南京大学海洋与人类社会总结

1、第一讲 绪论：我们人类与海洋的渊源海洋总体特征： 占据地球表面71%面积 平均深度4000米 如果以一张A4纸代表海洋的面积，则其厚度正好与平均深度相当 海水的平均盐度为35（即1公升海水中含有35克盐类物质，以氯化钠为主）古新世（65百万年）始新世（57.8百万年）渐新世（36.6百万年）中新世（23.7百万年）上新世（5.3百万年）更新世（1.8百万年）全新世（1.2万年） 全新世海面变化：如何识别： 柱状样采集 - Drilling to collect cores 分析每一层样品的年龄 Age dating 确定每一层样品在高程-年龄坐标中的位置 确定每一层物质是形成海面之上或之下 重

2、复进行多个柱状样分析海面为何变化？ 地壳构造运动（影响海盆的大小） 气候变化（影响水量大小） 沉积物压实和地面沉降（如：上海市） 地球内部物质分布（影响重力在地表的分布） 短期变化：天体引力（潮汐）第四纪海面变化特征 周期约为10万年 1.8万年前海面低于现今约130米 距今1.8万年至7000年上升了130米 当海面位置较为稳定时，形成三角洲平原和河流中下游河谷平原（例如：长江中下游平原、长江三角洲） 海面代表“侵蚀基面”，以上冲刷，以下堆积全新世长江三角洲沉积通量：根据长江三角洲地区六百多个钻井的资料，计算得出近6500年来的三角洲沉积总量为6460亿吨，每年近1亿吨 江苏海岸沉积体系形成

3、：1128-1855年黄河三角洲 长江沉积物供给 880年的快速淤长，形成宽达50-60 km的海岸平原 20-50 m厚度的沉积层对人类活动有何影响？随着海面上升发生的迁徙平原地区适合于农业发展；不同部落的交往和冲突；交通运输的需求和道路建设；早期发明：工具、艺术品等；战场与战争所以：文明加速与海面上升有关联！海洋探索的历程：人类有意识地探索海洋已经有了三个阶段 1872年之前：萌芽和早期研究阶段 1872-1945年：近代海洋学发展，以大规模海洋考察船航行观测为标志 1945年以来：现代海洋科学发展，以大洋钻探计划、自持式仪器设备、海底观测系统为标志海洋科学重要性： 海洋科学是战略科学，海

4、洋科学实力是衡量一个国家科技水平的主要标志之一 海洋科技的发展可以使社会经济的发展更多地从海洋获得资源和环境的支撑，因此海洋科技的发达程度也是创新型国家的标志 海洋科学在地球系统科学的探索、海洋环境保护与生态建设、海洋油气和水资源、海洋可再生能源、海洋渔业和水产品资源、海洋药物资源、海底固体矿产资源、海上运输安全、国家海洋权益、应对全球气候变化等领域中作用巨大我们人类最初起源于海洋动物第二讲：海洋地质特征与海底矿产资源 内容：洋盆几何形态；海洋沉积物特征；陆壳与洋壳；“海底扩张说”的证据；火山和地震；海底矿产资源；海洋科学的学科体系：自然科学方面： 海洋科学研究海洋水体、海水与沉积物界面、海底

5、岩石圈、以及海-气、海-陆界面特征和各种过程；物理海洋学；海洋化学；海洋生物学；海洋地质学；海洋观测仪器的研制、开发与应用也属于海洋科学的任务；社会科学与工程、人文方面：海洋工程学；海洋技术（仪器与装备研制）；海洋经济学；海洋法：联合国海洋法公约、海岸带环境保护法等；海洋管理：海岸带、自然保护区等；海洋政治；军事海洋学；洋盆形态特征：海岸、陆架、陆坡、深海底；边缘海、洋中脊、平顶山、俯冲带；大陆与海洋的Hypsometric Curve；深海占全部海洋面积的87%，陆架、浅海占13%；几何形态发生变化的5种方式：垂直升降：整体抬升或下沉；水平位移：整体改变平面位置；形变：在挤压、拉升等外力作用

6、下内部相对位置发生变化；冲淤变化：冲刷部位的物质被搬运并发生堆积；外源物质加入：大气降尘、火山喷发等产生的沉积物的堆积； 地壳中元素的丰度：O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg地壳物质构成：1，岩石和松散沉积物：岩浆岩；沉积岩；变质岩；松散沉积物；2，沉积物： 水利、工程界称为“泥沙”；沉积物主要来源：岩石风化；沉积物其他来源：生物作用、地球化学作用；沉积物的物理性质：粒度、密度；（沉积物的名称：砾（Gravel，直径>2mm）砂（Sand，直径2-0.063mm） 粉砂（Silt，直径0.063-0.004mm）粘土（Clay，直径<0.004mm）地壳岩石组

7、成： 沉积岩+松散沉积物：5%体积，覆盖75%面积； 岩浆岩+变质岩： 95%体积，覆盖25%面积； 推论1：沉积岩+松散沉积物密度较低，分布于地壳上部，形成“陆壳”；推论2：岩浆岩密度较高，分布于地壳下部，形成“洋壳”； 洋壳分布于深海、大洋；大西洋横断面特征：（1）洋中脊两侧形态对称（2）洋壳之上堆积的沉积物向两侧增厚，表明洋壳年龄向两侧变老（3）大陆边缘有较多沉积物输入（4）大陆边缘向两侧推移，成为“被动边缘”太平洋横断面特征：1洋中脊两侧形态对称2洋壳之上堆积的沉积物向两侧增厚，表明洋壳年龄向两侧变老3大陆边缘有较多沉积物输入4在大陆边缘，洋壳向下俯冲并回到地球内部，向陆已侧形成山脉（

