海洋生物学主讲课件

海洋生物学海洋生物学主讲：廖建民主讲：廖建民E-mail:E-mail:liaojianmin_liaojianmin_Office:Office:逸夫楼北楼逸夫楼北楼153153海洋生物学主讲：廖建民第一章第一章 绪绪 论论l一、海洋生物学的定义l研究海洋中生命有机体的起源、分布、形态与研究海洋中生命有机体的起源、分布、形态与结构、进化与演替的特征和生物生命过程的活结构、进化与演替的特征和生物生命过程的活动规律；探索海洋生物之间和生物与其所处的动规律；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的科学。海洋环境之间的相互作用和相互影响的科学。l包括：包括：l 海洋有机体的功能海洋有机体的功能l 海洋生物多样性海洋生物多样性l 海洋生态海洋生态第一章 绪 论一、海洋生物学的定义海洋生物学主讲课件l二、二、世界海洋生物学起源与发展世界海洋生物学起源与发展 l1 1、起源：公元前四世纪希腊。亚里士多德时代、起源：公元前四世纪希腊。亚里士多德时代的希腊人开始记录他们对一些海滩生物观察的结的希腊人开始记录他们对一些海滩生物观察的结果。果。l十八世纪，林奈发展了物种命名方法并记录了数十八世纪，林奈发展了物种命名方法并记录了数百种海洋动植物。百种海洋动植物。二、世界海洋生物学起源与发展 l2 2、发展：直到十九世纪，海洋生物学才真正发、发展：直到十九世纪，海洋生物学才真正发展成为一门科学。展成为一门科学。l福布斯福布斯(Forbes(Forbes，1815-18541815-1854，英国，英国)是海洋生是海洋生态学的奠基者：态学的奠基者：l所著的所著的欧洲海的自然历史欧洲海的自然历史被看作是海洋生态被看作是海洋生态学领域的第一部著作。在这本书里，他首创并使学领域的第一部著作。在这本书里，他首创并使用了垂直分布、种群动力学等生态名词；用了垂直分布、种群动力学等生态名词；l在地中海航海探险中利用采泥器收集了一系列海在地中海航海探险中利用采泥器收集了一系列海洋生物，进行了描述；洋生物，进行了描述；l提出了提出了“海底海底300300呎以下生命不再存在呎以下生命不再存在”的世界的世界上第一个海洋生物学的假说上第一个海洋生物学的假说 2、发展：直到十九世纪，海洋生物学才真正发展成为一门科学。l达尔文达尔文(1809-1881)(1809-1881)作为世界海洋生物学的奠基作为世界海洋生物学的奠基人之一，提出了世人熟知的物种起源学说；同时人之一，提出了世人熟知的物种起源学说；同时提出的珊瑚礁发育理论影响深远。提出的珊瑚礁发育理论影响深远。达尔文(1809-1881)作为世界海洋生物学的奠基人之一，l1872-18761872-1876年，世界著名的年，世界著名的“挑战者挑战者”号考察船号考察船进行了环球大洋探险，其间获得并描述了进行了环球大洋探险，其间获得并描述了4 7174 717种新的海洋生物，是人类第一次全球尺度的海洋种新的海洋生物，是人类第一次全球尺度的海洋生物学研究。生物学研究。l 进人进人2020世纪，许多国家开始组建大海洋研究机世纪，许多国家开始组建大海洋研究机构，如美国的斯克瑞普斯海洋研究所构，如美国的斯克瑞普斯海洋研究所(1903)(1903)、伍、伍兹霍尔海洋研究所兹霍尔海洋研究所(1930)(1930)；大学中也建立了海洋；大学中也建立了海洋生物学专业或研究机构。生物学专业或研究机构。Murray(1912)Murray(1912)撰写的撰写的大洋深处大洋深处被称为海洋生态学的第一部经典著被称为海洋生态学的第一部经典著作。作。