海洋学与生活(第13版)

第1章 地球简介 1 1.1 地球上的海洋为何独一无二？ 2 1.1.1 地球上的神奇海洋 3 1.1.2 地球上有多少海洋 4 1.1.3 四大洋及南大洋 4 1.1.4 海与洋 5 1.1.5 海洋与大陆 6 1.2 人类早期如何探测海洋？ 8 1.2.1 早期历史 8 1.2.2 中世纪 10 1.2.3 欧洲的发现时代 11 1.2.4 海洋科考的萌芽 13 1.2.5 海洋学历史 14 1.3 海洋学包括哪些科学领域？ 14 1.4 什么是科学过程？科学探究的本质是什么？ 15 1.4.1 观察 16 1.4.2 假设 16 1.4.3 实验 17 1.4.4 理论 17 1.4.5 理论与真理 18 1.5 地球和太阳系是如何形成的？ 19 1.5.1 星云假说 20 1.5.2 原始地球 21 1.5.3 密度与密度分层 21 1.5.4 地球内部结构 22 1.6 地球上的大气和海洋是如何形成的？ 26 1.6.1 地球大气的起源 26 1.6.2 地球海洋的起源 26 1.7 海洋是地球生命的摇篮吗？ 27 1.7.1 氧气对生命的重要性 28 1.7.2 斯坦利?米勒实验 28 1.7.3 生物进化和自然选择 30 1.7.4 植物和动物的进化 31 1.8 地球的年龄有多大？ 34 1.8.1 放射性测年 34 1.8.2 地质年代表 34 主要内容回顾 35 第2章 板块构造和洋底 38 2.1 支持大陆漂移的证据有哪些？ 39 2.1.1 检验观点：岩石序列与山脉序列的匹配 41 2.1.2 更多观察：冰期及其他气候证据 42 2.1.3 化石证据：生物分布 43 2.1.4 反对的声音 43 2.2 板块构造理论源自哪些观测研究？ 44 2.2.1 地球磁场和古地磁 44 2.2.2 海底扩张和海盆地貌特征 49 2.2.3 其他海洋盆地证据 51 2.2.4 通过卫星探测板块运动 54 2.2.5 理论获得认可 54 2.3 板块边界存在哪些地貌特征？ 55 2.3.1 离散型边界的地貌特征 56 2.3.2 汇聚型边界的地貌特征 60 2.3.3 转换型边界的地貌特征 64 2.4 测试模型：板块构造能够解释海洋和陆地的其他地貌特征吗？ 65 2.4.1 热点和地幔柱 66 2.4.2 海山和海底平顶山 68 2.4.3 珊瑚礁分布 69 2.5 地球过去经历了哪些变化，未来又会怎样？ 70 2.5.1 过去：古地理学 70 2.5.2 未来：大胆预测 71 2.5.3 预测模型：威尔逊旋回 72 主要内容回顾 73 第3章 海洋地貌单元 75 3.1 海洋测深技术有哪些？ 76 3.1.1 探空测深 76 3.1.2 回声测深 77 3.1.3 利用卫星从空中描绘海洋特征 79 3.1.4 地震反射剖面 80 3.2 大陆边缘存在哪些地貌特征？ 82 3.2.1 被动型大陆边缘和主动型大陆边缘 82 3.2.2 大陆架 83 3.2.3 大陆坡 84 3.2.4 海底峡谷和浊流 85 3.2.5 大陆隆 86 3.3 深海盆地存在哪些地貌特征？ 87 3.3.1 深海平原 88 3.3.2 深海平原的火山峰 89 3.3.3 海沟和火山弧 90 3.4 洋中脊存在哪些地貌特征？ 91 3.4.1 火山地貌特征 92 3.4.2 热液喷口 93 3.4.3 断裂带和转换断层 96 3.4.4 海洋岛屿 98 主要内容回顾 98 第4章 海洋沉积物 100 4.1 海洋沉积物如何采集？揭示了哪些历史事件？ 102 4.1.1 海洋沉积物的采集过程 102 4.1.2 海洋沉积物揭示的环境条件 104 4.1.3 古海洋学 105 4.2 成岩沉积物具有哪些特征？ 105 4.2.1 成岩沉积物的成因 105 4.2.2 成岩沉积物的成分 107 4.2.3 成岩沉积物的结构 108 4.2.4 成岩沉积物的分布 109 4.3 生物沉积物具有哪些特征？ 