8、如洛基山脉），成为“主动边缘”(Active margin)5在大陆边缘形成“边缘海”海洋地质矿产的潜力：洋壳的金属矿产（洋壳厚达5-10km）；陆源沉积物每年200亿方量级，在过去的65百万年里形成沉积层体积达1018方之巨。如果其中含有0.01%的油气，则总量有1014方。目前全球每年消耗的石油为109方量级；洋壳风化产生的金属结壳；海底热液硫化物矿床；第二讲小结： 海底形态特征和物质组成提供了海底扩张证据 海底扩张的格局：大西洋型和太平洋型，被动和主动大陆边缘 火山和地震是伴随着海底地质运动的重要现象，了解动力过程是预测的关键 海底具有丰富的地质资源 洋壳的金属矿产 陆源沉积堆积而成的沉

9、积层所含的油气资源 洋壳风化产生的金属结壳 海底热液硫化物矿床第三讲：物理海洋学基础-潮汐物理海洋学的理论体系；潮汐的基本特征；潮汐研究历史；牛顿：平衡潮理论；拉普拉斯：动力学理论；潮汐预报；温度、盐度、密度：太阳辐射、蒸发、降雨、径流输入以及海冰的融化凝结等过程均可影响海水的温度和盐度；温度和盐度的变化导致密度的变化，密度的空间分布是压强梯度力形成的根本原因，而压强梯度力是驱动深海、浅海环流的主要动力之一潮汐的基本特征：1，潮位有变化（高潮、低潮）,2，潮汐的主要周期是半日或者一日（半日潮、全日潮）,3，高潮发生时刻有变化（潮汐间歇）,4，大潮一般出现在农历初三、十八（潮龄）,5，存在潮汐不

10、等现象（日不等、半月不等）,6，潮差：大洋中0.9m左右，浅海数米至十几米,7，潮汐的振幅和初位相因地而异（调和常数）；地球相对于月球的转动周期约为24.84小时，因此月球导致的潮汐周期将有12.42小时影响潮汐的天体还有很多，但除太阳外，其他天体的影响远不及月球，这是因为它们要么距离十分遥远，要么质量相对较小（如太阳系的其他行星）太阳的引潮力约为月球的0.47倍，其周期为12小时潮汐表给出了每年的潮汐信息，包括逐日的高潮时刻和水潮汐位、低潮时刻和水位等，对于港口和航道的使用而言是重要的数据资料潮差是高潮位与低潮位之间的垂向距离；潮差的大小对于一个海域的水动力条件具有重要的影响，经验表明，平均

11、潮差>4m的海岸水域为强潮水域，24m时为中等潮，<2m时为弱潮水域；将一块海域的多个潮位测站的调和分析结果加以综合，可以绘制出“同潮图”，一幅同潮图提供一个分潮的潮差等值线和共相位的点的连线例如，对于M2分潮，把一个海域的平面上各个位置的潮差点到图上，再画出其等值线，称为“等潮差线”接下来，再从各点上找到t= T/6，T/3，T/2，的点，并把位相相同的点连接起来（或者将某一时刻的高潮位置连接起来），在曲线上标注相对于某个标准时刻的位相值，这样的曲线就称为“同潮时线”有时候，在海域的某个区域，M2分潮的潮差呈同心环状分布，并向内收缩到一个潮差很小的地点，这一点称为M2分潮的“无潮

12、点” 潮流特征及其分析：1潮汐不仅表现为水位涨落，而且还表现为水体的流动；2潮汐引起的水体流动称为潮流；3潮流的强度在外海为0.1m/s量级，而在浅海和海岸区域得到加强，最大可达到每秒几米的量级；涌潮是一种特殊的潮汐现象。在潮波传播过程中，受到底床摩擦、地形束窄等因素的影响，又由于潮波传播速度与水深有关，因此潮波发生变形，前锋变陡，最终发生崩塌，这就是涌潮。涌潮发生于世界各地的强潮河口，如加拿大芬迪湾、英国塞文河口等。我国的杭州湾涌潮很有名，发展为重要的旅游资源。钱江涌潮潮流与潮位之间有两种基本的关系1， 最大潮流出现在潮位上涨或下降最快的时刻，最小潮流（= 0 m/s，称为憩流）出现在高潮或

13、低潮时刻，这种潮波称为“驻潮波”；潮位上涨阶段对应的潮流称为“涨潮流”，潮位下降时的潮流称为“落潮流”,2， 最大潮流出现在高潮或低潮时刻，而憩流出现在潮位变化最快时刻，这样的潮波称为“前进潮波”，它通常出现于开敞的陆架海域和深海；如果我们仍把水位上升时的潮流称为涨潮流，水位下降时的潮流称为落潮流，则前进潮波下的涨、落潮流的方向与驻潮波的情形不同，它们各有两个方向，即在涨潮或落潮阶段，流向都是在中潮位时发生变化 潮汐类型（全日潮、半日潮、混合潮）平衡潮理论能够解释部分现象，但对于潮汐与月球运动之间的位相差和近岸潮汐特征不能很好地说明；根据牛顿的平衡潮理论，分潮相位应与引潮力天体运动的相位相同（

14、实际情况并非如此，分潮的相位是多样化的）；拉普拉斯的动力学理论较好地解释了这个现象，该理论将潮汐看成是周期性引潮力作用形成的波动第四讲物理海洋学基础-海气相互作用内容：能量供给的来源和转换；大气海水界面上的物质交换；大洋与陆架环流；埃尔尼诺与南方涛动(ENSO)；风暴潮；环境效应、减灾防灾方法；能量供给的来源和转换：海气相互作用主要由太阳能驱动；地球接收的太阳热能；在一块水平区域上，热能的净通量QT可表示为 QS为太阳辐射通量，为表面反照率； QN为长波辐射或行星辐射所造成的损失； QE为蒸发潜热造成的损失； QH是紊动扩散造成的损失；大气海水界面上的物质交换：1，大气海水界面上的物质交换十分

