2012海洋生态学-绪论

1、 授课老师：肖慧 TelEmail： 海 洋 生 态 学(MRINE ECOLOGY)教材和主要参考书教材：海洋生态学（第三版），沈国英、施并章编著，2010，科学出版社参考书：李冠国,范振刚.海洋生态学. 高等教育出版社，2011年第二版生态学基础（第5版），Odum E.P. Barrett C.W.) 著，陆健等译，2010，高等教育出版社尚玉昌.普通生态学.北京大学出版社，2010年第三版杨持.生态学.高等教育出版社，2008年第二版戈峰.现代生态学.科学出版社，2008年第二版要求重视听讲，作好笔记严格请假制度维持课堂秩序，限制移动电话的使用设立公共邮箱考核

2、方式1、闭卷考试2、课程考核成绩由平时成绩和期末考试成绩构成，平时成绩根据出勤、课后作业和期中检查等评定。 考核各部分的比重：平时成绩：20%(考勤缺席1次扣5分）；期末考试：80 %。绪 论 学 习 目 的：了解生态学定义及新内涵、发展简史；掌握海洋生态学的定义、了解其发展简史以及取得的经典成果内容一、生态学的定义、研究对象、分支学科和研究意义 二、生态学的研究简史三、海洋生态学的定义、发展简史和进展四、我国海洋生态学的发展一、生态学（ecology）的定义、研究对象、分支学科和研究意义 生态学（Ecology）：德国生物学家黑格尔于1869年最早提出。定义为“自然界的经济学”。 其英文词首

3、和经济学（Economics）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思，可见，生态学与经济学、家庭、环境等有着密切的关系。（一）生态学的定义 AEFN一般定义：生态学（ecology）是研究生物有机体与其栖息地环境（包括非生物环境和生物环境）之间相互关系的科学。“环境”是物理环境（温度、可利用水等）和生物环境（对有机体的、来自其他有机体的任何影响）的结合体。生态学定义的发展:1945年，苏联生态学家克什卡洛夫：研究生物对环境适应性的科学。1954年，澳大利亚安德列澳斯：研究生物分布和丰度的科学(种群）。1971年，美国的生态学家Odum：研究生态系统的结构和功能的科学。马世骏、王如松

4、（1984）提出“社会经济自然复合生态系统”的概念，反映了现代生态学研究的新观念。1992年，德国生态学家Lieth把生态学概括为“人类生存的科学”。 我国自然科学基金委员会在1997 年出版的“自然科学学科发展战略调研报告生态学” ：“研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学；其目的是指导人与生物圈（即自然、资源与环境）的协调发展。” 不同学者对生态学下的定义实际上反映了生态学发展史中不同阶段的研究重点的差异。Odum(1971)用组织层次或称为“生物学谱”的概念来表示生态学的研究对象。生态学集中在有机体到生态系统的组织水平。（二）生态学的研究对象生态域细胞组织器官器

5、官系统有机体种群群落生态系统生物圈地球行星太阳系宇宙分子原子（三）生态学的分支学科和交叉学科1. 按环境（栖息地）划分为 (1)淡水生态学(fresh water ecology) (2)海洋生态学(marine ecology) (3)陆地生态学(terrestrial ecology) 而海洋生态学细划分为：潮间带生态学、浅海生态学、深海生态学等。 陆地生态学可进一步分为：森林生态学、荒漠生态学、草地生态学等。 此外，热带生态学、湿地生态学也是常被认为是独立的分支。2.按生物学分类系统划分为： (1)动物生态学(Animal ecology) (2)植物生态学(Plant ecology)

6、 (3)微生物生态学(Microbial ecology) 个体生态学(autecology) 种群生态学（population ecology） 群落生态学（community ecology） 生态系统生态学(ecosystem ecology)： 景观生态学（landscape ecology） 生物圈生态学（biosphere ecology）：全球生态学（global ecology）：全球性环境问题 3.根据研究对象的组织水平划分：4.应用生态学的理论来解决人口、资源及环境问题，产生了 (1)资源生态学(Resource ecology) (2)人类生态学(Human ecolog

