海洋環(huán)境
[拼音]:haiyang huanjing
[外文]:marine environment
地球上連成一片的海和洋的總水域,包括海水、溶解和懸浮于水中的物質(zhì)、海底沉積物,以及生活于海洋中的生物。因此海洋環(huán)境是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。人類并不生活在海洋上,但海洋卻是人類消費(fèi)和生產(chǎn)所不可缺少的物質(zhì)和能量的源泉。隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展,人類開發(fā)海洋資源的規(guī)模越來越大,對海洋的依賴程度越來越高,同時(shí)海洋對人類的影響也日益增大。在古代,人類只能在沿海捕魚、制鹽和航行,主要是向海洋索取食物。到現(xiàn)代,人類不僅在近海捕魚,還發(fā)展了遠(yuǎn)洋漁業(yè);不僅捕撈魚類,而且還發(fā)展了各種海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè);不僅在沿岸制鹽,還發(fā)展了海洋采礦事業(yè),如在海上開采石油。此外,還開發(fā)了海水中各種可用的能源,如利用潮汐發(fā)電等。海洋現(xiàn)在已成為人類生產(chǎn)活動非常頻繁的區(qū)域。20世紀(jì)中葉以來,海洋事業(yè)發(fā)展極為迅速,現(xiàn)在已有近百個(gè)國家在海上進(jìn)行石油和天然氣的鉆探和開采;每年通過海洋運(yùn)輸?shù)氖统^20億噸;每年從海洋捕獲的魚、貝近1億噸。隨著海洋事業(yè)的發(fā)展,海洋環(huán)境亦受到人類活動的影響和污染。目前,海洋環(huán)境研究工作的主要任務(wù)之一,是探索保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)的途徑和方法。
海域分布
世界上的海和洋都相互溝通,連成一片,稱為世界大洋,總面積約3.61億平方公里,占地球總面積70.8%。表 1是各緯度間海洋所占面積的百分比,從中可以看出,除北緯45°~70°和南緯 70°~90°的區(qū)間外,海面均大于陸面。海洋對人類和生物界的形成和發(fā)展起著巨大的作用。在大氣圈中的臭氧層尚未完全形成以前,地球上的生命唯有在海水中才能避免紫外線輻射的傷害。海洋是地球上水循環(huán)的起點(diǎn),海水受熱蒸發(fā),水蒸汽升到空中,再被氣流帶到陸地上來,使陸地上有降水和徑流。陸地上有了水,生物才得到發(fā)展。海洋對地球上的氣候起著調(diào)節(jié)作用,使氣溫變化緩和。所以說,海洋環(huán)境對陸地環(huán)境的形成也起著決定性的作用。
洋和海
根據(jù)海洋形態(tài)和水文特征等,可把海洋分成主要部分和附屬部分。前者叫洋,后者叫海、海灣或海峽。洋一般遠(yuǎn)離大陸,面積廣闊,水深在2000米或3000米以上,鹽度、水溫不受大陸影響,季節(jié)變化小,透明度大,有獨(dú)立的潮汐系統(tǒng)和強(qiáng)大的洋流系統(tǒng),沉積物多為深海特有的鈣質(zhì)軟泥、硅質(zhì)軟泥和紅粘土。世界上有太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四大洋。它們的總面積約占海洋總面積的89%。大洋的面積、容積、深度見表2。海一般鄰靠陸地,水深在2000米或3000米以內(nèi),鹽度、水溫受大陸影響,有顯著季節(jié)變化,透明度小,沒有獨(dú)立的潮汐系統(tǒng),潮汐一般從大洋傳來,漲落顯著。沉積物多為砂、泥沙等。由于不斷沉積和受到侵蝕,海底形態(tài)變化較大。世界上海的面積約占海洋總面積11%。洋或海的一部分伸入陸地,其深度和寬度逐漸減小的水域叫海灣,如渤海灣、波斯灣等。海洋中相鄰海區(qū)之間,寬度較窄的水道叫海峽,如臺灣海峽、直布羅陀海峽等。
