分的胸甲。海龟的腿可以从保护性的壳里面伸出来,它们的腿通过进化,变成了像短船桨般的样子,用来划水推动身体迅速前进,速度可达到每小时56千米。但是,这些短腿却在陆地上行走缓慢,显得笨拙不堪。

绝大多数呼吸空气的脊椎动物不能直接饮用咸水。因为那样会造成脱水,还会对肾脏造成伤害。海水里含有的氯化钠和其他盐类的浓度,比血液和体液中的要高出3倍。许多海洋爬行动物能够饮用海水,那时因为它们的体内有一种特殊的腺体(盐腺)来排出过多的盐分。为了减少体液中盐分,这些腺体可以排出比海水浓2倍的高盐溶液。盐腺的工作效率很高,它处理、排泄盐分的速率比肾脏快10倍。盐腺一般位于头部,通常长在靠近眼睛的地方。

大约有50种海蛇栖息在海洋里。潜水时,海蛇可以通过关闭鼻膜和嘴巴周围的鳞片,将海水排斥在体外。它们平展的尾巴就像一把小船桨,轻松推动身体前进。海蛇的肺是一个拉长的强健的气囊,可以贮备氧气。此外,海蛇还可以通过皮肤摄入氧气。这些对海洋环境的适应性,使海蛇可在水下呆上30分钟到两个小时。当然,这种本领也要付出相应的代价。由于海蛇通常需要游到水面上呼吸,所以它们要比陆地上生活的蛇类消耗更多的能量,新陈代谢的速度也更快。为了平衡它们高能量的消耗,海蛇需要比陆地上的蛇类摄入更多的食物。海洋脊椎动物——鱼类

鳄鱼通常生活于淡水环境,但也有一些种属生活在半咸水和咸水中。这些生活在咸水里的鳄鱼也进化出了能分泌盐分的盐腺。它们的尾巴平展,便于游泳,脚趾间生有蹼。咸水中生活的鳄鱼的喉咙后面,生有一个保护性的瓣膜,它们在水下张口进食时,这个结构可以防止海水灌进肺里。

肥沃的草原:海洋植物

海洋植物是一种自养型生物,在海洋中利用叶绿素进行光合作用来生产有机物。海洋植物门类甚多,是海洋里的初级生产者,从低等的无真细胞核藻类到具有真细胞核的红藻门以及褐藻门、绿藻门,乃至高等的种子植物等,总共13个门类,约…1万个品种。海洋植物主要是藻类。海洋藻类的生活样式、形态构造以及演化过程很复杂。它们主要在光合细菌和高等植物之间,对生物的起源和进化作用巨大。

海洋植物是海洋鱼、虾、海兽以及蟹、贝等动物的天然“牧场”,…也是海洋世界的“肥沃草原”,是人类的绿色食品,还是工厂工业原料以及农业肥料的提供者。另外,它还是制造海洋药物的重要原料。一些像巨藻的海藻还可作为能源的替代品。温度是海洋植物的生长要素,而光是海洋植物的能源,矿物质则成了海洋植物的营养料。海洋植物

藻类植物

藻类是低等的自养型植物,它是含有叶绿素和其他辅助色素的植物体。…有单细胞、单细胞群体或多细胞等3种。藻类没有真正的根、茎、叶的区别,它只是一个简单的叶状体。藻体的各个部分都可以制造有机物,因此藻类也叫做叶状体植物。海藻是人类的巨大财富,也是海洋植物的主体,目前有100多种海洋藻类可以作为我们的食物。科学家们根据海藻的生活习性,进行了分类,主要分为浮游藻和底栖藻。

世界稀有的树种红树林海底森林,生长在海底、高低参差不齐,最高的有5米。落潮时从滩地露出,涨潮时落入大海,只有高一些的,微露梢头,随波摇摆,各种各样的鸟儿就在树梢歇脚。而有些鸟类,如斑鸠和苦对还长年在较高的树上筑巢安家。海底森林的树木共有五科六种。它们的根部很发达,绕来缠去,盘根错节,千姿百态,观赏价值很高。福建漳州沿海拥有680千米海岸线,红树林资源更为丰富。漳州市云霄县漳江出海口也有这样茂密的海底森林。