7、y) (3)渔业生态学(Fisher ecology) (4)污染生态学(Pollution ecology) (5)城市生态学(City ecology) (6)农业生态学(Agro-ecology) (7)景观生态学(Landscape ecology)（四）研究意义人类活动造成的生态危机：环境污染、与全球气候变化有关的温室效应、酸雨以及热带雨林的破坏、沙漠化的迅速扩展，等等。恩格斯早就告诫的：“我们不要过分陶醉于我们对自然的胜利，对于每一次的胜利，自然界都报复了我们。每一次胜利在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二步和第三步都有了完全不同的出乎意料的影响，常常把第一个结果给取消了

8、”。人们也逐渐认识到，必须依赖于生态学原理和方法才能使维护人类赖以生存的环境和持续利用各种资源成为可能。解决人类面临的生态危机并不仅仅取决于生态学的发展，同时还需要其他自然科学、社会科学的发展，特别是政府管理部门的决策。但是生态学起着核心的作用和具有特殊的意义。我国西部问题，沙尘暴问题，洪水问题等。生态学研究及其理论知识的有效利用是解决上述问题的基础。二、生态学的研究简史生态学建立前期-建立和成长期-现代生态学发展期中国公元前500年：山海经；晏子春秋：橘生淮南则为橘 生于淮北则为枳中国公元前300年：尔雅注释了诗经中的草木虫鱼鸟兽之名；有草、木两章，记载了176种木本植物和50多种草本植物的

9、形态与生态环境。 公元前200年：管子“地员篇”专门讨论如何“相地之宜”，来进行农业生产；公元前100年前后确立24节气、禽经（鸟类生态） 欧洲 Aristotle(384-322，B.C.)收集动植物标本和其他资料 Theophrastus(370-285，BC) 植物调查 （1） 生态学建立前期（-16世纪） 动植物生活习性等，生态思想萌芽(2) 建立和成长期（16世纪20世纪50年代）1670年 现代化学家Boyle发表了低气压影响动物反应的实验，标志着生理生态学研究的开始。1866年 Haeckel首次提出生态学定义。20世纪初 动物行为学，水生生物学，生理生态学等发展起来。1926年

10、 Lotka提出种间竞争的数学模型1927年 Elton 出版“动物生态学”。1937年 我国第一本生态学书籍“动物生态学纲要”出版，龚鸿年著 植物生态学比动物生态学成熟早，在20世纪60年代以前与动物生态学独立平行发展。50-60年代，动植物生态学研究发生交汇，融合，群落与生态系统生态学形成与发展。20世纪50年代后，种群生态学进一步发展。20世纪70年代后，群落生态学和生态系统生态学成为研究焦点。英国Tansley（1935），首创生态系统的概念，美国E.Odum（1953，1959，1971）的书生态学基础对生态学研究及教学产生了深远影响。 群落结构和演替的研究：水域动、植物关系及能流、

11、物流的研究促进了群落与生态系统生态学的形成与发展。20世纪末，分子生态学研究兴起。（3） 现代生态学发展期：20世纪60年代向宏观、微观两极发展：1）越来越关注大尺度的生态变化：个体生态学-种群生态学-群落生态学-生态系统生态学-景观生态学-全球生态学（遥感技术，自动监测系统、数学模型方法为增加生态学研究尺度提供了可能性）；2）更注重生态学机制和过程，从微观的角度解释生态现象，由于分子生物学技术的发展和渗透，产生了分子生态学。 分子生态学：以分子生物学方法（主要是分子遗传标记检测）研究分子进化、种群遗传、物种形成与进化等生态学效应与规律的学科。重点研究领域：生物多样性；生态系统的持续性；全球变