110 4.3.1 生物沉积物的成因 110 4.3.2 生物沉积物的成分 110 4.3.3 生物沉积物的分布 114 4.4 水生沉积物具有哪些特征？ 118 4.4.1 水生沉积物的成因 119 4.4.2 水生沉积物的成分和分布 119 4.5 宇宙沉积物具有哪些特征？ 121 4.5.1 宇宙沉积物的成因、成分和分布 121 4.6 远洋沉积及浅海沉积如何分布？ 123 4.6.1 海洋沉积混合物 123 4.6.2 浅海沉积 124 4.6.3 远洋沉积 124 4.6.4 海底沉积物能否反映表层海水状况？ 125 4.6.5 全球海洋沉积物的厚度 126 4.7 海洋沉积物能够提供哪些资源？ 127 4.7.1 能源资源 127 4.7.2 其他资源 129 主要内容回顾 131 第5章 水和海水 133 5.1 为什么水的化学性质如此独特？ 134 5.1.1 原子结构 134 5.1.2 水分子 135 5.2 水有哪些重要物理性质？ 137 5.2.1 热学性质 137 5.2.2 密度 143 5.3 海水为什么是咸的？ 144 5.3.1 盐度 145 5.3.2 盐度测定 146 5.3.3 纯水与海水之比较 148 5.4 为什么海水盐度存在变化？ 149 5.4.1 盐度变化 150 5.4.2 影响海水盐度的过程 150 5.4.3 海水中溶解组分的增减 153 5.5 海水盐度在表层如何变化？随深度如何变化？ 154 5.5.1 表层海水的盐度变化 154 5.5.2 盐度随深度而变化 155 5.5.3 盐度跃层 156 5.6 海水密度随深度如何变化？ 157 5.6.1 影响海水密度的因素 157 5.6.2 温度和密度随深度而变化 157 5.6.3 温度跃层和密度跃层 159 5.7 海水是酸性的还是碱性的？ 160 5.7.1 pH标度 160 5.7.2 碳酸盐缓冲系统 161 5.8 海洋中碳和氧分布的控制因素有哪些？ 162 5.8.1 海洋中二氧化碳的溶解度及分布 162 5.8.2 海洋中溶解氧的溶解度及分布 163 5.8.3 海洋中的溶解碳和溶解氧如何影响气候？ 164 主要内容回顾 165 第6章 海气相互作用 167 6.1 引发地球上的太阳辐射发生变化的原因是什么？ 168 6.1.1 地球为何存在季节变化？ 169 6.1.2 纬度如何影响太阳辐射的分布 170 6.1.3 海洋热流 171 6.2 大气的物理性质有哪些？ 172 6.2.1 大气的组成成分 173 6.2.2 大气的温度变化 173 6.2.3 大气的密度变化 173 6.2.4 大气中的水蒸气含量 174 6.2.5 大气压 174 6.2.6 大气运动 175 6.2.7 举例说明：不自转的地球 175 6.3 科里奥利效应如何影响运动物体？ 176 6.3.1 教学案例1：旋转木马的透视图和参照系 176 6.3.2 教学案例2：两枚导弹的故事 178 6.3.3 科里奥利效应随纬度而变化 179 6.4 全球大气环流模式有哪些？ 179 6.4.1 环流圈 180 6.4.2 气压 180 6.4.3 风带 181 6.4.4 边界 181 6.4.5 环流圈：理想或真实？ 182 6.5 海洋如何影响全球天气现象和气候模式？ 184 6.5.1 天气与气候 184 6.5.2 风 185 6.5.3 风暴和锋面 186 6.5.4 热带气旋（飓风） 188 6.5.5 海洋气候模式 196 6.6 风能是否能够作为能源加以利用？ 198 主要内容回顾 199 第7章 海洋环流 201 7.1 如何测量海流？ 202 7.1.1 表层流的测量 202 7.1.2 深层流的测量 204 7.2 海洋表层流的成因及其组织方式是什么？ 