海底地形
海洋根據(jù)水深、海底坡度和海底沉積物等分成四種地形區(qū)域:大陸架、大陸坡、大洋盆地和海溝。從海岸起,海底向海洋緩傾,到一定深度后海底坡度顯著增大,這個(gè)坡度較大的地區(qū)叫大陸坡。從海岸到大陸坡之間的區(qū)域叫大陸架。大陸架緊接陸地,水深一般在 200米以內(nèi),坡度一般為1°~2°,寬度從幾海里到幾百海里。大陸架上的沉積物主要是河流帶來的泥沙。海水中含大量營養(yǎng)鹽和豐富的有機(jī)質(zhì),是良好的漁場。大陸坡區(qū)傾斜度一般為4°~7°,但有的地方可達(dá)40°以上,水深一般為 200~2500米。大陸坡上的沉積物也主要來自大陸,大約泥占 60%,細(xì)砂占25%,貝殼和軟泥占5%。大洋盆地(或稱海盆)是海洋的主要部分,占海洋總面積的77.7%,地形平坦開闊,傾斜度約為 0°20′~0°40′,深度為2500~6000米。大洋盆地的沉積物主要是大洋性軟泥,如硅藻、放射蟲、有孔蟲軟泥等。在大洋盆地中,深度超過6000米的地方稱為海溝,多分布在大洋邊緣。海溝中已測得的最深部分叫海淵,超過 10000米深的海淵,全在太平洋。
海水溫度
海水的溫度決定于輻射過程、大氣與海水之間的熱量交換和蒸發(fā)等因素。大洋中水溫為 -2℃至30℃;深層水溫低,大體為-1℃至4℃。大洋表層年平均水溫:太平洋最高,為19.1℃;印度洋次之,為17.0℃;大西洋最低,為16.9℃。三大洋平均表層水溫為17.4℃,比近地面年平均氣溫 14.4℃高3℃。可見海洋是溫暖的。北冰洋和南極海域最冷,表層水溫為-1.7℃至-3℃。
大洋表層水溫的分布主要決定于太陽輻射和洋流性質(zhì)。等溫線大體與緯線平行,低緯水溫高,高緯水溫低,緯度平均每增高1度,水溫下降0.3℃。北半球大洋的年平均水溫均高于同緯的南半球,北半球的水溫平均高于南半球3.2℃。
海洋水溫在垂直方向上,上層和下層截然不同。上部在1000~2000米的水層內(nèi),水溫從表層向下層降低很快,而2000米以下則水溫幾乎沒有變化。大致在南、北緯 45°之間,海水水溫的垂直分布可分三層:
(1)混合層,一般在大洋表層100米以內(nèi),由于對流和風(fēng)浪引起海水的強(qiáng)烈混合,水溫均勻,垂直梯度小。
(2)溫躍層,在混合層以下和恒溫層以上,水溫隨深度增加而急劇降低,水溫垂直梯度大。
(3)恒溫層,在溫躍層以下直到海底,水溫一般變化很小,常在2~6℃間,尤其在2000~6000米深度區(qū),水溫為2℃左右,故稱恒溫層。
大洋中表層水溫日變化很小,日較差通常在0.4℃以下。沿岸海區(qū),日較差達(dá)3~4℃以上。大洋表層水溫的年變化,以北半球論,最高在8~9月,最低在2~3月。最高、最低水溫的出現(xiàn)時(shí)間均比陸地上最高、最低氣溫出現(xiàn)的時(shí)間滯后。大洋水溫的年變化幅度因緯度而異,在赤道和熱帶海域年較差小,一般只2~3℃;在溫帶海域年較差大,可達(dá)10℃左右;在寒帶海域年較差又縮小,一般只2~3℃。整個(gè)海洋表層水溫以波斯灣最高,達(dá)35.6℃;北冰洋最低,為-3℃;相差38.6℃,遠(yuǎn)小于近地面空氣的極值溫差133℃。
海水的鹽類和鹽度
溶解于海水的物質(zhì),主要是氯化物,其次是硫酸鹽。海水所含鹽量通常以鹽度表示。鹽度是指在1000克海水中,將所有硫酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?,將所有溴化物和碘化物轉(zhuǎn)換成氯化物,并將所有有機(jī)物完全氧化后,所含固體的總克數(shù)。鹽度用符號 S‰表示。大洋上鹽度的空間變化不大,都在35‰左右,但在鄰接大陸的海域,鹽度差別很大。在蒸發(fā)量大,降水量小,沒有河水注入的海域鹽度大,如紅海北部鹽度高達(dá)42.8‰。在蒸發(fā)量小,降水量大,有許多河水注入的海域鹽度低,如波羅的海表層鹽度多在10‰以下。在干、濕季節(jié)明顯交替的海域,如季風(fēng)區(qū)海域,表層鹽度亦有明顯季節(jié)變化。中國長江口外,夏季海水鹽度為25‰,冬季為30‰。
