海洋学基础知识
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分泌物、 排泄物、 分解物、 代谢物、 陆源排海
2、Salinity（盐度）
• Salinity is defined as the total amount of salt dissolved in seawater. • Salinity is usually expressed as the number of grams of salt left behind when 1,000 grams of seawater are evaporated. • 1000g海水蒸发后留下的所有盐类的克数 • The average salinity of the ocean is about 35‰.
海洋学基础知识 （海洋生命的理化环境）
海洋生物的独特性
海洋环境的独特性
海洋生物必须要面对哪些生存压力
海洋生物生活在何处，以及怎样生活，在相当程度上是由化学和物理因素控制的
Reference
• 《海洋学》，杨殿荣主编，高等教育出版 社，1986； • 《海洋科学导论》，冯士笮、李凤岐、李 少菁 主编，高等教育出版社，1999年 • 《海洋科学概论》，陈宗庸等，青岛海洋 大学出版社，1992 • Invitation to Oceanography, Paul R. Pinet, 1998
Outline
Types of marine environment 海洋环境的分类（海洋生物的栖息环 境） Seawater 海水 Motion in the ocean 海水的运动
1.Types of marine environments
真光层
透 光 层 无 光 层
近岸带， 大陆架水 域 包括潮间 带和潮下 带
2. Seawater
Seawater-buffer solution, PH7.4-8.5
Salt composition（盐组成） Temperature（温度） Dissolved gases（溶解气体） Transparence （透明度） Pressure（压力） Instrument for measurements（测量仪 器）
Terms
• 潮间带（littoral）：从高潮时到低潮时海 水经历的地带，是陆地与海洋之间的过渡 地带 • 潮下带（sub-littoral）：不超过200m的 水层区，海底地形较为平坦，坡度较小， 以大陆缘为外界 • 真光层（euphotic layer ）：0-50米的水 层。这里水温和光照的昼夜变化和季节变 化都很强，易受风浪影响，是海洋浮游植 物丰富的海区。
在海水上层的真光层，这种气体接近饱和程度。由于表 层与深层海水经常发生混合，深海中也含有一定数量的 溶解气体，这是底栖生物能存在的原因之一。
2.3.1 O2
The Oxygen Minimum Layer Surface waters are rich in oxygen, because oxygen both enters from the atmosphere and is released by photosynthesis. In the mesopelagic zone neither the atmosphere nor photosynthesis can contribute oxygen to the water, but there is extensive bacterial decomposition of organic matter sinking from shallow water. This uses up oxygen and results in an oxygen minimum layer. Below the oxygen minimum layer, most of the organic matter has already decayed on its way down, and oxygen remains dissolved in the water. Additional oxygen is brought in by the deep thermohaline circulation
2.4 Transparence
One of the most biologically important properties of seawater is that it is relatively transparent
透明度是表示光透入水中深浅的程度， 是水体能见程度的一个量程， 是水体环境质量、水质优劣最直观的 指标，是衡量水产养殖水体的重要指 标。
海水溶解氧垂直分布的特征
通常把海洋分成3层： 表层。风浪的搅拌作用和垂直对流作用，使氧在 表层水和大气之间的分配，较快地趋于平衡。个 别海区在50米深的水层之上，由于生物的光合作 用，出现了氧含量的极大值。 中层。表层之下，由于下沉的生物残骸和有机体 在分解过程中消耗了氧，使氧含量急剧降低，通 常在 700～1000米深处出现氧含量的极小值(此深 度因区域不同而异)。 深层。在氧含量为极小的水层之下。海洋深处的 氧,主要靠高纬度下沉的表层水来补充 。
2.3.2 CO2
• 海洋是CO2的储存库 • 海洋每年吸收全球大约四分之一的二氧化 碳排放量
CO2+H2O H2CO3 HCO3-+ H+ CO32-+ 2H+
如果海水的PH下降， 哪些生物会受到影 响？
请你思考
2.3.3 NH3· H2O
• 氨是含氮有机物分解的中间产物。 • 细菌对硝酸盐的反硝化作用及某些光合细 菌和蓝藻固氮作用时也产生氨 • 氨氮对海洋动物具有毒性作用，在低氧条 件下尤为严重
2.6 Instrument for measurements
海上测量仪器的特点和要求
1.準確性 2.抗壓性（防水），能抵抗水壓，不使海水 滲入損壞儀器 3.穩定性，在惡劣天候下仍能工作 4.抗蝕性，海水具有強烈的腐蝕性，儀器材 料必須抗蝕 5.簡易性
SCUBA DIVING (SCUBA - 全名为 “Self-Contained Underwater Breathing Apparatus”)
Density of Seawater
•单位体积中的海水质量就是海水的密度。 •温度升高时密度减小，盐度增加时，密度增 大。 •海水密度值约为1.022～1.028g/cm3。
2.3 Dissolved gases
• For living things, the three most important gases in the ocean are oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), and nitrogen (N2).
