书城科普海洋知识大闯关(青少年科普知识阅读手册)
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第9章 H

海洋刺毒鱼类

刺毒鱼类全世界共500余种。中国刺毒鱼类约有100余种,其中海洋鱼类约占65%。鱼体内具有毒棘和毒腺,可危及人的生命,但其毒液一般不稳定,能被加热和胃液所破坏。大多数海洋刺毒鱼类营底栖生活,潜伏于岩缝、珊瑚礁、藻丛或海滩泥沙中,体色常与周围环境相似。中国海洋刺毒鱼类有两个类群:

(1)软骨鱼类:如虎鲨、角鲨和银鲛等30余种。魟类为主要代表,它们具有含毒腺组织的尾刺,其毒素可影响人的中枢神经、循环系统和呼吸系统;

(2)硬骨鱼类:如毒鲉、蓝子鱼和刺尾鱼等。以毒鲉类为典型代表,其背鳍、臀鳍和腹鳍的鳍棘大部分含有毒腺组织,分泌的毒素能麻痹骨骼肌、平滑肌和心肌,产生剧痛。

海洋中会发声的动物

有些哺乳动物,例如大部分齿鲸类,都具有回声定位的功能。海豚能发出持续时间为几十微秒、频率达100千赫以上的短促叫声,这种声音的发生和鼻道中的特殊气室有关。海豚头上的额隆,起着声透镜的作用,把接收的声波变成狭窄的声束,海豚根据水中物体对自己叫声的反射声,判断物体的方位和距离。海豚重复发出的叫声,频率随目标距离的缩小而增高,故可以借助这种声探测而不用视觉或其他感觉,自由地穿过障碍物或捕捉食物等。它的回声定位系统,不但对距离和方向有很好的分辨能力,而且有相当强的识别目标的能力,能判断水中物体的形状和材料。因此,研究海豚的回声定位系统,对发展声呐有重要的意义。多种齿鲸能发出声调变化的声音和叫啸声,其频率变化的范围为1000~10000赫。这种叫声随种类和情绪而异,起着通讯的作用。中国长江中特产的稀有动物白鳍豚,也有声通讯和回声定位的能力。大的须鲸发出的声音,通常在400赫以下,甚至于低达20赫,可能起通讯作用。海豹和海狮类动物在水中也能发出吠声和短促的声脉冲,并有某些声通讯和回声定位的功能。

海滨砂矿

海滨砂矿是指在海滨地带由河流、波浪、潮汐和海流作用,使重矿物碎屑聚集而形成的次生富集矿床。它既包括现处在海滨地带的砂矿,也包括在地质时期形成于海滨,后因海面上升或海岸下降而处在海面以下的砂矿。海底及海底以下埋藏着丰富的固体矿物,主要包括海滨砂矿和锰结核、海底热液矿等深海矿产。其中海滨砂矿广泛分布于沿海国家的滨海地带和大陆架。世界上已探明的海滨砂矿达数十种,主要包含金、铂、锡、钍、钛、锆、金刚石等金属和非金属。现在有30多个国家从事砂矿的勘探和开采。如美国开采海滨的钛铁矿、锆石矿、金砂矿等;斯里兰卡开采海滨锡砂矿,印度尼西亚和泰国锡砂矿开采水深已达40米以上;澳大利亚目前海滨砂矿的锆石和金红石产量分别占世界总产量的60%和90%;我国工业开采价值的砂矿达13种,主要有钛铁矿、锆石、锆石精、金红石等。这些海滨砂矿的品位一般都较高。钛铁矿的含量为3%~4%;锆石精矿品位的含量为23%~65%;金红石的百分含量为24%~67%;独居石的含量为02.%~2%,最高达20%~22%;磁铁矿的平均含量为63.%~7%,矿石含铁量13%~56%;锡石每立方米含锡02.~1千克,有的局部达10%;金刚石每立方米含03.1~36.8克拉(1克拉为200毫克);金矿每吨砂石含量52.~50克。

海滨砂矿的分布

海滨砂矿中的稀有、稀土矿产主要分布在热带、亚热带,在温带也有分布。以印度半岛、中国沿海、大洋洲、非洲西海岸和大西洋西岸最为集中,仅印度半岛的储量就达12.78亿吨。金矿和铁砂等贵金属矿产,主要分布在美国阿拉斯加州诺姆等地区。锡砂矿主要集中于东南亚国家热带地区,矿带海陆相连。黑色金属矿中的磁铁矿,主要分布在日本和加拿大,钛磁铁矿分布在新西兰,铬铁分布于美国西海岸;金刚石主要分布于西南非洲沿岸和浅海。

海底隧道

海底隧道是在海底建筑的、供行人和车辆通行的交通通道。海底隧道由于处于被海水覆盖的海底,防止海水渗透对施工提出很高的技术要求。目前世界上已建成数条海底隧道,其中日本1987年竣工的“青森函馆海底隧道”为世界上已建成的最长的海底隧道,它穿越津轻海峡,全长538.5千米,其中海底部分长233.千米,最深部位在海底100米以下。此外,连接英国和法国的英吉利海峡海底隧道全长53千米,由3条并行隧道组成,1994年5月正式开通,耗资达99亿英镑(约145亿美元)。连接日本和韩国的海底隧道全长235千米,为青函海底隧道的43.5倍。

海底隧道的意义

作为解决交通问题的一种有效方式,海底隧道可以连接隔海地区的铁路干线和公路干线,从而达到扩展铁路运输网,提高铁路运输效能的目的。海底隧道,大大方便了货物运输,促进了经济发展和科学文化的交流。

海底隧道的施工方法

一种是在海底的地下,采用钻机在海床上钻洞;另一种是沉埋管道,即将预制好的钢筋水泥管道敷设于海底,用特制的钢架将其固定在海床上。还有人提出悬浮式设想,即利用阿基米德原理,把特制的管道悬浮在海中加以固定。

在一片汪洋大海的底下开凿一条隧道,确实是一个复杂而又艰巨的工程,无论是勘测、设计、施工,都会遇到一系列的复杂问题,如地质、地形、岩层裂缝、漏水等等。因此,修建海底隧道需要采用现代化的施工和技术设备。

海底隧道的功能

海底隧道大多为铁路交通的组成部分,也有的是城市地铁和汽车的通道。海底隧道也是在海底下的岩层中开凿一条隧道穿过去的。火车从地面上经过引道开入海底隧道,再从对面的海岸引道开到地面上来。从纵剖面图上来看为“形”,中间水平部分即海底隧道,两侧斜坡为海岸引道,上面水平部分为露出地面的部分。有时海底隧道根据地形、地质等具体情况,也不一定完全为水平。隧道的横断面在开凿时为圆形或马蹄形,隧道的底部还可以铺设输油管道和电缆等。有的复线隧道开凿成两个单线的海底隧道。

海底管道运输

海底管道是把海底开采的油气资源通过管道输送到陆地,或者是滨海城市和临海工厂通过管道把污水排入海中,也有淡水输送管道等。目前,我国的海底管道数量还不多,但预计今后的发展速度将会很快。我国海洋石油,随着海底油田的大量开发,输送油气的管道也会相继出现。

海底矿产

海底里蕴藏着许多矿产,有煤、铁、镁、锰、石油和天然气,还有陆地上稀有的金属。海底煤矿是一种很重要的矿产,它的开采量在已开采的海洋矿产中占第二位,仅次于石油。从海底采的煤有褐煤、烟煤和无烟煤。目前,世界上已探查出的海底最大煤田是英国诺森伯兰海底煤田。我国渤海湾和台湾省沿岸也发现了较大规模的海底煤田。海底真是个物产丰富的世界!

海底煤矿

海底煤矿是人类最早发现并进行开发的矿产。据统计,世界海滨有海底煤矿井100多口。从16世纪开始,英国人就在北海和北爱尔兰开采煤。这里的煤一般蕴藏在水下100余米深的海底。日本人从1880年就在九州岛海底采煤。加拿大在新苏格兰附近450~500米的海底采煤。土耳其在科兹卢附近的黑海中采煤。山东龙口煤田是我国发现的第一个滨海煤田,其主体在龙口市境内,一部分在蓬莱境内,东西长27千米,南北宽14千米,有煤矿区12处。该煤田探明含煤面积3911.平方千米,探明总储量118.亿吨。该区近岸海域还有煤矿储量11亿吨。油页总储量3亿吨。另外,在黄河口济阳拗陷东部也发现有煤和油页岩,远景储量85亿吨。

海湾

海湾是海和洋伸入大陆的一部分,它三面靠陆,一面朝海,其深度和宽度都比海洋要小得多。海湾的形状各式各样,有的曲折婉蜒,深深地伸入陆地;有的则比较平直宽阔;有的海湾周围被陆地紧紧包围,只有一个小口与外海相连,如我国山东半岛的胶州湾;有的则胸怀坦荡,张开双臂,与大海溶为一体,如我国北部的渤海湾、东部的杭州湾和南海的北部湾等。

在漫长的历史年代中,海湾的形状和位置都经历了沧海桑田的巨大变迁。就以杭州湾来说,在五六千年前,现在杭州湾所在的区域还是一片汪洋大海。当时的海湾位置要一直伸入到现在的杭州城一带。海湾的北侧是宝石山、葛岭,南侧是吴山、紫阳山等,西面是挺拔的南、北高峰。现在的杭州城当时都还淹没在一片碧波荡漾的大海里。随着时间的推移,由于两侧泥沙不断堆积,沙土淤地不断向外向东推进延伸,海湾的位置也逐渐向东移动,最后形成呈大喇叭口似的海湾--杭州湾。

海湾不仅形态各异,而且大小差别也很大。有的海湾面积比海还大,如著名的孟加拉湾、墨西哥湾等。在航海交通等实际活动中,人们往往把海和海湾混为一谈,没有严格的区别。例如,墨西哥湾是海,但称它为湾;阿拉伯海是湾又把它称为海。

海峡

海峡是海洋中连接两个相邻海区的狭窄水道。如连接我国大陆的台湾海峡,连接亚欧大陆和美洲大陆的白令海峡。莫桑比克海峡是世界上最长的海峡,全长1670千米。连接南海与安达曼海的马六甲海峡,长1080千米。

海峡是地壳运动造成的。地壳运动时,临时海洋的陆地断裂下沉,出现一片凹陷的深沟,涌进海水,把大陆与邻近的海岛以及相邻的两块大陆分开,从而形成海峡。

通过海峡的水流湍急,水上层与下层的温度、盐度、水色及透明度都不一样。海底多为岩石和砂砾,几乎没有细小的沉积物。

海峡的地理位置特别重要,不仅是交通要道、航运枢纽,而且是历来兵家必争之地。因此,人们常称它们为“海上走廊”、“黄金水道”。

海陆风

海陆风包括海风和陆风。当天气晴朗,人们漫步在碧蓝的大海之滨时,会感受到海风迎面吹来,十分畅快。这样的风,多半是海陆风中的海风。冬天,海风会给陆上送来暖意;夏天,海风会给沐浴者带来爽意。

海陆风具有明显的日变化特点:白天向陆,晚上向海。海陆风是发生在没有明显的天气变化的影响、天气晴好的情况下。如有台风、气旋之类的气候影响,那么,无论白天黑夜,风都只能随气候而变化,不能显示出明显的日变化。

海风的方向,自然是由海洋吹向陆地;陆风,则由陆地指向海洋。因此,海陆风的变化与当地海岸线走向和陆上的山脊走向直接相关。

海流

海流是研究人员经常关注的海洋要素。大洋水体有规则的运动为海流。地球表面受热不均匀,赤道附近低纬度地区太阳辐射强、气温高。随着纬度增大,太阳辐射愈来愈弱,气温也逐步降低。到了南、北极便进入了冰天雪地的世界。由于空气的流动,赤道地区气温高,空气上升,向两极方向流动。于是,便在赤道和两极之间形成一个大气环流。这种空气流动就是我们最常见的风。由于受地球自转等因素的影响,原本正南、正北的风向发生了变化,使地球表面形成了风带。

海鳗

鳗鱼全身呈长管状,大都没有鱼鳞和腹鳍,伸着光光的、腻腻的身躯在海中扭动前进,很像蛇。海鳗长成蛇形可以更好地穿行于礁石缝、珊瑚丛,既便于隐蔽,又便于捕食,对自己大有好处。海鳗大都住在礁石缝里或珊瑚丛中,它们白天不敢出来,只在晚上外出觅食。遇到危险时,它们会逃到水面,一边游一边把头和前半部身体露出水面。

海水提钾

海水提钾是从海水中提取元素钾的技术。国外从20世纪40年代开始海水提钾技术研究,目前,英国、日本、挪威、荷兰、意大利等许多国家都建立了海水提钾工厂,中国自20世纪70年代开展海水提钾研究,发展了以天然无机交换剂为富集剂提钾工艺流程,80年代发展了“半冠醚”型有机分子海水提钾工艺,大大降低了生产成本,后又发展了天然沸石叠加吸附工艺流程,年产吨氯60化钾和年产500吨氯化钾的扩试装置已投入运转,使中国海水提钾技术达到世界先进水平。

海水的直接利用

海水直接利用主要包括海水冷却和生活用海水,是直接采用海水替代淡水的开源节流技术,具有替代节约淡水总量大的特点。可以置换工业冷却用水和冲厕用水,促进水资源结构的优化。

冷却海水一般采取两种方式:一是间接转换冷却,包括制冷装置、发电冷凝、纯碱生产冷却、石油精炼、动力设备冷却等;二是直接洗涤冷却,即海水与物料直接接融,在使用海水作为冷却水的技术中,海水对设备、管道的腐蚀、结垢、海洋生物附着造成管道阻塞、泥质浅滩海岸的泥沙淤塞、海水水质污染等会给被冷却的装置带来不利影响。为了克服海水对设备装置的腐蚀和生物附着等问题,人们采用了许多新材料、新技术,不断扩大海水的利用范围。随着世界淡水危机的加剧,海水直接利用的规模正在不断扩大,尤其是新型防腐涂料的大批出现,防腐技术的迅速提高,防海生物附着的方法和措施日臻完善,大大推动了海水直接利用的进展。

海渊的成因

科学家试图从研究地震入手,解释深海沟地区的运动问题。如同锅中的水经过反复加热,锅底的水受热后发生膨胀,体积增加密度变小而变轻,轻的部分就上升;同时,上面的冷水就会下降。地球内部的物质对流也是如此,地幔下面温度高的物质发生热膨胀后,就会像热锅中的水那样产生热对流,使热物质上升。这股上升的热物质流,产生巨大的向上冲力,造成大洋海岭中央部位裂开,形成裂谷带和断裂带。进一步扩散的地幔流产生横移,在大洋边缘部位与大陆相碰撞,以后就在那里下沉,从而完成了一个大循环。而温度相对较低的地幔流下降时,地壳也随之被带动产生凹陷,结果在大陆边缘部位产生了深海沟那样的凹地。

海藻的价值

海藻具有很高的工业、农业、食用及药用价值。巨藻是很重要的工业原料,不但可以从中提取或用于制造碘、钾、褐藻胶、甘露醇、甲烷、乙醇、轻油、润滑油、石蜡、橡胶、塑料等多种工业产品,而且它可作为一种新的生物能源。美国的海洋科学家曾在离太平洋沿岸城市圣地亚哥大约100千米处建立了一个水下种植场,在12米深的海水中,人工移植了一种巨型褐藻。这种海藻一天能生长60厘米并含有丰富的有机物质。只需借助于细菌就可以很容易地把这些有机物质变成可燃气体——甲烷,还可以采用简单的加热办法把它们变成“类石油”产品。根据有关专家计算,一个面积为4 108平方米的水下种植场,能够为一个50000人口的小城市提供全部用油。一个延伸750千米的大型海藻种植场所提供的甲烷,足够顶替美国目前使用的所有天然气用量。目前,美国能源部与太阳能研究所正在扩大实验,在水池中灌注海水培养这种单细胞的海藻,用来直接炼制汽车用的汽油与柴油。

