海洋生物學(xué)主講課件

海洋生物學(xué)主講：廖建民E-mail:liaojianmin_cn@Office:逸夫樓北樓153海洋生物學(xué)主講：廖建民第一章緒論一、海洋生物學(xué)的定義研究海洋中生命有機(jī)體的起源、分布、形態(tài)與結(jié)構(gòu)、進(jìn)化與演替的特征和生物生命過(guò)程的活動(dòng)規(guī)律；探索海洋生物之間和生物與其所處的海洋環(huán)境之間的相互作用和相互影響的科學(xué)。包括：海洋有機(jī)體的功能海洋生物多樣性海洋生態(tài)第一章緒論一、海洋生物學(xué)的定義海洋生物學(xué)主講課件二、世界海洋生物學(xué)起源與發(fā)展1、起源：公元前四世紀(jì)希臘。亞里士多德時(shí)代的希臘人開(kāi)始記錄他們對(duì)一些海灘生物觀察的結(jié)果。十八世紀(jì)，林奈發(fā)展了物種命名方法并記錄了數(shù)百種海洋動(dòng)植物。二、世界海洋生物學(xué)起源與發(fā)展2、發(fā)展：直到十九世紀(jì)，海洋生物學(xué)才真正發(fā)展成為一門(mén)科學(xué)。福布斯(Forbes，1815-1854，英國(guó))是海洋生態(tài)學(xué)的奠基者：所著的《歐洲海的自然歷史》被看作是海洋生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的第一部著作。在這本書(shū)里，他首創(chuàng)并使用了垂直分布、種群動(dòng)力學(xué)等生態(tài)名詞；在地中海航海探險(xiǎn)中利用采泥器收集了一系列海洋生物，進(jìn)行了描述；提出了“海底300呎以下生命不再存在”的世界上第一個(gè)海洋生物學(xué)的假說(shuō)

2、發(fā)展：直到十九世紀(jì)，海洋生物學(xué)才真正發(fā)展成為一門(mén)科學(xué)。達(dá)爾文(1809-1881)作為世界海洋生物學(xué)的奠基人之一，提出了世人熟知的物種起源學(xué)說(shuō)；同時(shí)提出的珊瑚礁發(fā)育理論影響深遠(yuǎn)。

達(dá)爾文(1809-1881)作為世界海洋生物學(xué)的奠基人之一，1872-1876年，世界著名的“挑戰(zhàn)者”號(hào)考察船進(jìn)行了環(huán)球大洋探險(xiǎn)，其間獲得并描述了4717種新的海洋生物，是人類(lèi)第一次全球尺度的海洋生物學(xué)研究。

進(jìn)人20世紀(jì)，許多國(guó)家開(kāi)始組建大海洋研究機(jī)構(gòu)，如美國(guó)的斯克瑞普斯海洋研究所(1903)、伍茲霍爾海洋研究所(1930)；大學(xué)中也建立了海洋生物學(xué)專(zhuān)業(yè)或研究機(jī)構(gòu)。Murray(1912)撰寫(xiě)的《大洋深處》被稱(chēng)為海洋生態(tài)學(xué)的第一部經(jīng)典著作。

第二次世界大戰(zhàn)期間，政治與戰(zhàn)爭(zhēng)的需要大大刺激和促進(jìn)了與海洋生物學(xué)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，從而很快擴(kuò)展了海洋生物學(xué)家們的能力與本領(lǐng)。