l第二次世界大战期间，政治与战争的需要大大刺第二次世界大战期间，政治与战争的需要大大刺激和促进了与海洋生物学相关技术的发展，从而激和促进了与海洋生物学相关技术的发展，从而很快扩展了海洋生物学家们的能力与本领。很快扩展了海洋生物学家们的能力与本领。1872-1876年，世界著名的“挑战者”号考察船进行了环球l 细胞生物学、胚胎学、生物化学等实验技术应细胞生物学、胚胎学、生物化学等实验技术应用到海洋生物学研究中，使得实验海洋生物学得用到海洋生物学研究中，使得实验海洋生物学得到应有的重视。斯库巴到应有的重视。斯库巴(SCUBA(SCUBA即人工肺即人工肺)潜水和潜水和深海潜水器等的相继问世与应用，使科学家能够深海潜水器等的相继问世与应用，使科学家能够在海上定点、定时直接观察活的生物并进行取样。在海上定点、定时直接观察活的生物并进行取样。l2020世纪世纪6060年代至今，海洋生物学研究进入快速发年代至今，海洋生物学研究进入快速发展阶段：学科齐全、设备精良的研究机构不断涌展阶段：学科齐全、设备精良的研究机构不断涌现。现。KinneKinne的的海洋生态学海洋生态学(共共5 5卷卷)涉及环境涉及环境动力学、机制、生态系统、培养、海洋管理等各动力学、机制、生态系统、培养、海洋管理等各方面，为近代海洋生态学的另一部经典之作。方面，为近代海洋生态学的另一部经典之作。细胞生物学、胚胎学、生物化学等实验技术应用到海洋生物学研究l目前从事海洋生物学研究的研究所、实验站目前从事海洋生物学研究的研究所、实验站数以百计；研究队伍不断壮大，海洋生物科数以百计；研究队伍不断壮大，海洋生物科学家已成千上万；先进的综合考察船具有现学家已成千上万；先进的综合考察船具有现代化的导航设施，速度快、续航力大、实验代化的导航设施，速度快、续航力大、实验仪器齐备良好，足以保证到世界四大洋的任仪器齐备良好，足以保证到世界四大洋的任何一个海面进行考察。设备优良、自动化程何一个海面进行考察。设备优良、自动化程度高的深潜器已深入到海洋的最深处度高的深潜器已深入到海洋的最深处11 11 000m000m的玛利亚纳海沟，取回海底的微生物供的玛利亚纳海沟，取回海底的微生物供科学家研究。科学家研究。目前从事海洋生物学研究的研究所、实验站数以百计；研究队伍不断l三、中国海洋生物学发展史三、中国海洋生物学发展史 l1 1、我国的地理特点：近海处于亚洲大陆东侧的、我国的地理特点：近海处于亚洲大陆东侧的中纬度到低纬度地带，南北跨越中纬度到低纬度地带，南北跨越3030多个纬度，多个纬度，受大陆气候条件影响显著，南北温差较大，适受大陆气候条件影响显著，南北温差较大，适于冷、温和暖水性多种海洋生物的生长和繁殖，于冷、温和暖水性多种海洋生物的生长和繁殖，是开展海洋生物学研究最适宜的地区之一。是开展海洋生物学研究最适宜的地区之一。l2 2、古代中国海洋生物学发展史古代中国海洋生物学发展史 l(1)(1)远古时期：对贝、鱼等有了一定的认识，而远古时期：对贝、鱼等有了一定的认识，而且已经能够捕捞一些游泳的海洋鱼类。甲骨文且已经能够捕捞一些游泳的海洋鱼类。甲骨文中有中有“贝贝”、“鱼鱼”和和“渔渔的记载。的记载。三、中国海洋生物学发展史 l(2)(2)先秦时期先秦时期 ：对海洋生物的知识更多、利用能力更：对海洋生物的知识更多、利用能力更强，文字记载更丰富。强，文字记载更丰富。周易周易、竹书纪年竹书纪年和和礼记礼记中都有记载。中都有记载。l(3)(3)秦汉至南北朝时期秦汉至南北朝时期(公元前公元前221221581)581)：出现了海：出现了海洋生物分类研究。洋生物分类研究。l尔雅尔雅说文解字说文解字对多种海洋生物作了记载和解对多种海洋生物作了记载和解释。释。