12、化(臭氧层变化) 行为生态学、进化生态学、化学生态学等各交叉学科互相渗透形成的生态学分支学科的发展。应用生态学的迅速发展：生态保护、生态工程、生态系统的恢复与重建、生态毒理、生态农业、生态旅游。生态学的发展趋势：国际生物学规划（IBP）（1969-1974）人与生物圈规划（MAB）（1971-）国际地圈生物圈计划（IGBP）：1986年确立，已经确定了8个核心计划和3个支撑计划国际气候研究计划（WCRP）：1980年开始实施，包括6个子计划国际地质相关计划（IGCP）国际水文计划（IHP）全球环境变化的人文因素计划（IHDP）生物多样性计划（Diversities）：1991年发起，1996年

13、进入第2期。 国际生态学研究计划我国生态学的发展1972年当选为“人与生物圈”计划国际协调理事会的理事国 建立了各类生态系统定位站 植物生态学报1955年创刊，最初为植物生态学与地植物学资料丛刊，1994年改现名。 生态学报1981年创刊； 生态学杂志1982年创刊； 生态学进展创刊 1983年创刊； 应用生态学报1990年创刊。 1979年10月，正式成立了生态学会。 出版了不少生态学专著（见参考书目录）三、海洋生态学的定义、发展简史和成果 （一）定义海洋生态学是研究海洋生物及其与海洋环境间相互关系的科学。生态学的一个分支&海洋生物学的主要组成部分。通过研究海洋生物在海洋环境中的繁殖、生长、

14、分布和数量变化，以及生物与环境相互作用，阐明生物海洋学的规律，为海洋生物资源的开发、利用、管理和增养殖，保护海洋环境和生态平衡等，提供科学依据。 （二）海洋生态学的发展简史海洋生态学的发展可分为三个时期：、海洋生态学发展的初始阶段（ 18世纪至19世纪末，在捕鱼、晒盐、航海等活动中与海洋发生联系，逐步对海洋进行定性研究）。18世纪初，一些科学家开始进行零星的海洋调查；Forbs用底拖网采集并观察底栖动物，提出海洋生物垂直分布的分带现象：潮间带；昆布带；珊瑚藻带；深海珊瑚带；欧洲海的自然史 （1859）；19世纪后期，欧洲各国开展了一些重大的海洋调查，挑战者号远征队报告。Hensen （1887

15、）浮游生物；Haeckel（1891）底栖生物和游泳生物。“贝格尔”号军舰去南美洲进行考察（1831 -1836）查里斯达尔文世界第一艘海洋调查船：18721876年英国海洋调查船“挑战者”号(H.M.S.Challenger)进行的全球大洋调查，将人类研究海洋的进程推进到新的时代。、海洋生态学发展的第二阶段20世纪初至50年代，在定性研究基础上开展定量调查。研究浮游生物和底栖生物的数量分布、群落组成及其与环境的关系；游泳生物：对一些经济鱼类的种群生态以及人工捕捞对种群的影响进行了研究，为渔业资源的合理开发利用提供宝贵的资料；调查船只、测量仪器明显改进，调查方法更加先进和规范；50年代丹麦“铠

16、甲虾”号和苏联“勇士”号调查取得大量的深海资料，证明在6000米到 10000多米深的水层、洋底和深海沟都有生物生存，使深海生态的研究进了一步。 H.U.斯韦尔德鲁普等(1942)专著海洋。出版：美国J.W.赫奇佩斯等主编的海洋生态学和古生态学论文集（1957）和H.B.穆尔的海洋生态学(1958)。 1934年，对于自然界的痴迷使得美国人Beebe钻进一个称为bathysphere的深海调查用球形潜水装置之中，然后进入深深的海底。一个橡胶软管把电话的电线在地面和潜水球之间联通。在3028英尺的水下，Beebe说世界看起来就像火星一样奇怪 勇士号外观图勇士号甲板图勇士号各种各样的科学设备、海洋

17、生态学发展的第三阶段 20世纪60年代以来，随着过度利用海洋资源，大量污染物倾泻入海以及人为对海洋环境造成的严重破坏；同时人类尚未充分认识的海洋也处在危急之中。由此推动了海洋生态学的迅速发展，海洋生态学围绕着全球面临的重大生态课题进行了空前规模的研究。 发展趋势1.海洋科学各分支学科联合开展的综合性海洋调查推动海洋生态学成为一门发展迅速的前沿学科，获得许多成果；2.人类面临的生态危机推动了生态学基础研究与应用实践的紧密结合；3.海洋现场调查和室内实验分析新技术的开发应用加速海洋生态学发展。COD仪超声波水深仪透明盘底拖网采水器采泥器美国的海洋学家号 美国“阿特兰蒂斯II”号海洋调查船中文名：雅