1872-1876年，世界著名的“挑戰(zhàn)者”號(hào)考察船進(jìn)行了環(huán)球

細(xì)胞生物學(xué)、胚胎學(xué)、生物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用到海洋生物學(xué)研究中，使得實(shí)驗(yàn)海洋生物學(xué)得到應(yīng)有的重視。斯庫(kù)巴(SCUBA即人工肺)潛水和深海潛水器等的相繼問(wèn)世與應(yīng)用，使科學(xué)家能夠在海上定點(diǎn)、定時(shí)直接觀察活的生物并進(jìn)行取樣。20世紀(jì)60年代至今，海洋生物學(xué)研究進(jìn)入快速發(fā)展階段：學(xué)科齊全、設(shè)備精良的研究機(jī)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。Kinne的《海洋生態(tài)學(xué)》(共5卷)涉及環(huán)境動(dòng)力學(xué)、機(jī)制、生態(tài)系統(tǒng)、培養(yǎng)、海洋管理等各方面，為近代海洋生態(tài)學(xué)的另一部經(jīng)典之作。細(xì)胞生物學(xué)、胚胎學(xué)、生物化學(xué)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用到海洋生物學(xué)研究目前從事海洋生物學(xué)研究的研究所、實(shí)驗(yàn)站數(shù)以百計(jì)；研究隊(duì)伍不斷壯大，海洋生物科學(xué)家已成千上萬(wàn)；先進(jìn)的綜合考察船具有現(xiàn)代化的導(dǎo)航設(shè)施，速度快、續(xù)航力大、實(shí)驗(yàn)儀器齊備良好，足以保證到世界四大洋的任何一個(gè)海面進(jìn)行考察。設(shè)備優(yōu)良、自動(dòng)化程度高的深潛器已深入到海洋的最深處－－11000m的瑪利亞納海溝，取回海底的微生物供科學(xué)家研究。

目前從事海洋生物學(xué)研究的研究所、實(shí)驗(yàn)站數(shù)以百計(jì)；研究隊(duì)伍不斷三、中國(guó)海洋生物學(xué)發(fā)展史

1、我國(guó)的地理特點(diǎn)：近海處于亞洲大陸東側(cè)的中緯度到低緯度地帶，南北跨越30多個(gè)緯度，受大陸氣候條件影響顯著，南北溫差較大，適于冷、溫和暖水性多種海洋生物的生長(zhǎng)和繁殖，是開(kāi)展海洋生物學(xué)研究最適宜的地區(qū)之一。2、古代中國(guó)海洋生物學(xué)發(fā)展史

(1)遠(yuǎn)古時(shí)期：對(duì)貝、魚(yú)等有了一定的認(rèn)識(shí)，而且已經(jīng)能夠捕撈一些游泳的海洋魚(yú)類(lèi)。甲骨文中有“貝”、“魚(yú)”和“漁’’的記載。三、中國(guó)海洋生物學(xué)發(fā)展史(2)先秦時(shí)期：對(duì)海洋生物的知識(shí)更多、利用能力更強(qiáng)，文字記載更豐富?！吨芤住贰ⅰ吨駮?shū)紀(jì)年》和《禮記》中都有記載。(3)秦漢至南北朝時(shí)期(公元前221—581)：出現(xiàn)了海洋生物分類(lèi)研究?！稜栄拧贰墩f(shuō)文解字》對(duì)多種海洋生物作了記載和解釋。漢代朱仲著《相貝經(jīng)》，專(zhuān)門(mén)對(duì)海貝進(jìn)行了分類(lèi)研究?！妒酚洝泛汀稘h書(shū)》，不僅有對(duì)海洋生物地理分布的記載，而且有對(duì)海洋生物的資源評(píng)價(jià)?！杜R海水上異物志》、《博物志》、《名醫(yī)別錄》等書(shū)籍已記載不少海洋生物。在生物分類(lèi)、生長(zhǎng)、習(xí)性、地理分布等方面都取得了重要成就。