红树林是生长在热带、亚热带海岸及河口潮间带的森林植被,也是生长在海水中的森林。根系十分发达,矗立在滩涂之中。它们油光闪亮,具有革质的绿叶,与荷花的品质相似。一旦涨潮,它们会被海水淹没,仅露出绿色的树冠,像是一片绿伞撑起在海面上。潮水一旦退去,就又会成为一片茂密的森林。…海底森林——红树林

受气候制约,红树林海岸主要分布于热带地区。非洲西海岸以及南美洲东西海岸和西印度群岛是西半球生长红树林的主要地带。而在东方,印尼的苏门答腊和马来半岛西海岸是主要分布地方的中心。沿孟加拉湾-阿拉伯半岛至非洲东部沿海,都生长着大量的红树林。而在澳大利亚沿岸也分布着广泛的红树林。印尼-菲律宾-中印半岛一直延伸到我国的广东、海南以及台湾和福建一带都有分布。且因受到黑潮暖流的影响,一直到日本九州都会有红树林的分布。

我国的海南省沿岸是红树林发育最好的地方,种类多而且面积也广。红树植物有10余种,灌木、乔木都有。称之为红树林,是因为其树皮及木材呈红褐色。红树的叶子不是红色,是绿色的。红树林在海岸形成了一道绿色的屏障,发育在潮滩上。这里是红树林抗风防浪,独特的海岸之地,很少会有其他植物在此立足。

高渗透压是红树的一个生理特征。由于渗透压高,红树可以从沼泽性盐渍土中吸取所需的水份及养料,这使得红树可以在潮滩盐土中生长。红树的根系分为支柱根、板状根和呼吸根。一棵红树可有30余条支柱根。这些支柱根从不同方向支撑着主干,使得红树风吹不倒,浪打不灭,如同支撑物体的三脚架结构一样。这样的红树林,可以有效地保护海岸。例如,1960年发生于美国佛罗里达的特大风暴,沿岸的红树有几千颗遭到了破坏,但是连根拔掉的很少。主要是红树被刮断或树皮被剥开。

红树植物有自己的呼吸根,可以进行呼吸。在沼泽化环境中,土壤中非常缺乏空气。红树植物在这种缺氧环境中想要生存,呼吸根必须很发达。呼吸根形状不同,有的纤细,其直径是0.5厘米,而有的却很粗壮,直径达10…~…20厘米。红树植物板状根由呼吸根发展而来,对红树植物的呼吸和支撑都非常有利。红树植物根系状况使得它在涨潮被水淹没时也可以继续生长。红树植物以如此复杂而又严密的结构与其的生长环境相适应。红树植物繁殖有一种被称为“胎生”的现象。红树植物的种子在母树上萌发,成熟后,因为重力作用幼苗会开始离开母树并下落,进入到泥土中,这就是很少见的“胎生”现象。人们更为吃惊的是,幼苗进入泥中,只需要几个钟头就可以很快地扎根生长。有时从母树落下的幼苗平卧于土上,也是可以长出根来的。而幼苗一旦落入水中,就会随海流飘动,若找不到它生长所需的土壤,可能会漂上几个月或者长达一年的时间。如果一旦遇到条件适宜的土壤就立即扎根生长。红树是一种不怕涝的植物,虽然它生长在水中,但它叶面的气孔下陷,革质的叶子也可以反光,在高温下可以减少蒸发,可以耐旱。它叶片上的排盐腺也有很大的作用,可排除海水中的盐分。除了胎萌以外,红树植物还拥有无性繁殖的能力。即使被砍掉以后,红树林也会在基茎上萌发出新的植株,并继续生长。沿海红树林

不可忽视的小东西:海洋微生物

海洋微生物是指以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。但由于学科传统及研究方法的不同,本文不介绍单细胞藻类,而只讨论细菌、真菌及噬菌体等狭义微生物学的对象。海洋细菌是海洋生态系统中的重要环节。作为分解者,它促进了物质循环;在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中,都起了重要作用。但是,海洋细菌也会污损水工构筑物,在特定条件下其代谢产物如氨及硫化氢也会毒化养殖环境,从而造成养殖业的经济损失。但海洋微生物的颉颃作用可以消灭陆源致病菌,它的巨大分解潜能几乎可以净化各种类型的污染,它还可能提供新抗生素以及其他生物资源,因而随着研究技术的发展,海洋微生物日益受到重视。