海水中含有鹽類,不僅向人類提供資源,還使海水性質(zhì)具有某些特點(diǎn)。如果海水電導(dǎo)性良好,海水的鹽度大于24.7‰(一般海水均大于此值),則海水最大密度點(diǎn)的溫度低于海水冰點(diǎn)溫度,使海水不易結(jié)冰。海水的密度變化主要受鹽度變化制約,因此大洋上鹽度的差異也就造成海水密度的差異,密度流就是這樣形成的。
海水中含有很多種鹽類。目前,在海水中已發(fā)現(xiàn)的元素近80種,絕大部分呈離子狀態(tài),主要有氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、氟等11種。此外,還有氧、氫、二氧化碳等氣體。海水中主要離子的含量同人的血清所含的離子量進(jìn)行比較(表3),可以看出海洋同人有密切的關(guān)系。
海水的運(yùn)動
在各種力的作用下,海水的質(zhì)點(diǎn)和水團(tuán)不停運(yùn)動著,波浪、潮汐和海流等都是海水的運(yùn)動形式。
波浪(或稱海浪)是最常見的海水運(yùn)動形式。海水受到外力作用,水質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近作周期性振動。當(dāng)水質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置后,恢復(fù)力(表面張力、重力等)就力圖使其回到原來的平衡位置,但因慣性作用振動仍保持著,并通過其四周的水質(zhì)點(diǎn)向外傳播,這種過程就形成波浪。波浪的成因很多,但主要是風(fēng)力作用,由風(fēng)力作用產(chǎn)生的波浪稱為風(fēng)浪。風(fēng)浪傳播到無風(fēng)的海區(qū)或風(fēng)息后的余波稱為涌浪。風(fēng)浪到淺水區(qū),受海水深度變化影響,出現(xiàn)折射,波面破碎和卷倒則稱為近岸波。波浪運(yùn)動只是波形向前傳播,水質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置附近振動,水團(tuán)并未隨波形前進(jìn)。所以波浪對海水不起輸送作用,只起加強(qiáng)海水紊動混合的作用。但是海浪對海上航行、海港和海岸工程、各種海洋作業(yè)有重要的影響。
潮汐是海水在太陽、月球起潮力的作用下形成的一種周期性漲落運(yùn)動。起潮力的大小與太陽、月球的質(zhì)量成正比,而與太陽、月球至地心距離的三次方成反比。因此,太陽質(zhì)量雖然遠(yuǎn)大于月球,但月地距離卻比日地距離小得多,故月球起潮力大于太陽起潮力,為太陽起潮力的2.25倍。這樣,海水的漲落便以一太陰日(24時(shí)50分)為周期。在潮汐升降的每一周期中,上升過程叫漲潮,海面上漲到最高位置時(shí)叫高潮;下降過程叫落潮,海面下降到最低位置時(shí)叫低潮。高潮和低潮的潮水位差叫潮差。大洋中潮差不大,近陸海區(qū)潮差較大,但受地形的影響,潮差在各處不相同。中國杭州灣的澉浦潮差很大,曾經(jīng)達(dá)到8.9米。20世紀(jì)50年代,世界上開始利用漲落潮差發(fā)電,潮汐已成為一種重要能源。
