海洋與人類社會(第1講)

海洋與人類社會第一講緒論：我們人類與海洋的淵源

高抒南京大學地理與海洋科學學院第一講內容人類文明發(fā)展加速與全新世海面變化人類演化的歷史追蹤人類探索和利用海洋的歷程本課程的結構：海洋科學、海洋與社會的關系課程考核辦法海洋總體特征占據地球表面71%面積平均深度4000米如果以一張A4紙代表海洋的面積，則其厚度正好與平均深度相當海水的平均鹽度為35（即1公升海水中含有35克鹽類物質，以氯化鈉為主）人類文明發(fā)展加速與全新世海面變化事件的同時性考古研究和歷史記錄表明，距今6000年前后，人類文明發(fā)展加速農業(yè)發(fā)展與基本社會生活概念的建立與此同時，全新世（過去1.2萬年的歷史時期）海面經歷了快速上升，約在7000年前達到現(xiàn)今水平兩者的同步性：巧合還是必然？地球歷史年表古新世（65百萬年）唐始新世（57.8百萬年）宋漸新世（36.6百萬年）元中新世（23.7百萬年）明上新世（5.3百萬年）清更新世（1.8百萬年）民國全新世（1.2萬年）共和國全新世海面變化：如何識別柱狀樣采集-Drillingtocollectcores分析每一層樣品的年齡–

Agedating確定每一層樣品在高程-年齡坐標中的位置確定每一層物質是形成海面之上或之下重復進行多個柱狀樣分析年份高程海面之上海面之下鉆孔樣品年份高程來自我國渤海灣的的一個海面變化曲線研究實例據王宏，個人通信趙希濤,陳宗鏞,朱季文(主編),1996.中國海面變化.山東科學技術出版社,濟南.

20世紀70年代末至90年代初建立的全新世海平面變化曲線海面為何變化？地殼構造運動（影響海盆的大?。夂蜃兓ㄓ绊懰看笮。┏练e物壓實和地面沉降（如：上海市）地球內部物質分布（影響重力在地表的分布）短期變化：天體引力（潮汐）在過去的6億年中，已有過6次大的構造海面變化事件，海面變化幅度達500米量級（據Sloss,1963)第四紀海面變化特征周期約為10萬年1.8萬年前海面低于現(xiàn)今約130米距今1.8萬年至7000年上升了130米當海面位置較為穩(wěn)定時，形成三角洲平原和河流中下游河谷平原（例如：長江中下游平原、長江三角洲）海面代表“侵蝕基面”，以上沖刷，以下堆積全新世長江三角洲沉積通量根據長江三角洲地區(qū)六百多個鉆井的資料，計算得出近6500年來的三角洲沉積總量為6460億噸，每年近1億噸江蘇海岸沉積體系形成1128-1855年黃河三角洲長江沉積物供給880年的快速淤長，形成寬達50-60km的海岸平原20-50m厚度的沉積層對人類活動有何影響？隨著海面上升發(fā)生的遷徙平原地區(qū)適合于農業(yè)發(fā)展不同部落的交往和沖突交通運輸?shù)男枨蠛偷缆方ㄔO早期發(fā)明：工具、藝術品等戰(zhàn)場與戰(zhàn)爭所以：文明加速與海面上升有關聯(lián)！爬行類（3.5億年）海洋魚類4億年地層人類（2百萬年）過渡態(tài)生物（？億年）NeilShubin等人的研究ShubinNetal.,2006.ThepectoralfinofTiktaalikroseaeandtheoriginofthetetrapodlimb.Nature,757,764-771.項目現(xiàn)場工作化石發(fā)現(xiàn)地點魚和爬行類之間的過渡物種海洋探索的歷程1872年之前：萌芽與早期探索1872-1945：近代海洋學的發(fā)展1945以來：現(xiàn)代海洋科學未來的海洋科學1872年之前：萌芽與早期探索（1）

在地球科學中，海洋學算是比較年輕的，但它有一個遙遠的過去，從遠古時代起，人們就開始利用海洋資源、開發(fā)航海通道，出現(xiàn)了海洋科學的萌芽。在埃及，公元前4000年之前就有了海上生產活動的紀錄；到了公元前600年，腓尼基人建立了地中海的貿易航路(Pinet,1992)，甚至出直布羅陀海峽進入大西洋，到達了英國海岸，在導航條件極為原始的當時，這樣的成就是值得驚嘆的。1872年之前：萌芽與早期探索（2）