18、克皮卡德国籍：瑞士英文名：Jacques Piccard出生地：比利时布鲁塞尔出生年月：1922年7月22日职业：探险家、发明家去世年月：2008年11月1日主要贡献：深海潜水器制造雅克皮卡德是最深海域探险史上的传奇人物，他曾于1960年1月乘潜水器到达10916米深的马里亚纳海沟的“挑战者深渊”，创下了人类探索海底的最深纪录。据悉，正是雅克皮卡德在11公里深的海底发现了活着的海洋生命，才终于促使国际社会决定禁止人类向深海海沟中倾倒核废料。 抵达马里亚纳海沟的头两人 Jacques Piccard 和 Don Walsh美国的“阿尔文”号（4500米） 1964年，美国海军科研局和伍兹霍尔海洋

19、研究所的潜水器“阿尔文”号的下潜深度并没有创下任何新记录，但是它的发现引发了20世纪以来地质学和生物学的革命，并成为现代海洋生物学最前沿的研究领域之一。 1977年，阿尔文号潜水器在东太平洋加拉帕戈斯群岛的大洋中脊裂谷地带考察时，意外地发现了正在喷发的海底热液喷口及其附近有一片甚至比热带雨林更为生气勃勃的生物群落。泰坦尼克号沉船（3800米）美国伍兹霍尔海洋研究所研制的“海神”号机器人潜艇 “海神”号机器人潜艇下潜10902米，进入马里亚纳海沟最深处卡梅隆独自潜至“地球最深处”：马里亚纳海沟 东方网3月27日消息：美国好莱坞著名导演詹姆斯卡梅隆独自乘坐潜艇，下潜近11千米，探底西太平洋马里亚纳

20、海沟，当地时间26日上午返回水面。这是人类第二次探底马里亚纳海沟，卡梅隆是单枪匹马潜至这一“地球最深处”的第一人。 “深海挑战者”号垂直鱼雷“深海挑战者”号（约合10898.4米），Trieste 和 Deepsea Challenger 的外形对比图James Cameron 与垂垂老矣的 Don Walsh 维珍银河公司总裁理查德-布兰森的维珍海洋潜水艇或将成为商业潜水艇舰队。 2011-08-05探索世界最深海沟受困俄潜艇救星：美国天蝎遥控深潜器法国“鹦鹉螺”潜水器（可达6000米）俄罗斯“和平号” 深潜器（6000米级）日本“海沟号”无人驾驶潜艇 2003年，曾创下世界潜水深度纪录、为

21、太平洋地区地震和人类医药领域作出巨大贡献的日本“海沟号”无人驾驶潜艇在太平洋水域神秘失踪。有人甚至将其比作海底“哥伦比亚号”坠毁事件。（马里亚纳海沟）日本载人深潜器“深海6500”“中国蛟龙号”潜水器设计的最大的潜水深度是7000米量级研究成果1、海洋初级生产力总量的研究方面（1）将14C同位素示踪技术应用于海洋初级生产力的测定（2）近20年来，随着海洋调查和研究的深入，发现:一些超微型浮游生物在初级生产中起着极为重要的作用（3）70年代以前过低估计了海洋初级生产总量的水平（少估算了浮游生物输送到海水中的部分）2.微型和超微型浮游生物的研究发现许多过去用普通显微镜观察不到的微细生物。如蓝细菌。