(2)先秦時(shí)期：對(duì)海洋生物的知識(shí)更多、利用能力更強(qiáng)，文字記(4)隋至元代(581－1368)：認(rèn)識(shí)了許多海洋生物新種。唐代的《吳地記》、《本草拾遺》記載了不少海洋生物及新種陸龜蒙的《蟹志》是我國(guó)第一部蟹類(lèi)專(zhuān)著宋代《三山志》和《日華本草》，特別是《水族加恩簿》對(duì)許多海洋生物作了質(zhì)量評(píng)價(jià)而且知道了對(duì)珍珠貝、牡蠣、海豹等海洋水產(chǎn)動(dòng)物的人工養(yǎng)殖。(5)明清時(shí)代(1368－1911)：中國(guó)人對(duì)海洋生物的認(rèn)識(shí)于明代(1368－1644)中期遙遙領(lǐng)先于世界各國(guó)。

(4)隋至元代(581－1368)：認(rèn)識(shí)了許多海洋生物新種《閩中海錯(cuò)疏》是我國(guó)最早的一部地方海洋動(dòng)物志，主要記載福建的海洋水產(chǎn)動(dòng)物。共記錄了涉及現(xiàn)代50多個(gè)科100多種魚(yú)和軟體、節(jié)肢、環(huán)節(jié)、爬行、棘皮、腔腸、哺乳等動(dòng)物，描述了它們的形態(tài)、習(xí)性和一些種的食用質(zhì)量評(píng)價(jià)，還指出了生物的多樣性。黃省曾的《魚(yú)經(jīng)》、楊慎的《異魚(yú)圖贊》和胡世安《異魚(yú)圖贊補(bǔ)》等專(zhuān)著，清朝(1644—1911)的《異魚(yú)圖贊閏集》、《記海錯(cuò)》等專(zhuān)著，對(duì)中國(guó)海洋生物學(xué)的發(fā)展具有重要意義。《閩中海錯(cuò)疏》是我國(guó)最早的一部地方海洋動(dòng)物志，主要記載福建的3、近現(xiàn)代中國(guó)海洋生物學(xué)發(fā)展1)萌動(dòng)發(fā)展階段(1840－1949)

：組織機(jī)構(gòu)的建立，并對(duì)海洋藻類(lèi)和海洋動(dòng)物進(jìn)行了零星采集與分類(lèi)，主要作了一些近海海洋生物的調(diào)查和研究。

1912年天津、上海和江蘇成立水產(chǎn)學(xué)校1921年秉志在南京高等師范創(chuàng)建了中國(guó)第一個(gè)生物系青島觀象臺(tái)1928年設(shè)立海洋科，是中國(guó)第一個(gè)海洋研究機(jī)構(gòu)。1930年秋，中國(guó)科學(xué)社蔡元培等倡議成立中國(guó)海洋研究所，并籌建中國(guó)第一個(gè)海洋博物館——青島水族館。1930年中華海產(chǎn)生物學(xué)會(huì)在廈門(mén)大學(xué)成立，是中國(guó)第一個(gè)海洋學(xué)術(shù)組織。

3、近現(xiàn)代中國(guó)海洋生物學(xué)發(fā)展朱元鼎、伍獻(xiàn)文對(duì)海洋魚(yú)類(lèi)的研究童第周對(duì)文昌魚(yú)實(shí)驗(yàn)胚胎的研究曾呈奎對(duì)海藻的研究金德祥對(duì)硅藻的研究朱樹(shù)屏、鄭重對(duì)浮游生物的研究陳義對(duì)多毛類(lèi)和星蟲(chóng)的研究張鳳瀛對(duì)棘皮動(dòng)物的研究沈嘉瑞對(duì)蟹類(lèi)等甲殼類(lèi)的研究喻兆琦對(duì)蝦類(lèi)的研究張璽對(duì)軟體動(dòng)物的研究湯佩松對(duì)海藻含碘量的研究許植方對(duì)海人草的研究朱元鼎、伍獻(xiàn)文對(duì)海洋魚(yú)類(lèi)的研究2)奠定基礎(chǔ)階段(1949－1956)：新中國(guó)成立后，中國(guó)海洋生物學(xué)隨著共和國(guó)前進(jìn)的步伐，獲得了迅速的發(fā)展。1950年8月，新中國(guó)第一個(gè)海洋研究機(jī)構(gòu)——中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所青島海洋生物研究室的成立，標(biāo)志著新中國(guó)海洋研究工作，特別是海洋生物學(xué)全面系統(tǒng)規(guī)?；芯康拈_(kāi)始。1951年成立了中國(guó)海洋湖沼學(xué)會(huì)，次年成立了山東大學(xué)海洋系和上海水產(chǎn)學(xué)院。