海洋化学资源

海洋化学资源是以各种经合物形态存在于海洋水体中的有用物质。现已发现的海水中化学物质有92种,其中氯、钠、镁、钾、硫、钙、溴、碳、锶、硼、氟等11种元素占海水中溶解物质总量的998.%~999.%。其他物质含量甚微。据估计,可以从海水中提取的化学物质约60种,但提取成本很高,除食盐外,目前达到一定商业生产规模的只有钾、镁、溴和碘等物质;海水提铀,海水提重水(氢的同位素与氧的化合物)还处于试验阶段。此外,通过海水淡化,从海水中直接获取饮用水的技术日渐成熟,海水淡化生产也达到一定规模。

海洋开发

海洋开发是海洋及其周围环境(大气、海岸、海底等)的资源开发和空间利用活动的总称。人类通过海洋开发,把海洋的潜在价值转化为实际价值,为人类的生存和发展创造了条件。根据海洋资源和海洋环境的性质,海洋开发活动分为海洋生物资源开发、海底矿产资源开发、海水化学资源开发、海洋再生能源开发、海洋空间利用和海洋环境保护等类型。自20世纪60年代以来,世界海洋开发规模不断扩大,开发范围从浅海向深海延伸;开发项目从单项向多项开发;立体开发发展30年来,人类在海底油气开采、深海矿产资源勘探和评估、海水增养殖、海底隧道及海上人工岛等一类的海洋空间利用方面取得举世瞩目的成就。

海洋开发技术

海洋开发技术是海洋技术的一个分支,是人类进行海洋开发,实现海洋实际价值所采取的手段的总称,它是海洋开发吸收和消化各种现代科学技术、通用技术,使之适应海洋这个特殊的环境而形成的。按海洋开发的性质,它分为海洋生物资源、油气资源、海底矿产资源、海洋能源、海水综合利用和海洋环境保护等专项开发技术。它为传统海洋产业的改造和新兴海洋产业的迅速发展创造了条件,促进了海洋产业结构的调整。如海洋生物技术促进了海水增养殖业的发展,把传统的“狩猎”式渔业改造为新兴“栽培”式和“放牧”式渔业;深海采油技术不仅加速了海洋油气业的发展,也加速了海洋服务业的发展,使海洋油气业的产值达到占海洋开发总产值一半以上的水平。

海洋通量计划

全球海洋通量计划是一项多学科的国际合作海洋科学研究活动。1984年,美国提出海洋通量研究计划,得到日本、加拿大、法国、德国、英国、中国等30多个国家的支持,于1986年形成全球海洋通量计划。该计划的宗旨是:了解全球范围的海洋生物和海水化学的相互作用过程以及这些过程出现的速率,认识海洋的生物系统和化学系统的变化,为理智地处理人类对全球生态系统的影响而引起的问题提供科学依据。其目标是:认识并定量测定大洋中控制生物地球化学循环的物理、化学和生物过程,估价海洋与大气、海底和陆架边界之间的有关交换量,了解支配海洋中生源物质的生产和归宿的过程,预报其对全球尺度扰动的影响和反应,建立检测海洋中与气候变化有关的生物地球化学循环变化的长期战略。1994年美国发射一颗水色卫星,进行全球海洋水色观测,为估价海洋的二氧化碳固定能力,加深对控制海洋生物生产力机制的理解提供大量数据。

海洋地质和地球物理学

海洋地质和地球物理研究是近几十年里最为活跃的领域之一。在基础理论方面,现代板块构造学说的诞生,在很大程度上是依靠海洋地质和地球物理研究而取得突破。在进入21世纪后的十几年里,国际海洋地质学界关注的问题是从“全球变化”这个层面,探索人类活动之前的地质时期,或宇宙范围内的地球自然环境变化周期和发展趋势。揭示地球系统在漫长的地质演化过程中,水圈与其他圈层的内部反馈机理以及相互作用,预测地球未来的环境变化趋势。

海洋增养殖工程

随着海水增养殖业的发展,与之配套的海水增养殖工程也有很大发展。水产土木工程主要有海洋渔场环境改造、苗种和养殖的围栏工程、过鱼工程等;渔业工程装备主要有工业化养鱼系统、网箱和浮式养殖组合体、新能源利用设备、人工利用上升流装备等。到20世纪90年代,人工鱼礁技术在渔场环境改造方面发挥了重要作用。日本的大型组合式鱼礁、美国的钻井平台和大型船体鱼礁的投放,以及生产管理自动化,把鱼礁技术工程提高到一个新水平。工业化养鱼已经实现了高密度的生产方式,有流水式、半封闭式、循环过滤式。目前,德国、美国、挪威等国为了提高养殖密度,缩短周期,都在研制人工孵化装置、自动投饵设备和水质监控系统。网箱和浮式养鱼组合工程技术是目前的主要海水养殖形式。另外,可升降式网箱、抗扰性网箱等技术先进的养鱼设备相继问世。同时,人们还在这些网箱上安装了提高鱼成活率和生长速度的电解装置,从自动投饵到保护、监控等完全实现了雷达和水下电视机。此外,大型浮动养殖组合体在一些国家已经投入使用。如果把风能、波能、潮汐能和人工上升流技术都直接应用到海水增养殖业中,为水产提供新能源,水产增养殖业将会有更新的发展。

海洋再生能源

浩瀚无垠的海水,拥有巨大的再生能源。世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦,其中波浪能占93%,达700多亿千瓦,潮汐能10亿千瓦,温差能20亿千瓦,海流能10亿千瓦,盐差能10亿千瓦。这么巨大的能源资源是目前世界能源总消耗量的数千倍,在条件允许的情况下,只要略加开发,就可以满足人们生产、生活的需要。

海上石油物理勘探

海上石油物理勘探一般是在海洋调查船上装备特别的仪器设备,来发现有利于石油聚集的地层和构造。最常用的办法是采用重力勘探,磁力勘探和地震勘探。这些方法只能间接地确定海洋石油在海洋中的位置,究竟海底是否有石油,储量有多大,还必须通过海上钻探这种直接的方法才能证实。

海上平台

固定式生产平台形成了现代海上油田的基本特征。这种平台大都是钢质桩基平台,一般由上部结构、导管架、钢桩三个部分组成。上部结构一般由一个或几个组块组成,组块是生产设施,生活设施及动力设备的大本营。上部结构安装在导管架顶部,通过桩腿连接构件和水泥浆与导管架结合为一个整体。导管架旋转在海底,浸泡在水中。导管架以下部分是钢柱,钢柱全部打入大陆架上通过桩壁与土壤的摩擦力和桩尖提供的承载力,支撑整个平台以及所受到的自然环境荷载,如风力、波浪力、冰力、流力、地震力等。我国于1966年在渤海建成了第一座现代化钻井平台。

海上钻探

海上钻探是油气勘探开发中的重要一环。通过钻探打井所取得的岩心样品来确切掌握海底油气资源的情况。在海上钻井比在陆地上钻井要困难得多。首先是因为海面动荡不定,要保持钻井稳定,就要建造一个高于海面的工作台或者钻井平台,然后在平台上开展钻探活动。海上钻井平台一般有固定式钻井平台和活动式钻井平台。当然也有的国家制造了钻井船,把钻井设备安装在船上进行钻井作业。

海流的分类

海流一旦产生,又会受到海水深度、地形变化等因素的影响。为了研究海流,科学家对海流进行了分类。按照成因,将海流分为风海流、潮流、密度流等,按所处位置又分成沿岸流、赤道流和极地流等,按海流的深度分,又有表层流、底层流之分;人们还根据海流的温度与流经海域的水温相比较,将其分为暖流或寒流。更奇特的是,海流中还有能上能下的上升流和下降流。因此海流一般为三种:由海水密度不同而产生的海水运动为梯度流;在海风作用下,由风的“拉力”作用而使海水产生运动为风海流;由于长波运动产生的海流,包括潮汐、内波、假潮、海啸等产生的海水运动为长波潮流。

海洋食物链

在海洋中,各种生物种群的食物关系,呈食物金字塔的形式。海洋生物学家曾做过这样的研究报告:处在这座生物金字塔最底部的,是各种硅藻类。它们是海洋中的单细胞植物,其数量非常之巨大。我们假定,生物金字塔最底部的硅藻类是454千克。在这一层的上边是微小的海洋食草类动物,或者叫浮游动物。这些动物是以硅藻为食而获取热量。这一层的动物要维持其正常生活,需食用454.千克硅藻。那么,再上一层是鲱鱼类,鲱鱼为获取热量,维持生命,需食用45.4千克的浮游动物。当然,鲱鱼的存在又为鳕鱼提供食物,显然,鳕鱼又是更上一层动物的食物了。鳕鱼为获取热量和正常生活,需要食用454克的鲱鱼为食。不难看出,每上升一级,食物以10%的几何级数减少;相反,每下降一级,其食物量又以10%几何数而增加。呈一个下大上小的金字塔型。通过海洋食物网建起的金字塔,经过4~5级的能量依次转移,维持各生命群体之间的平衡。当接近海洋食物金字塔的顶端时,生物的数目比起底部来说,变得非常之少。在海洋中,处在顶部的是海洋哺乳类,如海兽等。

在海洋中生活着数十万种动物,在这些动物中,除虎鲸和鲨鱼等凶猛的食肉动物之外,绝大多数的鱼类都是“和平共处”,相安无事,因此,海洋动物实际上是地球上种类和数量最多的动物。说起来令人难以置信,地球上最大的动物——鲸类(须鲸),是以海洋中几乎是最小的动物——小鱼和磷虾为食。这看上去似乎有些不合情理,但是,细细研究一下它们之间的特殊关系,又感到这是情理之中的事。在海洋中,磷虾不仅数量巨大,而且聚集在一起密度也很高。它们似乎是按照某种“指令”,聚集成一团又一团,专等须鲸来食用。否则的话,身躯庞大的须鲸,整日在茫茫海洋中,疲于奔命,寻找捕获食物,无论如何是无法填饱肚子的。同样,磷虾以其顽强的生命,特有的繁殖力,建立起最为庞大的密集群体,源源不断为须鲸提供食物。这一切,似乎是经过上帝精心设计安排好的。亿万年来,这种奇特的金字塔式的生物种群间的关系,维系海洋生物种群间的生命存在方式。这种生命维系关系,称之为海洋食物链,或称海洋食物网。

海洋食物链的方式

一种是放牧食物链。这种食物链是从绿色植物,例如浮游植物类等,转换到放牧的食草动物中,并以食活的植物为生,顶端是以食肉生物为最后的终点。这个过程,就是我们时常说的“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃泥土(浮游生物)”。

第二种形式是腐败或腐质食物链。这一食物的转移方式是:从死亡的有机物开始,得到微生物,并以摄食腐质的生物为生的捕食者为最终点。实际上,在海洋中,这种类型的食物链之间,是相互连接的;有时也不是非按某种特定方式来进行,而是有交叉、有连接、多种方式混合进行的。

海洋生态系

海洋生态系是海洋中由生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。广义而言,全球海洋是一个大生态系,其中包含许多不同等级的次级生态系。每个次级生态系占据一定的空间,由相互作用的生物和非生物,通过能量流和物质流形成具有一定结构和功能的统一体。海洋生态系的分类,目前无定论,按海区划分,一般分为沿岸生态系、大洋生态系、上升流生态系等;按生物群落划分,一般分为红树林生态系、珊瑚礁生态系、藻类生态系等。

海洋生态系研究开始于20世纪70年代,一般涉及自然生态系和围隔实验生态系等领域。近几十年,以围隔(或受控)实验生态系研究为主,主要开展营养层次、海水中化学物质转移、污染物对海洋生物的影响、经济鱼类幼鱼的食物和生长等研究。

海水提取溴

海水提溴是从海水中提取元素溴的技术。溴及其衍生物是制药业和制取阻燃剂、钻井液等的重要原料,需求量很大。国外从1934年开始海水提溴试验和开发,目前日本、法国、阿根廷和加拿大等国家和地区已建有海水提溴工厂,年产量基本保持在36万吨的水平。中国从1966年开始海水提溴,至今仍处于小型试生产的规模。海水提溴技术有水蒸气蒸馏法、空气吹出法、溶剂萃取法、沉淀法、吸附法等,其中空气吹出法和水蒸气蒸馏法为国内外所普遍采用。空气吹出法的基本流程是酸化→氧化→吹出→吸收→蒸馏;吸收工艺普遍采用碱吸收和一氧化硫吸收,吸收剂有碱、硫、铁屑、溴化钠等。

海水提锂

海水提锂是从海水中提取元素锂的技术。元素锂与钠、镁共存,提取技术难度较大,许多国家从事海水提锂技术研究。日本、以色列等国创造海水提锂吸附法,所选用的吸附剂有氢氧化铝吸附剂、氢氧化铝—活性炭复合吸附剂、氧化锰—活性炭复合吸附剂及各种树脂吸附剂等,其中无定型氢氧化铝吸附剂的吸附能力较强,性能较优越。日本工业技术院四国工业技术试验所近年来研制成功多孔质氧化锰吸附剂,吸附能力比常规锂吸附剂高5~10倍。这种新型吸附剂采取多微孔结构,能选择性吸附海水中的锂,经稀盐酸处理3小时,能解释95%以上被吸附的锂。

海水提铀技术

海水提铀是从海水中提取原子能工业铀原料的技术。海水中铀的蕴藏量约45亿吨,是陆地上已探明的铀矿储量的2000倍,但是浓度极低。所以海水提铀成本比陆地贫铀矿提炼成本高6倍。从20世纪60年代开始,日本、美国、法国等国家从事海水提铀的研究和试验,一般采用三种方法:

(1)吸附法:使用水合氧化钛、碱式碳酸锌、方铅矿石和离子交换树脂等吸附剂吸附海水中微量的铀;

(2)生物富集法:使用专门培养的海藻富集海水中微量的铀。据试验,某些海藻铀的富集能力很大,其铀含量甚至超过低品位铀矿的含铀量;

(3)起泡分离法:在海水中加入一定量的铀捕集剂(如氢氧化铁等,然后通气鼓泡,分离海水中的铀)。

日本是世界上第一个开发海水铀源的国家。日本是一个贫铀国,铀埋藏量仅有8000吨,因此日本把目光瞄向海洋。从1960年起,日本加快研究从海水中提取铀的方法。1971年,日本试验成功了一种新的吸附剂。除了氢氧化钛之外,这种吸附剂还包括有活性碳。日本已于1986年4月在香川县建成了年产10千克铀的海水提取厂。日本还制定了进一步建造工业规模的海水提铀工厂的计划,到2000年前年产铀达1000吨。

海洋金属砂矿

最早开采海洋金属砂矿的是美国。20世纪初,美国在阿拉斯加开设了诺姆砂金矿。这个矿沿诺姆海岸延伸5千米,矿层宽90米,厚03.~09.米;在岸上也有两层砂金砂,其中一层厚01.5米,另一层厚15.~3米,诺姆砂金矿的平均含量高达52.克/吨~50克/吨,是当今世界上最大的滨海砂金矿之一。

在白令海和阿拉斯加近海,人们在那里发现了长达数百千米的白金砂矿,是陆地上任何河流砂白金矿所望尘莫及的。

美国最重要的白金开采区是古德纽斯湾,它的开采量约占全国开采量的90%,每年大约可采2吨。在目前已探明的金属砂矿总储量中,占第一位的是钛铁矿。钛铁矿是名副其实的含铁的沙子,可以用来炼制钛铁合金。其次为钛磁铁矿;再次为磁铁矿。

日本南部九洲岛附近的浅海内发现了一个巨大的磁铁矿层。这座世界上最大的磁铁矿,储量在17亿吨以上。泰国普吉岛附近的锡砂矿。俄罗斯境内的拉普帖夫海和东西伯利亚海,英国的康沃尔近海也有较丰富的锡砂矿分布。美国加利福尼亚沿岸发现了总储量大约15亿吨的磷矿石;苏联科学家在日本海大陆架也发现有大磷矿。

此外,在墨西哥湾和南非的西海岸也发现了储量较富的磷钙石矿。当今世界开采独居石的地区主要在斯里兰卡和印度海滨5~70米深的海域中。印度是世界上独居石蕴藏量最多的国家之一,独居石藏量为200万吨。

