海洋科学发展史.ppt

1、（1）海洋科学发展史（章守宇） （2）海洋地质与遥感（李阳东、韩震） （3）物理海洋学与海洋观测（胡松、高郭平） （4）海洋化学（印春生） （5）海洋生物与生态学（章守宇、戴小杰）,海洋与科学,海洋科学发展史,主讲教师：章守宇 教授 Tel ：021- 61900336 Email ： ,地球上有“世界大洋”可以相互连通，但没有连在一起的“世界大陆”。 海洋面积占地球总面积的2/3以上，水是生命之源，人类从海洋走向陆地，最终仍要回归海洋。,“海洋就像一个容器，装满了各种令人惊奇的奇妙生物，海不只有波动和爱，还有无穷的生命” 儒勒凡尔纳海底两万里,海洋是一个充满魅力和梦幻般美妙的世界，有时它碧波

2、万顷，美丽壮观。有时它波涛汹涌澎湃，巨浪此起彼伏，显示出无穷的力量。海洋上变幻无穷的景象，自古以来引发了人们的种种奇思异想。,这些不同的观点，都来源于人们对生活的基本常识的积累。由于科学技术的限制，人们当时只知道有鱼虾和贝类可捕，并不知道大海里还有什么矿产资源等稀有金属。,一、太阳从陆地还是海洋升起？,15世纪中期以前，在千万年漫长的岁月中，海洋曾长期被人类看成是相互交往的屏障，由于缺乏渡海交往的工具，所以人们常常站在各自所处的陆地，把陆海交际处当作是“天之涯，海之角”。 一望无际的大海在古人眼里就成了天之尽头，但是一望无际不等于无边无际，这也说明最初人类对海洋的认识是狭隘的。,古语有“一在天

3、之涯，一在地之角。”的句子，后人便把它引申成“天涯海角”这句话，用来比喻极其遥远的地方。,天之涯，海之角,洪荒时代就是原始时代。 早期的人类没有掌握任何科学知识，对神秘的海洋更是一无所知，但人类生来就是有智能的生物，凭着自身的直觉就更察觉到自己身边的“一切”包括自己都与那一片望不到边的蓝色的水有关，但是又说不清楚到底是怎么回事。 在我们这个星球上，几乎所有的民族都有过很多与海洋有关的神话。那时代没有文字记录先民的生活状况，后人往往凭想像、传说、神话去加以了解。,“天地玄黄，宇宙洪荒”,夸父追日,夸父与太阳竞跑，一直追赶到太阳落下的地方；他感到口渴，想要喝水，就喝黄河、渭水的水。黄河、渭水的水不

4、够他喝，他又去北方的大湖喝水。他还没赶到大湖，就在半路上因口渴而死。夸父遗弃的手杖，化作一片桃林。,夸父追日实际上是中华民族历史上的一次长距离的部族迁徙，是一次很有胆略的探险。但是，由于他们对太阳的运行和我国西北部地理状况的认识是完全错误的，最终悲壮地失败。 他们最多可能从靠近黄海、渤海的部族那里知道：东面，就是大海，太阳从海中升起。至于西面，尽头是太阳落下的地方禺谷。,八仙过海,相传白云仙长有一回于蓬莱仙岛牡丹盛开时，邀请八仙及五圣共襄盛举，回程时铁拐李建议不搭船而各自想办法，就是后来“八仙过海、各显神通” 的起源。八仙有历史原型，人们把这个掌故用来比喻那些依靠自己的特别能力而创造奇迹的事。

5、,海的女儿,海王国有一个美丽而善良的美人鱼。美人鱼爱上了陆地上英俊的王子，为了追求爱情幸福，不惜忍受巨大痛苦，脱去鱼形，换来人形 。但王子最后却和人间的女子结了婚。 巫婆告诉美人鱼，只要杀死王子，并使王子的血流到自己腿上，美人鱼就可回到海里，重新过着无忧无虑的生活。可她却为了王子的幸福，自己投入海中，化为泡沫。,丹麦雕刻家爱德华艾瑞克森(Edvard Eriksen)根据安徒生童话海的女儿铸塑的。,海神波塞冬,欧洲历史上最出名，也是威力最大的海神-波塞冬（Poseidon）。 他用令人战栗的地动山摇来统治他的王国。他有呼风之术，并且能够掀起或是平息狂暴的大海。 波塞冬经常手持三叉戟，这成了他的