2)奠定基礎(chǔ)階段(1949－1956)：新中國(guó)成立后，中國(guó)3)全面發(fā)展階段(1956－1966)：

1956年全國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展綱要中《中國(guó)海洋科學(xué)發(fā)展規(guī)劃》1963年5月國(guó)家科委制定的“1963－1972年海洋發(fā)展規(guī)劃”，為中國(guó)海洋科學(xué)的發(fā)展勾畫(huà)出宏偉藍(lán)圖，指明了前進(jìn)方向。4)緩慢發(fā)展階段(1966－1976)：這一時(shí)期，正是國(guó)際上海洋生物學(xué)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)期，中國(guó)與國(guó)際水平的距離又一次拉大

3)全面發(fā)展階段(1956－1966)：5)恢復(fù)和深入發(fā)展階段(1976年以來(lái))1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)的召開(kāi)，使中國(guó)海洋生物學(xué)進(jìn)入了恢復(fù)和深入發(fā)展的時(shí)期。改革開(kāi)放政策給海洋生物學(xué)研究與國(guó)際接軌帶來(lái)了機(jī)遇，國(guó)際合作廣泛開(kāi)展；海洋生態(tài)學(xué)、海洋水產(chǎn)農(nóng)牧化原理與應(yīng)用研究、海洋生物多樣性研究、由個(gè)體水平到細(xì)胞和分子水平的實(shí)驗(yàn)海洋生物學(xué)研究全面展開(kāi)。近50年來(lái)，中國(guó)在海洋科學(xué)各個(gè)重要領(lǐng)域里，都有研究或較深入地研究。中國(guó)海洋生物學(xué)形成了完整、齊全的科研體系，在世界上已有了一定地位和影響，少數(shù)領(lǐng)域的研究成果達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。5)恢復(fù)和深入發(fā)展階段(1976年以來(lái))1978年全國(guó)科1996年，國(guó)家將“海洋技術(shù)”作為第8個(gè)領(lǐng)域列入國(guó)家高技術(shù)研究計(jì)劃，即“863”計(jì)劃。包括3個(gè)主題：海洋探測(cè)與監(jiān)視技術(shù)、海洋生物技術(shù)、海洋資源開(kāi)發(fā)技術(shù)。同時(shí)，國(guó)家還啟動(dòng)了“攀登計(jì)劃”、“星火計(jì)劃”、“火炬計(jì)劃”和“科技興海計(jì)劃”等一系列計(jì)劃，將我國(guó)的海洋技術(shù)研發(fā)集中在海洋探測(cè)與監(jiān)視、海水養(yǎng)殖、海洋食品開(kāi)發(fā)、海洋天然產(chǎn)物篩選和海洋藥物開(kāi)發(fā)等方面。1996年，國(guó)家將“海洋技術(shù)”作為第8個(gè)領(lǐng)域列入國(guó)家高技術(shù)研四、我國(guó)的藥用海洋生物周代《詩(shī)經(jīng)》記錄了18種藥用海洋生物?！痘实蹆?nèi)經(jīng)》記錄海洋生物藥物27種。漢代的《神農(nóng)本草經(jīng)》收載海洋生物藥物10種。唐代《新修本草》增加了鯊魚(yú)、珊瑚、珂（凹線蛤蠣）、紫貝齒等海洋藥用生物。明代李時(shí)珍《本草綱目》收載海洋生物90余種。清代趙學(xué)敏《本草綱目拾遺》新增海洋藥物10種。四、我國(guó)的藥用海洋生物《全國(guó)中草藥匯編》（1975）收載海洋生物藥物166種。《中藥大辭典》（1977）收載海洋生物藥物144種。《原色中國(guó)本草圖鑒》（1983）收錄海洋生物藥物200種。《中華本草》（1999）收載海洋生物藥物802種。《中國(guó)藥用海洋生物》（1977）收載海洋藥用生物147種?！赌虾：Ｑ笏幱蒙铩罚?978）收載海洋藥用生物213種。《全國(guó)中草藥匯編》（1975）收載海洋生物藥物166種。五、海洋生物學(xué)研究的原則與方法