l汉代朱仲著汉代朱仲著相贝经相贝经，专门对海贝进行了分类研究。，专门对海贝进行了分类研究。l史记史记和和汉书汉书，不仅有对海洋生物地理分布的，不仅有对海洋生物地理分布的记载，而且有对海洋生物的资源评价。记载，而且有对海洋生物的资源评价。l临海水上异物志临海水上异物志、博物志博物志、名医别录名医别录等等书籍已记载不少海洋生物。在生物分类、生长、习书籍已记载不少海洋生物。在生物分类、生长、习性、地理分布等方面都取得了重要成就。性、地理分布等方面都取得了重要成就。(2)先秦时期：对海洋生物的知识更多、利用能力更强，文字记l(4)(4)隋至元代隋至元代(581(5811368)1368)：认识了许多海洋：认识了许多海洋生物新种。生物新种。l唐代的唐代的吴地记吴地记、本草拾遗本草拾遗记载了不少记载了不少海洋生物及新种海洋生物及新种 l陆龟蒙的陆龟蒙的蟹志蟹志是我国第一部蟹类专著是我国第一部蟹类专著 l宋代宋代三山志三山志和和日华本草日华本草，特别是，特别是水水族加恩簿族加恩簿对许多海洋生物作了质量评价而且对许多海洋生物作了质量评价而且知道了对珍珠贝、牡蛎、海豹等海洋水产动物知道了对珍珠贝、牡蛎、海豹等海洋水产动物的人工养殖的人工养殖。l(5)(5)明清时代明清时代(1368(13681911)1911)：中国人对海洋生：中国人对海洋生物的认识于明代物的认识于明代(1368(13681644)1644)中期遥遥领先于中期遥遥领先于世界各国。世界各国。(4)隋至元代(5811368)：认识了许多海洋生物新种l闽中海错疏闽中海错疏是我国最早的一部地方海洋是我国最早的一部地方海洋动物志，主要记载福建的海洋水产动物。共动物志，主要记载福建的海洋水产动物。共记录了涉及现代记录了涉及现代5050多个科多个科100100多种鱼和软体、多种鱼和软体、节肢、环节、爬行、棘皮、腔肠、哺乳等动节肢、环节、爬行、棘皮、腔肠、哺乳等动物，描述了它们的形态、习性和一些种的食物，描述了它们的形态、习性和一些种的食用质量评价，还指出了生物的多样性。用质量评价，还指出了生物的多样性。l黄省曾的黄省曾的鱼经鱼经、杨慎的、杨慎的异鱼图赞异鱼图赞和和胡世安胡世安异鱼图赞补异鱼图赞补等专著，等专著，l清朝清朝(1644(16441911)1911)的的异鱼图赞闰集异鱼图赞闰集、记海错记海错等专著，对中国海洋生物学的发等专著，对中国海洋生物学的发展具有重要意义。展具有重要意义。闽中海错疏是我国最早的一部地方海洋动物志，主要记载福建的l3 3、近现代中国海洋生物学发展、近现代中国海洋生物学发展 l1)1)萌动发展阶段萌动发展阶段(1840(18401949)1949)：组织机构的建立，：组织机构的建立，并对并对海洋藻类和海洋动物进行了零星采集与分类，海洋藻类和海洋动物进行了零星采集与分类，主要作了一些近海海洋生物的调查和研究。主要作了一些近海海洋生物的调查和研究。l19121912年天津、上海和江苏成立水产学校年天津、上海和江苏成立水产学校 l19211921年秉志在南京高等师范创建了中国第一个生物年秉志在南京高等师范创建了中国第一个生物系系 l青岛观象台青岛观象台19281928年设立海洋科，是中国第一个海洋年设立海洋科，是中国第一个海洋研究机构。研究机构。l19301930年秋，中国科学社蔡元培等倡议成立中国海洋年秋，中国科学社蔡元培等倡议成立中国海洋研究所，并筹建中国第一个海洋博物馆研究所，并筹建中国第一个海洋博物馆青岛水青岛水族馆。族馆。l19301930年中华海产生物学会在厦门大学成立，是中国年中华海产生物学会在厦门大学成立，是中国第一个海洋学术组织。第一个海洋学术组织。