6、标志。当他愤怒时海底就会出现怪物，他挥动三叉戟就能引起海啸和地震，但象征他的圣兽海豚则显示出海的宁静和波塞冬亲切的神性。爱琴海附近的希腊海员和渔民对他极为的崇拜。,中国的海龙王,从古时起中国人就有“四海龙王”的传说。龙是中华民族的象征和崇拜的图腾，同时中华儿女还赋予它统治海洋的权利，传说中的海龙王是海中的“皇帝”，住在海底龙宫，骁勇善战，而智慧威严，身边还有“龟宰相”和无数的“虾兵蟹将”。,在很多的历史传说中海龙王都是不干好事，动不动就降下灾难的“坏神仙”。西游记中的海龙王成了配角，甚至成为了被孙悟空玩弄戏耍的“小丑”。哪吒闹海中的龙王更是成了凶狠残暴，恃强凌弱的坏人，最终被莲花化身的哪吒讨伐

7、，狼狈至极。,哪吒闹海,取自于明代神魔小说封神演义中的神话故事。因其主角人物哪咤的天真烂漫与不畏强权精神，备受人们喜爱。故事中因妖龙作祟，残害百姓，引出哪咤大闹龙宫水府。,哪吒因为杀死了欺负百姓的东海龙王三太子敖丙而闯下大祸，东海龙王为报杀子之仇，特地请来了它的三位兄弟南海，西海，北海的龙王，于是四个龙王聚在一起兴风作浪，口吐洪水，威胁哪吒的父亲李靖交出哪吒。 哪吒不忍牵连父母，更不愿看到百姓受难，于是自己剖腹、剜肠、剔骨，还筋肉于双亲。后来哪吒在其师傅太乙真人的帮助下以荷叶莲花之气脱胎换骨，变作莲花化身的哪吒，手持火尖枪，脚踏风火轮，大闹东海，砸了龙宫，惩罚了作恶多端的龙王。,根据山海经记述

8、这种叫精卫的鸟，原来是炎帝宠爱的女儿，有一天她去东海玩，可是突然风暴袭来，她死了。女娃变成了鸟，名字就叫作“精卫鸟”。精卫鸟去西山衔来石子儿和树枝，一次又一次投到大海里，想要把东海填平。,精卫填海,晋代诗人陶渊明写诗说：“精卫衔微木，将以填沧海”。从神话传说中我们照样可以感受到古人征服海洋的雄心，勇敢智慧的中国人并没有完全屈服在凶险的海洋面前。,“海之言，晦昏无所睹”,史料有相关记载：“海之言，晦昏无所睹。从“海”这个字就能看出这一点，“海”是由“晦”这个字演变而来的，意思是阴暗可怕。其中“无所睹”的意思就是表明不可知，可以想象当时的中国人面对深不可测的海洋时的敬畏程度。 看来威力无穷，至高无

9、上的海神好像并不总是受中国古人的“爱戴”。然而，中国人对待事物永远是希望和平美好的，对于海洋，更多的时候是希望它能风平浪静，海神能保佑出海的船只平安无事，满载而归。于是，代表着慈爱宽厚的女性海神形象也出现在了中华大地上，那就是“海上圣母”妈祖。,妈祖又称天妃、天后等，是历代船工、海员、旅客、商人和渔民共同信奉的神祗。古代在海上航行经常受到风浪的袭击而船沉人亡，船员的安全成航海者的主要问题，他们把希望寄托于神灵的保佑。 经过千百年的分灵传播，随着信众走出国门，妈祖也从湄洲逐渐走向世界，成为一尊跨越国界的国际性神祇，并对于东亚海洋文化中国沿海文化产生重大的影响，被学者们称为妈祖文化。 2009年1

