绪章导学

导学

●0.1导学

导学

第一章地球的诞生

关于地球的形成问题，自古以来，各家学派有着完全不同的解释。但是，和对自然界有不同看法一样，总是受哲学上的唯物论和唯心论，辩证法和形而上学两种认识路线所制约。本章将从神话传说、早期科学假说、现代的认识、后续研究四个方面，较为全面地介绍古今中外人们对地球形成的认识。

●1.1神话传说

在原始社会和封建社会中，人们还不能正确认识世界，往往把自然界的一切运动现象，都归之于超自然的力量，从而产生对上帝、魔鬼、奇迹等的信仰。对于地球诞生，我国流传甚广的传说包括盘古开天辟地、女娲造人等，而在国外亦有上帝创造世界一说广为人知。

●1.2早期科学假说

十五、十六世纪以后，随着日心说的兴起，人们对日地关系有了新的认识，同时也发现了太阳系的许多奇特现象，其中之一便是角动量守恒。但是实际情况违背了这一定律，为解释这一现象，便出现了早期两大科学假设：渐变派和灾变派。

●1.3现代的认识

前面两种说法，都是有无法解释的一些问题，所以后来通过科学家的不断努力，又提出一个更加科学的假说——宇宙大爆炸假说，即宇宙产生于140亿年前一次大爆炸过程中。

●1.4研究尚未有穷期

“宇宙大爆炸”是如今趋同的看法，但这个学说仍有很多问题没有解释，如今主要分歧意见在于：地球的化学组成、地球的积聚模式以及捕获说。

第二章海洋的形成

本章主要介绍海洋的形成。地球是海水依托的母体，海水是地球的重要组成部分。原始的海洋，海水不是咸的，而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发，反复地形成云致雨，重新落回地面，把陆地和海底岩石中的盐分溶解，不断地汇集于海水中。经过 亿万年的积累融合，才变成了大体匀的咸水。

●2.1原始海洋的出现

地球刚诞生的时候，在它的表面是没有水的，那么海洋是如何形成的？目前存在三种理论：一是水是在宇宙形成之时与星云同在；二是火山岩的风化作用；三是火山岩的排气作用。

●2.2太平洋的形成

“分离说”认为，地球处于熔融状态时，由于太阳的引力和地球自转作用，一部分岩浆不翼而飞，形成月球，而地球上留下的窟窿便是太平洋洋盆。当然，这个假说也是有不少缺陷的。

●2.3盐从哪里来？

原始海洋是带酸性，且缺氧的，那么海洋中的盐来自哪里呢？一是认为从陆地上岩石中的大量盐分随陆地径流进入海洋；二是认为从地壳深部以气体的形式放出到地表上来的。

●2.4地球上有多少水？

水是地球上最丰富的一种化合物。全球约有四分之三的面积覆盖着水，且由于海陆面积相差很大，故海洋占优势，有96.53%的水储存在海洋里。而全球淡水量仅占总量的2.53%，能供人类利用的仅不到1%。

●2.5海底是什么样？

洋底有高耸的海山，起伏的海丘，绵长的海岭，深邃的海沟，也有坦荡的深海平原。本节主要分为以下11类具体介绍：大陆架、大陆坡、大陆隆、洋盆、深海平原、海沟-岛弧-边缘盆地、深海丘陵、海台、海隆、海山和海岭。

●2.6盛海水的洋盆有年龄吗？

对海洋的性质和年龄等方面的认识分歧较大，归纳起来主要有三种认识：1、海洋的洋盆是原生的；2、各大洋盆的年龄是不同的；3、世界各大洋洋盆的年龄都很年轻。

●2.7洋盆中的海水年龄和洋盆年龄一样吗？

由于“大洋传送带”的作用，通过对大洋3000米深处海水中碳-14的测定（同位素测年法），能够得出各大洋海水的年龄（这里所说的海水是指深层的海水，而不是表层水体）。

