概述
海洋生物學,是研究海洋中生命現象、過程及其規律的學科,是海洋科學的一個主要學科,也是生命科學的一個重要分支,它是研究海洋中生命有機體的起源,分布,形態和結構,進化與演替的特徵和生物生命過程的活動規律;探索海洋生物之間和生物與其所處的海洋環境之間的相互作用和相互影響的科學。發展簡史
公元前
古希臘亞里士多德在《動物志》中記述了 170多種海洋生物,按現代分類包括有海綿動物、腔腸動物、蠕蟲、軟體動物、節肢動物、棘皮動物、原索動物、魚類、爬行類、海鳥、海獸等十多個主要動物類群,其中海洋魚類即有110多種。公元前3世紀左右刊行的中國《黃帝內經》中,已有用烏鰂(即墨魚)和鮑治病的記錄。公元前2~前1世紀成書的《爾雅》,不但記載有海洋動物,而且還有海洋藻類。公元初古羅馬S.C.普利尼烏斯的《自然歷史志》,記錄了170多種海洋生物。中國明朝屠本畯的《閩中海錯疏》(1596),記載有200多種海產生物。以上為海洋生物學的萌芽階段。1674年,荷蘭 A.van列文虎克最先發現海洋原生動物。1777年,丹麥O.F.米勒套用顯微鏡觀察北海的浮游生物。19世紀前期,C.G.愛倫貝格在海洋中發現矽鞭藻類。英國C.R.達爾文對他在1831~1836年“貝格爾”號航海中 採集的蔓足類和珊瑚類,進行了出色研究。德國J.米勒於1845年使用浮游生物網,採集和研究海洋浮游生物。英國E.福布斯在19世紀中期先後提出海洋生物垂直分布的分帶現象,按深度將愛琴海分成 8個帶;發表《英國海產生物分布圖》;出版《歐洲海的自然歷史》。 德國 V.亨森於1887年提出浮游生物(Plankton)的概念,並對海洋浮游生物開展了定量研究。1891年,德國E.H.哈克爾提出遊泳動物(Nekton)和底棲生物(benthos)兩個概念。上述3個生態類群的概念,至今仍廣為套用。1908~1913年,丹麥C.G.J.彼得松的工作奠定了海洋底棲生物定量研究的基礎。1946年,美國C.E.佐貝爾的《海洋微生物學》奠定了海洋微生物,主要是海洋細菌的研究基礎。瑞典S.埃克曼的《海洋動物地理學》(1935、1953)、美國J.W.赫奇佩斯等主編的《海洋生態學和古生態學論文集》(1957)和H.B.穆爾的《海洋生態學》(1958)等,都促進了海洋生物學的發展。
19世紀下葉
各國競相派出海洋考察船、設立濱海生物研究機構,海洋生物的研究工作日益興盛。其中,最有名的海洋考察是英國“挑戰者”號調查船歷時三年半(1872~1876)的環球調查,學者們採集了大量深層和中層生物,出版了50卷巨著,所記載的生物的新種達4400多個,使當時已知的海洋生物種數翻幾番。最古老的海洋生物研究機構是義大利那不勒斯(那波利)海洋生物研究所,成立於1872年,1874年正式開放。1888年,英國海洋生物學會成立了普利茅斯海洋研究所。美國在大西洋岸的伍茲霍爾,於1888年建立海洋生物研究所;在太平洋岸的斯克里普斯海洋研究所的前身海洋生物實驗所,於1891年創建,等等。它們至今仍是世界上最活躍的海洋生物研究中心,特別是伍茲霍爾海洋生物研究所的工作,對海洋生物學的發展起了重要的作用。20世紀
60、70年代以來,由於電子計算機、資訊理論、控制論和微量化學元素測定等數理化新成就、新技術的套用,海洋生物學的研究發展到新的階段。如英、日學者利用生物工程技術研製出控制海洋魚苗性別的方法;美國發射海洋衛星調查海洋魚群的數量和種類變化等。該階段的特點是:①海洋生物學研究出現了大綜合趨勢,海洋生態系研究興起。如對珊瑚礁生態系、上升流生態系的研究。②實驗生物學研究大力開展,並與生產實踐密切聯繫,進行水產增養殖研究,“海洋水產生產農牧化”已成為重要的發展方向。據統計,中國海藻養殖1983年年產150多萬噸(鮮品),日本約為50多萬噸;中國對蝦養殖產量1984年已達2萬噸,大大超過了同年的捕撈產量。③向深海 和遠洋兩個方向發展。研究深海和遠洋生物的生命活動、代謝規律和演變及其資源,如對南大洋磷蝦資源的調查和利用;美國等國學者在深海海底,發現獨特的化能自養的細菌和動物等組成的海底熱泉生物群落,它們組成了一個與陸地、淡水以及絕大部分海域迥然不同的物質循環和生態系統。④海洋生物藥物研究興起。自50年代後期在柳珊瑚中發現有價值的藥用成分後,沿海各國紛紛從海洋生物中尋找藥物,目前已知的海洋藥用生物已有一千多種。中國對海洋生物的科學研究始於20世紀20年代,以後曾活躍一陣。30年代初在廈門組織了全國性的“中華海產生物學會”,30年代中期海洋生物研究中心逐漸轉移到青島。30年代後期至40年代,中國海洋生物研究基本處於停頓狀態。50年代及其以後,在中國科學院、教育部、國家水產局和海洋局系統以及一些省市,先後建立了海洋生物的研究機構,開展了全國性的海洋調查、漁場調查、海洋水產養殖和栽培,以及實驗生物學和海洋生物學基礎理論的研究,取得了許多較高水平的成果。