10、0月，妈祖信仰入选非物质文化遗产。妈祖的传奇在世界范围内也是不可替代的，因为这位海神在历史上实有其人。,福建莆田湄洲湾畔妈祖神像,“海上圣母”妈祖,相传妈祖在世时，海上有一怪物叫晏公，时常在海上兴风作浪，弄翻船只。有一天，妈祖驾船驶到东部大海，怪物又开始兴风作浪，妈祖乘坐的船只摇晃的非常厉害。妈祖即令抛锚，见前方波涛中一舟上有一金冠绣袖、掀髯突睛之神在作怪。妈祖不动声色，掀起狂风巨浪与之抗击，晏公害怕妈祖的神威，叩拜荡舟离去。 但怪物一时为法力所制有所不服，于是变成一条神龙，继续兴风作浪，妈祖说到：“此妖不除，风波不息”，在中游抛锚，制服神龙。妈祖命令晏公统领水阙仙班（共有十八位），护卫海上船

11、民，后来晏公成为妈祖部下总管。,妈祖收伏晏公,海洋文化与大陆文化是相互影响、相互融合、相互促进的。人类古代文明，就是由大陆文化和海洋文化融合而成的。 陆上的火与石斧创造出了舟船，舟船的水上活动又推动了大陆文化的发展。独木舟出现在新石器时代，是人类文化发展到一定程度的必然产物，它不仅体现了人类生产力的发展程度，以及整个社会科学技术的发展水平，而且为人类海洋文化的发展，开辟了一个崭新的纪元。 人类的特性，就是对未知世界的探求与渴望。人类对水的依赖是如此的强烈，只要有水流经过，人类就会逐水漂航。古埃及的尼罗河文明、两河流域文明及古代中国的黄河、长江流域文明，莫不缘此而生。同样，在海洋上，只要有海岛（

12、在人们的视野）出现，人们就会乘舟船逐岛而去，从而建立起陆海之间的文化交往。古代中国的文化，就是这样被一步步传播到世界各地的。,文化的发展与传播,公元前7前6世纪古希腊的泰勒斯认为，水是万物的本源，而大地则浮在浩瀚无际的海洋之中。 公元前4世纪，古希腊思想家中知识最渊博的亚里士多德在动物志中，已描述和记载170多种爱琴海的动物。 公元1世纪，中国东汉王充曾科学地指出了潮汐运动和月亮运行的对应关系。 公元前2-前1世纪，中国的尔雅除记有海洋动物外，还有海藻的记载。,在科学不发达的古代，人们对海洋自然现象的认识和探索，主要依靠很不充分的观察和简单的逻辑推理。虽然当时只限于直观地、笼统地把握海洋的一些

13、性质，但也提出了不少精彩的见解。,认知的升华,古希腊时代所认知的世界，公元前450年Herodotus所绘地图。,公元前140年古希腊的Ptolemy所绘地图,在我国浙江余姚县的河姆渡遗址出土了五支木桨。经C-14测定，五支木桨距今年代为7000年左右，属母系氏族社会遗物。这证明，渔猎在当时的经济生活中，仍然起着十分重要的辅助作用。,在出土木桨的桨柄与桨叶结合处，阴刻有弦纹和斜线纹图饰。由此证明，如此雕工精细的木桨，决不是最原始的，当有一个漫长的发展和演化过程。那麽原始木桨的出现，应当更早一些。,凤鸟形象牙匕状器,“刳木为舟，剡木为楫”,无独有偶，同样是在浙江杭州，在萧山跨湖桥新石器遗址，又出

14、土挖掘出了一只独木舟。经C-14测定，这只木舟的距今年代为75008000年，应当说这是一个惊人的发现，这是我国迄今发掘到的一只最早的独木舟。,中华第一舟,萧山跨湖桥新石器遗址的发现说明，早在距今7000年前的新石器时代，中华民族的祖先已能用火与石斧“刳木为舟，剡木为楫”，证明人类在母系社会就已经开始渔猎生活。,中国古代形成了历心于山海而国家富的思想，出现了官山海即国家管理山区和海洋(主要是海盐生产)开发的政策。 位于中国江苏盐城的中国海盐博物馆全方位、多角度地收藏、保护和研究中国海盐文化历史资料，反映和展现中国海盐历史文明。,自远古时代至15世纪，接触海洋的人主要是居住在沿海地区的居民，利用

