海洋与人类社会(第1讲)

海洋与人类社会第一讲绪论：我们人类与海洋的渊源

高抒南京大学地理与海洋科学学院第一讲内容人类文明发展加速与全新世海面变化人类演化的历史追踪人类探索和利用海洋的历程本课程的结构：海洋科学、海洋与社会的关系课程考核办法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）人类文明发展加速与全新世海面变化事件的同时性考古研究和历史记录表明，距今6000年前后，人类文明发展加速农业发展与基本社会生活概念的建立与此同时，全新世（过去1.2万年的历史时期）海面经历了快速上升，约在7000年前达到现今水平两者的同步性：巧合还是必然？地球历史年表古新世（65百万年）唐始新世（57.8百万年）宋渐新世（36.6百万年）元中新世（23.7百万年）明上新世（5.3百万年）清更新世（1.8百万年）民国全新世（1.2万年）共和国全新世海面变化：如何识别柱状样采集-Drillingtocollectcores分析每一层样品的年龄–

Agedating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复进行多个柱状样分析年份高程海面之上海面之下钻孔样品年份高程来自我国渤海湾的的一个海面变化曲线研究实例据王宏，个人通信赵希涛,陈宗镛,朱季文(主编),1996.中国海面变化.山东科学技术出版社,济南.

20世纪70年代末至90年代初建立的全新世海平面变化曲线海面为何变化？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）在过去的6亿年中，已有过6次大的构造海面变化事件，海面变化幅度达500米量级（据Sloss,1963)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50-60km的海岸平原20-50m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！爬行类（3.5亿年）海洋鱼类4亿年地层人类（2百万年）过渡态生物（？亿年）NeilShubin等人的研究ShubinNetal.,2006.ThepectoralfinofTiktaalikroseaeandtheoriginofthetetrapodlimb.Nature,757,764-771.项目现场工作化石发现地点鱼和爬行类之间的过渡物种海洋探索的历程1872年之前：萌芽与早期探索1872-1945：近代海洋学的发展1945以来：现代海洋科学未来的海洋科学1872年之前：萌芽与早期探索（1）

在地球科学中，海洋学算是比较年轻的，但它有一个遥远的过去，从远古时代起，人们就开始利用海洋资源、开发航海通道，出现了海洋科学的萌芽。在埃及，公元前4000年之前就有了海上生产活动的纪录；到了公元前600年，腓尼基人建立了地中海的贸易航路(Pinet,1992)，甚至出直布罗陀海峡进入大西洋，到达了英国海岸，在导航条件极为原始的当时，这样的成就是值得惊叹的。1872年之前：萌芽与早期探索（2）

公元前三世纪，繁盛时期的古希腊文明在很大程度上依赖于海洋，Pytheas实现了环绕英伦三岛的航行，他还发现了大西洋海平面有规则的潮汐涨落及其与月相的关系。在希腊人Herodotus绘制于公元前450年左右的地图上，地中海被置于中央位置，其西面连接广大的大西洋，而北、东、南三面则被欧洲、亚洲和非洲大陆所包围，这反映了当时希腊人的海洋探索成就。希腊人Herodotus绘制于公元前450年左右的地图1872年之前：萌芽与早期探索（3）

欧洲人对海洋的认识在中世纪基本上是处于停滞状态，但维京人却有不寻常的举动。这些居住在北欧的人于公元前9至12世纪频频入侵欧洲其他国家，还进入了冰岛、格陵兰、巴芬岛，直至今天加拿大的纽芬兰岛。他们已经能够利用星座进行导航，依照事先预定的航线航行。1872年之前：萌芽与早期探索（4）

在中国，明代郑和领导的印度洋航行，在世界航海史上占有辉煌的一页。他在南京建造了庞大的船队，其中最大者长度近百米，是当时世界上最大的航海船只。公元1405至1433年间，郑和的船队七下南洋，最远处到达了非洲南部的莫桑比克海峡，航行活动中绘制的《郑和航海图》和形成的一大批文献（如《西洋藩国志》等）表明当时中国在航海技术上已达到了相当的高度。LevathesL,1994.WhenChinaruledtheseas.OxfordUniversityPress.“当年中国称霸海上”1872年之前：萌芽与早期探索（5）继郑和航海之后，欧洲各国的海上探险活动日益增加，在政治、经济和宗教因素驱动下，欧洲人于15、16世纪跨越了大西洋，最终进入了太平洋区域葡萄牙人于1487-1488年到达了非洲最南端的好望角西班牙人的航海成就更为突出，1492年哥伦布跨越大西洋，踏上了美洲的土地麦哲伦率领的船队则在1519-1522年间真正完成了环球航行1872年之前：萌芽与早期探索（6）