15、活跃。通过大气降水和海面蒸发作用，水体交换的强度是很可观的，海面上的垂向水通量W可用下式计算：P=降水量，E=蒸发量，均用mm/yr的单位来表示，其含义为单位面积上降落或蒸发的水量在常温常压下的厚度2，大气中含有一定量的CO2，因此大气压力中有一部分是来自CO2，称为二氧化碳分压；在海水中，其溶解的气体中有部分是CO2，而且海水能够溶解的CO2受到所谓“常态大气均衡浓度” 条件的控制，这可以表达为Henry定律，即均衡状态下的海水CO2浓度为： ，PA为溶解气体的分压（对CO2而言，为348ppm），KH为系数，它与温度、盐度有关，在20温度和盐度值为35时，KH0.065，总体上随温度、盐度

16、和静水压力的升高而降低 3，随大气运动的物质还有粉尘大气降尘；粉尘来源于干源区或火山喷发，是被风力作用而被悬浮到大气层中的粒径很小的沉积物颗粒。,4在海洋的表层，由于水体收支的不同，盐度值可以偏离整个大洋的平均值，发生盐度变化的水体因与周边水体的密度不同，可能引发水体的相对运动洋流的产生太阳能的输入1.由于太阳能在不同纬度地带上的通量不同，因此在不同的海区海水的温度不同2，另一方面，海水的密度是温度和盐度的函数，在大洋中盐度的数值虽然大致相同，但水温有较大的差异,3，低纬地区水温上升，体积增大，其水位也相应上升，这样在同层位的水体，低纬地区的压力高于中高纬地区，从而形成压力的水平梯度，将造成水

17、体的运动4.运动的方向是从低纬指向中高纬地区黑潮：热带太平洋由于水温上升而导致水位上升，因而形成了向南向北运动的水体，黑潮就是其组成部分，其流速达到了1m/s的量级，而总的流量达到了108 m3/s量级（长江流量为104 m3/s量级）；这样一条巨大的“河流”将低纬区的暖水源源不断地输往中高纬地区，从而极大地影响了所流经地区的水温变化埃尔尼诺与南方涛动(ENSO)：埃尔尼诺与南方涛动是海气相互作用的年际变化的产物，是一个海气相互作用的典型事例，对于太平洋地区的气候和海洋资源有着重要影响。因此，需要对它的形成过程和机制作一些较为深入的探讨经典的埃尔尼诺事件一些年份的冬季（12月至1月）发生在厄瓜

18、多尔和秘鲁海岸的事件，其范围在太平洋东岸20°N20°S之间的海岸水域；事件发生时，水温增高28，伴随着大雨，而且当地的渔业生产受损（鳀鱼是主要的经济鱼类，埃尔尼诺发生时产量锐减）；这种现象每27年发生一次，每次持续几个月；南方涛动现象 与埃尔尼诺相伴1，在南太平洋的低纬地带有两个代表性的近地面气压观测地点，一个是西太平洋的达尔文港（澳大利亚北部，12°30S，130°10E），另一个是东太平洋的塔西提岛（17°50S，149°40W）； 2， 在非埃尔尼诺年，塔西提岛的气压高于达尔文港，这个地区以东南风（风向、流向）为特征；3，埃尔

19、尼诺发生时，气压梯度值发生变化，达尔文港气压升高，塔西提岛气压降低，使东南季风减弱；通常将达尔文港和塔西提岛两地之间的海面气压差定义为“南方涛动指数”SOI：；SOI为南方涛动指数，PD为达尔文港的海面气压，PT为塔西提岛的海面气压。 当SOI处于低值时，塔西提岛的气压高于其多年平均值，而达尔文港的气压则低于平均值；当SOI为高值时，前者的气压低于平均值，而后者高于平均值。这两地的气压值就像“跷跷板”一样，一头高，另一头就低，因而成为“涛动” 埃尔尼诺是海洋现象，而南方涛动是大气现象，两者之间的相关性表明它们有着形成机制上的关联性。海气相互作用过程的研究结果表明，南方涛动指数的变化伴随着热带辐

20、聚带的变化在正常情况下存在着两条辐聚带，其一是热带辐聚带（ITCZ），它位于太平洋北半球的510°N范围，从印度尼西亚向东延伸至中美洲；其二是南太平洋辐聚带（SPCZ），它从澳大利亚北部向东南延伸至南太平洋中部区域影响洋流因素：1，洋流与大气运动有关，海面水体的不均匀升温在大气中也存在，低纬区的大气压力由于升温而增大，温度和压力还由于来自海面的蒸发等因素而进一步加剧, 2，因此，在热带地区气流上升，高纬度地区气流下降，形成地球行星风系，风作用于海面，伴随着空气动能向海面之下的水体输送。海面上空气运动形成边界层，而大气海面界面上的切应力就代表了风的动能向水体的转换，这一能量转换使海水产

21、生运动，称为“风成海流”3，海洋蒸发的水汽与大气运动相结合，还能将水汽输送到远离低纬地区的地区并形成降水，这个过程也造成大规模的热能输送，在台风等热带风暴系统中这种效应尤其明显。在平常天气下，季风的季节性转换也使热能的输送产生季节性变化，总体趋势是自低纬向高纬输送两种正反馈机制解释埃尔尼诺和它的对立面拉尼诺（PPT44）第一种拉尼诺（即非埃尔尼诺的极端状况）形成的机制：热带太平洋海面在东向风的作用下，形成自东向西的洋流，这是行星风系形成后的一个必然效应；洋流使赤道太平洋东岸的水体发生亏损，于是沿岸地区就发生了海水的涌升，上升流带来了低温的深层海水，使海面水温下降，进而使近海面大气温度下降，这就