海水结冰吗？
请你思考
海水含盐度很高，降低了海水的冰点。淡水结冰是在0度， 含10‰盐度的水冰点为0.5℃，而含35‰盐度的水冰点是-1.9℃。 地球上各大洋海水平均 盐度为34.48‰，因此， 海水的冰点在-1.9℃左右。 海洋受洋流、波浪、风暴 和潮汐影响很大，这些因 素一方面加强了海水混合 作用，一方面也使冰晶难 以形成
潜水员病
随着压力的增大，潜水员 呼吸的气体，在体内溶解的 量也相应增加。这样，当潜 水员从深水的高压环境，上 浮到水面低压环境时，由于 压力迅速降低，使气体在人 体血液和组织中的溶解量也 迅速减少了，气体便冒了出 来。冒出来的气体，因来不 及全从肺部向体外排出，就 在血液中或是其他人体组织 中形成气泡栓塞，引起四肢 麻木、关节疼痛、皮肤肿胀、 呼吸困难，以及神经系统损 伤等病症，严重者还会造成 瘫痪甚至死亡。
盐度最低的海——波罗地海
2.2 Temperature
温跃层： 海水温度 随深度增 加而急剧 下降
•海水的温度决定于海水 的热量收支状况。海洋 热量的收入，主要是来 自太阳辐射的热量。海 洋热量的支出，主要是 海水蒸发所消耗的热量。 • 海水温度有明显的季 节变化和日变化。 • 太阳辐射的日变化是 水温日变化的最主要的 原因。 •海洋上空的气温比陆地 上空的气温变化慢，海 水对大气温度起着调节 作用。
手持折光式精密型海水盐度计
使用方法: 使用手持折光仪时，用左 手四指握住橡胶套，右手调节目镜， 防止体温传入仪器，影响测量精度。 打开进光板，用柔软绒布将折光棱 镜擦拭干净。 将蒸馏水数滴，滴在 折光棱镜上，轻轻合上进光板，使 溶液均匀分布于棱镜表面，并将仪 器进光板对准光源或明亮处，眼睛 通过接目镜观察视场，如果视场明 暗分界线不清楚，则旋转接目镜使 视场清晰，再旋转校零螺钉，使明 暗分界线置于零位。然后擦净蒸馏 水，换上测试溶液，此时视场所视 其分界线，所处相应分划刻度值则 为所测试溶液浓度值及密度值。
Dissolved organic materials, DOM （溶解有机物） can pass through 0.45μm filter Particulate organic materials, POM （颗粒有机物） can not pass through 0.45μm filter Live plankton
2.1 Salt composition
85%
Water-96.5% Salt-3.5%
rule of constant proportions：the relative amounts of the various ions in seawater are always the same.
1、organic materials
收入：太 阳辐射 支出：海 水蒸发
同一海 年际 区，夏 变化 季水温 小 偏高， 冬季水 温低
海水表层温度分布
通过有孔虫微化石确定的过去五十万年地球气候历史
• 1）平均温度变化于-1.7—30℃，最高水温并不位于赤道上，而是出现在赤 道以北，称为热赤道。水温从热赤道向两极逐渐降低。 • 2）由于陆地集中于北半球，故北半球海水等温线分布不规则，而南半球 等温线近似平行于纬线。同时，北半球水温略高于南半球同纬度的水温。
•海水颜色、悬浮 物质、浮游生物、 海水涡动、入海 径流，甚至天空 的云量都对透明 度有影响。
将塞氏盘平放入水中，逐渐下沉， 至恰好不能看见盘面的白色时， 记下塞氏盘深度，就是透明度的 测量值，以cm为单位，测量时 反复二三次。
Secchi disk
2.5 Pressure
With each 10 m (33 ft) of increased depth, another atmosphere of pressure is added. 马里亚纳海沟—— 1.1×108 Pa
海水温度变化及其影响因素
热量的 收支
空间变化
水平 方向 由低纬 向高纬 递减； 同纬度 暖流附 近水温 高，寒 流附近 水温低 垂直 方向 随深度增 加而递减， 海深1000 米以下， 水温变化 幅度很小， 海水处于 低温状态
时间变化
季节 变化 年际 变化
对大气 温度的 调节作 用
使海洋 上空气 温日较 差和年 较差都 小
3、What is the factors effect salinity?
Water removed by Evaporation Freezing And added by precipitation (rain & snow) Melting (iceberg)
盐度最高的海——红海 Red sea
水肺
The R/V Thomas G. Thompson, operated by the University of Washington, was the first of a new generation of research vessels. These vessels offer increased work space and the ability to travel to research sites quickly and stay there longer.
