海洋学基础知识

1、海洋学基础知识海洋学基础知识（海洋生命的理化环境）（海洋生命的理化环境）海洋生物的独特性海洋生物的独特性 海洋环境的独特性海洋环境的独特性海洋生物必须要面对哪些生存压力海洋生物必须要面对哪些生存压力海洋生物生活在何处，以及怎样生活，在相当程度上是由化学和物理因素控制的海洋生物生活在何处，以及怎样生活，在相当程度上是由化学和物理因素控制的Reference 海洋学海洋学，杨殿荣主编，高等教育出版，杨殿荣主编，高等教育出版社，社，1986； 海洋科学导论海洋科学导论，冯士笮、李凤岐、李，冯士笮、李凤岐、李少菁少菁 主编，高等教育出版社，主编，高等教育出版社，1999年年 海洋科学概论海洋科学概论，

2、陈宗庸等，青岛海洋，陈宗庸等，青岛海洋大学出版社，大学出版社，1992 Invitation to Oceanography, Paul R. Pinet, 1998OutlinepTypes of marine environment 海洋环境的分类（海洋生物的栖息环海洋环境的分类（海洋生物的栖息环境）境）pSeawater 海水海水pMotion in the ocean 海水的运动海水的运动 1.Types of marine environments近岸带，近岸带，大陆架水大陆架水域域包括潮间包括潮间带和潮下带和潮下带带透透光光层层无无光光层层真光层真光层Terms 潮间带（潮间带（l

3、ittoral）：从高潮时到低潮时海）：从高潮时到低潮时海水经历的地带，是陆地与海洋之间的过渡水经历的地带，是陆地与海洋之间的过渡地带地带 潮下带（潮下带（sub-littoral）：不超过）：不超过200m的的水层区，海底地形较为平坦，坡度较小，水层区，海底地形较为平坦，坡度较小，以大陆缘为外界以大陆缘为外界 真光层（真光层（euphotic layer ）：）：0-50米的水米的水层。这里水温和光照的昼夜变化和季节变层。这里水温和光照的昼夜变化和季节变化都很强，易受风浪影响，是海洋浮游植化都很强，易受风浪影响，是海洋浮游植物丰富的海区。物丰富的海区。2. SeawaterSalt comp

4、osition（盐组成）（盐组成）Temperature（温度）（温度）Dissolved gases（溶解气体）（溶解气体）Transparence （透明度）（透明度）Pressure（压力）（压力）Instrument for measurements（测量仪（测量仪器）器）Seawater-buffer solution, PH7.4-8.5Water-96.5%Salt-3.5%2.1 Salt composition85%rule of constant proportions：the relative amounts of the various ions in seawater

5、 are always the same.1、organic materials pDissolved organic materials, DOM （溶解有机物） can pass through 0.45m filterpParticulate organic materials, POM （颗粒有机物） can not pass through 0.45m filterpLive plankton分泌物、分泌物、排泄物、排泄物、分解物、分解物、代谢物、代谢物、陆源排海陆源排海2、Salinity（盐度）（盐度） Salinity is defined as the total amoun

6、t of salt dissolved in seawater. Salinity is usually expressed as the number of grams of salt left behind when 1,000 grams of seawater are evaporated. 1000g海水蒸发后留下的所有盐类的克数 The average salinity of the ocean is about 35.手持折光式精密型海水盐度计 使用方法: 使用手持折光仪时，用左手四指握住橡胶套，右手调节目镜，防止体温传入仪器，影响测量精度。 打开进光板，用柔软绒布将折光棱镜擦拭

7、干净。 将蒸馏水数滴，滴在折光棱镜上，轻轻合上进光板，使溶液均匀分布于棱镜表面，并将仪器进光板对准光源或明亮处，眼睛通过接目镜观察视场，如果视场明暗分界线不清楚，则旋转接目镜使视场清晰，再旋转校零螺钉，使明暗分界线置于零位。然后擦净蒸馏水，换上测试溶液，此时视场所视其分界线，所处相应分划刻度值则为所测试溶液浓度值及密度值。 3、What is the factors effect salinity?Red seaWater removed by Evaporation FreezingAnd added byprecipitation (rain & snow)Melting (ice

8、berg)盐度最高的海盐度最高的海红海红海盐度最低的海盐度最低的海波罗地海波罗地海2.2 Temperature海水的温度决定于海水海水的温度决定于海水的热量收支状况。海洋的热量收支状况。海洋热量的收入，主要是来热量的收入，主要是来自自太阳辐射太阳辐射的热量。海的热量。海洋热量的支出，主要是洋热量的支出，主要是海水蒸发海水蒸发所消耗的热量。所消耗的热量。 海水温度有明显的季海水温度有明显的季节变化和日变化。节变化和日变化。 太阳辐射的日变化是太阳辐射的日变化是水温日变化的最主要的水温日变化的最主要的原因。原因。海洋上空的气温比陆地海洋上空的气温比陆地上空的气温变化慢，海上空的气温变化慢，海水对