3、近现代中国海洋生物学发展 l朱元鼎、伍献文对海洋鱼类的研究朱元鼎、伍献文对海洋鱼类的研究l童第周对文昌鱼实验胚胎的研究童第周对文昌鱼实验胚胎的研究l曾呈奎对海藻的研究曾呈奎对海藻的研究l金德祥对硅藻的研究金德祥对硅藻的研究l朱树屏、郑重对浮游生物的研究朱树屏、郑重对浮游生物的研究l陈义对多毛类和星虫的研究陈义对多毛类和星虫的研究l张凤瀛对棘皮动物的研究张凤瀛对棘皮动物的研究l沈嘉瑞对蟹类等甲壳类的研究沈嘉瑞对蟹类等甲壳类的研究l喻兆琦对虾类的研究喻兆琦对虾类的研究l张玺对软体动物的研究张玺对软体动物的研究l汤佩松对海藻含碘量的研究汤佩松对海藻含碘量的研究l许植方对海人草的研究许植方对海人草的研究朱元鼎、伍献文对海洋鱼类的研究l2)2)奠定基础阶段奠定基础阶段(1949(19491956)1956)：新中国成立：新中国成立后，中国海洋生物学随着共和国前进的步伐，后，中国海洋生物学随着共和国前进的步伐，获得了迅速的发展。获得了迅速的发展。l19501950年年8 8月，新中国第一个海洋研究机构月，新中国第一个海洋研究机构中国科学院水生生物研究所青岛海洋生物研究中国科学院水生生物研究所青岛海洋生物研究室的成立，标志着新中国海洋研究工作，特别室的成立，标志着新中国海洋研究工作，特别是海洋生物学全面系统规模化研究的开始。是海洋生物学全面系统规模化研究的开始。l19511951年成立了中国海洋湖沼学会，次年成立了年成立了中国海洋湖沼学会，次年成立了山东大学海洋系和上海水产学院。山东大学海洋系和上海水产学院。2)奠定基础阶段(19491956)：新中国成立后，中国l3)3)全面发展阶段全面发展阶段(1956(19561966)1966)：l 19561956年全国科学技术发展纲要中年全国科学技术发展纲要中中国海洋中国海洋科学发展规划科学发展规划l19631963年年5 5月国家科委制定的月国家科委制定的“1963196319721972年海年海洋发展规划洋发展规划”，为中国海洋科学的发展勾画出，为中国海洋科学的发展勾画出宏伟蓝图，指明了前进方向。宏伟蓝图，指明了前进方向。l4)4)缓慢发展阶段缓慢发展阶段(1966(19661976)1976)：l这一时期，正是国际上海洋生物学突飞猛进发这一时期，正是国际上海洋生物学突飞猛进发展的时期，中国与国际水平的距离又一次拉大展的时期，中国与国际水平的距离又一次拉大 3)全面发展阶段(19561966)：l5)5)恢复和深入发展阶段恢复和深入发展阶段(1976(1976年以来年以来)1978)1978年年全国科学大会的召开，使中国海洋生物学进入全国科学大会的召开，使中国海洋生物学进入了恢复和深入发展的时期。了恢复和深入发展的时期。l改革开放政策给海洋生物学研究与国际接轨带改革开放政策给海洋生物学研究与国际接轨带来了机遇，国际合作广泛开展；海洋生态学、来了机遇，国际合作广泛开展；海洋生态学、海洋水产农牧化原理与应用研究、海洋生物多海洋水产农牧化原理与应用研究、海洋生物多样性研究、由个体水平到细胞和分子水平的实样性研究、由个体水平到细胞和分子水平的实验海洋生物学研究全面展开。验海洋生物学研究全面展开。l近近5050年来，中国在海洋科学各个重要领域里，年来，中国在海洋科学各个重要领域里，都有研究或较深入地研究。中国海洋生物学形都有研究或较深入地研究。中国海洋生物学形成了完整、齐全的科研体系，在世界上已有了成了完整、齐全的科研体系，在世界上已有了一定地位和影响，少数领域的研究成果达到了一定地位和影响，少数领域的研究成果达到了世界领先水平。世界领先水平。