与陆地相比,海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。海洋微生物长期适应复杂的海洋环境而生存,因而有其独有的特性。红树植物

1. 嗜盐性

嗜盐性是海洋微生物最普遍的特点。真正的海洋微生物的生长必需海水。海水中富含各种无机盐类和微量元素。钠为海洋微生物生长与代谢所必需。此外,钾、镁、钙、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物生长所必需的。

2. 嗜冷性

大约90%海洋环境的温度都在5℃以下,绝大多数海洋微生物的生长要求较低的温度,一般温度超过37℃,海洋微生物就会停止生长或死亡。那些能在0℃生长或其最适生长温度低于20℃的微生物称为嗜冷微生物。嗜冷菌主要分布于极地、深海或高纬度的海域中。其细胞膜构造具有适应低温的特点。那种严格依赖低温才能生存的嗜冷菌对热反应极为敏感,即使中温就足以阻碍其生长与代谢。

3. 嗜压性

海洋中静水压力因水深而异,水深每增加10米,静水压力递增1个标准大气压。海洋最深处的静水压力可超过1000大气压。深海水域是一个广阔的生态系统,约56%以上的海洋环境处在100~1100大气压的压力之中,嗜压性是深海微生物独有的特性。来源于浅海的微生物一般只能忍耐较低的压力,而深海的嗜压细菌则具有在高压环境下生长的能力,能在高压环境中保持其酶系统的稳定性。研究嗜压微生物的生理特性必须借助高压培养器来维持特定的压力。对于那种严格依赖高压而存活的深海嗜压细菌,由于研究手段的限制,迄今尚难于获得纯培养菌株。根据自动接种培养装置在深海实地实验获得的微生物生理活动资料判断,在深海底部微生物分解各种有机物质的过程是相当缓慢的。

4. 低营养性

海水中营养物质比较稀薄,部分海洋细菌要求在营养贫乏的培养基上生长。在一般营养较丰富的培养基上,有的细菌于第一次形成菌落后即迅速死亡,有的则根本不能形成菌落。这类海洋细菌在形成菌落过程中因其自身代谢产物积聚过多而中毒致死。这种现象说明常规的平板法并不是一种最理想的分离海洋微生物的方法。海洋微生物有嗜盐性

5. 趋化性与附着生长

海水中的营养物质虽然稀薄,但海洋环境中各种固体表面或不同性质的界面上吸附积聚着较丰富的营养物。绝大多数海洋细菌都具有运动能力。其中某些细菌还具有沿着某种化合物浓度梯度移动的能力,这一特点称为趋化性。某些专门附着于海洋植物体表而生长的细菌称为植物附生细菌。海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面,形成薄膜,为其他生物的附着造成条件,从而形成特定的附着生物区系。

6. 多形性

在显微镜下观察细菌形态时,有时在同一株细菌纯培养中可以同时观察到多种形态,如球形椭圆形、大小长短不一的杆状或各种不规则形态的细胞。这种多形现象在海洋革兰氏阴性杆菌中表现尤为普遍。这种特性看来是微生物长期适应复杂海洋环境的产物。

7. 发光性

在海洋细菌中只有少数几个属表现发光特性。发光细菌通常可从海水或鱼产品上分离。细菌发光现象对理化因子反应敏感,因此有人试图利用发光细菌作为检验水域污染状况的指示菌。深海的嗜压细菌

第三节 潜力无穷的新农业:海洋渔业

什么是渔业

渔业是指开发和利用水域,人工养殖与采集捕捞各种有经济价值的水生动植物以取得水产品的社会生产部门。它是广义农业的重要组成部分。另外,按水域渔业可分为海洋渔业和淡水渔业;按生产特性分为养殖业和捕捞业。你知道吗丰富的中国渔业资源中国是世界上最大的海洋国家之一,东临渤海、黄海、东海和南海四大海区,大陆海岸线长1.8万多千米,适于水深200米以内的捕捞。大陆架渔场面积约150万平方千米,大于全国耕地面积。浅海滩涂可供养殖的面积约2000万亩,若按低潮线下水深10米内及整个潮间带计算,超过1亿亩。内陆的江河、湖泊、水库、池塘等水域约2.5亿亩,可养殖水面7500万亩,还有大量的稻田具有养殖条件。