海洋药物学

海洋药物学是一个新兴的边缘学科,它以研究海洋药物资源分布、储量、药性、临床应用以及海洋生物活性物质作为主要任务。海洋不仅蕴藏着极为丰富的渔业资源和矿产资源,而且它的海洋生物多样性也极为丰富,生物资源包含很多具有特异生物活性的物质,从而使海洋成为药物的宝库。当前,美、日等国家拨出巨资,成立海洋药物研究机构,从事直接从海洋生物中提取和合成药物的研究,而提取医治癌症、病毒性疾病和心脏病等对人类健康危害最大的疾病的药物为当前研究的重点。

海盐的来源

实际上,大洋深处的秘密,乃是大洋中脊。大约数万千米的洋中脊穿过世界各大洋,在洋底块板结合处,升涌的岩浆,形成新洋壳,同时,引起火山喷发,在大洋的边缘地区,形成“火环”。与这些过程有密切关系的岩浆源的水,就是氯、溴、碘、碳、硼和氮等元素与这些海水组分,形成了一个千百万年或是更为久远的、从不间断的来源。钠是由富含纳长石的火成岩经过长期风化而来的。这种从不间断的向海洋中添加盐分的作用,无疑补偿了蒸发等因素所造成的损失。因此,科学家们认为,海洋中的盐度在过去几百万年期间,似乎都是比较恒定的。

海洋地球化学

海洋地球化学是研究海洋中化学物质的含量、分布、形态、转移和通量的学科。它是地球化学中以海洋为主体的一个分支,也是化学海洋学的主体。

海洋鱼类

海洋鱼类以鳃呼吸、用鳍运动、大多数体表被有鳞片、体内一般具有鳔和变温的海洋脊椎动物。现生鱼类共2万余种,其中海洋鱼类约有12.万种,为鱼类中最繁盛的类群。

海洋生物发声

海洋中不少动物都会发声,这种声音属于水下噪声的一部分,对水下声探测和海洋生物研究都有重要的意义。海洋中会发声的动物有无脊椎动物、鱼类和哺乳动物。

海水盐度

海水盐度是指海水中全部溶解固体与海水重量之比,通常以每千克海水中所含的克数表示。海水盐度因海域所处位置不同而有差异,主要受气候与大陆的影响。它是研究海水物理、化学性质及其有关过程的一个重要指标。盐度=346.+00.175(E-P)。还水运动使不同区域中海水主要化学成分含量的差别减小到最低程度,因而其含量具有相对稳定性。

海水氯度

海水氯度是指海水中卤素离子含量的标度。使用银盐容量滴定法测定海水中氯离子时,除氯离子与银离子生成氯化银沉淀外,溴和碘离子也同时生成溴化银和碘化银沉淀。实用上把海水中能与银离子发生沉淀的离子全部当作氯离子。

海水的缓冲容量

海水具有一定的缓冲能力,这种缓冲能力主要是受二氧化碳系统控制的。缓冲能力可以用数值表示,称为缓冲容量。定义为使pH变化一个单位所需加入的酸或碱的量:海水的pH在6~9之间时缓冲容量最大。大洋水的pH变化主要是由CO2的增加或减少引起的。海水的缓冲容量除与CO2有关外,还与H3BO3有关。由于离子的影响,海水的缓冲容量比淡水和NaCl溶液都要大。

海水溶解氧

溶解在海水中的氧是海洋生命活动不可缺少的物质。它的含量在海洋中的分布,既受化学过程和生物过程的影响,还受物理过程的影响。这方面的研究,从19世纪就已经开始。在20世纪初期建立了适合现场分析的温克勒方法,以后进展比较快,至20世纪40年代前后,已取得了关于大洋中氧含量分布的比较完整的资料。

海洋表面微层

海洋表面微层又称海洋微表层,是海洋的表面层或表面膜。海洋水体中的物质不断向表面扩散,或被对流、上升流和上升的气泡带至海洋表面;大气中的物质因沉降作用或随降水而进入海洋表面;细菌等微生物的生化作用和光化学过程,也会在微表层中产生各种有机物质或无机物质,使微表层的化学组成和物理性质与其以下的海水本体不同。

海水微量元素

海水微量元素指海水中浓度等于或低于1毫克/升的元素。除海水常量元素、营养元素、溶解气体外,其余通称为海水微量元素。

海水中微量元素的分成和形成

海水中微量元素的含量很低,广泛地参加海洋的生物化学循环和地球化学循环,微量金属元素在海水中的存在形态有3类:(1)溶解态;(2)胶态;(3)悬浮态。溶解态又分成4种形式:(1)自由金属离子;(2)无机离子对和无机络合物;(3)有机络合物和螯合物;(4)结合在高分子有机物质上,微量元素的形态、平衡和转移的机理等,在海洋化学中很重要,因此近年来受到重视,特别自20世纪50年代以来由于提出海洋重金属的污染问题,研究工作正在深入进行。

海水中的微量元素处于动态平衡状态,是由岩石的风化作用而被河水及其他途径带入海洋,在海洋中又通过生物、物理化学及地质过程迁移至海底,使其在海洋中的浓度属于相对稳定的状态。但由于工业的发展,矿物的开采,加大了微量元素向海洋的输送量,假如输送的速率大于海洋自然平衡的速率,就会使这些元素在海水中的含量增高,一些有毒的重金属对海洋造成污染,影响海洋生物的生态平衡,从而对人类造成危害。

海水营养盐

溶解于海水中作为控制海洋植物生长因子的元素。主要是一些含量较微的磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐和硅酸盐。海洋植物生存除需要二氧化碳、氧气等气体外,还需要磷、氮、硅、硫、镁、钙等多种元素,以构成其蛋白质和细胞核等物质。海洋中铅直对流和上升流等将富含氮、磷、硅等营养盐的底层海水带至上层,因而,在河口、锋面、寒暖流交汇和上升流等区域,浮游植物生产量高,渔获量也高。

海水中的悬浮物

海水中包括胶粒在内的、分散度不同的各种悬浮物质,它们的粒径一般在几至几百微米之间。为了研究其化学组成,通常用孔径为04.5微米的过滤膜将其从海水中分离出来。悬浮物包含有机组分和无机组分两类:

(1)有机组分。主要是生物残骸、排泄物和分解物,由纤维素、淀粉等碳水化合物、蛋白质、类脂物质和壳质等所组成。

(2)无机组分。包括石英、长石、碳酸盐和黏土等来自大陆的矿物碎屑,在海水化学过程中所生成的硅酸盐等。

海洋游泳生物

海洋中有大量的能在水层中克服水流阻力、自由游动的海洋生物。它们都具有发达的运动器官,是海洋生物的一个生态类群。1891年德国学者E.H.哈克尔首先使用“游泳生物(Nekton)”一词。研究者对游泳生物各个门类形态、分类的研究早已进行,但把游泳生物作为一个生态类群进行研究,则是在哈克尔之后。1912年和1916年,奥地利O.阿贝尔分别在关于脊椎动物和头足类的著作中,第一次把隶属不同门类、具有不同体型、但在行动上有一定趋向性的水生生物归并为游泳生物。20世纪30年代以后,对海洋游泳生物的形态功能、生物力学以及生物声学等方面进行了许多研究。

海洋浮游生物

悬浮在水层中常随水流移动的海洋生物为海洋浮游生物。这类生物缺乏发达的运动器官,没有或仅有微弱的游动能力;绝大多数个体很小,须在显微镜下才能看清其构造,只有个别种的个体甚大,如北极霞水母最大直径可达2米;种类繁多,隶属于植物界和动物界大多数门类;数量很大,分布较广,几乎世界各海域都有。

海洋污着生物

污着生物是在船底和其他海中设施表面上的海洋生物,也称为海洋附着生物和海洋污损生物。这类生物一般是有害的,且附着在人工设施的表面上,不同于海洋岩礁上的固着生物以及养殖的贝、藻类和钻孔生物。

海洋钻孔生物

海洋钻孔生物是那些穿凿木船、木竹建筑、红树、岩石、珊瑚礁以及贝壳等海洋中物体的海生生物。它们中的一部分,世界各海域都有分布。它们中有的是为免受其他动物侵害而钻洞穴居,有的为摄食被穿凿的物体而钻孔。

海洋沉积生物

海洋沉积生物是体形较小、具有坚硬的介壳或骨骼并构成海洋生源沉积的海洋生物。海洋沉积生物是一个包括多个门类的海洋生态类群的统称,其主要成员为原生动物的有孔虫、放射虫、鞭毛虫;软体动物的翼足类、异足类;节肢动物的介形虫;以及苔藓虫、颗石类、硅藻类。它们中有的终生营浮游生活,也有的营底栖生活。浮游种类大部分是远洋性的,种类虽少,但数量巨大,是构成世界各大洋钙质软泥和硅质软泥的主要生源成分;营底栖生活的种类繁多,自滨岸泻湖至深海盆均有分布,主要集中于大陆架区,但对构成所起的作用,则远逊于浮游类群。

海洋细菌

海洋细菌指生活在海洋中的、不含叶绿素和藻蓝素的原核单细胞生物。它们是海洋微生物中分布最广、数量最大的一类生物,个体直径常在1微米以下,呈球状、杆状、螺旋状和分枝丝状的微生物。无真核、细胞壁坚韧。能游动的种以鞭毛运动。19世纪中期首次分离出一个海洋细菌,1865年分离出其中的奇异贝氏硫细菌。从1884年起,又研究深海细菌。早期只注重分类,1946年后进入以研究其生理和生态为基础的阶段。海洋细菌有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生以及浮游和附着等不同类型。海水中以革兰氏阴性杆菌占优势,常见的有假单胞菌属、弧菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、螺菌属、微球菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、枝动菌属、诺卡氏菌属和链霉菌属等10多个属;洋底沉积物中以革兰氏阳性细菌居多;大陆架沉积物中以芽孢杆菌属最常见。

海洋真菌

生活在海洋中的能形成孢子且有真核结构的微生物。大多数海洋真菌栖于某种基物而生活,少数自由生活,因此,真菌在海洋中的分布主要取决于寄主的分布。依其栖生的习性,海洋真菌可分成5种基本的生态类型:

(1)木生真菌。在海洋水体中数量最多和分布最广的高等真菌,营腐生生活,善分解纤维素。在热带海域和浅海环境中分布更加广泛。已知有子囊菌类76种,半知菌类29种,担子菌类2种。

(2)寄生藻体真菌。约占海洋真菌种数的1/3,其中以子囊菌类居多。有腐生、寄生和共生等类型。

(3)红树林真菌。多半是腐生菌,其中子囊菌类23种,半知菌类17种,担子菌类2种。

(4)海草真菌。数量很少,多栖居于叶部。

(5)寄生动物体真菌。只限寄生在外骨骼和壳部处。

海洋真菌和海洋细菌都参加海洋有机物的分解和无机营养物的再生过程,不断为海洋植物提供有效营养;但海洋真菌是海洋动物的寄生菌和致病菌,有的能使海洋植物致病,甚至使港湾设施中的木质结构腐烂;某些海洋真菌能破坏聚氨基甲酸酯等高分子合成材料。

海洋植物

海洋植物指海洋中利用叶绿素进行光合作用以生产有机物的自养型生物。从低等的无真细胞核藻类到高等的种子植物,门类甚广,共13个门,10 000多种。其中硅藻门最多,达6000种;原绿藻门最少,只有1种。海洋植物以藻类为主。海洋藻类是简单的光合营养的有机体,其形态构造、生活样式和演化过程均较复杂,介于光合细菌和维管束植物之间,在生物的起源和进化上占很重要的地位。海洋种子植物的种类不多,只知有130种,都属于被子植物。可分为红树植物和海草两类。它们和栖居其中的其他生物,组成了海洋沿岸的生物群落。此外,海洋植物还包含海洋地衣,它是藻菌共生体。海洋地衣种类不多,见于潮汐带,尤其是潮上带。

海洋藻类

海洋藻类是具有叶绿素、营自养生活、无胚的叶状体海洋孢子植物,简称海藻。它们具有下列三个特点:

(1)整个藻体都有吸收营养、进行光合作用和制造营养物质的功能。虽然有的海藻在外形上有类似高等植物根、茎、叶的构造,但在基本构造和功能上有着本质区别。实际上,不论其外形如何,从功能上说所有海藻的整个藻体基本是一个简单的叶,因而被称为“叶状体”植物。

(2)海藻的生殖器官与高等植物的种子不同,多为单细胞的孢子或合子;有些藻类的生殖器官虽然是多细胞的,但它们都直接参加生殖作用,不象高等植物生殖器官的细胞有生殖功能和营养功能之分。

(3)海藻的个体生活史是由孢子或合子开始的,它们不在母体内发育成为多细胞的胚,与高等植物的生活史不同。

海洋种子植物

海洋种子植物是海洋中能开花结果的高等植物。它们的种类不多,只有红树植物和海草两类,一般不包括盐沼植物。红树植物是热带和亚热带海滩上特有的木本植物。它们常常形成高矮不同的乔木或灌木丛林,形成红树林。在风浪比较平静、污泥淤积比较深厚、且有潮水淹没的浅海海湾和河口附近,最适宜红树植物的生长。

海草是指生长于温带、热带近海水下的单子叶高等植物。生活在热带和温带的海岸附近的浅海中,被认为是在演化过程中再次下海的植物。常在潮下带海水中形成草场。在世界上的分布很广,已知有12属49种,其中7属产于热带,2属见于温带;3/4的种类产于印度洋和西太平洋。中国沿海已知8属,其中海菖蒲、海黾草、喜盐草、海神草、二药藻和针叶藻等6属是暖水性的,产于广东、海南和广西3省区沿海;虾形藻属和大叶藻属是温水性的,主要产于辽宁、河北、山东等省沿海,其中的日本大叶藻的产地,延伸至福建省和台湾省沿海,甚至粤东、广西和香港沿海。海草场的腐殖质多,浮游生物甚丰,为幼小的鱼虾等海洋动物的繁生场所,也利于某些海鸟的栖息。大叶藻和虾形藻等干草,是良好的隔音材料和保温材料。

海洋有毒植物

海洋有毒植物是指含有毒素、危害人类和其他生物的海洋植物。主要是一些海洋有毒藻类包括许多浮游藻类和少数底栖(即定生)藻类。

浮游有毒藻类主要包含甲藻门和金藻门中的一些种类。其致毒物质统称为微型藻类毒素。这些毒素通过海洋生物的富集、的传递,逐级积累,影响水鸟、家畜甚至人类的健康。

海洋原生动物

体型微小的单细胞(包括由单细胞聚集成的群体)海洋动物。原生动物是动物界最原始、最低等的动物。其个体最小的约1微米,最大的为数厘米;一般都十分微小,需借助显微镜才能看见。单细胞个体的原生质中通常具有细胞核、食物泡,有的种类具有纤毛或鞭毛。

海洋发电动物

海洋中有一些具有发电能力的动物。迄今仅在鱼类中发现,称为电鱼。电鳐是发电能手,分布于热带和亚热带海域。

电鳐的发电器是由肌肉组织衍生而成,其发电部位随种类而异。发电器的放电是连续脉冲放电,高频率放电可达250~280赫,低频率放电只有10~20赫。温度对放电时间有影响,温度高时放电时间短,温度低时放电时间长。电能耗竭后,经过一段时间的休息可恢复放电能力。电鱼的发电器产生的电压,随种类不同相差很大,一般可由几伏到数百伏,最高可达近千伏。产于中国广东沿海一带的单鳍电鳐和双鳍电鳐,被当地渔民称为“震手”,电压为37~45伏。

海洋有毒动物

海洋有毒动物含有毒素、对人类和其他生物能致命或致病的海洋动物。海洋有毒动物现已知有1000余种,广泛分布于世界各个海域。分别隶属海洋无脊椎动物和海洋脊椎动物。海洋有毒无脊椎动物约有300余种,主要属于腔肠动物、软体动物和棘皮动物。在环节动物、节肢动物等门类中也有些有毒种属。