206 7.2.1 表层流的成因 206 7.2.2 海洋表层环流的主要组成 206 7.2.3 海洋表层环流的其他影响因素 209 7.2.4 海流与气候 213 7.3 上升流和下沉流是如何形成的？ 214 7.3.1 表层水辐散 214 7.3.2 表层水辐合 215 7.3.3 沿岸上升流与沿岸下沉流 215 7.3.4 上升流的其他成因 216 7.4 各海洋盆地存在哪些主要表层环流模式？ 217 7.4.1 南极环流 217 7.4.2 大西洋环流 218 7.4.3 印度洋环流 222 7.4.4 太平洋环流 224 7.5 海冰和冰山是如何形成的？ 233 7.5.1 海冰的形成 233 7.5.2 冰山的形成 235 7.6 深海海流是如何形成的？ 236 7.6.1 温盐环流的成因 237 7.6.2 深层水的来源 237 7.6.3 全球深水环流 238 7.7 海流产生的能量是否能够作为能源？ 240 主要内容回顾 241 第8章 海浪和水动力学 243 8.1 海浪是如何生成及传播的？ 244 8.1.1 扰动生成海浪 244 8.1.2 波浪运动 245 8.2 海浪具有哪些特征？ 247 8.2.1 海浪术语 247 8.2.2 圆形轨道运动 248 8.2.3 深水波 249 8.2.4 浅水波 250 8.2.5 过渡波 250 8.3 风生浪是如何发育的？ 251 8.3.1 海浪的发育 251 8.3.2 干涉模式 256 8.3.3 疯狗浪 257 8.4 碎浪带中的海浪如何变化？ 259 8.4.1 海浪接近海滨时的物理变化 259 8.4.2 破碎波和冲浪运动 260 8.4.3 海浪折射 260 8.4.4 海浪反射 262 8.5 海啸是如何形成的？ 264 8.5.1 海岸的影响 266 8.5.2 海啸的历史及近期实例 266 8.5.3 海啸预警系统 270 8.6 海浪能量是否能够作为能源？ 273 8.6.1 海浪发电厂和海浪农场 273 8.6.2 全球海岸沿线的海浪能量资源 274 主要内容回顾 275 第9章 潮汐 277 9.1 海洋潮汐是如何形成的？ 278 9.1.1 引潮力 278 9.1.2 潮汐隆起：月球的影响 283 9.1.3 潮汐隆起：太阳的影响 284 9.1.4 地球自转与潮汐 284 9.2 潮汐在月潮周期内如何变化？ 285 9.2.1 月潮周期 285 9.2.2 复杂因素 287 9.2.3 理想潮汐预测 289 9.3 海洋中的潮汐是什么样的？ 290 9.3.1 无潮点和同潮线 291 9.3.2 大陆的影响 292 9.3.3 其他影响因素 292 9.4 潮汐形态有哪些类型？ 292 9.4.1 全日潮形态 293 9.4.2 半日潮形态 293 9.4.3 混合潮形态 294 9.5 沿海地区存在哪些潮汐现象？ 295 9.5.1 潮汐的极端案例：芬迪湾 295 9.5.2 沿海潮流 296 9.5.3 漩涡：是真实还是虚构？ 298 9.5.4 银汉鱼：海滩上产卵 298 9.6 潮汐可以发电吗？ 300 9.6.1 潮汐发电厂 300 主要内容回顾 302 第10章 海滩、海滨线过程和近岸海洋 304 10.1 沿海区域是如何定义的？ 305 10.1.1 海滩术语 306 10.1.2 海滩的物质组成 307 10.2 海滩上的沙子是如何运移的？ 307 10.2.1 垂直于海滨线的运移 307 10.2.2 平行于海滨线的运移 309 10.3 侵蚀型海滨和堆积型海滨的典型地貌特征是什么？ 311 10.3.1 侵蚀型海滨的地貌特征 311 10.3.2 堆积型海滨的地貌特征 312 10.4 海平面变化如何形成新生海滨线和 淹没海滨线？ 319 10.4.1 新生海滨线的地貌特征 319 10.4.2 淹没海滨线的地貌特征 319 10.4.3 海平面的变化 319 10.5 硬稳定是如何影响海岸线的？ 