公元前三世紀，繁盛時期的古希臘文明在很大程度上依賴于海洋，Pytheas實現(xiàn)了環(huán)繞英倫三島的航行，他還發(fā)現(xiàn)了大西洋海平面有規(guī)則的潮汐漲落及其與月相的關系。在希臘人Herodotus繪制于公元前450年左右的地圖上，地中海被置于中央位置，其西面連接廣大的大西洋，而北、東、南三面則被歐洲、亞洲和非洲大陸所包圍，這反映了當時希臘人的海洋探索成就。希臘人Herodotus繪制于公元前450年左右的地圖1872年之前：萌芽與早期探索（3）

歐洲人對海洋的認識在中世紀基本上是處于停滯狀態(tài)，但維京人卻有不尋常的舉動。這些居住在北歐的人于公元前9至12世紀頻頻入侵歐洲其他國家，還進入了冰島、格陵蘭、巴芬島，直至今天加拿大的紐芬蘭島。他們已經能夠利用星座進行導航，依照事先預定的航線航行。1872年之前：萌芽與早期探索（4）

在中國，明代鄭和領導的印度洋航行，在世界航海史上占有輝煌的一頁。他在南京建造了龐大的船隊，其中最大者長度近百米，是當時世界上最大的航海船只。公元1405至1433年間，鄭和的船隊七下南洋，最遠處到達了非洲南部的莫桑比克海峽，航行活動中繪制的《鄭和航海圖》和形成的一大批文獻（如《西洋藩國志》等）表明當時中國在航海技術上已達到了相當?shù)母叨?。LevathesL,1994.WhenChinaruledtheseas.OxfordUniversityPress.“當年中國稱霸海上”1872年之前：萌芽與早期探索（5）繼鄭和航海之后，歐洲各國的海上探險活動日益增加，在政治、經濟和宗教因素驅動下，歐洲人于15、16世紀跨越了大西洋，最終進入了太平洋區(qū)域葡萄牙人于1487-1488年到達了非洲最南端的好望角西班牙人的航海成就更為突出，1492年哥倫布跨越大西洋，踏上了美洲的土地麥哲倫率領的船隊則在1519-1522年間真正完成了環(huán)球航行1872年之前：萌芽與早期探索（6）

隨著航?；顒拥陌l(fā)展，早期的科學調查和研究也開始露出了萌芽，研究的方式既有現(xiàn)場調查資料的總結，也有根據數(shù)學、物理學原理而進行的分析。在一些文明古國，對一些海洋現(xiàn)象早就進行了記載。例如，竇叔蒙所著的《海濤志》出現(xiàn)于8世紀中葉，是我國現(xiàn)存最早的關于潮汐研究的專著；在書中，作者論述了潮汐與月球運動的聯(lián)系，給出了潮汐的半日周期、大小潮周期和年周期，并提出潮汐循環(huán)相位推遲的時間為50分28秒。1872年之前：萌芽與早期探索（7）

英國海洋調查領先于世界各國得到了發(fā)展，1768年至1779年，在J.Cook船長率領下進行了三次遠洋考察，在1768年進行的第一次考察中，到達了新西蘭和澳大利亞，發(fā)現(xiàn)了澳大利亞東岸的大堡礁。1772年至1775年，Cook船長率領兩艘考察船進行了環(huán)球考察，1778-1779年的第三次考察中發(fā)現(xiàn)了許多太平洋島嶼。早期的海洋科考活動中最著名的是1831-1836年間進行的考察，它是在R.Fitzroy船長指揮下的“比格爾號”軍艦上進行的。達爾文作為博物學家參加了這次科考活動，他勤奮地收集海岸、海底的各種生物標本和巖石樣品，根據這些材料的分析完成了一系列生物學和地質學的學術專著，如《物種起源》。

