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第1章 地球简介1

1.1 地球上有多少海洋？2

1.1.1 四大洋及另一个大洋2

1.1.2 海与洋的比较：七海有哪些？3

1.2 早期如何进行海洋探测？5

1.2.1 早期历史5

1.2.2 中世纪9

1.2.3 欧洲人的“发现时期”10

1.2.4 远洋科学的开端11

1.2.5 仍将继续的海洋学历史12

1.3 科学探索的本质是什么？12

1.3.1 观察13

1.3.2 假说13

1.3.3 检验13

1.3.4 理论13

1.3.5 理论和真理14

1.4 地球和太阳系是如何形成的？15

1.4.1 星云假说15

1.4.2 原始地球16

1.4.3 密度和密度分层17

1.4.4 地球的内部结构17

1.5 地球上的大气和海洋是如何形成的？20

1.5.1 地球大气的起源20

1.5.2 地球海洋的起源20

1.6 海洋是地球生命的摇篮吗？21

1.6.1 氧气对生命的重要性21

1.6.2 斯坦利·米勒实验22

1.6.3 生物进化与自然选择23

1.6.4 植物和动物的进化24

1.7 地球有多大年龄？26

1.7.1 放射性年龄测定26

1.7.2 地质年代表27

基本概念回顾28

第2章 板块构造和洋底29

2.1 支持大陆漂移的证据有哪些？30

2.1.1 大陆的吻合31

2.1.2 岩石层序与山脉32

2.1.3 冰河时代与其他气候证据32

2.1.4 生物分布33

2.1.5 大陆漂移的反对意见35

2.2 支持板块构造的证据是什么？35

2.2.1 地球磁场和古地磁学36

2.2.2 海底扩张和海盆特征40

2.2.3 海盆的其他证据41

2.2.4 理论的接受43

2.3 板块边界有哪些特征？44

2.3.1 离散型边界特征45

2.3.2 汇聚型板块边界49

2.3.3 转换型板块边界特征53

2.4 测试模型：板块构造的应用有哪些？54

2.4.1 热点和地幔柱54

2.4.2 海山和平顶海山57

2.4.3 珊瑚礁的发育57

2.4.4 卫星观测的板块运动59

2.5 地球过去是怎样变化的，将来又会是什么样子？60

2.5.1 地球的过去：古地理学60

2.5.2 未来：一些大胆的预测61

2.6 板块构造是如何作为实用模板应用的？62

基本概念回顾65

第3章 海底地形地貌67

3.1 海洋测深技术有哪些？68

3.1.1 早期的测深技术68

3.1.2 回声测深68

3.1.3 利用卫星从太空描绘海洋特征70

3.1.4 地震反射剖面72

3.2 大陆边缘有哪些地貌类型？73

3.2.1 被动大陆边缘与主动大陆边缘73

3.2.2 大陆架74

3.2.3 大陆坡74

3.2.4 海底峡谷和浊流75

3.2.5 大陆隆76

3.3 深海盆地中有什么地貌特征？78

3.3.1 深海平原78

3.3.2 深海平原的火山79

3.3.3 海沟和火山弧79

3.4 大洋中脊有哪些地貌特征？81

3.4.1 火山地貌81

3.4.2 热液喷口82

3.4.3 断裂带和转换断层84

3.4.4 大洋岛屿87

基本概念回顾88

第4章 海洋沉积物89

4.1 如何采集海洋沉积物样品？海洋沉积物揭示了哪些历史事件？91

4.1.1 海洋沉积物的采集91

4.1.2 海洋沉积物揭示的环境条件93

4.1.3 古海洋学93

4.2 陆源碎屑沉积物的特征94

4.2.1 陆源碎屑沉积的起源94

4.2.2 陆源碎屑沉积的组成94

4.2.3 沉积结构96

4.2.4 陆源碎屑沉积的分布97

4.3 生物沉积的特征98

4.3.1 生物沉积的来源98

4.3.2 生物沉积的组成99

4.3.3 生物沉积的分布101

4.4 水生沉积的特征106

4.4.1 水生沉积的成因106

4.4.2 水生沉积的组成及分布106

4.5 宇宙沉积的特征108

4.5.1 宇宙沉积的来源、组成、分布108

4.6 深海及浅海沉积的分布109