322 10.5.1 丁坝和丁坝群 322 10.5.2 突堤 322 10.5.3 防波堤 323 10.5.4 海堤 325 10.5.5 硬稳定的替代方案 326 10.6 近海具有哪些特征和类型？ 327 10.6.1 近海的特征 328 10.6.2 河口 330 10.6.3 ?湖 334 10.6.4 边缘海 335 10.7 滨海湿地面临的问题有哪些？ 337 10.7.1 滨海湿地的类型 337 10.7.2 滨海湿地的特征 338 10.7.3 滨海湿地的消失 339 主要内容回顾 341 第11章 海洋污染 343 11.1 什么是污染？ 344 11.1.1 海洋污染的定义 344 11.1.2 环境生物监测 345 11.1.3 在海洋中处置废弃物 345 11.2 哪些海洋环境问题与石油污染有关？ 346 11.2.1 埃克森?瓦尔迪兹号油轮溢油事件（1989年） 346 11.2.2 其他石油泄漏 347 11.2.3 海洋中石油污染物的危害性 350 11.2.4 对海洋中石油的其他忧虑 351 11.2.5 溢油的清理 352 11.2.6 溢油的防范 353 11.3 哪些海洋环境问题与非石油化学污染有关？ 354 11.3.1 污水污泥 354 11.3.2 滴滴涕和多氯联苯 356 11.3.3 汞与水俣病 357 11.3.4 其他类型的化学污染物 360 11.4 哪些海洋环境问题与非点源污染有关？ 361 11.4.1 非点源污染和垃圾 361 11.4.2 海洋垃圾：塑料 362 11.5 个人能够为防止海洋污染做些什么事情？ 367 11.6 哪些海洋环境问题与生物污染有关？ 369 11.6.1 杉叶蕨藻 369 11.6.2 斑马贻贝 370 11.6.3 海洋生物污染的其他案例 370 主要内容回顾 370 第12章 海洋生命和海洋环境 372 12.1 什么是生物及其如何分类？ 373 12.1.1 生命的工作定义 373 12.1.2 生命的三域 374 12.1.3 生物的六界 375 12.1.4 林奈和生物分类 375 12.2 海洋生物是如何分类的？ 377 12.2.1 浮游生物 377 12.2.2 游泳生物 379 12.2.3 底栖生物 379 12.3 海洋物种知多少？ 381 12.3.1 为什么海洋物种的数量这么少？ 382 12.3.2 水层环境和底栖环境中的物种 382 12.4 海洋生物如何适应海洋的物理条件？ 383 12.4.1 物理支撑需求 383 12.4.2 黏度 383 12.4.3 温度 385 12.4.4 盐度 386 12.4.5 溶解气体 389 12.4.6 水的高透明度 390 12.4.7 压力 392 12.5 海洋环境主要划分为哪些部分？ 393 12.5.1 水层/海水环境 393 12.5.2 底栖（海底）环境 396 主要内容回顾 397 第13章 生物生产力和能量传递 398 13.1 什么是初级生产力？ 399 13.1.1 初级生产力的测量 400 13.1.2 初级生产力的影响因素 401 13.1.3 海水中的光传播 403 13.1.4 为什么海洋边缘的生命如此丰富？ 406 13.2 光合海洋生物有哪些类型？ 407 13.2.1 种子植物 407 13.2.2 大型藻类 408 13.2.3 微型藻类 409 13.2.4 海洋富营养化和死区 413 13.2.5 光合细菌 415 13.3 不同区域的初级生产力有何差异？ 416 13.3.1 极地（高纬度）海洋的生产力：北纬及南纬60°～90° 417 13.3.2 热带（低纬度）海洋的生产力：北纬及南纬0°～30° 418 13.3.3 温带（中纬度）海洋的生产力：北纬及南纬30°～60° 419 13.3.4 不同区域的生产力对比 421 13.4 能量和营养盐在海洋生态系统中如何传递？ 