海中奇兔

海兔不是脊椎动物而是生活在热带和亚热带浅海里的一种软体动物——蚝、蚌等海洋贝类的近亲。遗憾的是,今天的海兔已经见不到自己的贝壳了。这是因为它的贝壳长期不用久而久之已经退化,变成了一片薄薄的透明角质层。海兔的头部长有两对触角,前面一对较短的专管触觉,后面一对细长的专管嗅觉。当海兔静止时那对细长的嗅觉器官就伸了出来,很像兔子的一对耳朵,而那蜷曲的身体便像一只兔子趴在地上,海兔也就由此得名。海兔既不会跑,也不会跳,只会慢慢地爬行。这种以海带和海藻为主要食物的海兔在沿海有许多种类,而在渤海沿岸仅有一种,那就是斑拟海兔。为了防御敌害,海兔具有奇异变色本领,当它静卧在珊瑚上时,能与珊瑚混为一色。除此之外,海兔还有两手御敌绝招:其一是位于外套褪下的腺体,能在受到敌害威胁时分泌出一种紫色的浓液,掩护自己乘机逃遁。海兔的嘴里还可吐出一种酸性乳状浓液,不仅有毒,还散发出一种令人作呕的气味。

海洋的组成

海洋由四部分组成:(1)海水水体——海洋的主体;(2)海岸——海洋的边缘;(3)海底——托起海水的固体层;(4)海空——海面以上的大气。可见,海洋是一个包括海水、水下、水上的立体概念,由具有固态、液态、气态的三态物质组成,由无机物和有生命的海洋生物并存的复杂的统一体。

海水的密度

海水的密度是指单位体积内海水所包含的质量。海水密度一般在10.2~10.7之间,它取决于温度、盐度和压力(或深度)。在低温、高盐和深水压力大的情况下,海水密度大。例如,在大西洋深层冷水中,海水密度就大。而在高温、低盐的表层水域,如赤道表层海水密度就小。一般情况下,由赤道向两极,温度逐渐变低,密度则逐渐变大。到了两极海域,由于水温低,海水结冰,剩下的海水盐分高,所以密度更大。因此,北冰洋附近海域海水密度都很高。

海蛇科

海蛇科是海洋中唯一的有毒爬行类,有50余种。它们分布于热带和亚热带海域中,在中国主要产于南海。

海蛇的毒素,主要有4种:

(1)神经毒素,会引起麻痹,导致死亡。

(2)卵磷脂酶,起破坏红血球作用。

(3)抗凝固酶,能阻止血浆凝固。

(4)透明脂酸酶,起扩散毒素作用。

海蛇毒素的致死量依种类而不同,一般为3~10毫克。通常每条海蛇所含的毒素量高达10~50毫克(千重)。所以被咬伤后死亡率很高,可在数小时内死亡。但注射抗毒蛇血清,能很快治愈。

海洋发光生物

海洋发光生物是自身具有发光器官、细胞(包括发光的共生细菌),或具有能分泌发光物体腺体的海洋生物的统称。海洋中能发光的生物种类繁多,有浮游生物、底栖生物和游泳动物。“生物发光”它是化学发光的一种类型,是化学能转换为辐射能过程中放射出的可见光,因为散发的热量非常少,又称为冷光。

鱼类发光现象是由于体上分布了一些发光的器官,这种器官内的某些特殊物质在缓慢的氧化过程中放出一种“冷光”。发光器官由四部分组成:腺体、水晶体、反射器、色素体。有些鱼类发光,是由于自身组织中具有一种能发光的细菌与其共生,或由皮肤分泌一种能够发光的液体,即荧光素。发光的生物学意义:种类识别、照明、引诱食饵、惊吓敌害。

海岸

海岸指海洋和陆地相互接触和相互作用的地带。包括遭受波浪为主的海水动力作用的广阔范围,即从波浪所能作用到的深度(波浪基面),向陆延至暴风浪所能达到的地带。

在漫长的海岸带蕴藏着丰富的生物、矿产、能源、土地等自然资源。还有众多深邃的港湾,以及贯穿内陆的大小河流。它不仅是国防的前哨,又是海、陆交通的连接地,是人类经济活动频繁的地带。这里遍布着工业城市和海港。海岸具有奇特的、引人入胜的地貌特征,可辟为旅游基地。在海岸及其邻近地带居住着世界人口的2/3,由此给海岸、河口的生态系统和生态环境带来不同程度的影响。海啸、飓风和台风侵袭海岸和海滩,对沿海的工业、农业造成危害。

海岸类型

按不同的海岸形态和成因划分的各种海岸类别。在海岸发育过程中,由于受地壳运动、地质构造、岩石性质、海水运动、海面变动、原始地貌、入海河流以及生物等因素的影响而形成的不同类型的海岸形态。按其形态和成因可分为:

(1)平原海岸。又称“沙岸”,由巨厚而松散的沉积物组成,这种海岸平直、单调,岸上地势平坦,有些地方多沙洲、浅滩。主要以分布在大河入海处的三角洲最为典型。

(2)基岩海岸。主要由比较坚硬的基岩组成,并同陆地山脉或丘陵毗连。这种海岸地势险峻,岸线岬湾曲折,坡陡水深,岛屿星罗棋布,多天然良港。

(3)生物海岸。是生物(活的和死的)对海岸的附加作用。最具代表性的有红树林海岸与珊瑚礁海岸。

海岸的组成

(1)海岸(狭义)。紧邻海滨,在海滨向陆一侧,包括海崖、上升阶地、海滨陆侧的低平地带、沙丘或稳定的植被地带。

(2)海滨。也称海滩。从低潮线向上直至地形上显著变化的地方(如海崖、沙丘等),包括后滨和前滨。有人认为海滩尚应包含与海滩发育过程密切相关的水下部分。后滨指由海崖、沙丘向海延伸到前滨的后缘,其上发育暴风浪所形成的滩肩,有高度不大的陡坎或陡坡。滩肩向海一侧的边界为海滩坡度突变处,称肩顶或滩肩外缘。前滨指肩顶至低潮线之间的滩地。邻近肩顶的前滨部分,通常坡度较陡,也称滩面。

(3)内滨。自低潮线向海直至破波带的外界。有些内滨存在水下沙坝和水下浅槽。

(4)外滨。破波带外界向海一侧的底部较平缓地带(也有人认为外滨从破波带外界起延伸至陆架边缘为止)。但有些学者未划出内滨,而将自低潮线开始的向海延伸部分(包括上面的内滨)统称为外滨。

(5)近岸带。包括海滩和水下泥沙活动的地带,约在水深10~20米的范围内。

海岸沙堤

海岸沙堤是与海岸平行的狭长沙质堆积体,一种海岸堆积地貌。有的沙堤沿海岸分布在高潮线以上,称滨岸沙堤,是波浪将侵蚀物质向岸搬运,堆积于海岸的产物。有的沙堤呈连续或间断地分布在岸外海滨,被泻湖与陆地隔开,称为岸外沙堤。

海岸沙嘴

海岸沙嘴是海岸地貌形态之一。沿岸漂移的沙砾绕过突然转折的岸段,一部分沙砾逐渐沉积下来,形成一端衔接海岸,一端沿着漂移方向伸延入海的狭长堆积地貌。波浪作用下的沿岸沙砾流,由波能较高的岸段向波能较低的岸段运移,可形成沙嘴。如岬角与港湾相连的岸段,因波浪折射,岬角被侵蚀的碎屑物质向港湾移动,在沙砾流容量减。

海岸泻湖

海岸地带由堤岛或沙嘴与外海隔开的平静的浅海水域,称为海岸泻湖。它和外海之间常有一条或几条水道沟通。由于泻湖地处海陆相交的特殊地带,受河流和海水的共同影响,因而在水文特征和沉积作用上都具有特殊性。泻湖水深一般不足10米,呈狭长带状平行于沙堤延伸,在内侧滨海低地,常有盐沼分布,沙堤内侧为平缓潮滩。泻湖常由一条或几条水道与外海连通或高潮时与外海相连。在潮流入口处,泥沙随潮而入,水道内侧形成涨潮三角洲,在水道外侧形成落潮三角洲。水体盐度一般自潮流入口向河口方向递减。当泻湖与外海水体频繁交换时,其盐度接近于海水盐度,若不发生水体交换,尤其在干燥地区又无河流注入和大气降水,蒸发量大于降水量,其盐度要高于正常海水。泻湖与外海隔离以后,形成一个稳定的沉积环境,被沉积物填满后成为潮滩,再逐步演化为海岸平原。泻湖为沿岸的港口建设和航运提供了良好的条件,也是天然养殖场。泻湖因其独特的地理环境及波浪状况还可开发为旅游区和水上运动基地。

海底地形

海底地形与陆地一样,有山岭、高原、盆地、丘陵等形态。海底地貌按洋底起伏的形态特征,大致可分为大陆架、大陆坡和大洋底三部分。大陆架是指陆地向海洋延伸的平浅海底。大陆坡是大陆架与深海底之间较陡的陡坡。大洋底是海洋主要部分,有海岭、海脊、海底高原等正地形;也有海沟、海槽、深海盆地等负地形。

海盆

海盆是大洋的主体部分。洋底下凹并为海岭或海底隆起所分割的盆地。面积大,外形呈圆形或椭圆形,底部较平坦,深度3000~6000米(大多为4000~5000米)。覆盖着深海沉积,以化学沉积和生物沉积为主。

海底山脉

海底山脉又称“海脊”或“海岭”。深海底部狭长绵亘的高地。长度可达上万千米,宽1000~3000千米,高2000~4000米。个别山峰出露水面成为岛屿,如此大西洋的亚速尔群岛,南大西洋的阿森松岛等。大西洋中央海底山脉,纵贯南北,山脉走向与大洋轮廓一致,呈S形。太平洋海岭分布在中部,南北绵延1万千米以上。印度洋海岭分布呈“人”字形。

海底峡谷

海底峡谷是横剖面呈V字形的海底地形。发育于大陆边缘,主要在大陆坡上,头部多延伸至陆坡上部或陆架上,甚至接近海岸线,谷轴弯曲,支谷汊道甚多,形似陆上的峡谷。峡谷头部平均水深约100米,末端水深多在2 000米左右,少数可深达3000~4000米。多数可延伸至大陆坡麓部,峡谷口常为缓斜的海底扇地形。

海底扇

从大陆坡麓向外海缓斜的扇形地称海底扇。在海底峡谷的前缘,为沉积物所覆盖。又称深海扇或海底三角洲。

海底扇可分为4个单元:

(1)上部扇带。具凹形剖面,坡度陡达1/100,有一条深切的沟谷。

(2)中部扇带。具凸形剖面,坡度约1/500,为放射形的沉积最厚的隆起部分。

(3)下部扇带。坡度约缓至1/1000,表面光滑而微有起伏。

(4)末端扇缘。表面平整,与深海平原相接。

海底扇沉积物的类型

海底扇沉积物有如下类型:

(1)碎屑流堆积。峡谷出口和上部扇带中为杂乱的砂砾,分选差。

(2)液化流或粒屑流堆积。有少量砂砾,分选较好。

(3)浊流层。发育于中部和下部扇带的谷中的,是从高流态浊流中沉积下来的物质;发育于扇谷的内部和外侧的,是从低流态浊流中沉积下来的物质。

(4)半远洋沉积。主要是陆源泥砂和生物源物质,分布于扇谷间、下部扇带和扇缘。扇谷内的沉积物颗粒较粗,扇谷间颗粒较细。沉积物中常含有植物和浅海生物的残骸,它们都是浊流从大陆边缘搬运至此而沉积下来的。

海底扩张说

沿大洋中部穿透岩石圈的裂缝或裂谷向两侧扩展并导致新生洋壳的学说。它认为地幔物质在这种裂缝带下因软流圈内的物质上涌、侵入和喷出而形成新的洋壳,随着这个作用不断进行,新上涌侵入的地幔物质把原已形成的洋壳向裂谷两侧推移扩张,致使洋底不断新生和更新。由于洋壳不断向外推移,及至海沟岛弧一线,便受阻于大陆而俯冲下插于地幔,达到新生和消亡的消长平衡,从而使洋底地壳在2~3亿年间更新一次。

“海底扩张”说,恰好可以解释当年魏格纳无法解释的大陆漂移理论。我们知道,地球是由地核、地幔、地壳组成的。地幔的厚度达2900千米,是由硅、镁物质组成,占地球质量681.%。因为地幔温度很高,压力大,像沸腾的钢水,不断翻滚,产生对流,形成强大的动能。大陆则被动地在地幔对流体上移动。形象地说,当岩浆向上涌时,海底产生隆起是理所当然的,岩浆不停地向上涌升,自然会冲出海底,随后岩浆温度降低,压力减少,冷固凝结,铺在老的洋底上,变成新的洋壳。当然,这种地幔的涌升是不会就此停止的。在继之而来的地幔涌升力的驱动下,洋壳被撕裂,裂缝中又涌出新的岩浆来,冷凝、固结、再为涌升流动所推动。这样反复不停地运动,新洋壳不断产生,把老洋壳向两侧推移出去,这就是海底扩张。

在洋底扩张过程中,其边缘遇到大陆地壳时,扩张受阻碍,于是,洋壳向大陆地壳下面俯冲,重新钻入地幔之中,最终被地幔吸收。这样,大洋洋壳边缘出现很深的海沟,在强大的挤压力作用下,海沟向大陆一侧发生顶翘,形成岛弧,使岛弧和海沟形影相随。海底扩张说的诞生,可以解释一些大陆漂移说无法解释的问题。当年魏格纳的“大陆漂移”学说,被赫斯教授的“海底扩张”学说所代替就是情理之中的事了。20世纪60年代后,被人们一度冷落的“大陆漂移”学说又重新受到人们的重视。

海底扩张说的验证

海底扩张说从以下事实得到验证:

(1)1963年FJ..瓦因和D.H.马修斯从地磁场极性的周期性倒转的分析发现洋中脊区的磁异常呈条带状、正负相间、平行于中脊两侧,对称延伸,其顺序与地磁反向年表一致。这一事实证明了洋底是从洋中脊向外扩展而成,洋底磁异常条带因顺序相同而具有全球的可对比性。

(2)1965年威尔逊提出了转换断层的概念,证明岩石圈板块的水平位移成为可能,并因此阐明了洋中脊的新生洋壳和海沟带的洋壳消减之间的消长平衡关系,即扩张速率与消减速率相等。通常用扩张速率来表示海底扩张作用的强度,一般以一侧的速率来表示。太平洋的扩张速率为每年5~7厘米,大西洋的扩张速率为每年1~2厘米。

海底热液矿床

海底热液矿订是指同海底热泉有关的多金属硫化物矿床。海底热泉自海底喷口喷出。发生于海洋脊轴附近。1965年在红海首次发现。1977年伍兹霍尔海洋研究所R.巴拉德等乘阿尔文号潜水器在加拉帕戈斯裂谷发现的热泉及1977年在北纬21°的东太平洋海隆观察到温度最高达380±30℃的热泉,其热液刚喷出时清澈透明,与海水相混时遇冷便激起混浊的碱性水柱,并析出很细小的铁、铜、锌等的硫化物颗粒,它们堆积在热泉口旁,成为海底热液矿床。矿床类型已发现的超过11处,依产出位置可分为:大洋中脊型、岛弧—边缘海型、热点型和活动断裂型。

海底火山

海底火山是指浅海和洋底的各种火山,包括死火山和活火山两种。按分布位置又可分为边缘火山、洋脊火山和洋盆火山三类。边缘火山大多分布在大陆边缘与洋盆交界的岛弧处;洋脊火山大多顺大洋中脊的脊部沿走向呈串形出现;洋盆火山分布在大洋盆地的底部,呈点状散布,较高的称海山,较低的称海丘。全球约有海底火山20000座,其中太平洋分布最广,约有10000座。海底火山有尖顶和平顶两种。平顶的又称“桌状山”,其顶部水深深于200米。一般认为是曾经露出海面的古代火山锥,其顶部被波浪削平后下沉而形成。

海底表层物质组成

海底表层物质组成,在海道测量中称底质。在航海中,选择锚地、停泊场,军事上布设水雷、潜艇坐底、舰船登陆,海洋工程建设中的选址,科学研究中分析海底地貌等都需要底质资料。