22、首先：1967年提出了“新生产力”的概念，认为初级生力应包括再生生产力和新生生产力两部分。意义：与生物泵联系，对调节全球气候变化（温室效应）的调节有重要意义。 其次：C与其他生源要素(N、P、SI等)在不同海洋界面的通量研究日益受到重视。3、新生产力与物质通量研究方面4、海洋生态系统食物链、食物网研究方面Ryther1969年提出大洋食物链,沿岸大陆架和上升流区食物链三种类型并估计它们的生态效率;食物网研究中提出生物粒径谱海洋异养微生物既是分解者，也是生产者。除了二条经典的能流途径-捕食食物链和碎屑食物链外，提出了微食物链和微型食物网微型生物食物环：DOM细菌和真菌原生动物后生动物5、海洋微型

23、生物食物环研究管理目的：保护海洋生物的多样性合理开发利用生物资源维持海洋生态系统的健康6.大海洋生态系统GLOBEC涵盖了物理海洋学、生物海洋学、化学海洋学和资源生态学(或称渔业生态学)等多个学科，侧重于多学科的交叉与综合。要目标是把海洋生态系统视为一个有机的整体，认识全球环境变化对海洋生态系统的主要成分的影响，认识全球海洋生态系统及其主要亚系统的结构、功能对物理变化的反应，发展预测海洋生态系统对全球变化响应的能力。7、全球海洋生态系统动力学研究(Global Ocean Ecosystem Dynamics, GLOBEC)CO2是引起全球气温上升的主要温室气体海洋可大量吸收大气中的CO2，

24、对温室效应具有重要的调节作用海洋对大气CO2的净吸收主要是通过生物泵来完成的8、生物泵对温室效应的调节作用9. 对特定类型生态系统的研究热液喷口生物群落研究冷渗口生物群落研究河口生态系统：特点：人类和自然双重影响， 生产力水平较高南、北极海区生态系统：耐低温生物的研究为主红树林生态系统：红树林的破坏过程和恢复过程珊瑚礁生态系统：复杂而脆弱的生态系统 四、我国海洋生态学的发展我们的祖先在远古时代已开始海洋捕捞。 在山东省胶县发现的新石器时代大汶口文化遗址中，有大量海鱼骨骼和成堆的鱼鳞。说明约在40005000年以前，中国沿海先民已能猎取在大洋和近海之间洄游的中、上层鱼类，人们对海洋鱼类习性的认识

25、已有一定的水平。中国古代对海洋生物的认识和研究，多集中在物种的形态、生态、分布和利用方面。其中，不少种类的名称沿用至今。公元前3世纪问世的黄帝内经,已提到海洋软体动物乌贼和鲍。公元1世纪的神农本草经,记载了马尾藻和羊栖菜,以及近江牡蛎等6种海洋软体动物的形态、产地、食疗性质和利用方法。宋代寇宗奭编辑的本草衍义中，收入的海洋生物药物有海狗、海蛤、玳瑁、牡蛎和乌贼等十多种。古代对海洋生物的生态习性有不少记载。三国沈萤临海异物志，叙述了招潮蟹的活动与潮汐周期同步的生物节律。唐代段成式酉阳杂俎一书，记载了船蛆“攒木食船”；寄居蟹“寄居之乌贼“遇大鱼,辄放墨，方数尺，以混其身”等。对海洋生物生态习性的了

26、解与掌握，促进了中国古代海产养殖业的发展。据已发现的文献记载，早在宋代就已养殖牡蛎、珍珠贝和蛏，鲻鱼的养殖历史也很悠久。 我国海洋生态学研究状况（解放前）当时有两个海洋生物研究中心，南方集中在厦门，北方集中在青岛。主要的海洋生物考察有：1927年，中山大学生物系主任费鸿年组织海南岛沿海生物考察。1934年，中国科学社生物研究所等 6个单位组织海南生物科学采集团。从30年代初开始，国立北平研究院动物研究所先后对山东沿海的海产动物进行多次调查；19351936年组建张玺任领队的胶州湾海产动物采集团，出版调查报告4期3卷。1935年612月,中央研究院动植物研究所组织了渤海和山东半岛沿海的海洋学和生