22、加大了表层气压；在增大的表层气压情况，本区域的东西气压差进一步增大，即南方涛动指数增大，从而使东向风得到进一步增强；经过若干个正反馈周期后，南方涛动指数将逐渐增加到极值；风暴潮基本特征风暴潮 一种与天气事件（如台风、寒潮等）相联系的异常增、减水现象在正常天气下，海面水位也会发生变化，主要是由于潮汐作用而产生的；风暴潮与天体引潮力无关，它是在正常水位变化之上叠加的异常变化；由于风暴潮发生是与低气压和风的作用相联系的，因此最初的工作是分析气压和风应力的影响另外可考虑的因素是地形和科氏力的作用伴随着风暴潮的波浪风暴潮发生时往往伴随着大浪，而波浪的作用往往是风暴潮灾害形成的重要原因；风暴潮预报与防灾减

23、灾：预报风暴增水的幅度，关键是建立风应力的空间分布与海面气压场分布的计算模型。如果台风或飓风的移动路径和最大风速为已知，则可根据计算的风应力和气压分布通过水动力模型获得增水的幅度；在对孟加拉湾的风暴增水的预报的一项研究中，预报的模型就是按照上述思路由三个模块所构成：（i）气旋移动路径和最大风速的统计模型；（ii）风应力和海面气压场的大气模型；（iii）风暴增水的二维水动力模型 风暴潮形成的灾害，是天文大潮、风暴增水和风暴大浪共同作用的结果第五讲海洋化学与生物地球化学内容：海洋化学的重要性；海水的组成；海水中的营养物质；海洋污染；盐度：海水中溶解物质质量与海水质量的比值，全球海洋表层水的盐度介于

24、33-37之间，在具有强蒸发的局部海域，盐度较高，如地中海（39）和红海（41）北大西洋表层水的盐度高于北太平洋：前者海水的蒸发速率约为后者的两倍，而两者的降雨量相当海洋化学是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程，以及海洋化学资源在开发利用中的化学问题的科学，是海洋科学的一个分支，它与海洋生物学、海洋地质学和物理海洋学等有密切关系。常量元素：海水中含量最多的元素是氢、氧以及氯、钠、锌、镁、钙、硫、碳、氟、硼、溴、铝，其含量一般>0.05 mmol/kg, 构成了海水溶解态组分的99%以上微量元素：在海水中的浓度一般< 0.05 umol/kg, 包括Li、Ni、F

25、e、Mn、Zn、Pb、Cu、Co、U、Hg等金属元素营养盐：与海洋生物生长密切相关的一系列元素，如N、P、Si 、Mn、Fe、Cu、Zn等；据含量高低分为主要营养盐（ N、P、Si ）和微量营养盐Mn、Fe、Cu、Zn等）海水元素比值恒定律：除靠近陆地处之外，海水中盐类溶解组分的含量比值为恒定值，在世界大洋各处均是如此海洋中元素逗留时间是全大洋平均值，而实际上在不同区域迁出速率会有不同，特别实在近岸河口区；海水中元素的逗留时间大致在 102108 年之间；海水的更新时间在温跃层(平均100m)以上平均为几十年，而在深层则为1000 年左右；有些元素如 P、N、Si 虽然逗留时间较长，由于生物参

26、与了这些元素的循环，在海洋中造成了不均匀的分布；海洋碳循环：1化学风化-植物（动物）-沉积-油气；2大气：748 gigaton (=1015 g C)；3陆地：生物420-830；土壤1200-1600；4海洋：有机10000000；无机50000000；油气5000；5生物泵；海水中氮含量分布与变化随纬度的增加而增加随着深度的增加而增加在太平洋的含量大于大西洋的含量近岸浅海海域的含量一般比大洋水的含量高人类活动对海洋氮循环的影响1， 人类工、农业活动经常大量使用各种含氮物质于塑料生产、农作物肥料等，其基本原料是氮的化合物NH3, 2，所合成的NH3有少部分直接用作农作物肥料，其余大量的被进

27、一步合成为更易为运输和保存的尿素3，还有部分合成的NH3与磷酸、硫酸或硝酸进一步合成为其他含氮肥料或用于塑料生产磷循环：全球磷循环的最主要途径是磷从陆地土壤库通过河流运输到海洋，达到21× 1012 gP/a。磷从海洋再返回陆地是十分困难的，海洋中的磷大部分以钙盐的形式而沉淀，堆积到地层中。 海洋污染种类及其危害：海洋污染的特点：污染源多、持续性强、危害大、扩散范围广和控制难度大。海洋污染的主要来源：陆源与海岸带开发污染、大陆架钻探与深海采矿、海洋倾废、船源污染以及大气污染等。海洋污染物的分类：PPT第五讲46按来源、性质和毒性，海洋污染物可分为：石油及其产品；酸、碱；农药；放射性物

28、质；有机废液和生活污水；热污染和固体废物；金属和酸、碱：包括铜、锌、铅、镉、铬、汞、银、锑等金属和磷、硫、砷等非金属以及酸、碱等；主要来自工、农业废水和煤与石油燃烧而生成的废气转移入海；这类物质入海后往往是河口、港湾及近岸水域中的重要污染物，或直接危害海洋生物的生存，或蓄积于海洋生物体内而影响其利用价值；由人类活动而进入海洋的汞，每年可达万吨，已大大超过全世界每年生产约9千吨汞的记录，这是因为煤、石油等在燃烧过程中，会使其中含有的微量汞释放出来，逸散到大气中，最终归入海洋；农药：农药具有很强的毒性，进入海洋经海洋生物体的富集作用，通过食物链进入人体，产生的危害性就更大，每年因此中毒的人数多达1