在用水铊、测深杆测水深时,水铊和测深杆底部凹孔内涂上牛油,当水铭和测深杆着底时就会使底质黏附在牛油上,直接获得底质资料。利用特制的形如抓斗的采泥器,直接沉入海底,可抓取5~10厘米厚的泥沙底质。我国目前主要使用重力式取样管。用它可采集到04.~3米厚的泥沙底质样品。还有一种专制的底质采集器,拖于船后,除泥沙外,还可采集到巨砾、贝壳、岩石碎屑等底质。根据测深仪回波信号的宽、窄,强、弱,可以判定底质的类型,如泥沙底回波信号平缓,岩石底信号参差不齐。也可用浅地层剖面仪探测海底一定厚度的物质结构和分布。

海洋中可利用的资源

海洋中有鱼类、贝类等动物和藻类等生物20余万种。在古代,生活在海边的人们就捕鱼虾,以海洋生物作为食物的重要来源。到20世纪80年代,海洋水产品产量已达到6000多万吨,占世界水产品总量的85%以上。水产品作为人类的食品,潜力还很大。例如,仅南大洋的磷虾,据统计常年可维持在几十亿吨,若每年捕几亿吨,即可满足全人类对水产品的需求。许多海洋生物还是重要的医药原料和工业原料。贝壳、珊瑚可加工成很受欢迎的工艺品。海鸟粪是极好的肥料。

海平面变动

海水面的升降变动称为海平面变动。它是海水量、水圈运动、地壳运动和地球形态变化的综合反映,地球演化的一个重要方面。海水时刻在运动,海平面也不断在变动。这种变动有短期的,如日变动、季节性变动、年变动和偶发性变动等,主要与波浪、潮汐、大气压、海水温度、盐度、风暴、海啸等因素有关,其升降幅度小,且常是局部的(见平均海平面);也有长期的,即地质历史期间的海平面变动,其变动幅度大,是大区域性的,甚至是全球性的。海洋地质学主要是研究长期的海平面变动。长期海平面变动引起的最直接后果是海侵或海退。它导致海岸线移动,海陆变迁,对大陆架和海岸地貌、浅海与近岸沉积和矿产的基本特征产生很大影响,使海岸工程、港湾建筑遭受侵袭。

海底矿产资源

海底的各类矿产资源,包括海滨砂矿在内,统属海底矿产资源。海底矿产资源丰富,从海岸到大洋均有分布。海滨砂矿床很早已被人类开采利用。浅海的石油勘探已遍及世界各个海域,现已扩展到半深海区域。目前海上产油量约占世界总产量的1/4,所占比重今后还会增长。深海锰结核和海底热液矿床等储量巨大,含金属品位高,随着开采技术日趋成熟,将进入开发深海底矿产资源的新阶段。根据矿床的成因、赋存状况等,海底矿产资源可分为砂矿、海底自生矿产和海底固结岩层中的矿产几种类型。

海底石油资源

世界上大陆架的面积约有2700多万平方千米。大陆架和深海(如海沟带)之间,还有段很陡的斜坡,称为大陆坡,已发现这里也有大量的油、气资源。大陆坡的面积比大陆架还要大,有3800多万平方千米。两者合计,相当于陆地沉积岩盆地面积的两倍。海洋的这些区域具有形成油、气积聚层需要的最好的地质条件,通常这是地壳稳定拗曲区域,覆盖着非常厚的沉积物,陆地的油矿与气矿一般是与这样的地带联系着的。大陆架是陆地的直接延续,大约在一万多年前也曾经是陆地的一部分。人们对大陆架的碳氢化合物的形成规律有了比较透彻的研究。已发现深海盆地也有大量油、气资源。

在墨西哥的深达3500多米的海渊中钻井,探明有含油沉积岩层。因此,大陆坡将成为人们向海洋探寻油气宝藏的场所。目前,全世界石油总产量中,将近30%来自海底。海底天然气所占比例接近总产量的12%。现在大部分拥有出海口的国家均在从海底寻找并开采石油与天然气。

据估测,全世界可采石油储量3000亿吨,其中海底石油约1350亿吨,迄今已发现的海洋油气田1600多个,已有40多个国家的海域在生产石油和天然气。几乎所有的大陆架都成为勘探、开发石油的对象和场所,都是很有希望的海洋油气区。

海底岩石

海底岩石是指在海底或洋底固结了的坚硬的岩石,它往往处在松散或松软的海底沉积物之下。在漫长的地质时期,远古时期的沉积物,通过自然压实、高温作用会变成坚硬的岩石。海底和洋底由于受不同的地壳运动和成岩环境的影响,会产生多种多样的岩石。因此,海底岩石的种类繁多。

海底沉积岩

大洋的沉积岩,是大洋沉积物凝结硬化而成的。据海洋地质学家的广泛调查,它们最老的不会超过距今2亿年,在地质年代称为中生代早期。这比大陆上的沉积岩年龄短几亿年至十多亿年。一般来说,离大陆近的,沉积岩的厚度厚,年龄也老,远离大陆的海下沉积岩较薄,也较年轻。这些沉积岩有砾岩、砂岩、页岩、泥质岩、石灰岩和生物礁灰岩等。我国南沙考察队在永暑礁于1990年和1994年先后进行钻探,在17米以下至400多米都钻取到珊瑚灰岩和生物沙砾岩等。

海底岩浆岩

地壳运动,海底扩张,板块碰撞和俯冲以及断裂等作用,使地幔深处的岩浆喷发,形成岩浆岩。它主要分布在大洋和海底的张裂带,如大洋中脊,海底裂谷等处。一般新生洋壳的岩石是拉斑玄武岩,偶然也会有碱性玄武岩、粗面岩和流纹岩等。海底的岩浆岩,以洋中脊、岩浆喷溢的裂谷上的地质年龄较年轻,远离洋中脊和裂谷的岩浆岩的地质年龄较老。

海底变质岩

变质岩就是原来的沉积岩或岩浆岩经过地壳运动,在高温高压的影响下,引起性质上的变化而形成的岩石。在高压低温与低压高温的不同作用下,会形成不同的变质岩。在高压低温下形成蓝片岩,即蓝色片岩,又叫蓝闪石片岩。在海沟靠大陆的一侧,可以找到这种变质岩。在低压高温下形成片麻岩。它受上升的高温岩浆的影响而成。当它于深层侵入岩一起在高温低压下,会成为混合片麻岩。在地壳运动的板块碰撞的俯冲带上出现。在板块俯冲过程中,把不同的岩石经过挤压搅拌,破坏穿插,相互混杂在一起,成为杂乱无章的混杂岩。海沟是板块俯冲的地带,因此在海沟会找到混杂岩。因大陆架原是大陆的一部分,它的海底岩石与大陆岩石没有什么区别。在海边的潮间带,在钙质生物较丰富的岸滩,产生较年轻的岩石——海滩岩,它是在几千年内形成的。

海洋地球物理测量

海洋地球物理测量是对海洋底部地球物理场性质的测量。

海洋地震测量

海洋地震测量是通过敷设于海洋底部的地震仪观测天然地震的体波和微震,探索底部的构造运动;根据纵横体波的传播速度和面波的频散曲线,探索地球的结构、地壳厚度和低速层的展布等。通过人工震源的震波,查明海洋底部界面的深度、产状和地层物质属性。

海洋重力测量

海洋重力测量是用重力仪在调查船上或海底观测岩层质量分布的不均匀性;通过对重力异常的分析,研究地球形状、莫霍面起伏,计算异常地质体及其密度界面的产状和埋藏深度,研究地壳均衡现象,以及地球内部的动力作用。

海洋磁力测量

海洋磁力测量是为了分析海底岩石和矿石的磁性差异所产生的磁异常场,探索区域地质特征,如结晶基底的起伏、沉积的厚度、大断裂的展布和火山岩体的范围等,并寻找磁性矿物。

海底热流测量

海底热流测量用以探索地球内部的热状态和海底区域构造。

海洋电法测量

海洋电法测量是利用地球电场和人工电磁场研究海底的电性结构。

海洋放射性测量

海洋放射性测量是寻找海底放射性及其伴生矿床。

海洋地质学

海洋地质学是研究地壳被海水淹没部分的物质组成、地质构造和演化规律的学科。研究内容涉及海岸与海底的地形、海洋沉积物、洋底岩石、海底构造、大洋地质历史和海底矿产资源。它是地质学的一部分,又与海洋学有密切联系,是地质学与海洋学的边缘科学。海洋覆盖面积约占地球表面积的71%。它是全球地质构造的重要组成部分,也是现代沉积作用的天然实验室。海底蕴藏着丰富的矿产资源,是人类未来的重要资源基地。海洋环境地质和灾害地质直接关系到人类的生产和生活。海洋地质调查还是海港建设、海底工程和海底资源开发的基础。因此,海洋地质学具有重要的理论和实践意义。

海洋测绘

海洋测绘是测绘学的一个分支学科。从这个分支学科的名称,我们就可以清楚地知道,海洋测绘的对象是海洋。由于海洋是由各种要素组成的综合体,因此海洋测绘的对象可以分解成各种现象。这些现象可分成两大类,就是自然现象和人文现象。海洋测绘不仅要获取和显示这些要素各自的位置、性质、形态,还包括他们之间的相互关系和发展变化,如航道和礁石、灯塔的关系,海港建设的进展,海流、水温的季节变化等。

由于海洋区域与陆地区域自然现象的重要区别在于分布有时刻运动着的水体,使它的测绘方法与陆地测绘方法有明显的差别,因此陆地水域江河湖泊的测绘,通常也划入海洋测绘中。

海洋管辖权

20世纪70年代之后,人们看到了海洋对一国发展的重要意义,便开始逐鹿海洋。这场斗争是从扩大海洋管辖权开始的。从3海里到12海里,再到200海里,均来源于“大炮射程论”的3海里领海宽度,在广大第三世界国家崛起的时代受到了挑战。他们要求更宽的领海,以切实维护本国的海洋权益。专属经济区概念的提出、发展和专属经济区制度的形成,是同拉丁美洲国家反对海洋霸权主义,维护200海里海洋权益的斗争紧密相联的。智利、秘鲁等国家以及一些国际组织,都曾对这个问题发表过宣言、声明。我国一贯支持发展中国家为维护海洋权的正义斗争,坚决支持他们提出的关于200海里专属经济区的合理主张。

但是,专属经济区的法律性质和法律地位,却是第三次联合国海洋法会议上争论最激烈的问题之一。一部分国家坚持“领海论”,美国、英国等海洋大国坚持传统的领海以外就是公海的观点,认定专属经济区具有公海的性质;而许多发展中国家认为,200海里专属经济区既不是领海,也不是公海,而是自成一体的、属于沿海国专属管辖的区域,但它并不构成沿海国领土的组成部分,沿海国对它的权利,只限于经济和资源方面。现代国际海洋法确定了领海、毗连区、专属经济区、大陆架等国家管辖海域的法律制度后,国家之间在扩大管辖海域方面的争执并没有减少。

海底地震的分布

海底地震分布规律和发生机制的研究,是板块构造理论的重要支柱。海底地震及其所引起的海啸,会给人类带来灾难。海底地震主要分布在活动大陆边缘和大洋中脊,分别相当于洋壳的俯冲破坏与扩张新生地带。两带的地震活动性质截然不同。

(1)活动大陆边缘地震带。位于板块俯冲边界,主体是环太平洋地震带,此外还包括印度洋爪哇海沟附近,大西洋波多黎各海沟及南桑威奇海沟附近的地震带。环太平洋地震带释放的地震能量约占全球总量的80%。这里既有浅源(<70千米)地震,也有中源(70~300千米)地震和深源(300~700千米)地震,地震带较宽。震源深度通常自洋侧(海沟附近)向陆侧加深,构成一倾斜的震源带,称贝尼奥夫带。全球几乎所有的深源地震,以及大多数的中、浅源地震都发生在板块俯冲边界。已知全球最大震级(89.级)即发生在这里。

(2)大洋中脊地震带。该处为分离型板块边界,只有浅源地震,地震带狭窄、连续,宽度仅数十千米,释放的地震能量占全球总量的5%。

海底地震引发海啸

海底地震引发海啸因素诸多,但主要因素有4个:首先,地震震级大。若地震震级小,则不足以激发海面至海底整个水体波动;其次,地震机制。当海底地震机制为倾滑型地震时,亦即断层上下错动的地震,容易激发海啸;再次,海底地震震源浅,易激发海啸;第四,震源破裂过程。当地震发生在海底深部时,海啸仅在开阔的海面传播,海浪波动幅度并不大,一般不具杀伤力,只是当它逼进海岸时,波浪猛然抬升,才形成巨大的破坏力。

海水密度的物理特征

海水的密度是海水的一个重要物理特征。密度大,海水的浮力就大。经常出海航行的人都知道,轮船的“吃水”(船体在水面以下的深度)在不同海区是不都一样的,这主要取决于海水的浮力,也就是说与海水的密度有关。海洋深层几乎所有的海水运动都是由海水的密度差异引起的,密度大的下沉,密度小的上升。人们把海水密度在沿直方向上突然变大的水层叫密度跃层。一般情况下,海水的密度分布是稳定的。它随着海水深度、温度和盐度的变化而变化。海水温度低、盐度和水深增大,密度变大,反之,则变小。通常表层海水密度小,向下密度逐渐变大。但由于外界干扰,如水文气象条件变化,使某一深度的海水密度变化一反常态,突然变得特别大。在那里,深度增加不是很深,可是密度却急剧增加,好像隔了一层屏障,上面密度小,而下面密度大。这就是我们所说的密度跃层。

海洋生物技术

海洋生物技术的基础是分子生物学。它给海洋生物学家提供了通过改变遗传分子,人工设计海洋生物性状提供了可能。经过近几年的研究,人们试图用人工的方法,把不同海洋生物的脱氧核糖核酸分子提取出来,在体外进行切割、嫁接,再放回到海洋生物体中,使不同海洋生物的遗传特性得到实现。目前,已经找到了把一些基因接种到一些动植物里的方法。这种生物技术的应用前景十分广阔,它广泛应用于海水养殖业中,包括育种、性别控制、养殖新技术和病害防治等。在欧洲的尤里卡计划中,就有支持挪威和西班牙开发改善牡蛎营养和遗传的新技术。

目前,世界各国海洋生物技术的研究又有新的发展。一是探索有价值的海洋生物种群;二是利用生物技术开发新的海洋动植物优良品种,用于水产养殖业;三是利用海洋生物技术从天然生物中提取或者加工各种化工产品;四是从基因工程理论上阐明生物的特殊功能,并在可能的范围内加以利用;五是用基因工程理论阐明海洋生态系统存在与发展的规律,并对其进行人为的控制;六是建立海洋生物利用系统,包括海水养殖新技术和海洋生物生产系统。

海洋工程

海洋工程,从地理的角度来说,可分为海岸工程、近岸工程(又称离岸工程)和深海工程三大类。一般来说,位于波浪破碎带一线的工程,为海岸工程;位于大陆架范围内的工程,为近岸工程;位于大陆架以外的工程,为深海工程,但是在通常情况下,这三者之间又有所重叠。从结构角度来说,海洋工程又可分为固定式建筑物和系留式设施两大类。固定式建筑物是用桩或者是靠自身重量固定在海底,或是直接坐落在海底;系留式设施是用锚和索链将浮式结构系留在海面上。它们有的露出水面,有的半露在水中,有的置于海底,还有一种水面移动式结构装置或是大型平台,可以随着作业的需要在海面上自由移动。

海上人工岛

海上人工岛是在近岸浅海水域人工建造的陆地,是具有多功能的海洋工程,可用于修建深水港、海上机场、海上城市,也可供近海油气开发、海底矿产(如煤矿、铁矿、砂矿等)开发、水产品加工、废品处理等充当基地,亦可用作为大型火力电站或核电站站址,以及毒品和危险品仓库等。这种海洋空间利用方式可缓解原有城市的人口密集、交通拥挤、噪声、饮用水和空气污染等都市问题。1961~1990年的30年间全世界的海上人工岛工程项目多达400项,较大型项目50项,工程水深一般20~100米,少数达1000米;离岸最近的01.千米,最远的达150千米,一般分为固定式和浮动式两大类,用海底隧道或跨海桥梁与陆岸连接。日本神户人工岛、六甲人工岛、东京湾人工岛为此类海洋工程的典范。