渔业生产的主要特点是以各种水域为基地,以具有再生性的水产经济动植物资源为对象,具有明显的区域性和季节性,其初级产品具有鲜活、易变腐和商品性的特点。渔业是国民经济的一个重要部门,渔业资源丰富的蛋白质含量为世界提供总消费量的6%,动物性蛋白质消费量的24%,还可以为农业提供优质肥料,为畜牧业提供精饲料,为食品、医药、化工工业提供重要原料。海洋养殖业

海洋渔业是海洋产业的重要内容之一,是捕捞和养殖海洋鱼类及其他海洋经济动植物以获取水产品的生产活动,包括海水养殖、海洋捕捞等活动。从生产海域来看,海洋渔业可分为沿岸渔业、浅海滩涂渔业、近海渔业、外海渔业和远洋渔业。

丰富的渔业资源

1. 渔业资源的含义及分类

渔业资源又称水产资源,顾名思义,就是指渔业生产资料的自然来源,主要是指可供采捕的各种鱼、虾、蟹、贝、藻等水生动、植物,尤其是水生经济动物。

渔业资源是人类食物的重要来源之一,也是发展水产业的物质基础,按水域可分为内陆水域渔业资源和海洋渔业资源两大类。海洋渔业资源是目前人类所利用的最重要的渔业资源,海洋鱼类产量约占世界水产品总量的80%,其中海洋捕捞产量约占水产品总量的70%以上,占海洋鱼类产量的90%以上。

渔业资源按其类别不同可分为鱼类、甲壳类、软体类、藻类和哺乳类等,种类繁多,且各类群的数量相差很大。其中,全世界有2万多种鱼类。渔业资源中数量最大的类群,中国的记录约2800余种,但主要的捕捞鱼类全世界仅仅100多种。甲壳类主要指虾类和蟹类;软体动物主要包括贝类和头足类;头足类包括柔鱼类、枪乌贼类、墨鱼类和章鱼类;藻类包括海带、紫菜等等。乌贼

按所在水层不同,渔业资源可分为:(1)底层种类,主要栖息于底层,通常用拖网捕捞,主要包括鳕科和无须鳕科鱼类,产量约占全球海洋渔业产量的40%以上。(2)岩礁种类,栖息于岩礁区,主要采用钓捕,如石斑鱼。(3)大洋中上层鱼类,主要栖息于大陆斜坡和洋区透光层表层,如金枪鱼类等。(4)沿岸中上层种类,在大陆架海区栖息于中上层的种类都属于这一类型,主要为鲱科、鳀科、鲹科和鲭科鱼类。

