海洋生物学 Marine Biology

1. 海洋生物学Marine Biology 主讲人： 陈秀兰 教授 Tel:88365013, 13953164941 Email: CXL0423@sdu.edu.cn 办公室：北楼618室

2. 第一章 海洋及海洋生物学概论

3. 第一节 海 洋 一、我们眼中的海洋 从太空看地球

4. 海洋有多大 • 地球表面积约为5.1亿km2，其中陆地表面积为1.48亿km2，占总面积29%；海洋达3.62亿km2，占总面积71% • 我国陆地面积960万km2，中国渤海、黄海、东海与南海的面积共计472万km2。

5. 海 洋 海是洋的边缘部分，隶属各大洋，以海峡或岛屿与洋相通或相隔，面积较小，约占海洋总面积的11％ 是地球上连续咸水水体的主体部分，面积辽阔，远离大陆 离大陆近，深度较浅，一般在2000m 以内 水体深，一般在2000m 以上 不具有独立的潮波系统和潮流系统 具有独立的潮波系统和潮流系统 水文状况受大陆影响，各种环境因子变化剧烈，并有明显的季节变化 水文状况不受或很少受到大陆的影响，相对比较稳定 沉积物多为陆相沉积 沉积物多为海相沉积 什么是海与洋

6. 地球上有多少海和洋 在地球四大洋中归属的海和湾共60个，它们是：属于太平洋的渤海、黄海、东海、南海、杭州湾、北部湾、白令海、鄂霍次克海、日本海、濑户内海、菲律宾海、爪哇海、苏禄海、苏拉威西海、塔斯曼海、马鲁古海、斯兰海、阿蒙森海、别林斯商普海，共26个；属于大西洋的有”波罗的海、加勒比海、地中海、北海、黑海、里海、亚速海、马尔马拉海、威德尔海、墨西哥湾、哈德逊湾、比斯开湾、几内亚湾、巴芬湾，共15个；属于印度洋的有：红海、阿拉伯海、安达曼海、萨武海、帝汶海、阿拉弗拉海、波斯湾、孟加拉湾、大澳大利亚湾，共10个；属于北冰洋的有：格陵兰海、挪威海、巴伦支海、白海、喀拉海、拉普捷夫海、波弗特海等，共9个。

7. 海洋的美誉 • 海洋被誉为生命的摇篮，风雨的故乡，五洲的通道，资源的宝库。 • 海洋学家由于发现海洋蕴藏着巨量资源和能源而把海洋称为世界"第六大洲"。

8. 国外对海洋的认识 • 公元前5世纪，古代欧洲就有了海权思想的萌芽，雅典的政治家和军事家伯里克利认为雅典的根本战略就是发展海军，在一切可能控制的海域确立支配地位。 • 古希腊海洋学者狄米斯托克利就预言：“谁控制了海洋，谁就控制了一切。”

9. 美国军队“尼米兹”号航空母舰 • 海上力量与综合国力建设是一致的，没有强大的综合国力，也就没有可靠的海上力量。 • 谁控制了海洋，谁就控制了世界贸易；谁控制了世界贸易，谁就可以控制世界的财富，最后也就控制了世界本身。 • 目前，全球共有10个国家大约30艘航母在服役，包括美国12艘，法国2艘，英国3艘，巴西2艘，意大利、西班牙、印度、阿根廷、泰国、韩国和日本等都有航母。我国已拥有1艘航母。 中国海军“辽宁”号航空母舰

10. 中国对海洋的认识 • 　　华夏民族对于海洋与陆地的密切关系，在古代就有比较客观的认识，记载中国上古代典章文献的传世古籍《尚书》就有"四海会同"、"环九州为四海"、"江汉朝宗于海"等记载。《尚书·立政》就有华夏先民"方行天下，至于海表"的记载流传至今。

11. 明朝郑若曾著的《海防图论》和《筹海图编》两书中，提出了经略海洋的思想。明朝郑若曾著的《海防图论》和《筹海图编》两书中，提出了经略海洋的思想。 • 　　魏源在其编著的《海国图志》中提出"必使中国水师可以驶楼船于海外，可以战洋夷于海中"。倡议引进西方先进的海军科学技术。魏源的思想理论，是振兴中国近代海上力量，振兴中国海防的先驱。它为中国近代海军建设作了理论准备，是中国海防思想革新的萌发。 • 孙中山在《实业计划自序》中提到，如果海权"操之在我则存，操之在人则亡。"这也是很有远见的。 • 1840-1940年的100年中，外国从海上入侵我国479次，规模较大的84次，入侵舰船1860多艘，兵力47万多人，迫使清朝政府签定不平等条约50多个。