2、Salinity（盐度）
• Salinity is defined as the total amount of salt dissolved in seawater. • Salinity is usually expressed as the number of grams of salt left behind when 1,000 grams of seawater are evaporated. • 1000g海水蒸发后留下的所有盐类的克数 • The average salinity of the ocean is about 35‰.
海洋学基础知识 （海洋生命的理化环境）
海洋生物的独特性
海洋环境的独特性
海洋生物必须要面对哪些生存压力
海洋生物生活在何处，以及怎样生活，在相当程度上是由化学和物理因素控制的
Reference
• 《海洋学》，杨殿荣主编，高等教育出版 社，1986； • 《海洋科学导论》，冯士笮、李凤岐、李 少菁 主编，高等教育出版社，1999年 • 《海洋科学概论》，陈宗庸等，青岛海洋 大学出版社，1992 • Invitation to Oceanography, Paul R. Pinet, 1998
Outline
Types of marine environment 海洋环境的分类（海洋生物的栖息环 境） Seawater 海水 Motion in the ocean 海水的运动
1.Types of marine environments
真光层
透 光 层 无 光 层
近岸带， 大陆架水 域 包括潮间 带和潮下 带
2. Seawater
Seawater-buffer solution, PH7.4-8.5
Salt composition（盐组成） Temperature（温度） Dissolved gases（溶解气体） Transparence （透明度） Pressure（压力） Instrument for measurements（测量仪 器）
Terms
• 潮间带（littoral）：从高潮时到低潮时海 水经历的地带，是陆地与海洋之间的过渡 地带 • 潮下带（sub-littoral）：不超过200m的 水层区，海底地形较为平坦，坡度较小， 以大陆缘为外界 • 真光层（euphotic layer ）：0-50米的水 层。这里水温和光照的昼夜变化和季节变 化都很强，易受风浪影响，是海洋浮游植 物丰富的海区。
在海水上层的真光层，这种气体接近饱和程度。由于表 层与深层海水经常发生混合，深海中也含有一定数量的 溶解气体，这是底栖生物能存在的原因之一。
2.3.1 O2
The Oxygen Minimum Layer Surface waters are rich in oxygen, because oxygen both enters from the atmosphere and is released by photosynthesis. In the mesopelagic zone neither the atmosphere nor photosynthesis can contribute oxygen to the water, but there is extensive bacterial decomposition of organic matter sinking from shallow water. This uses up oxygen and results in an oxygen minimum layer. Below the oxygen minimum layer, most of the organic matter has already decayed on its way down, and oxygen remains dissolved in the water. Additional oxygen is brought in by the deep thermohaline circulation
2.4 Transparence
One of the most biologically important properties of seawater is that it is relatively transparent
透明度是表示光透入水中深浅的程度， 是水体能见程度的一个量程， 是水体环境质量、水质优劣最直观的 指标，是衡量水产养殖水体的重要指 标。
海水溶解氧垂直分布的特征
通常把海洋分成3层： 表层。风浪的搅拌作用和垂直对流作用，使氧在 表层水和大气之间的分配，较快地趋于平衡。个 别海区在50米深的水层之上，由于生物的光合作 用，出现了氧含量的极大值。 中层。表层之下，由于下沉的生物残骸和有机体 在分解过程中消耗了氧，使氧含量急剧降低，通 常在 700～1000米深处出现氧含量的极小值(此深 度因区域不同而异)。 深层。在氧含量为极小的水层之下。海洋深处的 氧,主要靠高纬度下沉的表层水来补充 。
2.3.2 CO2
• 海洋是CO2的储存库 • 海洋每年吸收全球大约四分之一的二氧化 碳排放量
CO2+H2O H2CO3 HCO3-+ H+ CO32-+ 2H+
如果海水的PH下降， 哪些生物会受到影 响？
请你思考
2.3.3 NH3· H2O
• 氨是含氮有机物分解的中间产物。 • 细菌对硝酸盐的反硝化作用及某些光合细 菌和蓝藻固氮作用时也产生氨 • 氨氮对海洋动物具有毒性作用，在低氧条 件下尤为严重
2.6 Instrument for measurements
海上测量仪器的特点和要求
1.準確性 2.抗壓性（防水），能抵抗水壓，不使海水 滲入損壞儀器 3.穩定性，在惡劣天候下仍能工作 4.抗蝕性，海水具有強烈的腐蝕性，儀器材 料必須抗蝕 5.簡易性
SCUBA DIVING (SCUBA - 全名为 “Self-Contained Underwater Breathing Apparatus”)
Density of Seawater
•单位体积中的海水质量就是海水的密度。 •温度升高时密度减小，盐度增加时，密度增 大。 •海水密度值约为1.022～1.028g/cm3。
2.3 Dissolved gases
• For living things, the three most important gases in the ocean are oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), and nitrogen (N2).