香港、澳门的闹市区都曾是大海。香港岛的商业闹市、港区、公寓几乎都是建筑在填海地上,在这个6平方千米的新城区,居住着69万人口,约占全岛的58%。澳门本岛原面积仅27.8平方千米,现在面积增加了1倍多。澳门繁华区几乎都集中在这块新区上。

海上工厂

海上工厂是利用海域便利条件而设置的生产设施。所谓“海域便利条件”系指就地利用廉价的海洋能、广阔的海域空间、丰富的海洋生物资源等,海上工厂多为浮动式,可以转移。如日本等国建造的“海明”号波浪发电装置,美国建造的夏威夷温差发电装置实际上就是一座利用波浪能和温差能的发电厂。日本为巴西兴建的巴西利亚纸浆厂建在两艘长230米的船上,年产漂白纸浆26万吨;德国一座海上氨厂日产氨1000吨;新加坡一个海上奶牛场饲养奶牛6000余头,照明和生产用电全都来自海藻和牛粪所产生的沼气,沼气还驱动海水淡化装置,提供饮用水。此外,随着海洋开发规模的扩大,人们还设想在海底建造采油厂、炼油厂、采矿厂、选矿厂等,以降低生产成本,节省海上空间。

海洋监视卫星

海洋监视卫星是用于探测、识别、跟踪、定位和监视全球海面舰艇和水下潜艇活动的卫星,它能提供舰船之间、舰岸之间的通信,是20世纪70年代发展起来的十分先进的卫星技术。由于它所覆盖的海域广阔,探测目标多而且是活动的,所以它的轨道较高,并且多采用多星组网体制,以保证连续监视。海洋监视卫星分为电子型和雷达型两类,它是军事预警和侦察卫星发展的一个重要分支。海洋监视卫星问世以来,广泛用于发现和跟踪海上军用舰船,探测海洋各种特性。海浪的高度、海流强度和方向、海面风速、海水温度和含盐量等等数据,都是极为宝贵的军事情报。前苏联和美国都先后发射了这种卫星。美国的“海洋1号”卫星能利用其侧视雷达全天候地监视海上小型船只,它还能探测出高度不过10厘米的海浪。

海底森林

在我国深圳经济特区南部,深圳湾的水面,有一块面积为304公顷的福田红树林鸟类自然保护区。每当海潮时,这些生长在海滩上的红树林,就被淹没在海中,潮水退去,它们又重新从海水中冒出来,人们称它为“海底森林”。这一株株红树,是由红树的一个个胎生幼株发育而成的胎生植物。

站在红树林旁,人们可以看到在红树母株上结满几寸长的“角果”,犹如丰产的四季豆垂挂藤架。其实,这些“角果”并非果实,而是一株株已由种子萌发的幼苗。这些幼株将靠自身的重力与母体脱离,坠入淤泥,在半天之内即可生根扎入土壤中,赶在海潮来之前,这已是“锚”在海滩里的一株小树了。这样,它就可以避免被潮水卷入大海。但是,也是一些幼株,坠落时正值潮水上涨,不能顺利地“锚”入淤泥而破卷入海中漂泊。而这些胎生的幼株,在母体上就已形成了忍耐海水盐渍的性能。当它在海“游历”一些时间之后,一旦海潮又将其送上海滩,它又能迅速向下扎根,长大成树,盘根错节,牢固地扎根于海滩的淤泥之中,发展成为一种湿生的常绿乔灌木植物群落。

这些胎生植物都是些很有用的植物。深圳自然保护区的红树形成一道大致与海岸平行的绿色屏障和密结的栅栏,可防风浪,固堤坝,保农田,护航道,沉淤泥。这里又是候鸟的天堂,每当季节交替,便有南起澳大利亚、新西兰、北到蒙古、西伯利亚的10万只候鸟在此歇脚。这里四季常青,蓝天、碧海、绿树、飞鸟,构成了一幅恬淡清新的图画。红树的木材耐腐蚀、用途广。从红树树身的汁液中,可以提取防腐剂,用来涂抹鱼网、皮革、木器,起防腐作用。胎萌幼苗可用作饲料。

海底热液矿床

海底热液矿床是与海底热泉有关的一种多金属硫化物矿床。它是由于海水侵入水深2000~3000米海底裂缝中,被地壳深处热源加热并溶解了地壳内的多种金属化合物后,再从洋底喷出,突遇冷海水而凝结生成的沉淀物。又称“多金属软泥”或“热液性金属泥”,含有铜、铅、锌、锰、铁、金、银等多种金属。其中,金、银等贵金属的含量高于锰结核矿,被称之为“海底的金银库”,其经济价值也高于锰结核。

海底锰结核

锰结核是一种深海海底自生的锰矿产,又称锰矿瘤、锰矿球、大洋多金属结核矿等。主要成分为锰和铁的氧化物和氢氧化物,含铜、镍、钴等多种金属元素,广泛分布于太平洋、印度洋和大西洋水深4000~6000米的海底,一般呈球状或椭球状,或块状,直径1~20厘米。最早由英国“挑战者”号调查船环球考察时发现,至20世纪40年代以后,调查研究工作取得重大进展。据有关专家估计,世界洋底的锰结核总量达3万多亿吨,其中太平洋底最多,约为17.万亿吨,含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨和钴58亿吨。这些储量相当于目前陆地矿产锰储量的400多倍,镍的1000多倍,铜的88倍和钴的5000多倍。若以每年消耗锰2 400万吨计,可供使用70000年以上;含铜88亿吨,以世界年消耗量400万吨计,可供全世界用2200年;含钴约50亿吨,以世界每年消耗50000吨计,可供使用10万年;含镍达150亿吨,以每年消耗60万吨计,可供全世界用2000万年。

更有趣、更重要的是,这种鹅卵状的黑色物质还在不断生长。据美国科学家梅鲁估计,太平洋底的锰结核,以每年1000万吨左右的速度在“疯狂”生长。如果仅用每年从太平洋底新生出来的锰结核中提取金属的话,其中铜可供全世界用3年,钴可用4年,镍可以用1年。20世纪70年代,随着勘探技术和开发技术的进展,国际上出现锰结核开发“热”。主要从勘探、采掘、冶炼和环境保护四方面加强研究。

海底锰结核的开采技术

对于大洋锰结核的开采,目前比较成熟、可行的有水力提升式采矿技术与空气提升式采矿技术两种。水力提升式采矿技术是通过由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装置四部分组成的系统实现的。空气提升式采矿技术与水力提升式采矿技术大体相同,区别仅在于船上装有大功率高压气泵代替水泵。这种技术的优势是能在水深超过5000米的海区作业,目前已具有日采300吨锰结核的采矿能力。

海洋是生命的摇篮

在25亿年以前,地球表面绝大部分是深浅不一的广阔海洋,而陆地的面积很有限。这时在海洋中形成了一种类似蛋白质的有机物质,经过长期的演化和孕育,它们慢慢形成为最原始的生命体。到了大约距今6亿年前,即地质史上的元古生代,海水里的生命活动明显地加强了,除单细胞生物外,已有藻类、海绵类等多细胞生物出现了。到了距今约6~25.亿年前的古生代,海水里已经出现了许许多多的动物,如三叶虫、珊瑚等。到古生代的中期,出现了脊椎动物——鱼类。鱼类逐渐演化成两栖类动物,并且逐渐从海洋向陆地发展,直至进化到今天的规模。

近来,天文学家在宇宙尘埃中发现了大量的有机分子;在陨石中还找到了多种氨基酸,这些物质大部分坠入海洋,在海水和阳光的作用下,经过长期演化,在海洋中形成了最初的生命。因此,人们认为生命起源于海洋,海洋是生命的源泉。

海洋——未来的粮仓

蛋白质是构成生物体的最重要的物质,它是生命的基础。现在人类消耗的蛋白质中,由海洋提供的不过5%~10%。令人焦虑的是,20世纪70年代以来,海洋捕鱼量一直徘徊不前,有不少品种已经呈现枯竭现象。用一句民间的话来说,现在人类把黄鱼的孙子都吃得差不多了。要使海洋成为名副其实的粮仓,鲜鱼产量至少要比现在增加十倍才行。美国某海洋饲养场的实验表明,大幅度地提高鱼产量是完全可能的。

在自然界中,存在着数不清的食物链。在海洋中,有了海藻就有贝类,有了贝类就有小鱼乃至大鱼……海洋的总面积比陆地要大一倍多,世界上屈指可数的渔场,大抵都在近海。这是因为,藻生长需要阳光和硅、磷等化合物,这些条件只有接近陆地的近海才具备。海洋调查表明,在1000米以下的深海水中,硅、磷等含量十分丰富,只是它们浮不到温暖的表面层。因此,只有少数范围不大的海域,那儿由于自然力的作用,深海水自动上升到表面层,从而使这些海域海藻丛生,鱼群密集,成为不可多得的渔场。

海洋学家们从这些海域受到了启发,他们利用回升流的原理,在那些光照强烈的海区,用人工方法把深海水抽到表面层,而后在那儿培植海藻,再用海藻饲养贝类,并把加工后的贝类饲养龙虾。令人惊喜的是这一系列试验都取得了成功。

海洋“剑侠”

海洋“剑侠”就是大名鼎鼎的长吻鱼,它那前冲的吻又长又扁又平,很像长剑。所以海洋学家称其为剑鱼,别号“洋中剑侠”。它生性好斗,令人生畏。

成年剑鱼的体重达500~900千克,是海洋里的游泳健儿,游速之快令人惊讶,最高时速可达120千米。剑鱼的耐力极佳,可日行千里,在旅途中剑鱼可随意找到食物,谁也逃避不了它的追猎。剑鱼的身体呈流线型,它的新月形尾巴如同大功率推进器,心脏则像一台不知疲倦的马达。尤其令人惊叹的是,剑鱼的心脏被大鱼叉刺中后,仍能跳动很长时间,常将手握鱼叉的人拖下水,一剑穿身。

剑鱼即使被困网中无法挣脱,也能将小型机帆船倒拖10~20千米,甚至将渔船弄翻,一般的渔民还真不敢惹它呢。同剑鱼比武需要胆量,更需要技巧。剑鱼不仅是游泳健将,而且是出色的跳高能手,能将几百千克的身体跃出水面达8米之高。有人在西海岸看到一只以海鱼为食的塘鹅在离海面5~6米空中盘旋,一条长吻鱼突然跃出水面,长吻穿透塘鹅落入水中。

大型长吻鱼类在海中只有三种:剑鱼、旗鱼和长枪鱼。长枪鱼的长吻呈圆形。旗鱼的长吻稍扁,更像一支矛。因而有人称这三者为海洋里的”三剑客”。“三剑客”都会用长吻攻击船只,但长枪鱼和旗鱼的跳高水平比剑鱼逊色许多,最多只能跃出水面2~3米。因而,这种高超的飞剑击水鸟,非“剑侠”莫属。

海参

海参是一种含有高蛋白的名贵海味。然而,你可能没有想到,有几种海参会从肛门释放出一种毒素,这种毒素具有抑制肿瘤的作用。

海底热液矿藏

20世纪60年代中期,美国海洋调查船在红海首先发现了深海热液矿藏。而后,一些国家又陆续在其他大洋中发现了三十多处这种矿藏。热液矿藏又称“重金属泥”,是由海脊(海底山)裂缝中喷出的高温熔岩,经海水冲洗、析出、堆积而成的,并能像植物一样,以每周几厘米的速度飞快地增长。它含有金、铜、锌等几十种稀贵金属,而且金、锌等金属品位非常高,所以又有“海底金银库”之称。饶有趣味的是,重金属五彩缤纷,有黑、白、黄、蓝、红等各种颜色。在当今技术条件下,虽然海底热液矿藏还不能立即进行开采,但是,它却是一种具有潜在力的海底资源宝库。一旦能够进行工业性开采,那么,它将同海底石油、深海锰结核和海底砂矿一起,成为21世纪海底四大矿种之一。

海洋农牧化

海洋农牧化是以海水养殖和增殖手段,发展海洋水产业的过程,是“蓝色革命”的主要内容。此过程可在较短时间内提高海洋生产力,增加海洋生物资源量,满足人类对海洋水产品的需要。当前,日本、美国等发达国家的海洋农牧化成绩突出,鲑、鳟鱼放牧已形成一个稳定的产业。这些国家每年向海域投放大量鱼苗,并增强海洋生物技术的投资,发展自动化程度较高的养殖技术,将优良品种选育、幼苗孵化、病害防治等列为科研工作的主攻方向。据预测,今后50年内,海洋农牧化生产将超过海洋捕捞渔业,成为海洋渔业的主体。

海洋软体动物

海洋软体动物指一类身体柔软、不分节、一般左右对称、通常具有石灰质外壳的海洋动物。俗称贝类。软体动物的种类繁多,有10万余种,其中有一半以上生活在海洋中,是海洋中最大的一个动物门类。软体动物有7个纲,除双壳纲中约有10%为淡水种类、腹足纲中约有50%为淡水和陆生种类外,其余全是海产种类。海洋软体动物分布很广,从寒带、温带到热带,由潮间带的最高处至1万米深的大洋底,都生活有不同的种类。软体动物一般由头、足、内脏囊、外套膜和贝壳5部分组成。头部生有口、眼和触角等;足在身体的腹面,由强健的肌肉组成,是运动器官;内脏囊在身体背面,包括神经、消化、呼吸、循环、排泄、生殖诸系统;外套膜和由它分泌的贝壳包被在身体的外面,起保护作用。

海洋甲壳动物

海洋甲壳动物指体躯分节、具几丁质(甲壳质)外壳、头部有5对附肢(前两对为触角)、以鳃或皮肤呼吸的海洋动物。甲壳动物属节肢动物门,因多具坚硬如甲的外壳而得名。全世界共有3万多种,绝大多数是海生种,如水虱、藤壶、对虾、青蟹等。

海洋沉积物

海洋沉积物—海水界面,是地球上最大的界面之一。它与悬浮体—海水界面组成了液体与固体界面关系。沉积物化学,包括沉积物的生成和移动规律,沉积物的化学组成和矿物组成,沉积物与底栖生物的作用,沉积物中的有机物及其组成和变化规律,沉积物的间隙水化学。总而言之,从海面到海底,海水与不同属性物质问题界面接触发生的种种化学过程,都是人们正在探索的课题。海水—沉积物界面,海洋界面化学研究贯穿其全部过程。当然,这其中有界面热力学和非平衡动态热力学和统计力学,化学动力学和稳定态胶体的凝聚和动力学过程,以及再悬浮变化规律,也是化学海洋学探讨的课题。

海洋沉积学的形成和作用

在全球变化研究中,人们采用比较沉积学、碳酸盐浊流沉积和事件沉积进行研究,取得丰硕成果。例如,确定了第四纪以来的海面变化,特别是渐新世以来变化的可比性。资料显示,它与全球气候的变化曲线有某种一致性。再如,对灾变事件研究表明,灾变事件对沉积物的影响,要比长期正常沉积作用大许多。20世纪80年代后,幕式沉积研究和现代灾变理论逐渐引入沉积学。陆架沉积动力学研究重点,开始转向事件沉积学的研究,特别是旋回和事件沉积在陆架沉积层中的作用和地位,愈显重要。

海洋自然保护区

海洋自然保护区是国家为保护海洋环境和海洋资源而划出界限加以特殊保护的具有代表性的自然地带,是保护海洋生物多样性,防止海洋生态环境恶化的措施之一。20世纪70年代初,美国率先建立国家级海洋自然保护区,并颁布《海洋自然保护区法》,使建立海洋自然保护区的行动法制化;中国自20世纪80年代末开始海洋自然保护区的选划,5年之内建立起7个国家级海洋自然保护区。建立海洋自然保护区的意义在于保持原始海洋自然环境,维持海洋生态系的生产力,保护重要的生态过程和遗传资源。