12. 1959年10月，毛泽东就号召“核潜艇，一万年也要搞出来”。十年后，即造出了我国第一艘核潜艇。这就大长了中国人民的志气，振奋了民族精神。1959年10月，毛泽东就号召“核潜艇，一万年也要搞出来”。十年后，即造出了我国第一艘核潜艇。这就大长了中国人民的志气，振奋了民族精神。 • 1995年10月5日，江泽民总书记在青岛视察海军部队时讲话：“我们一定要从战略高度认识海洋，增强全民族的海洋意识”。 • 2012年胡锦涛总书记在中国科学院第十六次院士大会、中国工程院第十一次院士大会上的讲话提出：发展海洋战略高技术，提高我国海洋经济水平，保护海洋航运安全，开发深海资源。

13. 20世纪以来，海洋的政治地理格局发生了重大变化20世纪以来，海洋的政治地理格局发生了重大变化 海洋的划分： • 海洋国土：沿岸海域成为沿海国家的领海、大陆架和专属经济区(1.09亿km2)。 • 国际海底区域：各国管辖海域之外的海底部分(2.52亿km2)。有特殊的法律制度管辖，由专门成立的国际海底管理局管理，这个区域及其资源是“人类共同继承的遗产” 。 • 公海：国际海底区域的上覆水域。公海也有一系列国际法律制度。

14. 2012年9月10日，中国政府依据《中华人民共和国领海及毗连区法》划定并公布钓鱼岛及其附属岛屿的领海基点基线2012年9月10日，中国政府依据《中华人民共和国领海及毗连区法》划定并公布钓鱼岛及其附属岛屿的领海基点基线

15. 二、海洋的价值 沿海地区：黄金地带 • 世界上多数沿海地区由于濒临海洋而形成优越的地理环境，气候温暖适宜，适合人类居住，适合经济和社会发展，成为发达地区。全世界经济、社会和文化最发达的区域多位于沿海地区，世界60%的人口居住在距海岸100 km的沿海地区内。

16. 海洋对中国东部地区尤其是沿海地区也有巨大的作用。自黑龙江省黑河市到云南省腾冲县一线以东的东部地区，约占全部国土的一半，因受海洋影响雨量较多，气候较好，成为比西部自然条件优越的国土区域，全国90%的人口、粮食产量、工农业总产值集中在这一地区，西部只占10%。海洋对中国东部地区尤其是沿海地区也有巨大的作用。自黑龙江省黑河市到云南省腾冲县一线以东的东部地区，约占全部国土的一半，因受海洋影响雨量较多，气候较好，成为比西部自然条件优越的国土区域，全国90%的人口、粮食产量、工农业总产值集中在这一地区，西部只占10%。

17. 海洋的价值 • 海洋经济价值(海洋资源价值)， • 海洋军事价值， • 海洋科研价值， • 海洋生态价值。

18. 世界四大海洋支柱产业 • 全球现代海洋产业总产值达1万亿美元，占世界GDP总值23万亿美元的4%。世界四大海洋支柱产业： • 海洋石油工业。全球海上石油的探明储量为200亿吨以上，天然气储量80万亿立方米。100多个国家和地区从事海上石油勘探与开发，投入开发的经费每年达850亿美元。2000年海上石油产量约13亿吨，占世界油气总产量40%，产值约3000亿美元。21世纪中叶海洋油气产量将超过陆地油气产量。 • 滨海旅游业。据世界旅游组织统计：滨海旅游业收入占全球旅游业总收入的1／2，约为2500亿美元。1998年全世界40大旅游目的地中有37个是沿海国家或地区；沿海37个国家的旅游总收入达3572.8亿美元，占全球旅游总收入的81%。 • 现代海洋渔业。传统的海洋捕捞业已发展为捕捞与加工并举的工业化渔业生产。近10年来，全世界海洋渔获量每年达8500多万吨，产值约2000亿美元。 • 海洋交通运输业。全世界较大海港2000多个，国际货运的90%以上通过海上运输完成。