1．研究空間與時(shí)間的擴(kuò)展與深化

現(xiàn)代海洋生物學(xué)研究的空間與時(shí)間尺度，在宏觀層面上擴(kuò)展，另一方面朝微觀中深化。宏觀上，科學(xué)家們?cè)絹?lái)越重視全球或大尺度上中長(zhǎng)期的海洋生物學(xué)研究。微觀上，生物個(gè)體的研究已從普通個(gè)體到微小個(gè)體如nano-plankton(20μm)甚至到pico-plankton(<2μm)；生理、生化機(jī)制的研究已從整體到細(xì)胞深化至分子水平，生態(tài)學(xué)的研究也深入到微生境、微生態(tài)。

五、海洋生物學(xué)研究的原則與方法2．學(xué)科的交叉與綜合

學(xué)科交叉與綜合已成為現(xiàn)代海洋生物學(xué)的重要發(fā)展趨勢(shì)；更是促進(jìn)海洋生物學(xué)發(fā)展的必要前題。在海洋學(xué)層面上，海洋生物學(xué)與海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)和物理海洋學(xué)之間加快了相互交叉與滲透在生物學(xué)層面上，科學(xué)家對(duì)海洋生物的研究常常是生態(tài)學(xué)、發(fā)育學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)和生物數(shù)學(xué)等多學(xué)科的交叉。現(xiàn)代生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)分析技術(shù)、遙感遙測(cè)技術(shù)以及海洋技術(shù)等在海洋生物研究中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

2．學(xué)科的交叉與綜合3．海上考察試驗(yàn)與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合海洋生物學(xué)研究起源于海上考察，而且它至今仍然是取得第一手材料與數(shù)據(jù)的重要源泉。海洋生物學(xué)假說(shuō)與理論的證實(shí)最終不能離開(kāi)海上考察或試驗(yàn)。但實(shí)驗(yàn)室可以保證科學(xué)家在人工控制與模擬的條件下，不受自然環(huán)境的限制，隨意重復(fù)或深入進(jìn)行各種各樣的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析。兩者結(jié)合起來(lái)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相得益彰。3．海上考察試驗(yàn)與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合4．研究的國(guó)際化，競(jìng)爭(zhēng)與合作海洋是人類(lèi)共有的財(cái)富，要深入全面研究海洋生物學(xué)，國(guó)際合作是必要和可能的。但各國(guó)又具有特有的經(jīng)濟(jì)專(zhuān)屬區(qū)，為了自身的利益，不得不在研究中進(jìn)行激烈的競(jìng)爭(zhēng)。比如在鮭鱒魚(yú)資源的捕撈管理上，就連一向稱(chēng)為兄弟同盟的加拿大與美國(guó)或歐盟國(guó)家之間在談判配額時(shí)，也要你爭(zhēng)我吵，各自利用鮭鱒魚(yú)種群DNA指紋分析圖得到的科學(xué)證據(jù)，力求多得到一些份額。在國(guó)際海洋劃界中，漁場(chǎng)物理邊界和生物特征無(wú)疑是考慮的重點(diǎn)因素之一。4．研究的國(guó)際化，競(jìng)爭(zhēng)與合作