15、海洋的活动主要是采拾贝类和捕捞小鱼，利用海水制盐，在沿海航行。 靠海吃海和就近航海的实践，使人类形成了海洋有鱼盐之利和舟楫之便的认识。,二、大航海时代的到来以及带给人们的启示,地理大发现，又名探索时代或大航海时代，指从1517世纪欧洲的船队出现在世界各处的海洋上，寻找着新的贸易路线和贸易伙伴，以发展欧洲新生的资本主义。欧洲涌现出了许多著名的航海家，有哥伦布、达伽马、卡布拉尔、迪亚士、德莱昂、麦哲伦等。,大航海时代的到来，资本主义生产方式的兴起，自然科学和航海事业的发展，促进了海洋知识的积累。这时的海洋知识以远航探险等活动所记述的全球海陆分布和海洋自然地理概况为主。,14051433年郑和七下西

16、洋，历时28年，造访30余国，却没有侵略过一个国家，没有建立一块殖民地，纯系友好邦交的和平之旅。它不仅在航海活动上达到了当时世界航海事业的顶峰，而且对发展中国与亚洲各国家政治、经济和文化上友好关系，做出了巨大的贡献。,郑和是世界大航海时代的先驱，也是唯一的东方人，郑和的航行之举远远超过将近一个世纪的葡萄牙、西班牙等国的航海家，如麦哲伦、哥伦布、达伽玛等人。,郑和下西洋,15世纪中期以后，先进的造船术，发达的航海业，舵的使用和磁性罗盘导航等先进技术，经郑和七下西洋从阿拉伯国家逐步传入欧洲之后，世界上出现了一股海洋探险热。,克里斯托弗哥伦布于14921502 在西班牙的资助下四次横渡大西洋，到达美

17、洲大陆。,哥伦布横渡大西洋,开创了在新大陆开发和殖民的新纪元。 新大陆的发现导致了美国印第安人文明的毁灭。 从长远的观点来看，还致使西半球上出现了一些新的国家。这些国家与曾在该地区定居的各个印第安部落截然不同，它们极大的影响着旧大陆的各个国家。 使海外贸易的路由地中海转移到大西洋沿岸。,从此以后，西方终于走出了中世纪的黑暗，开始以不可阻挡之势崛起于世界，并在之后的几个世纪中，成就海上霸业，一种全新的工业文明成为世界经济发展的主流。,哥伦布的“圣玛莉亚号”,意义,1519-1522年，葡萄牙人麦哲伦的船队完成了人类历史上第一次环球航行，它以无可辩驳的事实向全人类证明了地球是圆形的说法。,伴随着新

18、航路的开辟，欧洲人发现了许多当时在欧洲不为人知的国家与地区，东西方之间的文化、贸易交流开始大量增加，殖民主义与自由贸易主义也开始出现。欧洲这个时期的快速发展奠定了其超过亚洲繁荣的基础，对世界各大洲在数百年后的发展也产生了久远的影响。,麦哲伦的环球航行,库克船长的考察之旅,詹姆斯库克（17681779）曾4次跨越大洋进行海洋地理考察。在 17721775年间，他首先完成了环南极航行，探索了南极冰圈的范围。 库克是继哥伦布之后在地理学上发现最多的人，南半球的海陆轮廓很大部分是由他发现的。他在海上精确地测量经纬度，取得了大量表层水温、海流、大洋测深及珊瑚礁等科学考察资料。,三次大洋调查，对印度洋和太

19、平洋的几乎所有岛屿进行了详细的考察，澄清了地理大发现时期留下的许多不定的问题。,库克三次海洋探险路线图,中期的海洋科学考察,德国冯洪堡17991804年和法国植物学家邦普兰德一起考察秘鲁海流 英国生物进化论创始人查理达尔文18311836年随“贝格尔”号的远航 挪威南森1893年领导“弗雷姆”号发现北冰洋海流环流模式 美国“信天翁”号18881920年首次获得东太平洋海域环境诸要素 德国“流星”号19251927年对大西洋深度进行了测量，因计划周密、仪器 新颖、成果丰硕而倍受重视，且测量仪器不断改进。 大规模海洋调查，不仅积累了大量资料，而且也观测到许多新的海洋现象，还为观测方法本身的革新准备