2. 渔业资源的特征

渔业资源是自然资源的一种,它是一种可更新的生物资源,并且大部分种类具有跨区域和大范围的流动性。它既不同于潮汐能、风能等不可耗竭的自然资源,又不同于矿物等能耗竭而不能再生的自然资源,因此渔业资源具有其所特有的属性和变化规律。深刻分析渔业资源的特性,对渔业资源的持续利用及科学管理有十分重要的意义,渔业资源除了自然资源所具有的有限和稀缺性这一共性之外,还具有以下特性:渔业资源是一种可再生资源(1)再生性。渔业资源具有自行繁殖的能力,是一种可再生资源。通过种群的繁殖、发育和生长,资源不断更新,种群数量不断获得补充,并通过一定的自我调节能力使种群的数量达到平衡。在环境适宜且人类开发合理的条件下,渔业资源可世代繁衍,持续为人类提供高质量的食物;但是,如果生长的环境条件遭到自然或人为破坏,或者遭到人类的粗渔滥捕,渔业资源自我更新能力的降低,生态平衡遭到破坏,将会导致渔业资源的衰退甚至枯竭。(2)洄游性或流动性。这是渔业资源区别于其他可再生生物资源的最显著特征。大多数鱼类和海洋哺乳动物都定时、定向,在一定区域里周期性地运动,如栖息在北半球的鱼类,其移动规律一般为春夏季从南向北,或从深海向浅海洄游;而在秋冬季,鱼类从北向南或从浅海向深海洄游。不少渔业资源种群在整个生命周期中,会在多个国家或地区管辖的水域内栖息,例如,幼鱼在某个国家专属经济区内发育生长,而成鱼洄游到另一个国家专属经济区或专属经济区以外的公海海域里生长。(3)共享性。渔业资源的洄游性和流动性不仅决定了渔业资源分布的广泛性和跨区域性,同时也决定它具有共享的特性。《联合国海洋法公约》将共享性渔业资源定义为:“几个种群同时出现在两个或两个以上沿海国专属经济区,或出现在专属经济区内又出现在专属经济区外的邻近区域内”的渔业资源,并进一步将它分为洄游性共享资源和超界共享资源。(4)多样性。渔业生物资源种类繁多,有鱼类资源、藻类资源、贝类资源和虾蟹资源等;按地理区域鱼类资源又可分为生活在热带、亚热带的暖水性种类、高纬度的冷水性种类和在中纬度地区生长与繁衍的温水性种类;从分布水层看,既有资源丰富的中上层鱼类,又有种类多样的底层鱼类;从洄游特性来分,有沿岸性较少移动的地方种、长距离洄游的近海和大洋种等。(5)波动性。受气象、水文环境、人为捕捞等因素的影响,渔业资源量波动性较大。水温、海流等因素的异常变化,会给渔业资源造成极大的危害,秘鲁鱼的产量剧降就是由厄尔尼诺现象造成的。渔业资源的波动性导致了捕捞生产和水产养殖等生产活动的不确定性和风险性。(6)地域差异性。不同的自然环境和外界因素使渔业资源表现出明显的地域差异性。不同地区的渔业资源的种类、数量、质量及组合特征等均有很大差别,海洋渔业资源的地区差异尤为突出。海洋渔业资源大致分为沿岸、近海、外海、深海等几个区域类型,不同的地域类型有着不同的水生生物资源。虾蟹资源

世界海洋渔业资源)*

1. 世界海洋渔业资源分布状况

世界海洋渔业的分布主要受两方面的因素影响:一是渔业资源多少;二是各地对渔业资源研究和利用的程度。渔业资源的多寡,主要由鱼类的主要食料——浮游生物的丰富程度决定。因此,海洋鱼类和渔场的分布是由不同海域浮游生物的多少决定的。

大陆架是浮游生物的世界,这里海水较浅,阳光透入好,水温较高,宜于浮游生物繁殖。大陆架逼近大陆,河流从陆地上带来了丰富的营养盐类滋养浮游生物。大洋底海洋生物遗体腐烂后也能分解出许多营养物质,这些营养物质在海水中的分布是不均匀的,其中下层最丰富。随着波浪、潮汐、海流等海水运动,或者是由于上下水温不同而形成的海水垂直运动造成水体混合,大陆架海域下边的营养盐类被翻到上层供浮游生物食用。因此,大陆架由于其海域营养丰富,浮游生物多,成为海洋鱼类云集之场所。世界海洋渔业产量的80%以上是在仅占海洋面积8%的大陆架水域捕获的。海洋浮游生物你知道吗我国丰富的鱼类资源鱼类资源也相当丰富,海水鱼类有1500多种,其中主要经济鱼类近百种。常见的水产品有带鱼、大黄鱼、鳗鱼、乌贼、鲐鱼、鲅鱼、对虾、毛虾、蛤、蚶、蛏等。淡水鱼类700多种,其中主要经济鱼类40~50种,常见的有青鱼、草鱼、鲢、鳙、鲤、鲫、鳊等。许多经济价值较高的水产品,在国际上颇有盛名,如对虾、海参、鲍鱼、扇贝、珍珠等。

寒暖流交汇的地方往往是海洋渔业资源丰富的海域。两股温度不同的海流相遇,海水温度有很大差别,必然造成表层海水与深层海水连续不停的垂直运动,使海底营养物质浮上来滋养浮游生物,因而也就吸引大批的鱼群游来。世界上几个大的渔场,都具备这样的自然条件。如世界最大的渔场是西北太平洋渔场、我国东部沿海渔场,特别是千岛寒流(日本称“亲潮”)和日本暖流(日本称“黑潮”)交汇处的日本北海道,占世界渔场面积的1/4;东北太平洋渔场有北太平洋暖流与阿留申寒流交汇;以纽芬兰为中心的西北大西洋渔场主要是拉布拉多寒流和墨西哥湾暖流汇合;以北海为中心的东北大西洋渔场,则是北大西洋暖流与北冰洋寒流的交汇处。