19. “海洋世纪”的到来 • 近10年来，海洋科技突飞猛进，新的可开发利用的海洋资源不断发现，海洋已成为巨量财富源泉，为解决困扰人类生存和可持续发展的资源与环境两大问题展现了新的曙光。 • 多学科联动的海洋科学发展，使新的海洋资源不断被发现，由此，引发了世界范围的以全面开发利用海洋、保护海洋为基本特征的"海洋世纪"的到来。

20. 21世纪是人类挑战海洋的新世纪。2001年，联合国正式文件中首次提出了"21世纪是海洋世纪"。今后10年甚至50年内，国际海洋形势将发生较大的变化。海洋将成为国际竞争的主要领域，包括高新技术引导下的经济竞争。发达国家的目光将从外太空转向海洋，人口趋海移动趋势将加速，海洋经济正在并将继续成为全球经济新的增长点。21世纪是人类挑战海洋的新世纪。2001年，联合国正式文件中首次提出了"21世纪是海洋世纪"。今后10年甚至50年内，国际海洋形势将发生较大的变化。海洋将成为国际竞争的主要领域，包括高新技术引导下的经济竞争。发达国家的目光将从外太空转向海洋，人口趋海移动趋势将加速，海洋经济正在并将继续成为全球经济新的增长点。

21. 国际海洋竞争日趋激烈 海洋科学研究、海洋高技术开发已上升到各国最高层次的决策范畴，并进行了战略性规划安排。 • 美国指出：海洋是地球上“最后的开辟疆域”，未来50年要从外层空间转向海洋； • 加拿大提出：发展海洋产业，提高贡献，扩大就业，占领国际市场； • 日本：利用科技加速海洋开发和提高国际竞争能力； • 英国：把发展海洋科学作为新世纪的一次革命； • 澳大利亚：在今后10～15年要强化海洋基础知识普及，加强海洋资源可持续利用与开发。

22. 目前，国际上海洋高技术发展有以下五个重点领域：目前，国际上海洋高技术发展有以下五个重点领域： • 海洋生物技术 • 海洋生态系统模拟技术 • 海洋油气资源高效勘探开发技术 • 海洋环境观测和监测技术 • 海底勘测和深潜技术

23. 1996年海洋高技术作为第八个领域列入国家高技术研究开发计划（863计划）1996年海洋高技术作为第八个领域列入国家高技术研究开发计划（863计划） • 到1998年，我国海洋高技术产业的产值实现500多亿元。我国的海洋高技术主要包括海洋油气勘探开发技术及其产业、海洋生物技术和海水养殖业、海洋监测技术及海洋仪器制造业、海水淡化和海水直接利用技术、海洋能开发技术、海洋信息技术等。 • 经过九五、十五和十一五三个五年计划的实施，我国海洋科学和高技术产业得到迅猛发展。

24. 国际海洋科学技术的发展形势：大科学，高技术国际海洋科学技术的发展形势：大科学，高技术 • 1997年世界海洋委员会在一份报告中把当前海洋科学技术发展面临的课题归结为四类： • 科学文化进步，包括揭示生命起源、宇宙起源、人类起源（海洋人类学）的研究； • 探索和开发海洋财富，包括生物资源开发（主要是渔业）、油气资源开发、海洋运输、能源利用、空间利用和旅游、海洋环境净化容量等； • 生命支持系统研究和保护，包括海洋与气候、生物多样性、健康和废物清除、防灾减灾等； • 其他类，包括海洋管理、海洋经济学、伦理学、海岸科学、培训和教育。

25. “海洋大科学”(ocean megasciences) • 为了解决全球性的重大科学问题，出现了全球性的海洋研究，包括全球海洋观测，海洋科学钻探 ，热液海洋过程及其生态系统 ，海洋生物多样性，海岸带综合管理学等五个领域。

26. 21世纪海洋科学发展纲领 2002年9月18日，在日本海洋科技中心成立30周年之际，来自世界14所主要海洋研究机构的代表相聚横须贺，签署了21世纪发展海洋科学的纲领性文件——横须贺宣言。 • 　宣言指出：有关全球环境变化的严重问题，诸如全球变暖和海洋资源尤其是生物资源的耗损，现在对地球构成了威胁。我们必须采取有效措施来缓解上述问题的恶化并使之可持续发展。而占地球表面71%的海洋，将在维持全球环境平衡中起到关键的作用。