随着航海活动的发展，早期的科学调查和研究也开始露出了萌芽，研究的方式既有现场调查资料的总结，也有根据数学、物理学原理而进行的分析。在一些文明古国，对一些海洋现象早就进行了记载。例如，窦叔蒙所著的《海涛志》出现于8世纪中叶，是我国现存最早的关于潮汐研究的专著；在书中，作者论述了潮汐与月球运动的联系，给出了潮汐的半日周期、大小潮周期和年周期，并提出潮汐循环相位推迟的时间为50分28秒。1872年之前：萌芽与早期探索（7）

英国海洋调查领先于世界各国得到了发展，1768年至1779年，在J.Cook船长率领下进行了三次远洋考察，在1768年进行的第一次考察中，到达了新西兰和澳大利亚，发现了澳大利亚东岸的大堡礁。1772年至1775年，Cook船长率领两艘考察船进行了环球考察，1778-1779年的第三次考察中发现了许多太平洋岛屿。早期的海洋科考活动中最著名的是1831-1836年间进行的考察，它是在R.Fitzroy船长指挥下的“比格尔号”军舰上进行的。达尔文作为博物学家参加了这次科考活动，他勤奋地收集海岸、海底的各种生物标本和岩石样品，根据这些材料的分析完成了一系列生物学和地质学的学术专著，如《物种起源》。

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除调查研究外，一些物理学家也对海洋现象进行了理论分析。牛顿（I.Newton）在他的《自然哲学的数学原理》一书中就研究了潮汐现象，他根据万有引力定律，提出潮汐是由于天体的引潮力作用而形成的，从而建立了平衡潮理论。后来，拉普拉斯（DeLaplace）于1776年在《宇宙体系论》一书中进一步提出了潮汐现象形成的动力学理论。这些研究具有物理学的基础，经过历代学者修改、补充后，形成了完整的潮汐学理论体系。1872-1945：近代海洋学的发展（1）1872-1876年英国皇家学会组织的大规模多学科环球考察。考察是在C.W.Thomson船长率领的“挑战者号”考察船进行的，周密的科学考察计划使这次航行大有收获，考察成果后来出版为50卷专著，被认为是现代海洋科学的开端。此后，直至20世纪中期，主要的海洋研究强国都组织了自己的海上调查，建设了专门的海洋调查船，设计制造了各种观测和分析的仪器。1872-1945：近代海洋学的发展（2）

在20世纪，由于海洋科学研究的需要，多个研究和教学机构被建立起来，美国是这个方面走在前列的国家。1903年，美国在西海岸的加利福尼亚成立了Scripps海洋研究所，以海洋生物学研究开始，逐渐发展为一个综合性的大型海洋研究所。1930年，一部分人员离开该所，到美国东部新建了WoodsHole海洋研究所。1949年，美国哥伦比亚大学又成立了Lamont-Doherty地球调查所，主要进行海洋地质的调查工作。同时，美国还在许多所大学开办了海洋学院系，培养了大批海洋科学人才，在20世纪取代英国成为世界第一的海洋科技强国。1945以来：现代海洋科学（1）