第三章大陆漂移

本章重点介绍魏格纳的大陆漂移学说，概述从盘古大陆演变到如今五洲四洋的格局形成的过程。大陆漂移假说是解释地壳运动和海陆分布、演变的学说。大陆彼此之间以及大陆相对于大洋盆地间的大规模水平运动，称大陆漂移。大陆漂移说认为，地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块，称之为盘古大陆或泛大陆，中生代开始分裂并漂移，逐渐达到现在的位置。

●3.1魏格纳大陆漂移学说，道出惊世独语。

1915年，魏格纳出版了《海陆的起源》，系统论证了他对海陆格局的一个假说——大陆漂移说。设想在古生代地球上只有一块陆地，在它的周围是广阔的海洋。后来，由于天体的引潮力和地球自转的离心力作用下，使原始大陆碎成若干块，逐渐漂移开来。

●3.2魏格纳盘古大陆解体与大洋形成

魏格纳的“大陆漂移学说”认为：漂移的驱动力为潮汐。随着岩石圈板块的移动，大陆解体，分裂开来，形成了今天的大洲和大洋。

●3.3科学明星围剿魏格纳

大陆漂移学说只是一个假说，它的实证成分和假想成分是相互杂陈的，受到的质疑主要有：把大陆漂移说建立在地壳均衡说的基础之上是错误的；地球表面月球引潮力也不能引起地壳飘移；“大西国有可能沉在海洋里”的传说，再次被提出来；“大陆桥说”等。

第四章大陆漂移的发动机-洋中脊

继第三讲继续讨论关于大陆漂移，本章介绍其发动机制——洋中脊。洋中脊，是走向与大陆边缘平行，并随大陆边缘形状的变化而转折的洋底山脉。板块构造学说认为，洋中脊是地幔对流上升形成的，是板块分离的部位，也是新地壳开始生长的地方。

●4.1古地磁

研究海洋的古地磁方法，是通过海洋中岩石采样，测定岩石的天然剩余磁性，分析它们的磁化历史，研究导致它们磁化的地球磁场特征。而根据沉积岩测定结果，地球平均50万年会磁场转换一次，转换需要10万年左右。

●4.2洋中脊

洋中脊，在地貌上，是一条在大洋中延伸的海底山脉；在地质上，是一种巨型构造带。它是地球上最大、最长的山系。本节重点介绍洋中脊的特点及其形成原因。

●4.3洋底和大陆是由不同块体拼凑而成的

加拿大人威尔逊根据“大陆漂移”学说和‘海底扩张’学说，加以提炼总结，提出了“板块学说”——地球的外壳是由20多块板块组成的。最基本的有六大块：太平洋板块、欧亚板块、印度洋板块、美洲板块、非洲板块和南极板块。

第五章海陆变迁-海洋的沧桑之变

本讲主要介绍地球诞生后，全球以及中国海海陆变迁的过程。早期的地球温度变化有一定周期性，冷暖不断交替。漫长地质年代里经历了多次大冰期，海水蒸发由大气循环运至两级，以降雪的形式回到陆地，日积月累，形成冰川，最终导致海平面下降，水退陆出。而这些都可以通过各种化石得以证实。

●5.1何谓海洋沧桑之变？

在历史的长河中，深度浅于200米的海洋中，几次水退而陆出，沧海变为桑田（所谓桑田就是可耕种之田）；几次又重新被万顷波涛所淹没。这种海陆交替的现象，就叫做海洋的“沧桑之变”。

●5.2化石-地球历史见证者

化石是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹。根据化石和周围岩石的岩性、时代，就能知道这些生物在那个年代的一些特殊故事。

●5.3中国海的沧海桑田

现在看到的我国海岸线和内陆地区，在远古的时代不是这样，它与世界上其它地方的海岸线一样，经历了沧桑之变，并且继续处在不断变化之中。水与陆作为地球表面互相依存又互相对立着的一对矛盾体，永远处于此消彼长，此长彼消的变化之中。

第六章原始生命物质在海洋中诞生

生命究竟是怎样起源的？这个问题存在着多种臆测和假说，并有很多争议，是现代自然科学正在努力解决的重大问题。本讲将系统全面地介绍生命起源理论，包括神创学说、自然发生说、宇生说、热泉说、生命起源于底下深处说、现代的化学生源假说以及冰箱说。