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除調查研究外，一些物理學家也對海洋現(xiàn)象進行了理論分析。牛頓（I.Newton）在他的《自然哲學的數(shù)學原理》一書中就研究了潮汐現(xiàn)象，他根據萬有引力定律，提出潮汐是由于天體的引潮力作用而形成的，從而建立了平衡潮理論。后來，拉普拉斯（DeLaplace）于1776年在《宇宙體系論》一書中進一步提出了潮汐現(xiàn)象形成的動力學理論。這些研究具有物理學的基礎，經過歷代學者修改、補充后，形成了完整的潮汐學理論體系。1872-1945：近代海洋學的發(fā)展（1）1872-1876年英國皇家學會組織的大規(guī)模多學科環(huán)球考察?？疾焓窃贑.W.Thomson船長率領的“挑戰(zhàn)者號”考察船進行的，周密的科學考察計劃使這次航行大有收獲，考察成果后來出版為50卷專著，被認為是現(xiàn)代海洋科學的開端。此后，直至20世紀中期，主要的海洋研究強國都組織了自己的海上調查，建設了專門的海洋調查船，設計制造了各種觀測和分析的儀器。1872-1945：近代海洋學的發(fā)展（2）

在20世紀，由于海洋科學研究的需要，多個研究和教學機構被建立起來，美國是這個方面走在前列的國家。1903年，美國在西海岸的加利福尼亞成立了Scripps海洋研究所，以海洋生物學研究開始，逐漸發(fā)展為一個綜合性的大型海洋研究所。1930年，一部分人員離開該所，到美國東部新建了WoodsHole海洋研究所。1949年，美國哥倫比亞大學又成立了Lamont-Doherty地球調查所，主要進行海洋地質的調查工作。同時，美國還在許多所大學開辦了海洋學院系，培養(yǎng)了大批海洋科學人才，在20世紀取代英國成為世界第一的海洋科技強國。1945以來：現(xiàn)代海洋科學（1）

歐洲和其他國家也在美國模式的引領下成立了國家級的海洋機構，如英國成立了國立海洋研究所，1994年成為英國國家海洋中心。蘇聯(lián)則在“蘇聯(lián)科學院”旗號下成立了大型海洋科學研究所，在冷戰(zhàn)時期崛起成為海洋研究大國。我國最早的海洋學系與1946年在廈門大學成立（依托中央研究員地理研究所海洋組的力量）。1949年后，在中國科學院成立了“海洋研究所”和“南海海洋研究所”，后來又成立了國家海洋局，下轄三個綜合性的海洋研究所和若干專業(yè)研究所。此外，還有國土資源部下屬的海洋地質調查局。在高等教育方面，成立了青島海洋學院（現(xiàn)中國海洋大學），在多所高校成立了海洋科學的院系。1945以來：現(xiàn)代海洋科學（2）20世紀的海洋科學主要是依賴于科學考察船，人們從船上采集海水、沉積物和生物樣品，測定海流、鹽度、溫度等環(huán)境參數(shù)，然后回到實驗室進行樣品分析、數(shù)值計算模擬等工作，以期從科學原理上理解和預測海洋現(xiàn)象，并應用于軍事、漁業(yè)生產等領域。最近二十年來，海洋科學成為研究地球系統(tǒng)行為（如氣候、生態(tài)系統(tǒng)演化）的主干學科之一，發(fā)展趨勢是為人類今后控制地球氣候、拓展生存空間、乃至開發(fā)太空奠定基礎。與此相應，海上工作的方式也發(fā)生了巨變，除海洋考察船外，發(fā)展了遙感對地觀測技術和深海自動觀測網技術，對海洋的立體、長時間序列的觀測正在成為現(xiàn)實；另一方面，對海洋現(xiàn)象的模擬和預測能力也有了長足進步。1945以來：現(xiàn)代海洋科學（3）現(xiàn)代海洋科學的標志之一是大洋鉆探計劃的實施DSDP，“深海鉆探計劃”，1968-1975，使用122m長、排水量為10500噸的“GlomarChallenger”號鉆探船，取得了深海沉積物巖芯，極大地促進了古海洋學的研究ODP，“國際大洋鉆探計劃”，1975-2000，設備更加先進，所用的鉆探船是“JoidesResolution”號，它有300m長，持有10.5km長的鉆桿，取芯能力大為提高。這個計劃的實施為板塊學說的確立、地球環(huán)境的演化和地球系統(tǒng)行為的研究提供了極其豐富的資料。我國于1996年成為會員國，在南海的鉆探項目執(zhí)行中發(fā)揮了主導作用IODP，“綜合大洋鉆探計劃”，2000至今，各成員國加大了投入，獲得了在任何海區(qū)實施鉆探的能力。日本“地球”號鉆探船投入使用1945以來：現(xiàn)代海洋科學（4）現(xiàn)代海洋科學的標志之二是自持式儀器設備的使用AUV，自帶能源，在計算機指令下完成規(guī)定站位和時間的觀測，定時將觀測數(shù)據發(fā)回ROV，水下機器人，在計算機指令下完成樣品采集、攝像、搜尋等任務，能夠采集50米柱狀樣，生物標本等SeaGliders，依靠海洋能源，自動按照設定的路線和地點，完成觀測、采樣等任務，定期上浮，發(fā)回數(shù)據載人深潛器，研究人員可以下潛至數(shù)千米深處，進行觀測和采樣。我國已研制了7000米載人深潛器1945以來：現(xiàn)代海洋科學（5）現(xiàn)代海洋科學的標志之三是海底觀測系統(tǒng)的建設ARGO計劃，在全球的3800個站位設置探測浮標，長期記錄水層中的多個參數(shù)，定期發(fā)回深海海底觀測站，如加拿大的NEPTUNE，連接多個儀器，集中供電，獲得長周期數(shù)據陸架海底觀測站，如加拿大的VENUS，連接多個儀器，集中供電，獲得長周期、高分辨率水動力等數(shù)據鉆孔中安置長周期觀測儀器，用地震等研究現(xiàn)代觀測技術日益復雜，需要科學家與工程技術人員的高度配合今后的海洋科學立體觀測體系：遙感、海底和水層地球系統(tǒng)行為：地震、生命系統(tǒng)、長期氣候和天氣預報海底礦產：金屬、天然氣水合物、硫化礦床等居住空間開發(fā)現(xiàn)代海洋科學的重要性（1）