沿海地區(qū)在高潮時(shí)被海水淹沒,低潮時(shí)露出水面的地帶叫潮間帶。這里兼有水、陸兩種環(huán)境特點(diǎn),在這里生活的生物常具有適應(yīng)水、陸兩地生活的能力。潮汐波還可沿入海河口上溯,而在河流下游或河口區(qū)形成感潮河段。在這樣的河段有特殊的水文現(xiàn)象和污染物的稀釋擴(kuò)散規(guī)律。
海流(或稱洋流)是海洋中的水團(tuán)在天文、水文、氣象等因素或重力作用下沿某一定方向穩(wěn)定地流動的現(xiàn)象。它是海水一種重要的運(yùn)動形式。它同海底泥沙運(yùn)動、魚類回游、天氣變化和氣候形成等都有密切關(guān)系。形成海流的動力條件很多,其中主要的是密度流和風(fēng)海流。密度流是因海水溫度、鹽度和壓力的分布不均而引起的海水流動;風(fēng)海流是由風(fēng)對水面摩擦而產(chǎn)生的海水水平流動。在盛行風(fēng)帶引起的海流叫漂流。從水溫來看,如果海流水溫比其流經(jīng)海區(qū)的水溫高,稱為暖流,比其流經(jīng)海區(qū)的水溫低,稱為寒流。一般說來,從低緯流向高緯的海流屬暖流;從高緯流向低緯的海流屬寒流。暖流可以從低緯地區(qū)向高緯地區(qū)輸送熱量,對氣候影響很大。如西北歐沿海地區(qū)雖處于高緯地區(qū),然而氣候溫和,就是因?yàn)槭艿綇?qiáng)大的北大西洋暖流(灣流)的影響。所以海流是一種能量輸送方式。世界上大洋表層的海流環(huán)流形式,基本上取決于地球上的大氣環(huán)流形式,并受海陸分布制約。在北半球,繞副熱帶高壓中心流動的,是一個(gè)順時(shí)針方向的環(huán)流;繞副極地低壓流動的,是一個(gè)逆時(shí)針方向的環(huán)流。在南半球,與副熱帶高壓區(qū)相應(yīng)的環(huán)流為逆時(shí)針方向。但在高緯地區(qū)因副極地低壓同極地高壓基本上呈帶狀,與緯圈平行,因之海流亦與緯圈平行。
海洋生物
海洋中生物種類很多。在動物界里,從單細(xì)胞的原生動物到最高等的哺乳類,幾乎所有門類都有代表,現(xiàn)有的62個(gè)綱動物中,有31個(gè)綱生活在海洋。在植物界里,海洋中的種類遠(yuǎn)少于陸地,占主要地位的是各種藻類,也有少數(shù)種子植物。海洋中生物分布的范圍很廣,從赤道到兩極水域,從海水表面到超過萬米的深層,水潮間帶的海岸到超深淵帶的海溝底,到處都有生物存在。但種類最多、數(shù)量最大是沿岸帶和大陸架淺海區(qū)。海洋生物根據(jù)它們的棲息場所和活動方式,可歸納為三個(gè)基本生態(tài)類型,即浮游生物、底棲生物和游泳動物。
浮游生物是在海洋一定水層中營漂浮生活的動、植物的統(tǒng)稱。這一類群生物個(gè)體都很小(除水母等外),游泳能力微弱,隨波逐流。浮游生物的種類很多,數(shù)量很大,分布也相當(dāng)廣泛。在動物性浮游生物中,從原生動物到脊椎動物幾乎各類都有,形體相對較大,其中以甲殼類和軟體動物最重要。植物性浮游生物比動物性浮游生物種類少,只有隱花植物中藻類的一部分,如硅藻類、綠藻類和藍(lán)藻類等。浮游生物是海洋食物鏈的基礎(chǔ),是魚類、哺乳類(如須鯨)及其他海洋動物的天然餌料。有些浮游動物如毛蝦、海蜇可供食用,有經(jīng)濟(jì)意義;有些種類如夜光藻、藍(lán)藻、雙鞭藻等大量繁殖,能形成赤潮,使水質(zhì)變壞,破壞生物資源。有些浮游生物具有富集放射性物質(zhì)、重金屬和農(nóng)藥的能力,可以作為監(jiān)測海洋污染的指示生物。
底棲動物是生活在海底(泥)內(nèi)或海底上的動物生態(tài)類群,如在海底匍匐爬行的棘皮類、固著生活的腔腸類、穿入底泥中的軟體類、蠕蟲類等。在海洋生物各種生態(tài)類群中,底棲動物的種數(shù)最多,分布也很廣泛,從潮間帶到深海溝都有,但仍以大陸架區(qū)種類最多、數(shù)量最大。海洋底棲動物中有許多種類可做食品、藥物、工業(yè)原料和農(nóng)業(yè)肥料等,具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。而且它們也能把大量的有機(jī)碎屑和小型生物轉(zhuǎn)化為魚餌,在海洋食物鏈中是重要的一環(huán)。此外,底棲動物的分布和數(shù)量變化與海洋環(huán)境因素──溫度、鹽度、海流、底質(zhì)和污染等有密切關(guān)系,可以作為這些因素的生物學(xué)標(biāo)志。