●6.1问题的提出

地球早期环境的演绎孕育着地球的生命。火山喷发、原始大气圈和地壳与地幔间的微气泡层的产生、地壳的冷却以及海水形成等都为生命诞生创造了条件。古老岩石、特殊的生理环境、天外陨石和地球化学都是展现这一特殊时期生命诞生与早期演化的窗口。

●6.2神创学说

在人类的各种文化中都有解释生命起源的故事。于是，创见叠出，学派林立。最早解释人类起源的是一些神创学说：有中国女娲捏土造人之说；古希腊的神话中，有诸神创造人类的说法；基督教国家，则认为上帝创造了人。

●6.3自然发生说

自然发生说——古中国、印度、埃及和希腊学者主张：生物可以由非生命物质中发生。直到十七世纪中叶开始，随着古生物学、解剖学和生理学的进步，特别是显微镜的问世，发现了细菌和细胞。这使人们的眼界开阔起来，才抛弃了“腐草里飞出流萤”等无稽之谈。

●6.4宇生说——地外生命“孢子”的移植

由于在陨石碎片中能够发现有机化合物，故有学者认为生命起源于宇宙的其他地方，在偶然的条件下，穿过太空来到地球上，即宇生说。

●6.5热泉说

因为，现今所发现的古细菌，大多都生活在高温、缺氧、含硫和偏酸的环境中，这种环境与热泉喷口附近的环境极其相似，且热泉喷口附近的环境与地球形成的早期环境很相似，故20世纪70年代以来，部分学者提出：生命的起源可能与热泉生态系统有关。

●6.6生命起源于地下深处说

科学家们发现了生活和繁殖在地下5千米深处的微生物，这些微生物的依靠并非由太阳光提供的能量，而是以氢气和甲烷形式存在的化学能量。因此越来越多的学者认为：地球上第一批能自我复制的生命形式，可能起源于地下深处，即认为生命起源于地下深处。

●6.7现代的化学生原假说——现代的化学进化论

化学生原说是被广大学者普遍接受的。这一假说认为，地球上生命是在地球温度逐步下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演化而成的，即生命是由非生命物质逐渐转化而来。米勒的实验，通过模拟原始地球环境，由无机物得到了多种氨基酸，给予这一学说有力的支持。

●6.8冰箱说

据大气科学家詹姆士.卡斯丁所说，生命是在冰箱里形成的，而不是在沸腾的大锅里诞生的。40亿年以前，太阳比现在弱30%，在太阳照射下，海洋就会结冰。海洋表层冰覆盖，保护了冰下娇嫩的早期生命。待行星撞击地球，使冰融化，冰下生命得以重见天日。

第七章海洋是生命成长的摇篮

地球上的那些极简单的原始生命，发展成为今日“鱼翔浅底，万类霜天竞自由”的生物界，仍然要经过漫长的坎坷历程。海洋不仅孕育了原始生命，并且充当了生物成长与进化的摇篮。这是由于广漠的水域对初级生物具有极大的保护作用。而且由于恰好的日、地、月距离，使得海水温度、动力过程等均适合生命诞生、成长。

●7.1水的特异性质

海洋不仅孕育了原始生命，并且充当了生物成长与进化的摇篮。这是由于广漠的水域对初级生物具有极大的保护作用。可以毫不夸张地说，没有水就没有生命。水的几乎所有的物理和化学行为在自然界中都是与众不同的。它具有一系列的独特的、异常的性质。

●7.2生命成长的摇篮

海洋和生命的起源关系密切，生物的演变进化同样离不开海洋。最早的生命形成后，经受了各种严峻的考验，最终在海洋中发展壮大起来。随着能进行光合作用的微生物增多，各种原始动物开始形成，然后，先是植物登陆，再是动物登陆，经过演化，最终形成如今地球上丰富多彩的生命。