9、大气温度起着调节水对大气温度起着调节作用。作用。 温跃层：温跃层：海水温度海水温度随深度增随深度增加而急剧加而急剧下降下降热量的热量的收支收支空间变化空间变化时间变化时间变化对大气对大气温度的温度的调节作调节作用用水平水平方向方向垂直垂直方向方向季节季节变化变化年际年际变化变化收入：太阳辐射支出：海水蒸发由低纬向高纬递减；同纬度暖流附近水温高，寒流附近水温低随深度增加而递减，海深1000米以下，水温变化幅度很小，海水处于低温状态同一海区，夏季水温偏高，冬季水温低年际变化小使海洋上空气温日较差和年较差都小海水温度变化及其影响因素海水温度变化及其影响因素 1）平均温度变化于-1.730，最高水温并

10、不位于赤道上，而是出现在赤道以北，称为热赤道。水温从热赤道向两极逐渐降低。 2）由于陆地集中于北半球，故北半球海水等温线分布不规则，而南半球等温线近似平行于纬线。同时，北半球水温略高于南半球同纬度的水温。海水表层温度分布海水表层温度分布通过有孔虫微化石确定的过去五十万年地球气候历史通过有孔虫微化石确定的过去五十万年地球气候历史海水结冰吗？海水结冰吗？ 海水含盐度很高，降低了海水的冰点。淡水结冰是在海水含盐度很高，降低了海水的冰点。淡水结冰是在0度，度，含含10盐度的水冰点为盐度的水冰点为- 0.5，而含，而含35盐度的水冰点是盐度的水冰点是-1.9。 地球上各大洋海水平均地球上各大洋海水平均

11、盐度为盐度为34.48，因此，因此， 海水的冰点在海水的冰点在-1.9左右。左右。 海洋受洋流、波浪、风暴海洋受洋流、波浪、风暴 和潮汐影响很大，这些因和潮汐影响很大，这些因 素一方面加强了海水混合素一方面加强了海水混合 作用，一方面也使冰晶难作用，一方面也使冰晶难 以形成以形成 Density of Seawater单位体积中的海水质量就是海水的密度。单位体积中的海水质量就是海水的密度。温度温度升高时密度减小，升高时密度减小，盐度盐度增加时，密度增增加时，密度增大。大。海水密度值约为海水密度值约为1.0221.028g/cm3。2.3 Dissolved gases For living t

12、hings, the three most important gases in the ocean are oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), and nitrogen (N2).在海水上层的真光层，这种气体接近饱和程度。由于表在海水上层的真光层，这种气体接近饱和程度。由于表层与深层海水经常发生混合，深海中也含有一定数量的层与深层海水经常发生混合，深海中也含有一定数量的溶解气体，这是底栖生物能存在的原因之一。溶解气体，这是底栖生物能存在的原因之一。2.3.1 O2Surface waters are rich in oxygen, because oxyge

13、n both enters from theatmosphere and is released by photosynthesis. In the mesopelagic zone neither the atmosphere norphotosynthesis can contribute oxygen to the water, but there is extensive bacterial decomposition oforganic matter sinking from shallow water. This uses up oxygen and results in an o

14、xygen minimumlayer. Below the oxygen minimum layer, most of the organic matter has already decayed on its waydown, and oxygen remains dissolved in the water. Additional oxygen is brought in by the deepthermohaline circulation The Oxygen Minimum Layer海水溶解氧垂直分布的特征海水溶解氧垂直分布的特征通常把海洋分成通常把海洋分成3层：层：p表层。风浪的

15、搅拌作用和垂直对流作用，使氧在表层。风浪的搅拌作用和垂直对流作用，使氧在表层水和大气之间的分配，较快地趋于平衡。个表层水和大气之间的分配，较快地趋于平衡。个别海区在别海区在50米深的水层之上，由于生物的光合作米深的水层之上，由于生物的光合作用，出现了氧含量的极大值。用，出现了氧含量的极大值。p中层。表层之下，由于下沉的生物残骸和有机体中层。表层之下，由于下沉的生物残骸和有机体在分解过程中消耗了氧，使氧含量急剧降低，通在分解过程中消耗了氧，使氧含量急剧降低，通常在常在 7001000米深处出现米深处出现氧含量的极小值氧含量的极小值(此深此深度因区域不同而异度因区域不同而异)。p深层。在氧含量为极