海水结冰吗？
请你思考
海水含盐度很高，降低了海水的冰点。淡水结冰是在0度， 含10‰盐度的水冰点为0.5℃，而含35‰盐度的水冰点是-1.9℃。 地球上各大洋海水平均 盐度为34.48‰，因此， 海水的冰点在-1.9℃左右。 海洋受洋流、波浪、风暴 和潮汐影响很大，这些因 素一方面加强了海水混合 作用，一方面也使冰晶难 以形成
潜水员病
随着压力的增大，潜水员 呼吸的气体，在体内溶解的 量也相应增加。这样，当潜 水员从深水的高压环境，上 浮到水面低压环境时，由于 压力迅速降低，使气体在人 体血液和组织中的溶解量也 迅速减少了，气体便冒了出 来。冒出来的气体，因来不 及全从肺部向体外排出，就 在血液中或是其他人体组织 中形成气泡栓塞，引起四肢 麻木、关节疼痛、皮肤肿胀、 呼吸困难，以及神经系统损 伤等病症，严重者还会造成 瘫痪甚至死亡。
盐度最低的海——波罗地海
2.2 Temperature
温跃层： 海水温度 随深度增 加而急剧 下降
•海水的温度决定于海水 的热量收支状况。海洋 热量的收入，主要是来 自太阳辐射的热量。海 洋热量的支出，主要是 海水蒸发所消耗的热量。 • 海水温度有明显的季 节变化和日变化。 • 太阳辐射的日变化是 水温日变化的最主要的 原因。 •海洋上空的气温比陆地 上空的气温变化慢，海 水对大气温度起着调节 作用。
手持折光式精密型海水盐度计
使用方法: 使用手持折光仪时，用左 手四指握住橡胶套，右手调节目镜， 防止体温传入仪器，影响测量精度。 打开进光板，用柔软绒布将折光棱 镜擦拭干净。 将蒸馏水数滴，滴在 折光棱镜上，轻轻合上进光板，使 溶液均匀分布于棱镜表面，并将仪 器进光板对准光源或明亮处，眼睛 通过接目镜观察视场，如果视场明 暗分界线不清楚，则旋转接目镜使 视场清晰，再旋转校零螺钉，使明 暗分界线置于零位。然后擦净蒸馏 水，换上测试溶液，此时视场所视 其分界线，所处相应分划刻度值则 为所测试溶液浓度值及密度值。
Dissolved organic materials, DOM （溶解有机物） can pass through 0.45μm filter Particulate organic materials, POM （颗粒有机物） can not pass through 0.45μm filter Live plankton
2.1 Salt composition
85%
Water-96.5% Salt-3.5%
rule of constant proportions：the relative amounts of the various ions in seawater are always the same.
1、organic materials
收入：太 阳辐射 支出：海 水蒸发
同一海 年际 区，夏 变化 季水温 小 偏高， 冬季水 温低
海水表层温度分布
通过有孔虫微化石确定的过去五十万年地球气候历史
• 1）平均温度变化于-1.7—30℃，最高水温并不位于赤道上，而是出现在赤 道以北，称为热赤道。水温从热赤道向两极逐渐降低。 • 2）由于陆地集中于北半球，故北半球海水等温线分布不规则，而南半球 等温线近似平行于纬线。同时，北半球水温略高于南半球同纬度的水温。
•海水颜色、悬浮 物质、浮游生物、 海水涡动、入海 径流，甚至天空 的云量都对透明 度有影响。
将塞氏盘平放入水中，逐渐下沉， 至恰好不能看见盘面的白色时， 记下塞氏盘深度，就是透明度的 测量值，以cm为单位，测量时 反复二三次。
Secchi disk
2.5 Pressure
With each 10 m (33 ft) of increased depth, another atmosphere of pressure is added. 马里亚纳海沟—— 1.1×108 Pa
海水温度变化及其影响因素
热量的 收支
空间变化
水平 方向 由低纬 向高纬 递减； 同纬度 暖流附 近水温 高，寒 流附近 水温低 垂直 方向 随深度增 加而递减， 海深1000 米以下， 水温变化 幅度很小， 海水处于 低温状态
时间变化
季节 变化 年际 变化
对大气 温度的 调节作 用
使海洋 上空气 温日较 差和年 较差都 小
3、What is the factors effect salinity?
Water removed by Evaporation Freezing And added by precipitation (rain & snow) Melting (iceberg)
盐度最高的海——红海 Red sea
水肺
The R/V Thomas G. Thompson, operated by the University of Washington, was the first of a new generation of research vessels. These vessels offer increased work space and the ability to travel to research sites quickly and stay there longer.