●7.3和谐的日-地-月关系

地球上的一切生物，需要许多良好生活条件，才会生长得好。依赖于日地、地月距离、地球自转速度以及地轴倾角的适当，使得地球成为生命生长适宜的场所。

第八章生命是怎样弃水登陆的？

海洋孕育了生命后，经过地质变迁，陆地上升，海平面下降，许多水生植物被迫进入陆地。环境的变迁，逼迫它们在陆地上繁殖。而陆生植物的发展,使氧气获得了充分的供应,为陆生动物的发育和发展提供了生存的重要条件。而在时干时湿的近岸浅水中生活的总鳍鱼，就成了水陆两栖动物的祖先，也是所有陆地上包括人类在内的脊椎动物的共同祖先动物。

●8.1植物首先登陆

早在6亿多年前，水中只有藻类植物生长着，经过2亿多年的时间，到了志留纪地球上出现了一次翻天覆地的大变化，陆地上升，海平面下降，许多水生植物被迫进入沼泽地带。环境的变迁，逼迫它们要在陆地上繁衍，成为最先登陆的生物。

●8.2总鳍鱼成了动物登陆急先锋

在距今3亿年前的泥盆纪时期，总鳍鱼的祖先凭借强壮的鳍爬上了陆地。经过一段时间的挣扎，其中一支越来越适应陆地生活，最终进化成真正的四足动物，成为动物登陆的急先锋。

●8.3古逊船长

1938年12月22日，古逊船长在东伦敦渔港附近的沙伦拿河口处，捕获一只长着腿的奇怪大鱼，并将之送往东伦敦博物馆。

●8.4拉蒂曼小姐（Marjorie Courtenay-Latimer， 1907.2.24～2004.5.17）

拉蒂曼小姐查阅资料也未找到古逊船长捕获的鱼的资料，于是写信给史密斯博士，最终在博士的鉴定下，发现这是早在 7000 万年前就已经灭绝的鱼类，属于一个非常古老的鱼类亚纲，是所有两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物的直接祖先——总鳍鱼。

●8.5史密斯的努力---寻找活的总鳍鱼

史密斯教授认为:一条鱼不可能独自活上几千万年,这条鱼一定还有同类生活在世上!果然，迄今为止，人们总计捕获了100多条,全部来自东非马达加斯加西北的科摩罗群岛附近海域,它们生活在近200米的海洋深处。

第九章人类登上历史舞台

最初人们对上帝造人深信不疑。无知与偏见，总是经不起科学实验的检验的，科学实验证明，人类与鱼类具有极为遥远的亲缘关系。这与1859年，英国生物学家达尔文出版《物种起源》一书，阐明了生物从低级到高级、从简单到复杂的发展规律是一致的。

●9.1“猎犬号”探险和达尔文

1831年12月27日，达尔文参加了英国海军“猎犬号”舰环绕世界的科学考察航行。经过5年多艰苦的旅途生活，在大量的资料支持下，于1859年，达尔文出版了震动当时学术界的《物种起源》，证明了形形色色的生物都不是上帝创造的，而是在遗传、变异、生存斗争中和自然选择中，由简单到复杂，由低等到高等，不断发展变化的。

●9.2人与鱼类

无知与偏见，总是经不起科学实验的检验的，人类与鱼类具有极为遥远的亲缘关系，现在已被古生物学，比较解剖学，比较胚胎学所积累的大量事实所证明。

●9.3猴子与人

人类的出现，还是近几百万年前的事，但它的出现，却给生命的历史揭开了最壮丽的一幕，也是生物进化史上开天辟地的最伟大的历史事件。人们认为，距今大约800-1400万年前，人类才与类人猿的共同祖先——森林古猿分开了。它们当中的一部分进化为大猩猩、黑猩猩和猩猩，一部分则缓慢地向进化为人类的道路迈进。

第十章人类大迁徙

本讲主要介绍人类的迁徙。在早期人类进化过程中,因为食物短缺、温度骤降，曾发生过两次大规模的迁徙运动。这个时期，随着智商的急剧增加，直立人开始进化为“智人”。他们会运用更高级的工具狩猎，在石壁上绘画、记录。而部分“智人”还能够跨越海峡，登陆新大陆。

●10.1走出非洲

在早期人类进化过程中,曾发生过两次大规模的迁徙运动(或者叫“地理大扩张”)。大约在170万年前，由于食物的不足，人类历史上最早的迁徙者——东非人，开始了他们的旅程。之后到15万年前，因为冰期的不期而至，非洲干旱，为寻找水源，我们的祖先被迫进行了人类的第二次迁徙。