海水起伏最大的海湾

芬迪湾是世界海潮潮差最大的海湾。位于大西洋西北部,在北美洲加拿大东南沿海,呈东北——西南走向。长约150千米,湾口宽50千米,面积9300平方千米。平均深度75米,最大水深214米。芬迪湾名称源于葡萄牙语,有深深的海湾之意。

芬迪湾形状狭长,湾口大,湾顶小,状似喇叭。这种地势便于潮波能量的汇集,在湾顶处集中,水势渲泄不透,隆起而成高潮。其最大潮差21米,成为世界最壮观的涌潮。

海水中溶解盐的分类

对于海水中的溶解盐组分,基本上有三类:一是溶解组分。例如,各种溶解盐类、有机化合物和气体;二是第二相的气泡组分;三是不溶性的无机和有机固体。海水中的溶解物质,又可分两类:电解质和非电解质。电解质溶于水时,产生带电荷的微粒或离子,而非电解质则不然。目前,通过各种技术测定,各大洋海水的主要组分及空间分布是均匀的。人们相信,这种组分是空间均匀趋态,在过去几百年间,已经基本形成,并基本保持不变。

海水中溶解着的元素

海水中溶解着的元素大多是以离子态存在的。这些离子态的元素,可分为阳离子和阴离子两大类,若以某一元素的重量占海水重量的千分比来表示,当盐度为35时,其中最主要的阳离子是按下列顺序排列的。最主要的阳离子平均含量为钠(Na+)107.6310-3、镁(Mg2+)12.9410-3、钙(Ca2+)0.43210-3、钾(K+)03.9910-3、锶(Sr2+)00.0810-3,这5种阳离子总量占海水重量128.7610-3。最主要的阴离子为氯化物(Cl-)193.5410-3、硫酸盐(SO42-)2.71210-3、碳酸氢盐(HCO3-)0.14610-3、溴化物(Br-)0.06710-3、硼酸盐(H2BO3-)01.4610-3、氟化物(F-)00.0110-3,这6种阴离子总量占海水重量的223.0010-3。

这11种离子的总量占海水重量的351.710-3,为整个海水溶解物质总量的999.10-3。除上述元素之外,大洋中还含有天然存在的痕量元素。据计算,每一立方千米的海水中,约含04.0亿吨固体。其中,食盐(氯化纳)03.亿吨、镁140万吨、钾96万吨、溴7万吨、硼酸盐5万吨、碘530吨、铁220吨、铜110吨。

此外,还有一定数量的其他元素。在这些元素之中,由于回收技术等因素的影响,大多数达不到合理的商业生产目标,只有食盐、镁和溴已从海水中大量提取,并投入商业生产。在海水中还有金、镭等元素存在,但因浓度极小,无法进入商业生产,故显得微不足道。然而,就其总量来说,它们仍是个十分可观的数字。

海水提取碘

碘是国防、工业、农业、医药等部门和行业所依赖的重要原料,海水提碘是从海水中提取元素碘的技术。海洋水体蕴藏的碘极丰富,总数估计达800亿吨,世界上有许多国家从事海水提碘。20世纪70年代末,中国提出“离子—共价”吸着概念,研究成功JA-2型吸着剂,可直接从海水中提碘和溴;此后发展了液—固分配等富集方法,亦可直接从海水中提取碘。利用晒盐后的卤水也可制取碘,所采用的方法有活性炭吸附法、淀粉吸附法、硝酸银或硫酸铜沉淀法、离子交换树脂法等。某些海藻具有吸附碘的能力,如干海带中碘的含量一般为03.%~05.%,比海水中碘的浓度高10万倍。因此,利用浸泡液浸泡海带亦可制取碘。

海水提取镁

海水提镁是从海水中提取镁的技术。海水镁砂具有组织均匀、密度大、纯度高(98%~99%)等特点,是钢铁工业不可缺少的耐火材料。从20世纪30年代开始从海水中提取镁砂以来,美、日、英、法、意、以色列等个国家已形成一定的规模和能力,世界海水镁砂年产量约270万吨。中国主要从海水盐卤中提取氯化镁,从海水中直接提取镁砂,尚处于试验阶段。以色列创造了著名的阿曼法。基本工序是:工厂泵取死海卤水,首先经过阿曼反应器,产生氧化镁粗产品和盐酸等副产品;然后粗产品经过洗涤,得到纯度高达99%的氧化镁,最后经过焙燃工序,得到方镁石,纯度可达992.%以上。1938年8月,英国进行工业化海水提取镁试验成功,很快便在东北海岸哈特普尔兴建了年产10000吨的海水镁砂厂。第二次世界大战之后,英国加紧扩建这家镁砂厂。1978年,该厂年产量达25吨。这家海水镁砂厂不仅赢得了世界上第一个正式生产海水镁砂工厂的称号,而且在20世纪60年代前是世界上生产海水镁砂最大的工厂。

海水制盐的方法

海水制盐主要有三种方法:即太阳能蒸发法(亦称盐田法)、电渗析法和冷冻法。太阳能蒸发法是很古老的制盐方法,也是目前仍沿用的普遍方法。这种方法是在岸边修建很多像稻田一样的池子,用来晒盐。制盐的过程包括纳潮,制卤、结晶、采盐、贮运等步骤。纳潮,就是把含盐量高的海水积存于修好的盐田中。制卤就是让海水的浓度逐渐加大,当水分蒸发到盐田中时,这时的盐水就是卤水,俗称“泡淹”母液。这种盐水要及时转移到下一个池子——结晶池中。卤水在结晶池中继续蒸,食盐就会渐渐地沉积在池底,形成结晶,达到一定程度就可以采集了。盐田制盐受环境影响很大,海水的盐度、地理位置、降雨量、蒸发量等等因素,都会直接影响盐的产量。这种方法占用的土地和人力资源也比较大,需要加以改进。

冷冻法制盐是地处高纬度国家采用的一种生产海盐的技术,像俄罗斯、瑞典等国家,多用此法制盐。这种方法的原理是,当海水冷却到海水冰点(-18.℃)时海水就结冰。海水结成的冰里很少有盐,基本上是纯水。去掉水分,就等于晒盐法中的水分蒸发,剩下浓缩了的卤水就可以制盐了。

电渗析法是随着海水淡化工业发展而产生的一种新的制盐方法。它是充分利用海水淡化所产生的大量含盐量高的“母液”为原料来生产食盐的。与盐田法相比,电渗析法节省了大量的土地,而且不受季节影响,投资少,节省人力。日本目前是世界上惟一用电渗析法完全取代盐田法制盐的国家。电渗析法制盐的工艺流程是:海水→过滤→电渗析制浓缩咸水→咸水蒸发结晶→干燥→包装成品。其中蒸发后的卤水可以生产其他产品。相信随着科学技术的进步,人类会采用更新更高的技术制盐,制盐业会不断地跨上一个又一个新的台阶。

海洋沉积

海洋沉积是各种海洋沉积作用所形成的海底沉积物的总称。沉积作用一般可分为物理的、化学的和生物的3种不同过程,由于这些过程往往不是孤立地进行,所以沉积物可视为综合作用产生的地质体。研究海底沉积物的类型、组成、分布规律、形成过程和它的发育历史,是海洋沉积学的主要内容,也是海洋地质学的重要组成部分。海洋沉积物及其土力学性质的研究可为海底电缆和输油管道的铺设、石油钻井平台的设计和施工等海洋开发前期工程提供重要科学依据。海底沉积物的形成环境的研究,可为石油等海底沉积矿产的生成和储集条件提供重要资料。

海沟

海沟是岩石圈板块的汇聚型板块边界(消亡边界),大洋岩石圈板块在此俯冲、消亡。主要分布于环太平洋地区,也见于印度尼西亚之西的印度洋和加勒比海域。在太平洋西部和印度洋,海沟与岛弧平行排列;在太平洋东部,海沟与陆缘火山链相伴随。

海沟的特征

(1)海沟长一般在500~4500千米,宽40~120千米。地球上最深的马里亚纳海沟深达11034米。海沟在平面上大多呈弧形向大洋凸出,横剖面呈不对称的“V”字型,近陆侧陡峻,近洋侧略缓。

(2)海沟两侧普遍具阶梯状的地貌,地质结构复杂,发育蓝闪石片岩相高压低温变质带。海沟中的沉积物一般较少,主要包括深海、半深海相浊积岩。海沟是大洋地壳与大陆地壳之间的接触过渡带。

(3)海沟的两面峭壁大多是不对称的“V”字型,沟坡上部较缓,而下部则较陡峭。平均坡度为5度到7度。偶尔也会遇到45度以上的斜坡。

(4)海沟为重力负异常带,自由空间异常值低达-200毫伽以下,热流值仅为1HFU左右,低于地壳平均热流量。

(5)沿海沟分布的地震带是地球上最强烈的地震活动带。震源通常自洋侧向陆侧加深,构成自海沟附近向大陆方向倾斜的震源带。

海沟的分布

海沟主要分布在活动的大陆边缘。世界上最重要的海沟几乎全部聚集在太平洋,例如世界最深点所在地——马里亚纳海沟就在太平洋的西部。大西洋的波多黎各海沟和南桑威奇海沟虽然相距遥远,但它们共同的特点是,它们所处的位置都与太平洋有关,那里的大西洋底或是和太平洋底相连接,或是仅隔一条狭窄的陆壳。

海水温差电理论

1964年,美国的安德森父子在总结前人经验教训的基础上,提出了海水温差发电新理论。他们突破前人的地方,一是把整个发电设备安装在一个巨大的浮体上,使之浮于海中,这样就可以大大缩短冷水区取水管的长度;二是不再直接以海水为工作介质,而采用低沸点的液态丙烷、氨、氟里昂等物质作为闭路系统的工作介质。这样,可使用小的高压涡轮气体发电机,不必采用克劳德使用的那种庞大的低压蒸气涡轮机了。安德森父子称这种工作方式为“闭路循环方式”。

1979年5月29日,美国在夏威夷海域建成了世界上第一个闭路循环海流热能电站。该电站安装在一艘驳船上,使用的工作介质是氨。建成的电站成功地获得电量9~11千瓦。此后美国又着手进行了大型海洋热能发电装置的设计与建设工作。其中一种是16千瓦的半潜式海洋能电站。

1975年,日本科学家完成了闭路循环的温差发电装置,并获得成功。海洋热能发电目前仍处于试验阶段,但海水里蕴藏的巨大的热能,人类是不会让其白白耗费掉的,随着科技进步和人类对能源需求的扩大,海洋热能的开发前景是非常光明的。

海道测量

海道测量是海上交通的先行。1949年6月,中国人民解放军华东军区海军海道测量局成立,从此,我国海道测量进入快速发展时期,一边进行基础建设和人才培养,一边开始为海防建设和经济建设测图。1958年开始了大规模的海区基本测量,9年间测水深图520幅,测深里程78万千米。1978年后,海道测量工作又出现了欣欣向荣的局面,开始大量培养高级技术人才,组建了海洋测绘研究所,建造了大型的远洋测量船,引进和研制了多种先进的海道测量仪器装备,我国海道测量工作又步入了一个高速发展的阶段。

海市蜃楼

海市蜃楼是一种奇特有趣的自然幻景,人们在海面、沙漠甚至城市上空,均发现了这种情景。因为它极为罕见而且具有迷人的奇幻诡谲,古往今来留下不少有关海市蜃楼的宝贵记录和美妙传说。

海市蜃楼是晴朗、无风或微风条件下,光在折射率不均匀的空气中连续折射和全反射而产生的一种光学现象。由于空气折射率变化的不均匀,物像变形,再加微风的扰动,仙境随之消散,这就更使它蒙上了一层神秘色彩。靠近海面的空气由于海水温度较低和潮湿的水蒸气的缘故,折射率较大,而上方的空气因受日照温度较高。亦即海面上空空气层的折射率是由下而上随高度逐渐减小的。光线穿过该空气层时,经连续折射向下弯曲。海面远处的景物隐匿于地平线以下,人们不能直接看到。当这些景物射向空中的光线连续弯向地面而到达人眼时,人们逆着光线看去,就会看到海面上空出现了从未见过的奇景,似仙阁凌空。海市蜃楼的成像原理与变折射率透镜的成像原理相同。即把海市蜃楼形成时的大气看成是一个巨型的变折射率的空气透镜,它使远距离的景物移近、放大,映现于天幕。此看法已在蜃景演示仪的模拟实验中得到了初步验证。

海底坟墓之谜

1980年,在挪威沿海的一个荒芜的半岛上,进行了一场高难度的悬崖跳水表演。随着发令枪响,30名跳水运动员飞下悬崖,却不见有人露出水面。这时,连下海救生的潜水员也无影无踪了。

第二天,一名经验丰富的潜水员配带安全绳和通气管下海探索。当安全绳下到5米时,一股强大的力量将潜水员、安全绳和通气管以及船上的潜水救护装置全都拖进海底。表演的组织者又向瑞典抢险救生部门求援。一艘瑞典的微型探察潜艇来到这里。令人难以置信的是,这艘微型潜艇入海后也是一去不返。

在万般无奈的情况下,组织者请求美国派来了一艘海底潜水调查船,并由地质学家豪克逊主持调查工作,豪克逊在电视监视器前不停地搜索着海底。突然,他发现离船不远处有一股强大的潜流,在潜流中不仅发现了30名运动员、1名潜水员的尸体和那艘微型潜艇,而且还发现海底有不少脚上拴有铁链的人的尸体。豪克逊认为这里是暖流和寒流的交汇处,因而形成了一股强大的漩涡,把附近的人和物体都卷入涡心,带到水下。这里水质纯净,不具备各种生物所需要的微量元素,所以尸体未腐烂。至于那些脚上拴着铁链的尸体的来由,豪克逊自己认为,这个半岛曾经是一座大监狱,监狱看守们不断将死去的犯人投入海底,逐渐聚积了许多尸体。豪克逊还认为,半岛上的岩石能产生一种看不见的射线,使这里寸草不生,这可能是这座大监狱被遗弃的原因。但究竟是一种什么射线,豪克逊也没有搞清楚。

海浪发电

要利用海浪发电,关键是要探索海浪运动变化的规律,及时准确地将海浪能“收集”起来,加以利用。这就要求人们设计和试验的波力发电装置必须能充分地将大面积的波浪能加以吸收,并集中转换成机械能,再带动发电机运转发出电来。同时要求发电装置坚固结实,以抗御海浪的冲击。为研究这种装置,许多海洋科学家进行了长期反复的探索和实验。早在1799年法国人就开始设计研制波能转换装置,通过100多年的试验,终于在1911年建成了世界上第一个波浪发电装置。1965年,波能发电装置作为导航及灯塔的工作用电开始在实际中运用。

海底基岩锡矿

英国的康沃尔州附近的莱文特锡矿是世界上唯一的海底基岩锡矿。该处的锡矿脉离海岸16.千米,系直立锡矿脉。入口处设在海岸上,开凿了岸边竖井,采取下向梯段回采法。这个海底锡矿是个老矿,1969年曾进行过矿峒改造,成功地完成了与旧矿区隔离的工程。

美国的阿拉斯加重晶石公司,在阿拉斯加附近的卡斯尔海滨开发的海底重晶石矿,是目前世界上为数不多的海底重晶石矿之一。该矿场距海岸16.千米,矿脉在海底152.米。

海流发电

从海流中提取电能可以采用三种方式:一是直接以电能的方式用水下电缆送到岸上;二是用洋流电能从海水中提取氢气,用管道输往陆地,或用罐子装藏氢气运往陆地;三是用洋流电能制取压缩空气。他们的设想使海流发电这项研究获得了社会各界的响应。在当时,美国科学家葛利·斯特尔曼曾发明了以水下降落伞系统,从海流中取电的具体方案。这一装置可以将低速海流的能量转换成可以利用的能源。这个装置包括两部分,一部分是安装在船上或平台上的带轴的轮子,另一部分是一根绕着轮子旋转像传送带似的环形缆。在这根缆上,装着一把把形状似降落伞一样的帆,它们都向一个方向排列。当它们绕着环形缆转动时,伞便收笼起来。这样反复不断的运动,导致旋转的轮子驱动使涡轮发电机发电。后来,美国加利福尼亚州的皮特·可沙曼组织设计了一个海流发电方案,取名“科里奥利方案”。