欧洲和其他国家也在美国模式的引领下成立了国家级的海洋机构，如英国成立了国立海洋研究所，1994年成为英国国家海洋中心。苏联则在“苏联科学院”旗号下成立了大型海洋科学研究所，在冷战时期崛起成为海洋研究大国。我国最早的海洋学系与1946年在厦门大学成立（依托中央研究员地理研究所海洋组的力量）。1949年后，在中国科学院成立了“海洋研究所”和“南海海洋研究所”，后来又成立了国家海洋局，下辖三个综合性的海洋研究所和若干专业研究所。此外，还有国土资源部下属的海洋地质调查局。在高等教育方面，成立了青岛海洋学院（现中国海洋大学），在多所高校成立了海洋科学的院系。1945以来：现代海洋科学（2）20世纪的海洋科学主要是依赖于科学考察船，人们从船上采集海水、沉积物和生物样品，测定海流、盐度、温度等环境参数，然后回到实验室进行样品分析、数值计算模拟等工作，以期从科学原理上理解和预测海洋现象，并应用于军事、渔业生产等领域。最近二十年来，海洋科学成为研究地球系统行为（如气候、生态系统演化）的主干学科之一，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。与此相应，海上工作的方式也发生了巨变，除海洋考察船外，发展了遥感对地观测技术和深海自动观测网技术，对海洋的立体、长时间序列的观测正在成为现实；另一方面，对海洋现象的模拟和预测能力也有了长足进步。1945以来：现代海洋科学（3）现代海洋科学的标志之一是大洋钻探计划的实施DSDP，“深海钻探计划”，1968-1975，使用122m长、排水量为10500吨的“GlomarChallenger”号钻探船，取得了深海沉积物岩芯，极大地促进了古海洋学的研究ODP，“国际大洋钻探计划”，1975-2000，设备更加先进，所用的钻探船是“JoidesResolution”号，它有300m长，持有10.5km长的钻杆，取芯能力大为提高。这个计划的实施为板块学说的确立、地球环境的演化和地球系统行为的研究提供了极其丰富的资料。我国于1996年成为会员国，在南海的钻探项目执行中发挥了主导作用IODP，“综合大洋钻探计划”，2000至今，各成员国加大了投入，获得了在任何海区实施钻探的能力。日本“地球”号钻探船投入使用1945以来：现代海洋科学（4）现代海洋科学的标志之二是自持式仪器设备的使用AUV，自带能源，在计算机指令下完成规定站位和时间的观测，定时将观测数据发回ROV，水下机器人，在计算机指令下完成样品采集、摄像、搜寻等任务，能够采集50米柱状样，生物标本等SeaGliders，依靠海洋能源，自动按照设定的路线和地点，完成观测、采样等任务，定期上浮，发回数据载人深潜器，研究人员可以下潜至数千米深处，进行观测和采样。我国已研制了7000米载人深潜器1945以来：现代海洋科学（5）现代海洋科学的标志之三是海底观测系统的建设ARGO计划，在全球的3800个站位设置探测浮标，长期记录水层中的多个参数，定期发回深海海底观测站，如加拿大的NEPTUNE，连接多个仪器，集中供电，获得长周期数据陆架海底观测站，如加拿大的VENUS，连接多个仪器，集中供电，获得长周期、高分辨率水动力等数据钻孔中安置长周期观测仪器，用地震等研究现代观测技术日益复杂，需要科学家与工程技术人员的高度配合今后的海洋科学立体观测体系：遥感、海底和水层地球系统行为：地震、生命系统、长期气候和天气预报海底矿产：金属、天然气水合物、硫化矿床等居住空间开发现代海洋科学的重要性（1）

海洋科学是战略科学，海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，从而提高科技进步对经济发展的贡献，因此，海洋科技的发达程度也是创新型国家的标志。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》对海洋科学和技术发展作出了全面的部署，国家科技部进一步深化了海洋863、重大基础研究专项等工作，国家海洋局等政府部门启动了海洋公益性行业专项和其他涉海专项。现代海洋科学的重要性（2）

海洋环境保护与生态建设：随着我国进一步发展，对海洋的依存程度将会越来越高。在海岸带，大片的土地被围垦为陆地，用以发展工业和农业。海岸带的城市群和密集的人口需要近海水域提供更多的水产品，包括捕捞的和人工养殖的产品。临海区域的工业和经济发展需要大型港口的支持，上海港目前已经成为世界第一大港，然而对于我国的运输需求相比还远远不够，今后还将进一步发展。海水将被大量用来生产淡水和浇灌作物。沿海地区的许多湿地则会被建成湿地公园，支撑起一个庞大的旅游业。所有的这一些都会给本来已经很脆弱的近海环境和生态带来新的问题。而现代海洋科学的一项重要任务，就是要提出环境保护的措施，建立相关的技术，使环境的承载力与新的发展模式相似应。现代海洋科学的重要性（3）海洋油气和水资源开发海洋可再生能源开发海洋渔业海洋药物资源开发海洋固体矿产资源开发海上运输安全：我国是一个海运大国，进出口货物贸易的90％是通过海洋通道完成的。近年来我国原油进口量迅猛增加，进口原油3/4来自海湾地区，航线要穿越北印度洋、马六甲海峡和南海海域维护国家海洋权益：保证我国领海和专属经济区内各项经济活动的安全，保障国防安全，提高海军作战能力应对全球气候变化：全球气候变化