●10.2伟大的猎人

第二次大迁徙进化出的“智人”，经过“手斧人”、“尼人”的过渡，在10万年前开始的最后一个冰期遍布欧洲后，尼安德特人消失了，但却孕育更高级人类——“伟大猎手”。在狩猎中他们技术更加熟练，并且懂得相互配合和支援，生存条件不好时，他们会一起迁移到新的地方去。

●10.3跨越海峡：登陆新大陆

澳洲土生土长的动物群中根本没有灵长类（如猴和猿），而人类是由灵长类进化而来的；美国的千丝拉得一个洞穴中挖出很像正生活在北极地区的爱斯基摩人的颅骨；波利尼西亚人的血型与美洲印第安人的血型类型、传统习惯相似。诸多事例得出：这些土著，只能是先民跨越海峡，从别的大陆迁来的。

第十一章深而可测的海水

海洋深处还像外太空一般神祕而遥不可及。海洋探测的最大难处之一，在于压力。最早测量海深的工具是用所谓“测深锤”来进行的。随着科技发展，自然潜水可达到的深度越来越深，但是，限制同样明显。而潜水器的发明，弥补了这些缺陷。

●11.1最早的测深

最早测量海深的工具是用所谓“测深锤”来进行的.测深锤大多是锤状的铁块或铅块，一端系着绳索，从舷外将铅锤（或铁锤）放入水中。在铅锤触及海底的一刹那，记下绳索下沉长度，即得海深。这种方法既粗糙又笨重，可是，在海洋调查的初期，是十分实用的。

●11.2单人潜水

在浩渺的海洋中，人们不能像鱼那样自由遨游和呼吸。而且由于海水透光层较浅，水压随深度增加而增加，使得人类探索海洋变得十分困难。当然，这并不能阻挡人类对海洋的探索。随着科技的进步，人类潜水的深度也越来越深了。

●11.3潜水器

潜水器由最初的简陋的“潜水钟”，历经“深海潜水箱”、“深潜球”、“深潜艇”，最后发展成如今的“深海潜水器”。而下潜深度也由最初的18米，发展到到如今能够达到11000米的马里亚纳海沟。

第十二章海底黑烟囱

“黑烟囱”是指海底富含硫化物的高温热液活动区，因热液喷出时形似“黑烟”而得名。在深达4000多米的海水下面，在那永无阳光“地狱”之中，在那神秘“黑烟囱”附近，发现许多独特的海洋生物！颠覆了万物生长靠太阳的颠簸不破的真理。

●12.1加拉帕戈斯群岛

加拉帕戈斯群岛，位于太平洋上，群岛面积7500多平方千米，是由海底火山喷发的熔岩凝固而成的。直到今天，加拉帕戈斯群岛的活火山依旧在不断地活动着。而且整个群岛所处的地理位置得天独厚，不同的生物在这里融合进化，是海洋物种的“大熔炉”。

●12.2地质学家的猜想

学者认为：加拉帕戈斯群岛位于纳斯卡板块和科科斯板块两大地质板块之间，由于板块挤压、碰撞，深层的岩浆只好向地面压力小的地方喷发、释放能量。从而形成由西向东巨大的岛屿链。但是，美国“阿尔文”号潜水器在加拉帕加斯群岛海岸线附近2000米深的海水下面，发现热液、大型生物这一历史性事件，却将上述说法彻底颠覆。

●12.3黑烟囱的奇异世界

“黑烟囱”是指海底富含硫化物的高温高压热液活动区，因热液喷出时形似“黑烟”而得名。而在这死亡的沸水周围，却生物生活的殿堂，形成与人们常识迥异的生物群和食物链。

第十三章海洋的冷暖

海水温度的高低主要取决于对太阳辐射（短波）的吸收、海面长波有效辐射、蒸发损失热量、海气接触面之间通过湍流热交换和海水内部的流动等多种因素形成的海洋热平衡。海表温度总体随纬度增加而降低，同时受海洋环流影响；而海洋深层由于不受太阳辐射影响，故环流对水温分布影响更明显。若要测量古气温，则通过同位素分馏法可以得到当时确切的温度。