4.6.1 海洋沉积混合物109

4.6.2 浅海沉积109

4.6.3 深海沉积110

4.6.4 如何根据海底沉积物反映表层海水状况？111

4.6.5 全球海洋沉积物的厚度111

4.7 海洋沉积资源112

4.7.1 能源资源112

4.7.2 其他资源114

基本概念回顾116

第5章 水和海水118

5.1 为什么水具有如此特殊的化学性质？119

5.1.1 原子结构119

5.1.2 水分子120

5.2 水还具有哪些重要的性质？122

5.2.1 水的热力学性质122

5.2.2 水的密度126

5.3 海水有多咸？129

5.3.1 盐度129

5.3.2 盐度的测定131

5.3.3 纯水和海水的比较131

5.4 为什么海水盐度会有变化？132

5.4.1 盐度变化132

5.4.2 影响海水盐度的因素133

5.4.3 海水中溶解性组分的输入与输出135

5.5 海水是酸性的还是碱性的？136

5.5.1 pH值的范围137

5.5.2 碳酸盐的缓冲系统138

5.6 海水盐度在表层如何变化？随深度如何变化？139

5.6.1 表层盐度变化139

5.6.2 盐度随深度变化140

5.6.3 盐跃层141

5.7 海水密度随深度如何变化？141

5.7.1 影响海水密度的因素141

5.7.2 温度和密度随深度变化142

5.7.3 温跃层和密度跃层143

5.8 用什么方法去除海水中的盐分？144

5.8.1 蒸馏法144

5.8.2 膜过滤过程145

5.8.3 其他海水脱盐方法145

基本概念回顾146

第6章 海气相互作用148

6.1 是什么引起了太阳辐射在地球上的变化？149

6.1.1 是什么引起了地球季节循环？149

6.1.2 纬度如何影响太阳辐射的分布？151

6.1.3 海洋热流152

6.2 大气拥有怎样的物理特性？153

6.2.1 大气组成153

6.2.2 大气中温度的变化153

6.2.3 大气中密度的变化154

6.2.4 大气中的水蒸气含量154

6.2.5 大气压155

6.2.6 大气运动155

6.2.7 一个例子：不自转的地球155

6.3 科里奥利效应是如何影响物体运动的？156

6.3.1 例1：旋转木马的参照系156

6.3.2 例2：两枚导弹的故事157

6.3.3 科里奥利效应随纬度而变化158

6.4 全球大气存在怎样的环流形态？159

6.4.1 环流160

6.4.2 气压160

6.4.3 风带160

6.4.4 边界160

6.4.5 环流圈：是理想的还是真实的？161

6.5 海洋上发生什么样的天气和气候形态？163

6.5.1 天气与气候163

6.5.2 风163

6.5.3 风暴和锋面164

6.5.4 热带气旋（飓风）166

6.5.5 海洋的气候形态172

6.6 海冰和冰山是如何形成的？173

6.6.1 海冰的形成173

6.6.2 冰山的形成174

6.7 风中的能量能否作为能源加以利用？176

基本概念回顾177

第7章 海洋环流179

7.1 海流是如何测量的？180

7.1.1 表层流的测量180

7.1.2 深层流的测量182

7.2 海洋表层流是如何组织的？183

7.2.1 表层流的起源183

7.2.2 表层流的主要组成184

7.2.3 影响海洋表层流的其他因素186

7.2.4 海流与气候189

7.3 什么引起上升流和下降流？190

7.3.1 表层水辐散190

7.3.2 表层水辐合190

7.3.3 沿岸上升流和下降流190

7.3.4 上升流的其他原因192

7.4 各大海盆主要的表层环流形态是什么？192

7.4.1 南极环流193

7.4.2 大西洋环流193

7.4.3 印度洋环流197

7.4.4 太平洋环流200

7.5 存在哪些深海海流？207

7.5.1 热盐环流的起源207

7.5.2 深层水的来源207

7.5.3 全球范围的深层环流209

7.5.4 深层水的溶解氧210