29、0万人以上，人类所患的一些新型的癌症与此也有密切关系。主要由径流带入海洋。放射性物质：主要来自核爆炸、核工业或核舰艇的排污；放射性核素：是由核武器试验、核工业和核动力设施释放出来的人工放射性物质，主要是锶-90、铯-137等半衰期为30年左右的同位素。由于海洋水体庞大，在海水中的分布极不均匀，在较强放射性水域中，海洋生物通过体表吸附或通过食物进入消化系统，并逐渐积累在器官中，通过食物链作用传递给人类；核爆炸：对于海洋的人工放射性核素含量贡献最大的是核爆炸；核事故：切尔诺贝利核电站的4号反应堆，日本福岛核电站；有机废液和生活污水：造纸、食品等工业的废物入海后以消耗大量的溶解氧为其特征；生活污水中

30、除含有寄生虫、致病菌外，还带有氮、磷等营养盐类，可导致富营养化，甚至形成赤潮热污染和固体废物：全世界每年产生各类固体废弃物约百亿吨，若1进入海洋，其量也达亿吨。这些固体废弃物严重损害近岸海域的水生资源和破坏沿岸景观工业排出的热废水造成海洋的热污染，在局部海域，如有比原正常水温高出4摄氏度以上的热废水常年流入时，就会产生热污染，将破坏生态平衡和减少水中溶解氧富营养化是水体老化的一种现象。它指的是由于地表径流的冲刷和淋溶，雨水对大气的淋洗，以及带有一定的营养物质的废水、污水向湖泊和近海水域汇集，使得水体的N，P等营养物浓度增加到一个临界值以上。富营养化现象在人为污染水域或自然状态水域均会发生赤潮是

31、在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。这一概念最早是因海水变红而得名，现在已成为各种赤潮的统称。赤潮发生的原因、种类、和数量的不同，水体会呈现不同的颜色，有红颜色或砖红色、绿色、黄色、棕色等。海水中元素的逗留时间大致在 102108 年之间第六讲海洋生物与生态系统内容：生物分类体系；分类标志：形态和基因；海洋生物总体特征；海洋生态系统；陆、海生态系统对比；海洋生态系统动力学；生物分类体系：界门纲目科属种海洋生物的种数：已记载的多细胞物种：陆地120万种，海洋20万种；但是，按照“生态系统大小-能量流-环境稳定性”模型，应是海

32、洋物种多；原因之一：研究不够深入（e.g.微型生物）；原因之二：海洋环境中多个物种占据同一种形态（因此，要采用基因方法）；形态和基因是两种识别物种的方法。海洋中存在许多同形不同种的现象，故基因方法具有重要性海洋生物总体特征：海洋哺乳动物；海洋爬行类；海鸟；海鱼；软体动物 （头足类腹足类双壳类）；微型生物；海洋生态系统：生态系统的要点：生存与繁殖；海洋生物的生态类型；环境参数：温盐度、营养物质浓度、光照、溶解氧、污染物浓度等；海洋水体的重要性；食物网：初级生产、次级生产；海洋动物：鱼虾蟹贝、海鸟、哺乳类；海洋与陆地生态系统对比：初级生产构成；初级生产的规模；当年初级生产与生物量的比值；海水与土壤

33、的不同性质；海洋生态系统动力学简述：物质和能量交换的观点；环境中的物质和能量流；生物间的物质和能量流；环境参数；浮游植物（Phytoplankton）生长；浮游动物（Zooplankton）生长；食物网结构；海洋生态系统动力学的两种观点：生物为中心，研究“动态”；物理过程和物质和能量转换为中心；小结：从海洋生态系统的观点看，也可划分为底栖、浮游和游泳生物等；生态系统研究关注生存和繁殖问题，因而要考虑生物生长环境；初级生产、次级生产、生物量是重要概念；与陆地相比，海洋生产和生物量相对较小；海洋浮游生物；海洋初级生产：硅藻为主，钩边藻为次。Diatom支撑食物网，而Dinoflagellates是

34、赤潮主要物种；海洋次级生产：桡足类（Copepod）具有重要性；微型生物是生态系统的主角，但被大动物抢了风头；对于浮游和底栖生物生态，物理海洋过程（水流运动）具有关键作用；海洋生态系统动力学是定量化研究；物质和能量转换的定量化；营养物质(CNP)供给和Redfield Ratio是初级生产的主要控制因素；根据环境条件和营养物质(CNP)供给模拟初级生产；根据食物网和海洋环流特征模拟次级生产；生态系统行为的模拟（控制方程+经验关系；第七讲海洋起源与演化内容：为何要研究海洋起源问题；研究海洋起源与演化的方法；早期地球和原始海洋形成；古生代的海洋；中生代以来的海洋；演化史研究的不确定性；时空尺度的重

35、要性：1，有文字记载的历史约为5000年，而地球的历史有46亿年，整整高出了6个数量级,2，欲理解海洋的起源和演化，首先要把自己的时间观念调整到相应的尺度上来,3，如果整个地球的历史为一天，则人类文明只是到了最后一秒才出现；研究海洋起源与演化的方法：历史学的方法主要有古籍分析和考古，这两个数据来源的分析导致了对历史事件的确认和解释，其中涉及到一些猜测和假说；自然史研究也有一个共同点，即要依赖于一套基本的数据信息，这种信息来源于地层记录地层记录的特点： 1， 在地球历史上的每一个瞬间，都有一个地面，它可以接受堆积物，如长江三角洲上有河流入海泥沙的堆积，也可以受到冲刷，如黄土高原的水土流失,2，