●13.1海水温度受什么因素影响

海水温度的高低主要取决于对太阳辐射（短波）的吸收、海面长波有效辐射（地表长波吸收-地表长波辐射）、蒸发损失热量、海气接触面之间通过湍流热交换和海水内部的流动（海流）等多种因素形成的热收支（即海洋热平衡）。

●13.2大洋海水温度如何分布？

海表温度总体随纬度增加而降低，这与太阳辐射的经向变化特点是密切相关的，同时受海洋环流影响；而海洋深层由于不受太阳辐射影响，故环流对水温分布影响更明显。

●13.3怎样给古老的地球量体温——古气温

人们利用地层中的化石大概地判断某地质历史时期气温的高低，但这种办法只能粗略地估计气温的高低。而通过同位素分馏法可以得到当时确切的温度。

●13.4热带大洋海面的水，哪里最热？

热带西太平洋及印度洋东部的平均海表温度，多年来一直在28℃以上，中心温度超过29℃，是全球海洋最热的区域，又称“西太平洋暖池”

第十四章永不停歇的海水运动

海水运动的主要形式是潮汐、海浪和海流。潮汐是指海水在天体引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。海浪通常指海洋中由风产生的波浪，主要包括风浪、涌浪和海洋近海波。海流指海水在大范围里相对稳定的流动，是海水运动的普遍形式之一。

●14.1潮汐

潮汐是指海水在天体引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，而海水在水平方向的流动称为潮流。基本上可将潮汐（流）分为正规半日潮（流）、不正规半日潮（流）、不正规日潮（流）和正规日潮（流）四个类型。

●14.2海浪

海浪通常指海洋中由风产生的波浪，按其发生、发展的不同，可分为风浪、涌浪、混合浪等。风浪指在风直接作用下产生的水面波动。涌浪是风浪离开风吹的区域后所形成的波浪。而混合浪则是指风浪与涌浪叠合和相互作用形成的波浪。

●14.3“海流”是海洋中河流吗？

海流指海水在大范围里相对稳定的流动，是海水运动的普遍形式之一。海洋学家测量海流，最早的方法是使用漂流瓶，而现在则用海流计测量海流。陆地上的江河，表层流与底层流基本一致，但是海洋中不同层次的流可以完全不同。

第十五章生命对地球的回赠

随着人类对地球有了更加全面的认知后，对“太阳系中为什么只有地球上有丰富多样的生命？”产生了疑问。传统的观点认为，地球之所以有生命存在是由于它具有别的星体所没有的、适合于生命生存的特殊环境条件。科学界近来逐渐趋向于一个新认识，地球表层现有的状态是生命直接或间接参与的地质历史过程的结果。地球借生命活动，地球实现能量转换和物质元素循环，而生物在地球化学循环中调控作用

●15.1人类诞生之后的两个最伟大发现

人类诞生之后的两个最伟大发现，第一是哥白尼提出的"日心说"，有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的"地心说"，实现了天文学的根本变革。第二便是达尔文的进化论，从生物进化角度竭力把人类回归到动物界，动摇了长期以来居于宗教统治地位的"神创说"。

●15.2为什么太阳系中只有地球上有丰富多样的生命？

传统的观点认为，地球之所以有生命存在是由于它具有别的星体所没有的、适合于生命生存的特殊环境条件，而这种特殊环境条件的存在则是由于地球的不大不小的体积、和太阳不近不远的距离，以及恰到好处的地月组合。为生命诞生和繁衍提供最佳条件。

●15.3新的地球观形成

科学界近来逐渐趋向于一个新认识，即“逆向思维”。认为由于地球上有了生命，所以地球表面才会有现在这样的环境状态。地球表层现有的状态是生命直接或间接参与的地质历史过程的结果。

●15.4事实胜于雄辩

认为“地球上的特殊环境条件完全是由于它的合适的体积和恰好的轨道位置” 的观点与以下两个已知事实不符：第一，地球早期条件和今日完全不同；第二，与金星、火星对比，很难用大小与轨道差异来解释今日地球。