5)恢复和深入发展阶段(1976年以来)1978年全国科l19961996年，国家将年，国家将“海洋技术海洋技术”作为第作为第8 8个领域个领域列入国家高技术研究计划，即列入国家高技术研究计划，即“863863”计划。计划。包括包括3 3个主题：海洋探测与监视技术、海洋生个主题：海洋探测与监视技术、海洋生物技术、海洋资源开发技术。物技术、海洋资源开发技术。l同时，国家还启动了同时，国家还启动了“攀登计划攀登计划”、“星火计星火计划划”、“火炬计划火炬计划”和和“科技兴海计划科技兴海计划”等一等一系列计划，将我国的海洋技术研发集中在海洋系列计划，将我国的海洋技术研发集中在海洋探测与监视、海水养殖、海洋食品开发、海洋探测与监视、海水养殖、海洋食品开发、海洋天然产物筛选和海洋药物开发等方面。天然产物筛选和海洋药物开发等方面。1996年，国家将“海洋技术”作为第8个领域列入国家高技术研l四、我国的药用海洋生物四、我国的药用海洋生物l周代周代诗经诗经记录了记录了18种药用海洋生物。种药用海洋生物。l皇帝内经皇帝内经记录海洋生物药物记录海洋生物药物27种。种。l汉代的汉代的神农本草经神农本草经收载海洋生物药物收载海洋生物药物10种。种。l唐代唐代新修本草新修本草增加了鲨鱼、珊瑚、珂增加了鲨鱼、珊瑚、珂（凹线蛤蛎）、紫贝齿等海洋药用生物。（凹线蛤蛎）、紫贝齿等海洋药用生物。l明代李时珍明代李时珍本草纲目本草纲目收载海洋生物收载海洋生物90余种。余种。l清代赵学敏清代赵学敏本草纲目拾遗本草纲目拾遗新增海洋药新增海洋药物物10种。种。四、我国的药用海洋生物l全国中草药汇编全国中草药汇编（19751975）收载海洋生物药物）收载海洋生物药物166166种。种。l中药大辞典中药大辞典（19771977）收载海洋生物药物）收载海洋生物药物144144种。种。l原色中国本草图鉴原色中国本草图鉴（19831983）收录海洋生物药）收录海洋生物药物物200200种。种。l中华本草中华本草（19991999）收载海洋生物药物）收载海洋生物药物802802种。种。l中国药用海洋生物中国药用海洋生物（19771977）收载海洋药用生）收载海洋药用生物物147147种。种。l南海海洋药用生物南海海洋药用生物（19781978）收载海洋药用生）收载海洋药用生物物213213种。种。全国中草药汇编（1975）收载海洋生物药物166种。l五、海洋生物学研究的原则与方法五、海洋生物学研究的原则与方法 l 1 1研究空间与时间的扩展与深化研究空间与时间的扩展与深化 l现代海洋生物学研究的空间与时间尺度，在宏现代海洋生物学研究的空间与时间尺度，在宏观层面上扩展，另一方面朝微观中深化。观层面上扩展，另一方面朝微观中深化。l宏观上，科学家们越来越重视全球或大尺度上宏观上，科学家们越来越重视全球或大尺度上中长期的海洋生物学研究。中长期的海洋生物学研究。l微观上，生物个体的研究已从普通个体到微小微观上，生物个体的研究已从普通个体到微小个体如个体如nano-plankton(20m)nano-plankton(20m)甚至到甚至到pico-pico-plankton(2m)plankton(2m)；生理、生化机制的研究已；生理、生化机制的研究已从整体到细胞深化至分子水平，生态学的研究从整体到细胞深化至分子水平，生态学的研究也深入到微生境、微生态。也深入到微生境、微生态。五、海洋生物学研究的原则与方法 l2 2学科的交叉与综合学科的交叉与综合 l学科交叉与综合已成为现代海洋生物学的重要发学科交叉与综合已成为现代海洋生物学的重要发展趋势展趋势 ；更是促进海洋生物学发展的必要前题。；更是促进海洋生物学发展的必要前题。