从纬度上看,上述几个大渔场都处在中高纬度的温、寒带地区,热带水域渔业资源贫乏。这主要是因为寒、温带水域多风暴,风大浪大,加速了海水的垂直运动;同时,低温造成表层冷水下沉,引起海水上下混合,使下层营养盐类上翻,利于浮游生物及鱼类繁育;而热带海域表层水温高,又常处在无风或微风状态,海水很难发生垂直流动,表层缺乏营养物质和浮游生物,因此,渔业资源很少。只有在如秘鲁的低纬大陆西部沿海的某些海域,才有较丰富的渔业资源,这是因为秘鲁寒流沿秘鲁海域自南而北流过,在地转偏向力和盛行东南风的影响作用下,寒流表层的海水向西偏离了海岸,促使近岸的深层海水上泛,从海底浮上丰富的营养盐类,利于鱼类生长。因此,秘鲁是世界海洋渔业产量较多的国家。秘鲁沿海也成为世界著名的渔场之一。沿海渔场

2. 世界海洋渔业资源利用现状

人类对海洋水质的污染,对渔业资源的肆意捕捞以及渔业行业本身所带有的一些弊端,诸如行业缺乏自律、竞争无序等,都构成了对海洋渔业资源的严重威胁,某些鱼种已经濒临枯竭,海洋渔业资源的可持续利用正在接受着严峻的考验。(1)海洋水质受到严重污染。海洋污染是海洋渔业资源的主要威胁之一。法国某科学家认为,近50年来,世界海洋的污染造成了成千种海洋生物正无影无踪地消亡,特别是近几十年来,这个过程加速了。海洋空间如果继续污染下去,会给人类带来严重的后果,如果海洋死亡,人类便不复存在。

人类活动所产生的废弃物,受各种因素的影响,不管是扩散到大气中还是丢弃在陆地上或排入河流,最后都进入海洋。现在,大约1/3的人生活在距离海洋60千米以内的沿海地区,而据预测这一比例在本世纪内还将上升。随着城市居民的增加,靠近海滨的一些大中型城市大量的生活污水以及各种各样的化工厂、造纸厂等排放的污水、有害物质、有毒物质都排入河流,汇聚海洋。陆源性石油污染也日益严重。据不完全统计,由于人类活动而流入海洋的石油总量每年可达1000万吨。进入世界海洋的全部污染物中有75%的是来自陆地污染源,陆源性污染已经成为海洋污染的主要威胁之一。海洋渔业资源受到海洋污染的威胁

近年来,海上油船漏油、沉船的事故常有发生,发生一次海上漏油、沉船事故后其破坏程度之深,影响面积之大,难以想象。海上石油污染越来越严重。前不久发生在西班牙附近海域的油轮沉船事故,不仅仅使得西班牙深受其害,法国也身陷囹圄。所受污染海域范围内海生动植物大量死亡,渔民捕捞量锐减,对海洋生态资源的破坏难以修复。此外海上石油钻井平台、海上输油、出油系统的漏油以及油船清洗排污、排放的压载水等都是重要的海上石油污染源。

在很长时间里,人们认为海洋强大的净化功能完全能够处理人类生产、生活所产生的垃圾,海洋被世界上大多数国家当成垃圾处理的场所。工业发达国家每年都向海洋倾倒各种各样的工业废料、生活垃圾以及一些放射性物质和各种各样的下水污泥,并在海上焚烧化学废物。全球每年向海洋的倾废量包括工业废料和生活废料多达200亿吨,其中不乏许多有害物质。海上油船漏油事故(2)海洋渔业资源遭到掠夺性开发。对鱼群来讲,人类的捕鱼活动是一种强加的死亡途径。因为它在一定程度上扰乱了海洋的生态系统,过度捕捞更是如此。海洋动植物深受捕猎和现代捕鱼方式之害,直接或间接的人类活动是海洋动植物组成改变的主要原因。据联合国粮食及农业组织的捕鱼技术负责人说,世界海洋渔业许多品种已被充分开发或过度开发,世界上有一半以上的主要渔场都存在过度捕捞的现象。世界生物多样性地图显示,海洋生物圈所承担的来自人类的压力不容忽视,而且正日益加重。由于开发、农业减产、废水污染和毁灭性的捕鱼作业引起了生物栖息地的毁坏,科学家们能够确认的各种毒藻的数量已经增至原来的3倍之多。保护海洋健康组织指出,10种商业鱼类中有7种捕捞量已达饱和或过度捕捞,更为严重的是这些鱼类的产卵区已被清理出来用作高尔夫球场、养虾池塘和海滨度假区。海洋渔场存在过度捕捞的现象