研究內容
海洋生物學研究的內容極為豐富,且隨著海洋調查手段和開發技術的改進而不斷地發展。可以說生物學的各個領域──分類、形態、區系分布、生態、生理、生化、遺傳等,在海洋生物學中均有相應的發展。但研究程度相差甚遠,目前海洋生態的研究較為成熟,已形成海洋生態學。分類學
以界、門、綱、目、科、屬、種系統研究各種海洋生物的地位,目的是了解海洋生物的資源和進化系統。兩百多年來,生物學者基本上遵循林奈的兩界說(1735),把海洋生物劃分為海洋植物和海洋動物兩大類。隨著分類學的發展,科學家們認識到這個分類法有不少缺點,如真菌和大多數細菌並不營光合作用,卻被歸入植物。所以,20世紀50、60年代以來,學者們提出了多界說,其中具有代表性的是R.H.惠特克的五界說(1969)。惠特克把生物分為原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界和動物界。海洋生物中現知種類最多的是海洋動物,有16~20萬種,分布在動物界的數十個門類中。海洋植物1萬多種,主要是低等的植物──海洋藻類,高等的海洋種子植物僅有100多種。海洋真菌不足500種。海洋細菌的種類較多。
形態學
研究海洋生物外部和內部形態的特徵及其規律,是海洋生物學和海洋生態學研究必不可少的一部分。海洋與陸地相比具有很大的特殊性,尤其是深海的強大壓力和黑暗無光,使海洋動物、細菌等在外部和內部形態上的多樣性和特殊性十分明顯。這些特徵和規律是無法從研究陸棲生物中得到的。食物是生態學最基本的課題之一。對海洋食物鏈和食物網、海洋生物生產力的研究,也是海洋生態學的重要研究內容。
海洋生物生理、生化和遺傳研究 分別研究海洋生物機體各部分的生理機能,化學組成和代謝,遺傳特性,及其變化規律。由於人類對海洋資源的需求激增,海洋生物在經濟上、科學上的價值也愈益重要,因而這些方面的研究都已有不同程度的進展。
生物海洋學 研究生物作為海洋組成部分而產生的各種海洋現象,如海洋浮游生物的“晝夜垂直移動”等現象在時間和空間上分布的特徵。這是海洋生物學所特有的一個分支學科,近年來發展較快。
研究意義
海洋是生命的發源地,地球上生命30多億年的發展史,其中85%以上的時間是完全在海洋中度過的。要研究生命的起源和演化問題,離不開海洋生物學的工作。
海洋中生物門類,主要是動物門類的多樣性遠遠超過陸地和淡水,其中許多門類的動物只能生活在海洋中。要了解整個生物的分類系統及其演化過程,必須研究海洋生物學。
海洋占地球表面面積的71%,又是眾多工業廢料的匯集地,海洋生態學的研究不但有利於保護生物的生存環境,而且直接關係到海洋生物資源的開發和利用。
海洋生物具有一些特有的生理機能和生化特點,如海洋魚類和哺乳類的游泳能力、回聲定位和體溫的調節,已成為仿生學的重要研究內容。
經濟價值
在國民經濟建設中,海洋生物學也占有重要地位。海洋生物是人類食品的重要來源,現可供食用的海洋藻類已達近百種,如海帶、紫菜;可供食用的海洋動物則更多,目前全世界所消耗的動物蛋白質(包括飼料用的魚粉),約有12.5%~20%(鮮品計算)來自海洋。海洋生物是工農業和藥物原料,如由海藻中提取的瓊膠、卡拉膠、褐藻膠已分別用於食品、釀造、塗料、紡織、造紙和印刷工業。目前已從海洋生物體中提煉出各種酶和激素、多肽類、多糖類、脂酸等,製作神經毒素、麻醉劑、止血劑、降壓劑、抗生物質、抗菌素、抗癌物質等藥物。珍珠、紅珊瑚、角珊瑚等海洋生物,是名貴的裝飾品和工藝原料。紅樹林和海草具有護堤防浪等作用,它們的生長區是理想的海洋水產生產農牧化的基地。不少海洋生物還具有觀賞的價值。 也有一些海洋生物對人類是有害的,如船蛆、海筍、蛀木水虱等海洋鑽孔生物,貽貝、牡蠣、藤壺等海洋污著生物。
海洋生物學
海洋生物學(marinebiology)是研究海洋中生命現象、過程及其規律的科學,是海洋科學的一個主要學科,也是生命科學的一個重要分支。海洋生物學是海洋科學的一個主要學科,主要研究海洋生物,並觀察它們的棲息地和生態環境,包括生命的起源和演化,生物的分類和分布、發育和生長、生理、生化和遺傳,特別是海洋生態。海洋生物學專業研究的內容還是非常豐富的,主要包括海洋魚類學,海洋微生物,海洋植物學,無脊椎動物生物學,海洋生態,漁業生物學,藻類學等等。海洋生物學是隨著海洋調查手段和開發技術的改進而不斷地發展的,因此受技術設備的限制比較大。
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