l在海洋学层面上，海洋生物学与海洋化学、海洋在海洋学层面上，海洋生物学与海洋化学、海洋地质学和物理海洋学之间加快了相互交叉与渗透地质学和物理海洋学之间加快了相互交叉与渗透l在生物学层面上，科学家对海洋生物的研究常常在生物学层面上，科学家对海洋生物的研究常常是生态学、发育学、遗传学、生物化学、生物物是生态学、发育学、遗传学、生物化学、生物物理学和生物数学等多学科的交叉。理学和生物数学等多学科的交叉。l现代生物技术、计算机技术、化学分析技术、遥现代生物技术、计算机技术、化学分析技术、遥感遥测技术以及海洋技术等在海洋生物研究中得感遥测技术以及海洋技术等在海洋生物研究中得到越来越多的应用。到越来越多的应用。2学科的交叉与综合 l3 3海上考察试验与室内实验分析相结合海上考察试验与室内实验分析相结合l海洋生物学研究起源于海上考察，而且它海洋生物学研究起源于海上考察，而且它至今仍然是取得第一手材料与数据的重要至今仍然是取得第一手材料与数据的重要源泉。海洋生物学假说与理论的证实最终源泉。海洋生物学假说与理论的证实最终不能离开海上考察或试验。但实验室可以不能离开海上考察或试验。但实验室可以保证科学家在人工控制与模拟的条件下，保证科学家在人工控制与模拟的条件下，不受自然环境的限制，随意重复或深入进不受自然环境的限制，随意重复或深入进行各种各样的实验和数据分析。两者结合行各种各样的实验和数据分析。两者结合起来，优势互补，相得益彰。起来，优势互补，相得益彰。3海上考察试验与室内实验分析相结合l4 4研究的国际化，竞争与合作研究的国际化，竞争与合作l海洋是人类共有的财富，要深入全面研究海洋海洋是人类共有的财富，要深入全面研究海洋生物学，国际合作是必要和可能的。但各国又生物学，国际合作是必要和可能的。但各国又具有特有的经济专属区，为了自身的利益，不具有特有的经济专属区，为了自身的利益，不得不在研究中进行激烈的竞争。得不在研究中进行激烈的竞争。l比如在鲑鳟鱼资源的捕捞管理上，就连一向称比如在鲑鳟鱼资源的捕捞管理上，就连一向称为兄弟同盟的加拿大与美国或欧盟国家之间在为兄弟同盟的加拿大与美国或欧盟国家之间在谈判配额时，也要你争我吵，各自利用鲑鳟鱼谈判配额时，也要你争我吵，各自利用鲑鳟鱼种群种群DNADNA指纹分析图得到的科学证据，力求多得指纹分析图得到的科学证据，力求多得到一些份额。在国际海洋划界中，渔场物理边到一些份额。在国际海洋划界中，渔场物理边界和生物特征无疑是考虑的重点因素之一。界和生物特征无疑是考虑的重点因素之一。4研究的国际化，竞争与合作l5 5生物资源的持续发展、环境的科学管理成为生物资源的持续发展、环境的科学管理成为海洋生物学研究的主要目标海洋生物学研究的主要目标l资源与环境是地球科学研究永恒的主题，也是海资源与环境是地球科学研究永恒的主题，也是海洋生物学研究的重点。洋生物学研究的重点。l人类自身的活动不仅给渔业资源的再生造成了威人类自身的活动不仅给渔业资源的再生造成了威胁，也给地球上生命赖以生存的海洋环境带来了胁，也给地球上生命赖以生存的海洋环境带来了污染和破坏。面对资源短缺、环境恶化和人口污染和破坏。面对资源短缺、环境恶化和人口“爆炸爆炸”的严峻挑战，人类在考虑如何更科学合理的严峻挑战，人类在考虑如何更科学合理地保护、开发和利用海洋生物资源，确保它的持地保护、开发和利用海洋生物资源，确保它的持续发展；也在探索如何更好地监测海洋环境的变续发展；也在探索如何更好地监测海洋环境的变异和对海洋环境进行有效的科学管理。毫无疑义，异和对海洋环境进行有效的科学管理。毫无疑义，海洋生物学研究要把这两个重大问题的解决作为海洋生物学研究要把这两个重大问题的解决作为自身的目标。自身的目标。5生物资源的持续发展、环境的科学管理成为海洋生物学研究的主