●15.5借助生命活动，地球实现能量转换和物质元素循环

地球表层的物质运移和系统内复杂结构的保持，主要靠两个巨大能源：一个是太阳辐射能，另一个是地球内部热核反应产生的能。生物捕获、转换和储存的太阳辐射能的总和与地球内部释放的能量总和大致为同一数量级。

●15.6生物是地球化学循环中调控作用

随着大洋钻探研究计划、冰川和极地的科学考察以及大陆超深钻的实施，生物圈的范围不断扩大。生物在循环系统中起调控作用，而且有将环境中低浓度的化学物质，通过食物链的转运和蓄积达到高浓度的能力，同时处于建造与破坏岩石圈的化学循环中。

第十六章海洋化学的现在

海水是化学成分复杂的混合溶液，海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。海洋中所蕴藏的各种物质资源，在海洋内外应力的作用下形成并分布在海洋地理区域内的、可供人类开发利用，主要包括淡水、盐类等。未来对海洋的开发利用将成为重点。

●16.1海水是化学成分复杂的混合溶液

海水是化学成分复杂的混合溶液，海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。海洋水体是地球上最大的连续矿体。海水中含有11种主要溶解成分，各主要溶解成分含量，有一定的比例关系。此外，海水中还混合由溶解气体、微（痕）量元素、有机物等物质。

●16.2海水酸化

海水是全球碳循环中起着极其重要的作用。海洋对二氧化碳的吸收减缓了大气二氧化碳浓度上升的趋势，但不断增加溶入的二氧化碳使海水PH值降低，使海水酸化。

●16.3海水资源

海洋资源，是海洋中所蕴藏的各种物质资源的总称,通常指在海洋内外应力的作用下形成并分布在海洋地理区域内的、可供人类开发利用的自然资源。本节主要介绍，淡水，盐等的利用。

●16.4未来

海洋化学，是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程，以及海洋化学资源在开发利用中的化学问题的科学。未来的海洋化学研究着重于研究：海洋生物化学，海洋微生物群落如何受到海洋酸化的影响，碳循环与海洋的关系，海水化学元素提和深加工技术以及海水灌溉耐盐植物技术等方向。

第十七章海洋生物学的发展

海洋是生命的发源地，海洋生物学是研究的内容，主要包括海洋有机体的功能，海洋生物多样性和生态三个方面的内容。对海洋中生命有机体的起源，分布，形态和结构，进化与演替的特征和生物生命过程的活动规律进行研究；并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。

●17.1生物生产过程研究

海洋中生命活动无处不在，无时不有。生物生产的同时对周围环境产生着巨大的影响，并与物理的和化学的各种过程耦合对海洋乃至全球系统产生影响。海洋生物生产过程研究一直是国际上生物海洋学研究的重点和核心领域。

●17.2地球生物学研究

在 21 世纪，生命科学将可能发展成新一轮自然科学革命的中心，并将跨越物理世界和生命世界不可逾越的鸿沟，使无机界与有机界统一起来。特别是分子生物学技术的发展，使得地球科学家能够从分子水平上研究和认识生物对地球系统的影响和响应机制。

●17.3深海极端环境中的生命特征研究

随着科技技术的迅猛发展，在许多过去认为的海洋生命禁区，发现了多种生命形式。深海极端环境下的生物不仅其生存环境特殊，且具有独特的基因类型、生理特征和代谢机制。使得极端环境条件下生命特征和适应机制的探索已成为生命科学和地球科学交叉的一个国际前沿领域。

●17.4海洋生物资源基础研究

本节介绍海洋生物资源基础研究，主要包括三类基础研究：养殖海洋生物的基础研究、天然水域生态渔业应用基础研究、海洋药源生物学基础研究。

●17.5海洋生物资源开发利用技术研究

海洋生物资源开发利用技术重点应围绕运用新的分子生物学技术与方法，如功能基因表达克隆、基因芯片/基因微阵列技术、蛋白质组原/质谱测序技术、生物信息学、转基因、基因敲除等。