渔业资源如何寻

海洋渔业生产是人类最早的活动之一。过去渔民主要依靠世代传下来的经验,逐渐掌握了鱼的一些活动规律,根据海况,如水色、河清海晏、风向的季节不同和浮游生物的情况,判断鱼的出没,决定在哪儿下网。60年代初海洋拖网渔业受到普遍重视,对于拖网渔业来说,除了借助声学探测设备来掌握鱼群信息和发现可供捕捞的渔场外,还必须利用声学遥测仪器来测定水下拖网状态及进网鱼量。因此,要设计出能够保护幼鱼资源,能耗低的渔具,这种渔具对鱼群个体具有选择性,最大限度地减轻对渔业资源的破坏,这样才能最佳利用渔业资源。

装在飞机或卫星上的传感器用来测定与鱼群分布有关的海况,间接地发现鱼群,然后由无线电通讯与渔船联系,告知鱼群集中的海域位置。渔业遥感探鱼是一种综合的探鱼技术,其特点是探测范围大、速度快、信息量大。人造卫星渔业遥感得到的海况参数范围比飞机遥感更大、速度更快、信息量更大,受地理条件限制少。据报道,卫星预报鱼群的位置,准确率超过80%。有的用低频大功率岸站声呐,探测几百千米范围内的鱼群。你知道吗发达的加拿大渔业加拿大外接北冰洋、大西洋和太平洋,内拥五大湖,是世界上最主要的渔业国之一。加拿大拥有世界上最长的海岸线,长达24.4万千米,占全世界海岸线总长的25%。而世界最大的14个湖泊中,在加拿大就有4个,这使加拿大拥有75.5万多平方千米的淡水面积,占世界淡水总面积的16%。现在,加拿大渔业是世界最有价值的商业渔业之一,一年的渔业价值约为50亿加元,并为加拿大提供了12万多个就业机会。加拿大的捕鱼业主要聚集在3个广阔的地区——大西洋、太平洋和淡水区域,而日渐发展的养殖渔业也活跃在此。人造卫星用于渔业遥感

激光技术目前也被用于发现和测量海洋鱼群。激光在渔业探鱼上的应用,冲破了以往渔业探鱼模式,使海洋探鱼技术向信息化、集约化、现代化方向发展。美国发明的机载激光探鱼仪,可在飞机航速每小时100千米时使用。激光束覆盖宽度为75米,每小时探鱼搜索海面面积为12平方千米,飞机与激光雷达结合,能搜索大面积海域的鱼况,每小时可测70平方千米海面,约等于20余条渔船用超声波探鱼的速度,但在可探测深度上目前还要试验。美国国家海洋及大气管理局(NOAA)的科学家以激光技术进行试验,证明了激光在检测海水表层40米深范围内不同种类的鱼群方面是可靠的,这项试验用以检测激光作为一种常规的资源调查工具的可行性。

但上述的遥感探鱼都是用电磁波的方式,包括激光、红外、微波等,用它们能迅速得到整个地球表面的各种参数,包括海洋表层的参数,而要得到海洋深处的鱼群信息,只能用声波。它的传播衰减比电磁波小得多。

第四节 海洋生物资源的利用

紧随健康的脚步:海洋药物的开发

海洋约占地球表面积的70.8%,它与陆地共同承载着全球人口的重负。是人类的生命之源,人类物质资源都聚集在她的胸怀里。它有20多万种较低等的海洋生物物种,海生植物也有2.5万余种,是陆地上的5~10倍;海洋动物种数相当于陆地动物种数的3/5;而且海洋微生物品种也很多,之前,科学家经过研究发现一些地方。在平均每0.09平方米的海泥上就可以找到十多种新生物。海水中有近80种溶存的元素,陆地上稀缺的就有17种之多。所以,海洋是一个宝库,也是我们药物开发的最佳资源。

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