421 13.4.1 海洋生态系统中的能量流动 421 13.4.2 海洋生态系统中的营养盐流动 422 13.4.3 海洋摄食关系 423 13.5 海洋渔业的影响因素有哪些？ 427 13.5.1 海洋生态系统和渔业 428 13.5.2 过度捕捞 428 13.5.3 附带渔获物 431 13.5.4 渔业管理 433 13.5.5 全球气候变化对海洋渔业的影响 439 13.5.6 海鲜选择 440 主要内容回顾 441 第14章 水层环境中的动物 443 14.1 海洋生物为什么能驻留在海底之上？ 444 14.1.1 气室的用途 444 14.1.2 漂浮能力 445 14.1.3 游泳能力 446 14.1.4 浮游动物的多样性 446 14.2 水层生物具有哪些觅食适应性？ 450 14.2.1 机动性：突袭者和巡游者 450 14.2.2 游泳速度 451 14.2.3 深水游泳生物的适应性 453 14.3 水层生物具有哪些逃生适应性？ 455 14.3.1 集群 455 14.3.2 共生 456 14.3.3 其他适应性 457 14.4 海洋哺乳动物有什么特征？ 457 14.4.1 哺乳动物的特征 458 14.4.2 食肉目 459 14.4.3 海牛目 460 14.4.4 鲸目 461 主要内容回顾 472 第15章 底栖环境中的动物 474 15.1 岩质海滨沿线存在哪些生物群落？ 476 15.1.1 潮间带 476 15.1.2 浪花带：生物及其适应性 478 15.1.3 高潮带：生物及其适应性 478 15.1.4 中潮带：生物及其适应性 479 15.1.5 低潮带：生物及其适应性 481 15.2 沉积物覆盖海滨沿线存在哪些生物群落？ 482 15.2.1 沉积物的物理环境 482 15.2.2 潮间带 482 15.2.3 沙滩：生物及其适应性 483 15.2.4 泥滩：生物及其适应性 484 15.3 外滨浅海海底存在哪些生物群落？ 485 15.3.1 岩质底部（潮下带）：生物及其适应性 485 15.3.2 珊瑚礁：生物及其适应性 488 15.3.3 珊瑚礁的发育 490 15.4 深海海底存在哪些生物群落？ 497 15.4.1 物理环境 497 15.4.2 食物来源和物种多样性 497 15.4.3 深海热液喷口生物群落：生物及其适应性 499 15.4.4 低温渗口生物群落：生物及其适应性 504 15.4.5 深海生物圈：新前沿 506 主要内容回顾 507 第16章 海洋和气候变化 508 16.1 地球气候系统由哪些部分组成？ 509 16.1.1 碳循环 511 16.2 地球近期气候变化：是自然事件还是人类活动影响？ 513 16.2.1 科学界是否就人类活动引发气候变化达成共识 518 16.2.2 联合国政府间气候变化专门委员会：记录人类引发的气候变化 519 16.3 大气温室效应由哪些因素引发？ 521 16.3.1 地球的热量收支和波长变化 522 16.3.2 引发温室效应的气体有哪些 523 16.3.3 其他因素：气溶胶 529 16.3.4 由于全球变暖而发生的气候变化记录有哪些 529 16.4 全球变暖引发了哪些海洋变化？ 531 16.4.1 海洋温度上升 531 16.4.2 深水环流改变 533 16.4.3 极地海冰融化 534 16.4.4 海洋酸化 536 16.4.5 海平面上升 538 16.4.6 预测和观测到的其他变化 541 16.5 如何减少温室气体数量？ 543 16.5.1 方法1：可再生清洁能源 544 16.5.2 方法2：减少温室气体排放的解决方案――改变行为 544 16.5.3 方法3：减少温室气体排放的全球工程解决方案 545 16.5.4 像科学家一样思考：下一步该怎么做 548 主要内容回顾 548 后记 550