36、根据物质不灭定律，有冲刷就有堆积；3，过了一段时间之后，地球上有些地方可以堆积很厚的地层，成了历史的见证；年代信息：每一层是属于什么年代的，形成于距今多少年；年代测定的“放射性同位素”方法；1000-4万年可用C-14；<100yr可用Pb-210；>10万年可用K-40法；原理：放射性同位素衰变的“半衰期”； 100-1000年、4万年至10万年时段的年代测定是知识空缺，正在发展新方法；“放射性同位素”方法的原理：以K-40为例；K-40衰变，每过一个“半衰期”，物质量减少一半；减少的物质去了哪里？转化为Ar-40；Parent isotope> Daughter prod

37、uct；测定K-40和Ar-40的含量;K-40半衰期为12.5亿年地层中的化石和环境信息: 1,年代与古生物化石的关系，如某种三叶虫所在地层年龄为5亿年，则此三叶虫可以作为年代标志，不必每次都测定年龄;2,环境信息：陆地、还是海洋？海水的温度、盐度、水深条件如何？;3,信息来源：沉积层、沉积物粒度、生物化石、地球化学参数（e.g.牡蛎介壳中的Sr同位素特征与海水盐度有关）;早期地球和原始海洋形成:前寒武时期的海洋形成; 早期大气成分应与现今火山口喷发物相近，主要是水、CO2、N、以及其他痕量气体。当地表温度降至100以下，水汽不能保持在大气中，开始降落地面，形成原始海洋（地表的低洼处）;距今

38、1235亿年是铁矿（Fe2O3）形成时期，哪来的氧？通过植物光合作用，故铁矿的形成应与海洋植物有关。那个时期的地层中缺失煤、石油和天然气。当铁离子都沉积之后，大气中的氧气含量开始上升; 现今厌氧细菌的研究表明，在当初没有O2的环境中，首先生长的是此类细菌，细菌逐渐演化出能够进行光合作用的原始植物，从此开始了造氧的历程，久而久之，大气中的O2含量逐渐增加;大约在地球形成后的40亿年时，海洋中的依赖于O2生存的生物才大量出现; 叠层石在距今20亿年前开始大量出现，显微镜下可以识别的生物化石最老的是在35亿年前，保存于Chert沉积层中;Chert：燧石，一种硬度高、脆性大的变质岩，原始人类用于制作

39、石器;最早者发现于南非和北美的地层中，为无细胞核生物（Prokaryotes），无性繁殖方式;约十几亿年前出现了有细胞核的绿藻（Green algae），称为Eukaryotes，采用有性繁殖方式;到了前寒武后期，地层中的遗迹化石（如虫管等）表明动物已开始出现，生物体的化石很少，表明当时的动物尚无骨骼或介壳;关于“盖亚假说”: 为了解释生命起源的化学基础和生物演化;地球上S循环和C循环交替进行，促进了生命的形成;生命越活跃，地球就变得越适合于生命繁衍;传统观点：生命要适应于环境，环境是什么样，生物就要演化出能够适应的生理如何理解？时间尺度！（在长时间尺度上盖亚假说有道理，而在短时间尺度上传统观

40、点有许多支持的实例）;古生代的海洋: 有骨骼、介壳的生物出现，并且许多种同时大量出现，称为“寒武纪生物大爆发”;寒武纪“雪球时代”（Snowball Earth），地球表面几乎被冰全部覆盖起来了;寒武、奥陶是无脊椎动物(Invertebrate Groups)的时代，Trilobites、Brachiopods、Cephalopods占优; 4.3亿年前形成Gondwana大陆;把同时代的陆相地层（无海洋生物化石）按照岩性组合（拼合）起来，就构成“冈瓦那大陆”图景;位置如何确定？根据温度指标大致确定纬度上的排列，寒冷处位于极地，温度较高者置于靠近赤道处；经度信息参照目前的位置和可能的地壳运动速

41、度推测;4亿年前，植物开始登陆，因而陆相地层中有了植物化石;到了泥盆纪距今3.6亿年时，出现了数十米高的树林;泥盆纪也是鱼类的时代;泥盆纪晚期，出现了可以在淡水环境生活的鱼，之后又演化为两栖类;昆虫开始大举入侵陆地;大树的生长造成了许多煤炭层（所以有“石炭纪”）;还有大量的石灰岩，表明海洋无脊椎动物的繁殖;中生代以来的海洋: 根据陆相与海相地层的厚度和分布特征判断，中生代开始时大片陆地出露于海平面以上，而侏罗纪则见证了大规模海进;白垩纪又一次海进，沼泽的形成导致了煤炭的堆积;陆相地层中大量出现恐龙化石，表明是爬行动物（reptiles）统治的时代，以恐龙为代表，而且蛋是带壳的，与两栖类不同;板

42、块构造所刻画的海洋地质过程从此开始，统一大陆被裂解，洋中脊形成，海底扩张，现今的太平洋、大西洋、印度洋形成;新生代以哺乳类（Mammals）的出现为标志;Cenozoic就是第二讲所提到的“古始渐中上更新”时期，其中人类是在更新世出现的;演化史研究的不确定性:沉积记录的缺失，如何用不完整的材料拼成完整的图？地质记录信息的多解性，多种可能性的存在;空间位置的不确定，由于资料的空间分辨率局限性而导致误差;解决途径：不断积累新资料，提出新模式;福尔摩斯：“所有的证据，无论大小，都指向同一方向”;波罗：寻找系统内部的逻辑一致性;小结：地球形成后的40亿年海洋中依赖于氧气生存的生物才大量出现。前寒武纪的