20、了条件。,图为贝格尔号(HMS Beagle)于1832年7月5日泊于里约热内卢外海的情形,“贝格尔”号(HMS Beagle)前后进行了三次环球航行，南美洲南端的“贝格尔海峡（Canal Beagle，位于阿根廷贝格尔省）”是以这艘船命名的。 英国生物学家查尔斯罗伯特达尔文曾于18311836 年乘“贝格尔号”作了历时5年的环球航行，对动植物和地质结构等进行了大量的观察和采集。1859年出版了进化论的经典著作物种起源。,“贝格尔”号,“贝格尔”号的三次航行路线图,1835年9月15日10月20日 “贝格尔”号在加拉帕戈斯群岛考察 红线是“贝格尔”号的航线，黄线是调查船的航线,达尔文在澳大利亚

21、的考察路线图,英国“挑战者”号18721876 年的环球航行考察，航程达68890海里，“挑战者”号在除北冰洋以外的三大洋和南极海域，进行了多学科综合性的观测。,挑战号官方报告中所绘的HMS挑战号插图,“挑战者”号 (1872-1876),船员,发现4700多种海洋生物新品种 第一次在太平洋深海海底采集到锰结核(多金属结核)样品 在马里亚纳海域测得8180米的最大深度,挑战者号上的生物实验室,挑战者号深水拖曳采样的情形,这次考察对362个站位上进行了水文观测;在492个站位上做了深度测量；在133个站位进行了深水拖网。采集到大量的海洋底栖生物、海洋浮游生物和深海鱼类标本以及水样和沉积物样品。后

22、继的研究又获得了大量的成果。,“挑战者”号在南极附近海域发现鲸群,“挑战者”号用拖网采集海底生物,“挑战者”号环球海洋调查路线图,这是世界上首次环球海洋考察，标志着人们对海洋的探险精神转变为真正的探索海洋，是近代海洋科学的开端。,第一次世界大战期间,德国人在西欧的“敌对国”沿海港外的海域中放置了许多水雷,企图袭击军舰,封锁港口。不料,这些水雷不久便出现在北冰洋的洋面上,并一一触冰爆炸。一时议论纷纷,人们不理解德国人为何在渺无人迹的北冰洋安放水雷。德国人则对这些水雷为什么从大西洋漂移到北冰洋感到疑惑不解。 原来是洋流在做搬运工。海洋中的海水常年比较稳定地沿着一定方向做大规模流动，称为洋流，也叫海

23、流。 挪威海洋科学家南森1893年领导“弗雷姆”号发现北冰洋海流环流模式。,北冰洋的环流模式,北冰洋洋流系统由北大西洋暖流的分支挪威暖流、拉布拉多寒流、北角暖流和东格陵兰寒流等组成。北冰洋洋流进入大西洋，在地转偏向力的作用下，水流偏向右方，沿格陵兰岛南下的称东格陵兰寒流，沿拉布拉多半岛南下的称拉布拉多寒流。,当你知道这样的事实： 从海洋表面到海底最深处的海沟，都有生命在悄无声息的运动着， 你就不会错愕：海洋有着地球上99%的生存空间，我们的确生活在一个真实的水球之上。,三、海洋科学与地球科学,海洋是地球上决定气候发展的主要的因素之一。海洋本身就是地球表面最大的储热体。海流是地球表面最大的热能传

24、送带。海洋与空气之间的气体交换（其中最主要的有水汽、二氧化碳和甲烷）对气候的变化和发展有极大的影响。,近代海洋科学时期,二次大战对海洋科学发展的影响 各国政府对海洋研究的投资增加 更先进的研究船与设备，如盐温深仪（CTD）、气象卫星、海洋卫星、深水器、水下实验室、水下机器人、海底深钻和立体取样的立体观测系统等 国际海洋科学组织纷纷成立 海洋国际合作调查研究大规模开展 重要发现与突破屡现，数十年的成果超过历史总和,海洋国际合作,国际地球物理年（IGY,1957-1958） 国际印度洋考察（IIOE,1957-1965） 热带大西洋国际合作调查（ICITA,1963-1964） 黑潮及邻近水域合作