27. 山东大学对海洋的研究 • 1946年，国立山东大学设的15个系中有动物学、植物学、水产3个与海洋有关的系。 • 1954年，增设海洋学系，建立海洋物理研究所。 • 1958年，迁至济南时，海洋学和水产学留在青岛成立山东海洋学院。 • 1993年，山大威海分校成立海洋学院 目前下设海洋生物工程系、药学系、海洋环境与渔业系、应用化学系等四个教学系和一个实验教学中心，并设有山东大学威海国际生物技术研发中心、威海市海洋研究院、威海市海洋优良品种引进和培育工程技术研究中心等8个科研机构。海洋学院现有教职工80人，其中教授10人，副教授25人，博士生导师5人，硕士生导师22人， 80%以上的专任教师具有博士学位，多位教师具有海外留学经历。学院设有生物科学、生物技术、药学、应用化学、海洋资源与环境、应用化学5个本科专业，现有在校本科生1400余人，研究生80余人，可在微生物与生化药学、海洋生物学、微生物学专业招收博士研究生，在微生物与生化药学、海洋生物学、微生物学、生化与分子生物学、遗传学、应用化学、生药学等专业招收硕士研究生。 • 青岛校区正在建设中。

29. 第二节 海洋生物学 什么是海洋生物学： 研究海洋中生命有机体的起源、分布、形态与结构、进化与演替的特征和生物生命过程的活动规律；探索海洋生物之间和生物与其所处的海洋环境之间的相互作用和相互影响的科学（相建海，海洋生物学，2003）。

30. 海洋生物学是生物学的一个分支学科，主要研究生活在海洋中的生物的种类、分布、形态结构、生物个体的生长、发育、遗传和繁殖，生物体内的生理、生化过程，生物体与周围海洋环境之间的关系，生物群体的结构、系统发育和进化等各种与生命有关的现象与规律，是一门包括了生物学中的分类学、形态学、解剖学、生理学、生物化学、遗传学、细胞学、发育生物学、生态学等几乎所有生物分支科学的研究方法及研究内容在内的综合学科（张培军，海洋生物学，2004）海洋生物学是生物学的一个分支学科，主要研究生活在海洋中的生物的种类、分布、形态结构、生物个体的生长、发育、遗传和繁殖，生物体内的生理、生化过程，生物体与周围海洋环境之间的关系，生物群体的结构、系统发育和进化等各种与生命有关的现象与规律，是一门包括了生物学中的分类学、形态学、解剖学、生理学、生物化学、遗传学、细胞学、发育生物学、生态学等几乎所有生物分支科学的研究方法及研究内容在内的综合学科（张培军，海洋生物学，2004）

31. The study of the living organisms that inhabit the seas and their interactions with each other and their environment is marine biology (George Karleskint, Richard Turner, James W. Small, Introduction to Marine Biology, 2010).

32. 海洋生物学的起源与发展 • 19世纪之前，海洋生物研究的萌芽时期。 亚里士多德、林奈等对海洋生物的描述。 • 19世纪，海洋生物学的产生和发展 达尔文于1831年随“HMS小猎犬”号进行了5年环球考察。提出珊瑚礁发育理论，是海洋生物学的奠基者之一。 Edward Forbes：海洋生物学的奠基者。提出“海底300英寸以下生命不再存在”的假说。所著的《欧洲海的自然历史》是海洋生态学的第一部著作。 1950年，挪威的萨斯以推翻了Forbes的假说，描述了生活于300英寸以下的19种海底生物。

33. 1872～1876年，“挑战者”号考察船进行了环球大洋探险，期间获得并描述了4717种新的海洋生物，成为人类史上第一次全球范围的海洋生物学研究。1872～1876年，“挑战者”号考察船进行了环球大洋探险，期间获得并描述了4717种新的海洋生物，成为人类史上第一次全球范围的海洋生物学研究。 在19世纪，浮游生物网发明和应用。潜水器开始研发。 20世纪，海洋生物学飞速发展的时代。 组建大型海洋研究机构（斯克瑞普斯海洋研究所、伍兹霍尔研究所等）、 大学中建立海洋生物专业和研究机构。 《大洋深处》（Murray, 1912)被称为海洋生态学的第一部经典著作。