7.6 海流可以用来发电吗？210

基本概念回顾211

第8章 海浪和水动力学213

8.1 海浪是如何生成和传播的？214

8.1.1 扰动形成海浪214

8.1.2 波浪运动215

8.2 海浪具有什么特征？216

8.2.1 海浪的常用术语216

8.2.2 圆形轨道运动217

8.2.3 深水波218

8.2.4 浅水波220

8.2.5 过渡波220

8.3 风生浪是如何发展的？221

8.3.1 海浪的发展221

8.3.2 干涉模式225

8.3.3 疯狗浪225

8.4 海浪在碎波带是如何变化的？227

8.4.1 海浪靠近海滨时的物理变化227

8.4.2 碎浪和冲浪运动228

8.4.3 海浪的折射229

8.4.4 海浪的反射230

8.5 海啸是如何形成的？232

8.5.1 海岸的影响232

8.5.2 海啸的几个例子234

8.5.3 海啸预警系统239

8.6 海浪的能量是否可作为能源加以利用？240

8.6.1 海浪发电厂和海浪农场241

8.6.2 全球沿岸的海浪资源242

基本概念回顾242

第9章 潮汐244

9.1 什么导致了海洋潮汐？245

9.1.1 引潮力245

9.1.2 潮隆：月球的影响249

9.1.3 潮隆：太阳的影响250

9.1.4 地球自转与潮汐250

9.2 潮汐在月潮周期内如何变化？251

9.2.1 月潮周期251

9.2.2 复杂的因素253

9.2.3 理想潮汐的预测254

9.3 海洋中的潮汐是什么样的？255

9.3.1 无潮点和等潮线255

9.3.2 陆地的影响256

9.3.3 其他影响因素257

9.4 潮汐有哪些类型？257

9.4.1 半日潮258

9.4.2 混合潮258

9.5 沿海地区有哪些潮汐现象？259

9.5.1 潮汐的极端例子：芬迪湾260

9.5.2 沿海潮汐261

9.5.3 漩涡：是真实的还是虚拟的？262

9.5.4 银汉鱼：跑到海滩上来做什么？262

9.6 潮汐是否可以作为能源来加以利用？264

9.6.1 潮汐发电厂264

基本概念回顾266

第10章 海岸：海滩和海岸过程267

10.1 沿岸地区是如何定义的？268

10.1.1 海滩术语268

10.1.2 海滩的组成269

10.2 海滩上的沙子是怎样运移的？269

10.2.1 垂直于海岸线的运移269

10.2.2 平行于海岸线的运移270

10.3 侵蚀海岸和堆积海岸有什么地貌特征？272

10.3.1 侵蚀海岸的特征272

10.3.2 堆积海岸的特征274

10.4 海平面如何变化才会形成新生海岸线和淹没海岸线？279

10.4.1 新生海岸线的特征280

10.4.2 淹没海岸线的特征280

10.4.3 海平面的变化280

10.5 美国海岸具有什么特征？282

10.5.1 大西洋海岸282

10.5.2 墨西哥湾海岸284

10.5.3 太平洋海岸284

10.6 加固构筑是怎样影响海岸线的？285

10.6.1 拦沙坝和拦沙坝阵285

10.6.2 防波堤287

10.6.3 防浪堤287

10.6.4 海堤289

10.6.5 加固构筑的替代方案290

基本概念回顾291

第11章 近海293

11.1 管理海洋所有权的法律有哪些？294

11.1.1 公海和领海294

11.1.2 海洋法294

11.2 沿海水域有哪些特征？296

11.2.1 盐度297

11.2.2 温度297

11.2.3 沿海地转流298

11.3 沿海水域有哪些类型？299

11.3.1 河口299

11.3.2 潟湖303

11.3.3 边缘海304

11.4 滨海湿地面临哪些问题？306

11.4.1 滨海湿地的类型306

11.4.2 滨海湿地的特点306

11.4.3 湿地的严重消失308

11.5 什么是污染？309

11.5.1 海洋污染的定义309

11.5.2 环境生物检测309

11.5.3 海洋中废弃物的处理310

11.6 海洋污染的主要类型有哪些？310