25、研究（CSK,1965-1977） 全球大气研究计划（GARP,1977-1979） 国际海洋考察10年（IDOE,1971-1980） 世紀气候研究计划（WCRP,1980-1983） 深海钻探计划（DSDP,1968-1983） 热带海洋与全球大气（TOGA,1985-1994） 世界大洋环流实验（WOCE,1999-2000） 国际海洋全球变化研究（IMAGES） 海岸带陆海相互作用研究（LOICZ,1995-2005） 全球海洋生态动力学研究（GLOBEC,1995-2005） 全球有害赤潮的生态学和海洋学（GEOHAB）,重要海洋研究成果,板块构造说，被誉为地质学的革命； 海底热泉的

26、发現，使海洋生物学和海洋地球化学获得新的启示； 海洋中尺度涡旋和热盐细微结构的发现与研究，促进物理海洋学的新发现； 大洋环流理论、海洋生态系、热帶大洋和全球大气变化等领域都有突出的进展与成果。,这艘美国海洋钻探船建成于1968年，所获取的资料，为现代海洋科学，特别是对于人们认识深海盆地的形成及沉积物，验证“海底扩张”造成大陆漂移，提供了有力的证据。,经过岩芯取样，证明海底扩张造成大陆漂移； 在墨西哥和西非近海海底发现了具有石油开 发前景的盐穹； 发现在1200万年前地中海是一个巨大的充满 盐和石膏等矿物的“死海”；,“格洛玛挑战者”号 (1968),海上钻探,深海热泉口生物,海洋学家罗伯特-巴

27、拉德借助“阿尔文”号深潜器，在太平洋加拉巴哥裂谷深处发现热液喷口，科学家首次发现不依靠光合作用的生命形态。 水是生命之源，深海热泉口生物的发现，又一次让人们对生命之源进行了思考。另外，深海热泉生物的营养链是对生态系统理论的重要补充。 海底有害物质浓度远高于陆地，而生存在这里的微生物能够分解这些物质并以其为能源繁衍生息，因此这些生物在环境保护方面具有重要应用价值，例如降解石油污染和有机毒物的微生物已投入使用。,海上石油钻井平台,丰富的渔业资源,上海第一座潮汐发电站,海边盐场,1985年，罗伯特巴拉德再次成为媒体关注焦点。这一次，他率领的探险队发现了“泰坦尼克号”沉船残骸。,自从美国国家地理学会的

28、驻会探险家罗伯特巴拉德和让-路易米歇尔在1985年发现了泰坦尼克号沉船之后，时不时会有机器人或者载人潜水器来到这里，围绕它阴森森的表面巡行，对着它发出声呐射束，拍些照片，然后离去。,“泰坦尼克”号,“泰坦尼克号”的残骸在黑暗中沉睡，腐坏的钢铁乱七八糟地散落在北大西洋海底约400公顷的一片海床上。这里真菌滋生，各种奇怪的无色生物身受千钧重压而安之若素，在凸凹不平的船骸中觅食。,詹姆斯卡梅隆,电影泰坦尼克号总导演詹姆斯卡梅隆曾有过多次深潜经历，包括很多次对大西洋底“泰坦尼克”号残骸的考察探险。 2012年3月29日，卡梅隆进行了首次单人下潜至马里亚纳海沟最深处的探险，他在海底拍摄的视频录像开始逐渐

29、对外公布。卡梅隆透露，其潜水器因海底巨大压力缩短了7cm。 卡梅隆下潜时间超过2小时，抵达海底之后发回的第一句话是“所有系统都正常”。,2012年6月24日，中国“蛟龙号载人深潜器”在西太平洋的马里亚纳海沟试验海域成功创造了载人深潜新的历史记录，最深达到7020米海底。,“蛟龙号”,目前已完成热液取样、生物采集、海底布放等多项深海科考项目。蛟龙号将研究并推进实际应用，我国的海洋事业又将进入一个新的历程。,辽宁号航空母舰,中国第一艘现代航母，舰长304米，舰宽70.5米，并于2012年11月首降成功。,美国红河洪水,1997,2010,厄尔尼诺现象导致季节性融雪进入红河，水位暴涨的红河已无力接收来自支流的水量，最终导致洪水泛滥。,2009,全球变暖,红线是人类影响条件下的温度异常波动曲线 虚线是实际数据测得到温度波动曲线 蓝线是不受人类影响的理想状态下的温度波动曲线,2004年12月26日，印度尼西亚苏门答腊岛发生地震，引发大规模海啸，震级9.3级，深