海洋科學是戰(zhàn)略科學，海洋科學實力是衡量一個國家科技水平的主要標志之一。海洋科技的發(fā)展可以使社會經濟的發(fā)展更多地從海洋獲得資源和環(huán)境的支撐，從而提高科技進步對經濟發(fā)展的貢獻，因此，海洋科技的發(fā)達程度也是創(chuàng)新型國家的標志?！秶抑虚L期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》對海洋科學和技術發(fā)展作出了全面的部署，國家科技部進一步深化了海洋863、重大基礎研究專項等工作，國家海洋局等政府部門啟動了海洋公益性行業(yè)專項和其他涉海專項?，F(xiàn)代海洋科學的重要性（2）

海洋環(huán)境保護與生態(tài)建設：隨著我國進一步發(fā)展，對海洋的依存程度將會越來越高。在海岸帶，大片的土地被圍墾為陸地，用以發(fā)展工業(yè)和農業(yè)。海岸帶的城市群和密集的人口需要近海水域提供更多的水產品，包括捕撈的和人工養(yǎng)殖的產品。臨海區(qū)域的工業(yè)和經濟發(fā)展需要大型港口的支持，上海港目前已經成為世界第一大港，然而對于我國的運輸需求相比還遠遠不夠，今后還將進一步發(fā)展。海水將被大量用來生產淡水和澆灌作物。沿海地區(qū)的許多濕地則會被建成濕地公園，支撐起一個龐大的旅游業(yè)。所有的這一些都會給本來已經很脆弱的近海環(huán)境和生態(tài)帶來新的問題。而現(xiàn)代海洋科學的一項重要任務，就是要提出環(huán)境保護的措施，建立相關的技術，使環(huán)境的承載力與新的發(fā)展模式相似應。現(xiàn)代海洋科學的重要性（3）海洋油氣和水資源開發(fā)海洋可再生能源開發(fā)海洋漁業(yè)海洋藥物資源開發(fā)海洋固體礦產資源開發(fā)海上運輸安全：我國是一個海運大國，進出口貨物貿易的90％是通過海洋通道完成的。近年來我國原油進口量迅猛增加，進口原油3/4來自海灣地區(qū)，航線要穿越北印度洋、馬六甲海峽和南海海域維護國家海洋權益：保證我國領海和專屬經濟區(qū)內各項經濟活動的安全，保障國防安全，提高海軍作戰(zhàn)能力應對全球氣候變化：全球氣候變化