底棲植物是固著生長在潮間帶或淺海海底的巖礁及其他基質(zhì)上的植物,主要是藻類,少數(shù)是種子植物。它們和浮游植物一樣是海洋中有機(jī)物的原始生產(chǎn)者,為海洋中有機(jī)界的存在和發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在一般情況下,有大量底棲植物的海區(qū),就會有大量的動物。植物生長離不了陽光,所以只能生存在陽光能夠達(dá)到的淺海海底。在海洋底棲植物中,有許多種具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值,如紫菜、海人草、海帶、馬尾藻、石花菜和紅樹等。
游泳動物是海洋生物中能夠主動游泳活動的生態(tài)類群,一般體型較大,分布較廣,有些種類產(chǎn)量很高。其中以魚類占主要地位;其次是頭足類(軟體動物)、鯨類(哺乳動物)、鰭足類、海龜和海蛇(爬蟲類)等。魚類是海洋中游泳動物的代表,分布在沿岸、遠(yuǎn)洋和深海等水域內(nèi),種類和數(shù)量在水產(chǎn)動物中占首位。此外,還有游泳性的海鳥。海洋中游泳動物分布雖然廣,但仍以近陸、淺海水域居多。因?yàn)楹Q笾性谝幻咨钐幦丈淠芰烤蜏p弱一半,在200~400米深處,射入的陽光已極微弱,浮游植物難以生存;從海水上層落到深處可作食餌的動植物殘骸而又有限,所以深水中的游泳動物不多。這些動物多具一些特殊的適應(yīng)環(huán)境的器官和能力。如有的魚視覺極為發(fā)達(dá),有的魚有觸覺器官,以適應(yīng)深水中的黑暗生活。
海洋環(huán)境保護(hù)
海洋具有巨大的自凈能力(見環(huán)境自凈)。污染物進(jìn)入海洋后,在物理的、化學(xué)的、生物的和地質(zhì)的綜合作用下,不斷地被擴(kuò)散、稀釋、氧化、還原和降解。但是,人類消費(fèi)和生產(chǎn)活動過程中排出的污染物,或經(jīng)河流的遷移,或通過大氣的沉降,進(jìn)入海洋;或由于人類在海洋上活動(如船舶傾倒廢物、油船事故、海底礦產(chǎn)開采)直接進(jìn)入海洋,超過了海洋的自凈能力,就會造成某些海域的污染(見水體污染)。海洋污染使海洋生態(tài)平衡遭到破壞,并且不斷發(fā)生危及人類健康的事件,海洋保護(hù)越來越引起人們的重視。目前,海洋環(huán)境保護(hù)的主要工作是:進(jìn)行海洋污染的調(diào)查和監(jiān)測,了解海洋環(huán)境質(zhì)量狀況;研究海洋污染對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響,如污染物在海洋生物體內(nèi)的蓄積、傳遞和濃縮過程,污染對海洋生物群落的生態(tài)平衡、海洋生物生產(chǎn)能力的影響;研究海洋開發(fā)對環(huán)境的影響;研究海洋自凈規(guī)律等。此外,還開展了防治海洋污染技術(shù)措施的研究。
參考文章
- 什么是海洋環(huán)境((質(zhì)量)標(biāo)準(zhǔn)– 海洋環(huán)保知識問答生態(tài)安全
- 海洋環(huán)境(或生物層)MarineEnvironment(或Biozone)地球科學(xué)
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