43、生物化石主要是叠层石；古生代的海洋大量出现有骨骼、介壳的生物，称为“寒武纪生物大爆发”；古生代的前半期的生物化石都是海洋的，尤其是三叶虫；4.3亿年前形成冈瓦那大陆，古生代后期，合并为一个“泛大陆”；古生代后期泥盆纪是鱼类的时代。泥盆纪晚期，出现了可以在淡水环境生活的鱼，之后又演化为两栖类；中生代以来，海水多次进退；陆相地层中大量出现恐龙化石，表明是爬行类的时代；板块构造所刻画的海洋地质过程从此开始，统一大陆被裂解，洋中脊形成，海底扩张，现今太平洋、大西洋、印度洋形成；新生代以哺乳类（Mammals）的出现为标志，其中人类是在更新世出现的；第八讲海洋与经济、社会发展内容：海洋经济重要性的标志；

44、航海与远洋运输；海港及其带动的产业；海岸带土地资源开发；海水养殖；海洋与海岸带管理；海洋经济重要性的标志：1，海洋带城市群：如果将每5万人看作一盏灯，则内陆只有零散分布，而海岸线上则集中分布，几乎展示了全球的岸线位置所在；2，人类社会倾向于向海岸带聚集，这里是经济、社会发展的中心地带；3，全球超过50%的人口居住于广义的“海岸带”（即受海洋因素影响的陆地区域并向海延伸至陆坡底部）；我国的特点：1， 我国的情况更为典型，经济主要集中于长三角、珠三角、京津塘；2，上海、江苏的经济在全国的比重远高于人口比重；原因：自然环境是重要因素，通航和运输的便利程度、水资源的数量、气候的舒适度、土壤质量和植被覆

45、盖、生物资源等是要点；3，历史发展的因素、人类的知识水平、对自然灾害的抵抗能力、工程建设能力、人才汇聚程度等；什么是海洋经济：直接从海洋中获得的产品或服务：海底矿产、海洋捕捞、海水养殖、海洋药物、海上运输、海水淡化、海洋旅游、海洋能源开发等；涉海产业：造船、海港、临港工业、海岸防护工程、海洋仪器设备、海洋科学研究等；在现阶段，人类社会倾向于向海岸带聚集，这里是经济、社会发展的中心地带；航海与远洋运输：海上定位；海洋水文和天气信息采集；人员的生活设施和心理健康；遏制海盗；固定航线的建立；运输船舶的发展；海上运输通道对于经济发展十分重要。船舶工业要考虑安全和最低运输成本，所以船速不是主要的因素，要

46、在船速、能耗、船上物质消耗、运行时间等方面实现最优，船舶大型化是一个趋势。海港及其带动的产业：港口城市形成与发展；吞吐量与GDP的关系；腹地的大小；临港工业；物流系统的发展；资金和人才的辐聚效应；海港建设取决于工程能力，早年要选择“天然良港”，现在要用海岸工程的方法建设新港或扩建旧港港口规模取决于港口腹地的大小。对于进、出口而言，上海港具有巨大的腹地港口建设帮助临港工业、物流体系的发展，并促进资金和人才的辐聚，形成与港口相应的城市群海岸带土地资源开发：原有土地调整利用方式；潮间带围垦；岛屿开发；人工岛建设；拦海大堤；海平面上升、地面下沉导致滨海湿地丧失，对此欧洲的办法是向后退都，以便为生态恢复

47、让出空间，但我国沿海人多地少，围垦将持续一段时间；新围土地更加暴露于自然灾害（如台风）面前；海水养殖：围垦的土地改造成鱼塘、虾池、蟹池；潮间带围网养殖贝类；网箱养殖大黄鱼、Salmon、鲍鱼等；浅水区养殖扇贝；潮间带养殖紫菜；浅水区养殖大型海藻（海带等）；天然产品产量低，难以满足消费需要。海水养殖的实质就是缩短天然的食物链，用人工饲料代替初级生产（Diatoms）和次级生产（Copepods）；养殖的途径举例如下：围垦的土地改造成鱼塘、虾池、蟹池；潮间带围网养殖贝类；网箱养殖大黄鱼、Salmon、鲍鱼等；浅水区养殖扇贝；潮间带养殖紫菜；海带等大型海藻；养殖水域污染和富营养化、贝类养殖区过于拥挤

48、造成死亡、养殖产品质量下降、潮间带养殖环境引发的灾害等，需要今后解决；海洋与海岸带管理：管理目标：环境和生态保护、海岸带资源利用、经济社会可持续发展、海岸带土地利用公正性等；方法：立法（如海岸带保护法、自然保护区保护法）、政策（如生态补偿政策、土地占用政策）、教育（如科普、公众参与等）；管理也是技术问题，需要管理工具（如计算机信息系统等）；绿色GDP，“生态系统的商品和服务价值”；第九讲海洋与国际政治内容：与海洋有关的主要国际政治问题；解决国际海洋事务的平台-联合国；联合国海洋法公约内容；全球环境运动；与海洋有关的主要国际政治问题：航海-全球水域的航行自由；海岛及其陆地资源；海洋渔业资源；海洋

49、空间资源；海洋油气资源；海洋金属矿产资源；海洋排污和污染治理；生态系统保护；解决国际海洋事务的平台-联合国：联合国海洋法公约早期工作；1949，第一次会议，公海制度的国际法；1951，第三次会议，与会国一致同意需要讨论公海、领海、毗连区、大陆架的法律问题；1954，提出“大陆架条款草案”；联合国海洋法公约形成过程：1958，第一次联合国海洋法会议，通过领海与毗连区公约、公海公约、渔业与公海生物资源养护公约、大陆架公约；思路与国联相仿？i.e., 形成多个公约；1960，第二次日内瓦联合国海洋法会议，但在领海宽度和毗连区范围未达成一致；1960年后，出现油气、防止核扩散、海底金属矿产等需求；19