34. 伍兹霍尔海洋研究所 美国大西洋海岸的综合性海洋科学研究机构。位于马萨诸塞州伍兹霍尔。其前身是1888年在伍兹霍尔建立的海洋生物研究所。1927年由美国科学院海洋学委员会开始筹建海洋研究所，1930年成立。当时，该所由洛克菲勒基金会和卡乃基基金会资助并设理事会领导，仅在夏季工作，H.B.比奇洛博士任所长。第二次世界大战期间大量接受海军任务,改为全年工作,研究力量迅速增强。战后由国家科学基金会和海军研究署资助。该所设有海洋生物学、海洋化学、海洋地质学和地球物理学、物理海洋学以及海洋工程 5个研究室。拥有 4个大型实验室、4艘研究船、“阿尔文”号潜水器、 电子显微镜中心和计算中心等。1957年以后，积极参与国际印度洋考察、国际海洋考察10年等国际海洋科学活动，研究课题广泛，涉及海洋基础学科和海洋工程各个方面。在海洋生物研究，北大西洋洋流、墨西哥湾流与西部边界流以及大涡旋的研究，深海大环流模拟等方面取得了重大成果。60年代末,开设颁授海洋学博士学位的研究生课程,前期课程限于自然科学，后与马萨诸塞州理工学院、哈佛大学等合作增设海洋政策和管理,海洋及其资源的利用、权益和归属等方面的课程。该所研究船队年总航程10万海里左右。出版物有技术报告、论文汇编以及季刊《海洋》等。

35. 伍兹霍尔海洋研究所

36. 两次世界大战促进了海洋生物学的发展。 其它生物学学科的发展以及航海和其它有关技术的发展大大的促进了海洋生物学的发展。 SCUBA（人工肺）潜水和深潜器相继问世，促进深海生物的研究。 1950～1952， 丹麦的伽拉塞亚号开展了大规模的深海考察。 1970～1978，《海洋生态学》(kinne)5卷内容涉及环境动力学、机制、生态系统、培养和海洋管理等方面，是近代海洋生态学的经典著作。

37. 目前从事海洋生物学研究的研究所和实验站有几百个。综合考察船具有先进的导航设施，速度快，续航力大，实验仪器齐备精良，可以保证到四大洋的任何一个海面进行考察。目前从事海洋生物学研究的研究所和实验站有几百个。综合考察船具有先进的导航设施，速度快，续航力大，实验仪器齐备精良，可以保证到四大洋的任何一个海面进行考察。

40. 深潜器简介 一、带有浮力舱的早期载人潜水器 下潜能力强，可深入11千米的海底，但活动范围有限，这种类型的深潜器不能灵活运行，它如同“深水电梯”，观察人员潜到指定地点后就返回。下潜时间较短，每次下潜只能持续4~5个小时。不能在水下进行操作和科学研究，达到深度以后马上就上浮，且下潜次数有限（仅能下潜几次）安全性能低，仅能作为探险、打破纪录用途。例： 1. 1960年，首例挑战马里亚纳海沟的美国的“的里雅斯特”号，下潜深度达10916米。 • 2012年3月，著名导演卡梅隆使用的”深海挑战者”号深潜器，下潜深度10898米。

41. 二、海底自由活动的自航式潜水器 用于深海探测科考项目。具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。其下潜可带来较大经济回报。具备几千次的下潜寿命。 • 美国的“阿尔文”号载人潜水器，1964年建造，最大下潜深度4500米，在1985年，它找到泰坦尼克号沉船的残骸，如今已经进行过近5000次下潜，是当今世界上下潜次数最多的载人潜水器。不过“艾尔文”号曾经发生过一次事故而沉入了海底。一年之后被打捞上来。 • 2. 法国的“鹦鹉螺”号潜水器，1985年研制成最大下潜深度可达6000米，累计下潜了1500多次，完成过多金属结合区域，深海海底生态等调查，以及沉船、有害废料等搜索任务。

42. 3. 日本1989年建成了下潜深度为6500米的深海6500潜水器，水下作业时间8小时，曾下潜到6527米深的海底，创造了载人潜水器深潜的纪录。它已对6500米深的海洋斜坡和大断层进行了调查，并对地震、海啸等进行了研究，已经下潜了1000多次。 4. 俄罗斯“和平一号”和“和平二号”， 1987年建成，最大下潜深度6000米级，带有十二套检测深海环境参数和海底地貌设备，可以在水下呆17至20个小时。 5. 中国“蛟龙号载人深潜器”，最大下潜深度7000米，2002年建造，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。

44. CTD采水器

45. 可视抓斗

46. 多管采样器

50. 1977年，美国科学家首次发现深海海底热泉生物系统1977年，美国科学家首次发现深海海底热泉生物系统