●17.6南大洋和南极重点地区环境资源研究

南大洋是指亚热带辐合带以南至南极大陆边缘的广阔的洋区。南极洲是白色的荒原，但是周边海水中却充满生命，从浮游的微小生物到小磷虾，再到海豹和鲸类，构成一个完整的生物链。这里是磷虾的宝库，企鹅的家乡，鲸鱼的王国，海鸟和哺乳动物的天堂。

●17.7海洋生物资源

已知海洋动物有16— 20万种，海洋植物有1万多种，已发现可被人类食用的有8万多种。海洋生物资源包括：海洋植物、海洋动物和海洋微生物三大类。

第十八章当前的海洋地质学

海洋地质学的研究对象为地球。它的任务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。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。

●18.1板块构造学说的革命性影响

板块构造学说始于上世纪五十年代的海洋地质勘探基础上。其问世立即表现出强大的生命力——于找矿、地震预测、数字地球技术等领域研究都有重大帮助。同时，也说明了海洋与大陆的关系不是完全割裂的而是相辅相成的。

●18.2全球海洋岩石圈和地质过程研究

岩石圈，是地球上部相对于软流圈而言的坚硬的岩石圈层。岩石圈板块运动与岩石的形成和演化有非常密切的关系。当前重点是研究上层岩圈、洋中脊地壳和热泉过程，研究控制海床和大陆架边缘的结构及形成有关的地质过程以及这些地质过程对全球海洋环境和能源、矿物资源的影响

●18.3环境地质学研究

环境地质学是研究人类活动和地质环境相互作用的科学,是地质学的一个分支,也是环境地学的组成部分。研究内容包括自然和人为引起的环境地质问题，不仅包括地质现象实体,也包括地质环境信息、评价、管理、预测等。

●18.4海底矿产资源开发利用技术

海洋油气勘探开发是现代海洋开发中典型的高技术产业，是技术与资金最密集的产业。从油气的勘探、钻探、开采到油气的输送等，几乎都要靠高技术的支撑。而大洋矿产资源勘探开发技术应在多方面实现突破，以更好的适用于海底矿产资源开发。

●18.5海洋矿产资源

海洋矿产资源包括海滨、浅海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各类矿产资源。本节主要分砂矿、海底自生矿产和海底固结岩中的矿产三类介绍海洋矿产资源。

第十九章维护海洋良好生态系统,建立人类和谐家园

5海洋是地球的主体，是自然生态系统中最大的生态系。海洋生态文明，是作为原生态文明的起源，是建立自然生态系生态文明的前提条件和基础。发展是人类社会永恒的主题。可持续性发展是指既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害。人类必须建立新的价值标准和道德观念，使人类在地球的历史中，从一个野蛮的“捕猎者”变为地球的“保卫者”，更进一步成为地球的“领导者”，真正可以和自然和谐共处。

●19.1海洋生态学与海洋生态系统

海洋生态学，是研究海洋生物与海洋环境间相互关系的科学。它是生态学的一个分支，也是海洋生物学的主要组成部分。海洋生态系统，是由生物群落加上无机环境组成的系统，具有物质循环、能量流动和信息流动三个重要的功能。

●19.2全球海洋生物生产力

在海洋上层有光亮的水体中，充满了无数且多样化的单细胞植物性浮游生物，这些植物性浮游生物正是海洋生态系统食物链运转的动力来源，也就是食物链传递流程中的基础。这些生产者会进行光合作用，利用水中的无机营养盐将无机碳转换成有机碳，因此我们将光合作用的过程称之为“生产力”。

●19.3人类活动对海洋生态系统的破坏

本节介绍人类活动对海洋生态系统的破坏，主要包括以下三方面：第一，碳循环的破坏；第二，气候变暖、海洋污染导致食物链和食物网的改变；第三，甲烷气泡引发的灾难。

●19.4人类的忏悔——生态修复

生态恢复指通过人工方法，按照自然规律，恢复天然的生态系统。生态恢复的含义是试图重新创造、引导或加速自然演化过程。人类没有能力去恢复天然系统，但是我们可以帮助自然，把一个地区需要的基本植物和动物配置在一起，提供基本的条件，然后让它自然演化，最后实现恢复。