50、68，成立海床洋底和平利用常设委员会；1970，通过“关于各国管辖范围以外海床洋底及其底土的管理原则宣言”；1973, 1000多页，6卷本总结报告；1973-1982，第三次联合国海洋法会议，共11期；（有了一揽子解决的新思路？1977年对国际海洋法和日内瓦公约的冲击）；1982.4.联合国海洋法公约获得通过；联合国海洋法公约内容：17个部分，320条，9个附件；引言：定义；14项法律制度；缔约国的权力和责任；公约的生效和执行办法；附件：机构、操作办法、仲裁；领海与内水：领海=12 海里；领海基线：与低潮位线有关；基线向外12海里；基线向内：内水；“无害通过”；专属经济区：基线之外，200海

51、里以内；海底和水柱资源使用权；人工岛建设权；海洋研究和环境保护管辖权；其他国家：航行、敷设海底电缆；内陆国、地理不利国：分享部分资源；“大陆架”： 200海里之外，还有沉积物；厚度为宽度的1%以上；但是，不得超过350海里，或陆坡底2500米等深线以外100海里；连线长度不超过60海里；权利：海底矿物、定居生物，开采要向联合国缴纳一定费用；与海洋地质学定义的区别；公海：对所有国家开放，用于和平目的；禁止：贩奴、海盗；贩毒、未经许可的广播；岛屿：有专属经济区，算法与陆地同；岩礁没有；岩礁定义：无生活自持力；闭海或半闭海：涉及两个国家以上（所以：渤海不是，南海是）；合作、协调；邀请国际组织参与；如

52、何应对争端？南海的例子；内陆国：出入海洋的权利；过境自由；航行和利用港口；公海区域：“区域”及其海底资源是全人类共同财产；国际海底管理局负责管理，因涉及管理办法，条目多，第133-191条；勘探与资源开采办法；我国的太平洋矿区；海洋环境保护：各国保护环境的义务；如有损害，可起诉并获得赔偿；污染物倾倒和排放；引入新物种的谨慎；调查程序和赔偿办法；海洋科学研究：用于和平目的，要资料共享；专属经济区和大陆架内不违反规定的科学研究因准许进行，沿岸国因同意；进行科学研究不能成为权利主张的法律依据（如：日本对钓鱼岛群岛进行的科学考察）；海洋技术发展和转让：国际合作框架；建立国家和区域性中心，在管理局之下工

53、作；提供技术训练和教育；训练设施和装备援助、派遣技术专家；帮助发展中国家；争端的解决：和平方法解决；调解：第三方；强制程序：国际海洋法法庭、国际法院、仲裁法庭、特别仲裁法庭；南海争端：南海划界问题；区域发展历史；1946年前后的地图标示的领海；中国政府与联合国海洋法公约签字；南海岛屿归属；领海、专属经济区和“大陆架”划定；现状与未来；全球环境运动：一个多世纪来对环境问题的关切不断，但20世纪后期尤其显著。对传统价值观的三点冲击：环境健康的重要性；如何看待技术遗产；经济发展的新模式；21世纪：人与环境关系的改变：传统的“安全”概念导致了不安全；地缘政治重在资源分配；生物圈政治重在生态系统的可持续

54、性；理念阐述，具体措施较少；当前的发展模式是不可持续的；资源衰竭、环境恶化、生态破坏；发达国家与发展中国家贫富差距拉大；温室气体造成海面上升，自然灾害加剧；军备竞赛，进一步消耗资源；联合国“可持续发展计划”；对现在的国家政策的影响（如科学发展观）；“拯救海洋”： 对海洋资源分配的制度可导致人们只关注利用，不关注保护；管理经常要跨越国界；如何拯救海洋？公约、议程和国际研究计划：国际湿地公约；21世纪议程；国际地圈生物圈计划（IGBP）；IGBP-I 的8个核心计划：国际全球大气化学计划；全球海洋通量联合研究计划；过去的全球变化研究计划；全球变化与陆地生态系统；水文循环的生物学问题；海岸带陆海相互

55、作用；全球海洋生态系统动力学；土地利用与土地覆盖变化；第十讲海权与军事海洋学内容：海权概念的由来；“Oceanography is sea power”；军事海洋学；海军与海战；“Oceanography is sea power”：1， 海洋科学与海军的作战能力确有关系，如对海洋作战环境的了解、新型战舰和武器的研制、战场兵力和物资的运送等都离不开海洋科学研究,；2，海洋科学成为研究地球系统行为的主要学科之一，发展趋势是为人类今后控制地球气候、拓展生存空间、乃至开发太空奠定基础；海权的几个方面：1，对陆地领土之外的“海上国土”的控制能力。按照联合国国际法公约，各国在邻近海域拥有一块“专属经济区

56、”，对本区内的海底和海水资源以及空间资源实施管辖；专属经济区范围的划分在很大程度上取决于区域海洋学的知识，如大陆架和边缘海的理论；2，开发、使用世界大洋资源的权利和能力。世界大洋具有丰富的矿产、油气、生物和空间资源潜力，对其形成过程、分布状况和今后演化趋势的了解是海洋科学的基本任务，也是一个国家能够实际地掌握这些资源的先决条件；3，对两极地区的控制能力。按照国际社会的共识，两极地区不属于任何国家，但是两极地区在显示一个国家的政治、科技实力方面是一个重要的场所，这里的科研和资源价值十分抢眼；4，在一些重大世界事务（如应对气候变化）中的话语权。当今世界虽然已开始离开强权政治的时代，但在一些世界事务上对海洋有深入了解的国家必然具有更大的发言权，如果对海洋了解甚少，则在应对气候变化这样的问题将很难有所作为；海权是指战时的制海权，以及和平时期对全球海洋资源和控制能力：国家实力的标志；各海洋大国对海权问题十分重视，制定了相应的战略对策；海权的实质是海洋科学水平；军事海洋学简述：1海洋作战环境；海战战场海洋环境评估与预测；潜