27、物学调查。在海洋生物分类、形态的研究取得了一些成果。1937年下半年至40年代末，中国的海洋科学研究绝大部分陷于停顿。1941年410月,由马廷英、唐世凤等组成的福建东山海洋考察团，是抗日战争期间国内惟一的一次海洋考察。这期间，在国内外坚持进行海洋生物学研究并取得成果的，有朱元鼎、曾呈奎、郑重等。其中，朱树屏研究成功的人工海藻培养液第10号配方，为许多国家所采用。抗日战争胜利后，童第周在山东大学、马廷英在台湾大学、唐世凤在厦门大学分别创立海洋研究所。厦门大学还设立了海洋学系。 新中国成立以来，我国在海洋调查和海洋科学考察方面做了大量的工作。其调查范围从近海逐步扩展到大洋，直至两极地。调查方式从

28、海面观测逐步发展到航空航天遥感、海面观测、水下探查。我国海洋生态学研究状况（解放后）在1958年-1960年，全国海洋综合普查，取得了我国海洋史上第一批中国近海的系统性资料；1972年-1978年，进行了渤海、北黄海、东海的污染调查；1973年-1978年，对中沙、西沙和南沙海域进行了海洋综合调查；1976年-1978年，对太平洋中部特定海区进行了综合调查，这次远洋调查吹响了我国向海洋进军、探索大洋奥秘的号角；1980年-1986年，进行了全国海岸带和海洋资源综合调查；1988年-1995年，进行全国海岛资源综合调查和海岛综合开发试验；自70年代中期以来，多次进行了海洋矿产资源调查，并于199

29、0年向联合国海底筹委会提出矿区申请。1991年，我国成为世界上第5个登记的深海采矿先驱投资者。1983年，中国加入了南极条约，1996年，我国又加入了国际北极科学委员会，积极参与了北极在全球变化中的作用等相关的国际合作项目。2003-2010，近海海洋综合调查与评价专项（简称908专项），总投资超过20亿元。中国第一艘海洋调查船“金星”号，是1956年用一艘远洋救生拖轮改装而成的，适用于浅海综合性调查。“金星”号投入使用20多年，为研究渤海、黄海、东海测取了大量资料。60年代开始，中国先后建造和引进了大批大中小型调查船。 向阳红五号1965年，海洋科学考察船“东方红”号试航 1995年7月15

30、日，东方红2船下水。 “向阳红09”船（1978年竣工）“向九”展臂“蛟龙”出水“大洋一号”是中国第一艘现代化的综合性远洋科学考察船，也是世界上最先进的科学考察船之一。可用于释放深海潜水器的母船。 极地科考船“雪龙号”日媒炒作中国调查船“入侵”钓鱼岛 中国海洋调查船“海监46号”我国研制的“CR-02”六千米自治水下机器人 中国3500米深海取样型无人遥控潜水器，及中国海军试验区特种深海潜水器中国船舶重工集团公司702研究所研制成功的7000米深海潜水器，注意与人员的比例，体积越大的深海潜水器，制造难度越高。 中国“蛟龙号”成功深入5188米海底2011年7月28日，中国“蛟龙号”成功深入51

31、88m海底，2012年6月试潜7062m成功。港媒预想2034中国打造核动力千米深海空间站图蛟龙号要来青岛安家 即墨将建国家深海基地 国家深海基地将在青岛市所辖即墨市鳌山卫镇建设。根据国家发改委批复的一期工程可行性研究报告，深海基地批准征地面积390亩，征用海域62.7公顷，总建筑面积24526平方米。一期工程总投资为4.95亿元，建成后将成为面向全国深海科学研究、海洋资源调查、深海装备研发和试验、海洋新兴产业服务的多功能、全面开放的国家级公共服务平台。 各国深海载人潜水器下潜深度中国“深海空间站”亮相 可潜1500米远胜潜艇(1)小型深海空间站试验艇模型上海振华重工的3000米级深水铺管平台概念模型，有望成为南海深水油气田开发的又一利器。北京先驱高技术开发公司制造的生物取样器，已在“大洋一号”科考船的太平洋考察中立下了汗马功劳。它可以在6000米以内的深度工作，由母船拖曳进行作业，除取样外还可以安装各种摄像头、传感器等，