16、小的水层之下。海洋深处的深层。在氧含量为极小的水层之下。海洋深处的氧氧,主要靠高纬度下沉的表层水来补充主要靠高纬度下沉的表层水来补充 。 2.3.2 CO2 海洋是海洋是CO2的储存库的储存库 海洋每年吸收全球大约四分之一的二氧化海洋每年吸收全球大约四分之一的二氧化碳排放量碳排放量 CO2+H2O H2CO3 HCO3-+ H+ CO32-+ 2H+海洋酸化海洋酸化如果海水的如果海水的PH下降，下降，哪些生物会受到影哪些生物会受到影响？响？2.3.3 NH3H2O 氨是含氮有机物分解的中间产物。氨是含氮有机物分解的中间产物。 细菌对硝酸盐的反硝化作用及某些光合细细菌对硝酸盐的反硝化作用及某些光

17、合细菌和蓝藻固氮作用时也产生氨菌和蓝藻固氮作用时也产生氨 氨氮对海洋动物具有毒性作用，在低氧条氨氮对海洋动物具有毒性作用，在低氧条件下尤为严重件下尤为严重2.4 TransparenceOne of the most biologically important properties of seawater is that it is relatively transparent透明度是表示光透入水中深浅的程度，透明度是表示光透入水中深浅的程度，是水体能见程度的一个量程，是水体能见程度的一个量程，是水体环境质量、水质优劣最直观的是水体环境质量、水质优劣最直观的指标，是衡量水产养殖水体的重要指指

18、标，是衡量水产养殖水体的重要指标。标。Secchi disk海水颜色、悬浮海水颜色、悬浮物质、浮游生物、物质、浮游生物、海水涡动、入海海水涡动、入海径流，甚至天空径流，甚至天空的云量都对透明的云量都对透明度有影响。度有影响。将塞氏盘平放入水中，逐渐下沉，将塞氏盘平放入水中，逐渐下沉，至恰好不能看见盘面的白色时，至恰好不能看见盘面的白色时，记下塞氏盘深度，就是透明度的记下塞氏盘深度，就是透明度的测量值，以测量值，以cm为单位，测量时为单位，测量时反复二三次。反复二三次。2.5 PressureWith each 10 m (33 ft) of increased depth,another at

19、mosphere of pressure is added.马里亚纳海沟马里亚纳海沟 1.1108 Pa潜水员病潜水员病 随着压力的增大，潜水员随着压力的增大，潜水员呼吸的气体，在体内溶解的呼吸的气体，在体内溶解的量也相应增加。这样，当潜量也相应增加。这样，当潜水员从深水的高压环境，上水员从深水的高压环境，上浮到水面低压环境时，由于浮到水面低压环境时，由于压力迅速降低，使气体在人压力迅速降低，使气体在人体血液和组织中的溶解量也体血液和组织中的溶解量也迅速减少了，气体便冒了出迅速减少了，气体便冒了出来。冒出来的气体，因来不来。冒出来的气体，因来不及全从肺部向体外排出，就及全从肺部向体外排出，就在

20、血液中或是其他人体组织在血液中或是其他人体组织中形成气泡栓塞，引起四肢中形成气泡栓塞，引起四肢麻木、关节疼痛、皮肤肿胀、麻木、关节疼痛、皮肤肿胀、呼吸困难，以及神经系统损呼吸困难，以及神经系统损伤等病症，严重者还会造成伤等病症，严重者还会造成瘫痪甚至死亡。瘫痪甚至死亡。 2.6 Instrument for measurements海上测量仪器的特点和要求海上测量仪器的特点和要求1.準確性準確性2.抗壓性（防水），能抵抗水壓，不使海水抗壓性（防水），能抵抗水壓，不使海水滲入損壞儀器滲入損壞儀器3.穩定性，在惡劣天候下仍能工作穩定性，在惡劣天候下仍能工作4.抗蝕性，海水具有強烈的腐蝕性，儀器材抗

21、蝕性，海水具有強烈的腐蝕性，儀器材料必須抗蝕料必須抗蝕5.簡易性簡易性SCUBA DIVING (SCUBA - 全名为“Self-Contained Underwater Breathing Apparatus”) 水肺水肺The R/V Thomas G. Thompson, operated by the University of Washington, was the first of a new generation of research vessels. These vessels offer increased work space and the ability to tr

22、avel to research sites quickly and stay there longer.Alvin, a deep-seasubmarine operated by the Woods HoleOceanographic Institution. The mechanicalarm below the round porthole is used tocollect samples and place them in the basketbelow. Alvin is one of the most famous vesselsin the history of marine

23、 science.3.Motion in the oceanCurrents（洋流）（洋流） Wave（海浪）（海浪）Tide（潮汐）（潮汐）Waves, currents, and tides all move and mix ocean waters, and all have important effects on life in the sea.3.1 Wind Patterns太阳的辐射造成地球表面受热不均,引起大气层中压力分布不均。空气沿水平方向运动形风。风的形成乃是空气流动的结果。 3.2 Surface Currents and WaveThe major wind fields of the atmospherepush the sea surface, creating currents and wave.3.3 tide Why Are There Tides? The tides are caused by the gravitational pull of