混合基线

一个国家的地理情况不会绝对的曲折或平直,《联合国海洋法公约》第14条承认,沿海国可以交替使用两种方法确定其领海宽度,以适应不同情况。这就是混合基线法。此外,群岛国可以划定连接群岛最外缘岛礁的直线基线。《公约》并对群岛基线的划定方法和条件作了规定。

“孩儿”妖风

1982年秋天,神秘的“孩儿”妖风悄悄降临,它使很多国家都在蒙受干旱的影响。印度尼西亚连续两季没有下雨,粮食产量锐减,饿死340人;印度、印尼、菲律宾、斯里兰卡四国的损失达9亿美元;南非的粮食产量下降40%~70%,损失10亿美元;中美洲仅墨西哥一国就损失6亿美元。

然而世界上其他地方,”孩儿”妖风带来的不是干旱,而是洪水泛滥。南美洲的厄瓜多尔和秘鲁最先传出令人恐惧的水灾消息。圣诞节前三个月,一股深达400米的巨大的海水热潮覆盖了冰冷的海水,涌上海岸。这股热潮引起了大暴雨,那些地区积水深达3米。厄瓜多尔似乎已沦为汪洋大海。驰名世界的香蕉园只露出一排排无叶树干。牲口趟着没顶的水踉踉跄跄地爬向高处。由于长时间浸泡在水中四肢已腐烂,一片片脱落下来。几十万无家可归的难民栖息在高地上的简陋屋棚里。可怕的传染性疾病——斑疹伤寒、沙汀氏菌传染病四处蔓延,仅仅一个月,厄瓜多尔、秘鲁的损失就高达10亿美元。美国西部海岸暴风雨引起的水灾、融雪、泥石流造成了11亿美元的损失。

“孩儿”妖风使海底发生了灾难性的变化。太平洋流域里珊瑚虫的食物——海藻的消失、珊瑚礁石倒坍,本来无颜色的珊瑚产生了一种紫外线辐射,杀死了许多海洋动物,使海底共生现象遭到了巨大破坏。据来自日本、印尼和加勒比海巴拿马的热带研究所研究报告,“孩儿”妖风引起的海水热流,对海底的危害要比任何其他气候变化产生的影响都大。

“孩儿”妖风探因

“孩儿”妖风究竟是由什么引起的呢?人类能否控制它?一些专家认为现在回答这些问题似乎还有些为时过早;另一些科学家猜测,西太平洋上空出现的大红圈可能与“孩儿”妖风有着特殊的关系。但是所有的气象学家都肯定它是一股扰乱世界气候的力量。正常的气候变迁是处在东太平洋的一个高压区促使信风渐渐减弱,引起印度尼西亚上空出现一个潮湿的低气压区,向西形成一股高压潮,热水聚集于西太平洋,海洋表面的冷水转入水下底层。热水层始终滞留在南美的浅水滩附近。但是1982年和1983年的天灾恰恰相反。”孩儿”妖风引起低气压区向东形成一股高压潮,印尼低气压区变化剧烈,高压系统变得更强,清新的东南信风时强时弱,被东风所取代,引起海水潮流倒流。西太平洋内聚集的热水汇成惊涛骇浪,高出海平面数米,汹涌澎湃,涌向南美洲。

这股东流的热潮使秘鲁近海的海水温度升高,给捕捞太平洋鳀鱼提供了从未有过的好机会。热潮把鳀鱼引到了一条狭长的地带里,非常适合于渔船包围捕捞。秘鲁的渔民忘乎所以,肆意捕捞,一天平均捕捞18万吨。但是由此却造成严重后果,使鳀鱼濒临绝种。

“孩儿”妖风来龙去脉

为了从理论和实践上弄清妖风的来龙去脉,美国政府耗费巨资,把“孩儿”妖风对世界气候的影响列为主要的研究项目。并从1985年开始进行为期十年的研究工程,研究热带海洋与全球大气层相互作用的十年计划,简称TOGA。TOGA将统一调研,利用太平洋和印度洋流域的各国资源材料。这个研究项目包括三个环境卫星,一支由九个国家组成的综合性考察船队,将大量使用仪器监测大气层和海洋。TOGA的总负责人、美国海洋与大气局(NOAA)负责人福莱明博士说:“如果这十年能碰上‘孩儿’妖风,我们将会迅速作出反应,空投大量浮标来加强观察。”但是这项庞大的研究依然困难重重,时间与空间无限大的大气层和海洋,气候变化的反复无常,精确预测的可靠性不大,何况“孩儿”妖风的发作莫名其妙。专家认为春秋季节的交替,特别是在印尼低气压区域上空容易使整个世界的气候发生重大变化。他乐观地分析,一旦弄清“孩儿”妖风的真面目,全球范围的长期预报将指日可待。

海台

海台又称海底高原、海底长垣,为宽广而伸长的海底高地。通常起伏较小,台顶面比较平坦,高出周围洋底1~2千米。侧面坡度一般较陡,但有的也较平缓。有时可绵延几千千米以上,如太平洋马绍尔群岛和夏威夷群岛间的海台,长2800千米,宽900千米。以太平洋和印度洋分布较广。按其所处位置分为两类:

(1)边缘海台,发育于大陆边缘,多分布于水深500~4000米处,为大陆坡或岛坡上的平坦面,坡度在1/100以下。通常为花岗岩基底,是沉没至海洋不同深度的地块,如美国东南岸外的布莱克海台。

(2)洋中海台,指洋盆中孤立的海底高原,大多位于水深4000~5500米处,上覆以钙质为主的厚层沉积物,通常无明显的火山、地震等构造活动。有些则具有陆壳性质,可认为是大陆裂离出来沉没的碎块,也称微型陆块,其地壳比周围洋底厚,但仍小于正常陆壳,如印度洋的马斯克林海台。

红海

红海位于亚洲阿拉伯半岛与非洲大陆之间。红海海水一般呈蓝绿色;但水中有一种叫束毛藻的海藻,当其大量繁殖并开花时,海水就变成鲜艳的红褐色,非常独特,人们就称其为红海。东南一西北走向,长约2250千米,平均宽290千米,最宽处355千米,面积45万平方千米。水深一般为500~1 000米,最深达3039米。沿岸有埃及、也门等9个国家。是世界上水温、盐度最高的海区之一。

海隆

海隆是指宽广且坡度和缓的海底隆起区。深海底的海隆或者呈长条状,或者接近等轴状,有的还镶嵌着海山或火山岛。海隆有两种:(1)无震海隆。位于板块内部的洋盆区内的海隆,不发生地震。有一些海隆的基底是变厚和抬升的洋底,其形成与洋底基性火山活动有关。(2)活动海隆。指较宽缓的大洋中脊,如东太平洋海隆。位于板块边缘,故构造活动强烈,地震频繁。

咸海

咸海是世界上最封闭的内陆海之一,是世界第四大湖。位于哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦境内。面积约6.45万平方千米。内有岛屿300多个,大部水深20~25米,最大水深69米。其含盐量较海水的含盐量高,但比死海的含盐量小得多。

据最新探测成果,咸海是一个两层海,即在地面海海底300~500米以下又有一层海,这层海的海水与白垩沉积混合在一起,略含有矿物质,有一定量的盐分,地下海每年供给地面海4~5亿立方米的海水而不枯竭。天山山脉有几道暗河直通到咸海的地下海。

由于苏联时期将流经咸海的两条主河道——阿姆河和锡尔河改流,用以灌溉这一地区的棉花,致使咸海的生态环境急剧恶化,水域面积减少,盐碱地和沙漠面积增加,渔业资源出现枯竭。世界银行将提供3.8亿美元贷款,帮助中亚地区治理咸海的生态灾难。

海獭

海獭不像豹、鲸等其他哺乳动物,有厚厚的皮下脂肪层,用来保温和储存能量,它主要靠厚实的毛皮保暖御寒。此外,补充能量的绝招就是大吃大喝,一只成年海獭每天要吃近20千克肉食,相当于体重的四分之一,真成了吃饭的机器啦!

海獭皮分为两层,上层是粗硬的保卫层,毛长约38.厘米,下层是由长约33.厘米、浓密而柔软的下毛层构成的。仔细观察,可以发现,1根上毛和约70根下毛从一个毛孔成簇长出,每平方厘米竟分布12万根左右,所以海獭皮被称作是毛皮中的“王中之王”,穿这样珍贵的皮大衣能不珍惜吗?难怪海獭整天都在梳理它,你看它像耍杂技一样,在水中快速地翻着筋斗,毛发之间进了很多空气,皮大衣自然就又柔软、又蓬松啦!

黑海

黑海位于欧亚大陆之间,属大西洋。因受极地冷空气影响,冬季盛行东北大风,平均每年有一半多时间有降温和雨日;夏季受来自地中海热带气流作用,经常出现阴雨天气,加之时常受欧洲天气影响,多发生暴风雨。因此,一年四季,黑海都受到天色灰暗的映衬,使水色深黑,故称为黑海。东西最长1 150千米,南北最宽611千米,最窄265千米。海岸线总长约3374千米,面积420.3万平方千米。平均水深1271米,最深处2212米。海水体积约55万立方千米。黑海对东欧各国的进出口货物运输和军事行动具有重要的作用。其濒海国家有土耳其、格鲁吉亚、俄罗斯、乌克兰、罗马尼亚和保加利亚等。

黑潮

黑潮是由太平洋北赤道流在菲律宾群岛以东向北流动的一个分支延续而来。其源地位于中国台湾省东南和巴士海峡以东海域。它沿台湾东岸北上,通过苏澳和与那国岛之间的水道流入东海。主轴指向东北,在陆架外缘和陆坡之间流动。当它在奄美诸岛西北分出对马暖流分支后,转向东流,通过吐噶喇海峡北部流出东海,进入日本以南的太平洋海域;再沿日本诸岛沿岸流向东北,在本州铫子附近离开陆坡向东流去,成为黑潮续流。约至东经165°处再延伸为北太平洋流。狭义的黑潮系指自台湾东南海域至铫子一段紧沿陆坡流动的高速带状水流;广义的黑潮流系则包括黑潮续流。

黑潮与气候

黑潮与气候关系密切。日本气候温暖湿润,就是受惠于黑潮环绕。我国青岛与日本的东京、上海与日本九州,纬度相近,而气候却差异不少。当青岛人棉衣上身时,东京人还穿着秋装;当上海已是“昨夜西风凋碧树”时,九州的亚热带植物依然绿叶复苏。这是因为,海洋暖流对大气有直接影响。据科学家计算,1立方厘米的海水降低1℃释放出的热量,可使3000多立方厘米的空气温度升高1℃。而海又是透明的,太阳辐射能传至较深的地方,使相当厚的水层贮存着热量。假若全球100米厚的海水降低1℃,其放出的热能可使全球大气增加60℃!

黑潮对东海的作用

黑潮在吕宋岛以东,北向最大流速约80~100厘米/秒。在巴士海峡和台湾岛南端及东岸最大流速约150厘米/秒或以上。台湾以东,黑潮流幅约125~170千米,向北流幅逐渐变窄;离岸距离为60~100千米。流轴上最大流速平均约为95厘米/秒。流量(相对于800分巴面)的年际变化很大,在(19~42)106米3/秒之间。东海中的黑潮是黄、东海流系的主干,其影响还远及南海。

黑潮形成寒暖流

黑潮在自西向东流动中,沿途还汇合了其他水体,到达日本以南时,流速增强,流量增大,途径变异也最复杂。熊野滩以南经向断面上的地转流速分布显示了黑潮的典型结构。表层最大流速可达190厘米/秒以上,流轴(流速>50厘米/秒)宽约125千米,深约600米。流量约为71 106米3/秒。约在北纬35°处,黑潮离开日本海岸后分为两支,其一为续流主干,向正东流动,保持狭窄强流性质,直到东经160°附近。它在东经150°附近又分出一支,为黑潮逆流几乎沿椭圆形途径向琉球群岛和台湾岛方向流动。另一支为续流分支,流向东北,直到北纬40°处又转向东流。这一分支与其西、北两侧的亲潮,形成了寒暖两流系十分显著的锋面,这里渔业资源很丰富。

黑潮的途径和流轴

黑潮的途径和流轴位置,流幅和伸展深度,流速、流量以及热盐结构等等,都无时不在变化之中。变化周期从十几年、几年直到几小时,甚至更长和更短。其中,日本以南的黑潮,由于其途径曾多次出现周期为几年或十几年的大弯曲现象(日本学者称为大蛇形),并在远州滩外伴生大冷水团。黑潮大弯曲现象的持续性非常突出。1934~1980年的47年间竟有25年黑潮途径发生弯曲。

黑潮的水不黑

黑潮的水并不黑,甚至比一般海水更清澈透明。这是因为黑潮水质极少杂质,能见度达30~40米深。不过,在太阳的散射光照射下,其他光波如红、黄等色为长波,被水分子吸引,只有黑蓝色的光波被反射,所以,当人们从上往下看海水时,海水成了蓝黑色。这样人们就习惯地称它为黑潮,以区别于其他的一般海水。

黑暗的深海环境

许多深海动物有一个共同特点,那就是自备发光器官。科学家们研究发现,深海动物身上发出的光,与太阳光是本质不同的两种自然光。太阳发出的是热光,而深海动物发出的是冷光。顾名思义,冷光就是不发热的光,或者叫生物光。黑暗的深海环境,不但使久居深海的鱼类自带有发光器,就连水母、枪乌贼等深海动物也带有发光器。科学家认为,它们自带发光器的目的之一是,用发光器作诱饵,来捕捉猎物。鱇鱼在头部的上方长有一个长长的触手,其顶端就有个发光器,专门用来引诱猎物上钩;还有模仿同类的功能。它不停顿地发出冷光,迷惑敌手,使敌人误认为它们是自己的同类。如果是猎物,它会毫不客气地发起攻击;如果是敌手,就用光进行伪装,保护自己。乌贼也是这方面的高手。乌贼的腹部有许多发光点,从下面看上去,好像是从水面射下来的昏暗光线,一方面能避免那些在它周围活动的敌手轻易发起攻击,而且,也能引诱小鱼等食物靠拢过来。

黄海

黄海为我国大陆与朝鲜半岛之间太平洋的边缘海,南以长江口北角与济州岛西南角连线为界与东海相连,东南经朝鲜海峡通日本海。面积约40万平方千米。属大陆架浅海,水产、矿产和油气资源丰富,沿岸有我国的大连、烟台、青岛、连云港,朝鲜的南浦,韩国的仁川、木浦等港口,是我国北方的海洋要区。

化学资源

海水中有丰富的化学物质,如氯化钠、镁、碘、钾、金、铀等。其中氯化钠总储量可达4亿亿吨;铀的储量约40亿吨,是陆地储量的四千多倍。

化学海洋学

化学海洋学也可以叫海洋化学,是用化学原理和化学技术,研究海洋中物质的性质和它们的化学作用的一门科学。化学海洋学研究的范围,涉及到一个庞大而复杂的领域——世界海洋。在广泛的实践中,化学海洋学研究的内容主要有以下四个方面:一是海水化学;二是海洋沉积物化学;三是活体海洋生物化学;四是海洋界面物理化学及与界面物相互作用的化学。因此,化学海洋学相对于海洋学的其他分支学科来说,所描述的内容和范围要更多、更广泛一些。具体来讲,化学海洋学主要是研究和测定海水的同位素、元素及分子能级,或者说,它是研究海洋中有机物和无机物的组成,包括这些物质的基本特性、来源、构造模式,还有在海洋地质、生物、物理、气象等领域中的特殊作用。

河口化学

河口化学是研究各种物质在河口区的河水和海水不断交汇过程中的通量、相互作用、物质变化及其过程的学科。

霍尔木兹海峡

霍尔木兹海峡位于阿拉伯半岛东北部吉巴勒角与伊朗拉里斯坦之间,是世界“石油宝库”波斯湾进入印度洋的惟一通道。长约150千米,宽55~95千米。一般水深60~90米,平均水深70米。主航道宽3.3千米,最浅水深50米,可通航大型舰船。