11.6.1 石油310

11.6.2 污水污泥317

11.6.3 DDT和PCB319

11.6.4 汞和水俣病320

11.6.5 非点源污染及垃圾倾倒322

11.6.6 生物污染：非本地物种327

基本概念回顾328

第12章 海洋生物和海洋环境330

12.1 什么是生物，它们是如何分类的？331

12.1.1 生命的有效定义331

12.1.2 生命的三域332

12.2 海洋生物是如何分类的？335

12.2.1 浮游生物335

12.2.2 游泳生物336

12.2.3 底栖生物337

12.3 究竟存在多少种海洋生物？338

12.3.1 为什么海洋生物很少？339

12.3.2 水层生活生物和海底生活生物340

12.4 海洋生物如何适应海洋的物理条件？340

12.4.1 物理条件的支撑341

12.4.2 水的黏度341

12.4.3 温度343

12.4.4 盐度344

12.4.5 溶解气体347

12.4.6 水的高透明度347

12.4.7 压力349

12.5 海洋环境主要划分为哪些部分？351

12.5.1 海水环境351

12.5.2 海底环境353

基本概念回顾354

第13章 生物生产力和能量传递356

13.1 什么是初级生产力？357

13.1.1 初级生产力的测量357

13.1.2 影响初级生产力的因素359

13.1.3 海水中的光传播360

13.1.4 为什么边缘海生命如此丰富？362

13.2 海洋存在哪些类型的光合作用生物？364

13.2.1 种子植物（显花植物）364

13.2.2 大型藻类364

13.2.3 微藻366

13.2.4 海洋富营养化和死亡区369

13.2.5 光合细菌371

13.3 初级生产力在不同区域如何变化？372

13.3.1 极地（高纬度）海洋生产力373

13.3.2 热带（低纬度）海洋生产力374

13.3.3 温带（中纬度）海洋生产力375

13.3.4 地区生产力比较376

13.4 物质和能量是如何在海洋生态系统中传递的？377

13.4.1 海洋生态系统中能量的流动377

13.4.2 海洋生态系统中营养物质的流动378

13.4.3 海洋捕食关系379

13.5 影响海洋渔业的因素有哪些？383

13.5.1 海洋生态系统和渔业383

13.5.2 过度捕捞383

13.5.3 附带渔获物386

13.5.4 渔业管理388

13.5.5 海产品选择391

基本概念回顾392

第14章 水体环境中的动物393

14.1 海洋生物如何才能不下沉？394

14.1.1 储气装置的使用394

14.1.2 漂浮的能力395

14.1.3 游泳的能力395

14.1.4 浮游动物的多样性395

14.2 海洋水体生物有哪些觅食的适应性？400

14.2.1 机动性：突袭和巡游400

14.2.2 游泳速度402

14.2.3 冷血生物和温血生物402

14.2.4 深层游泳生物的适应性403

14.3 海洋水体生物有哪些逃避敌害的适应性？404

14.3.1 集群405

14.3.2 共生405

14.3.3 其他适应性406

14.4 海洋哺乳动物具有哪些特征？407

14.4.1 哺乳动物的特征407

14.4.2 食肉目408

14.4.3 海牛目409

14.4.4 鲸目410

14.5 为什么灰鲸要迁徙？416

14.5.1 迁徙路线417

14.5.2 迁徙的理由417

14.5.3 迁徙的时间418

14.5.4 灰鲸是濒危物种吗？418

14.5.5 捕鲸和国际捕鲸委员会419

基本概念回顾420

第15章 海底环境中的动物422

15.1 岩质海岸有哪些生物群落？424

15.1.1 潮间带424

15.1.2 浪花带（潮上带）：生物及其适应性425

15.1.3 高潮带：生物及其适应性426

15.1.4 中潮带：生物及其适应性427

15.1.5 低潮带：生物及其适应性428

15.2 沉积物覆盖的海岸有哪些生物群落？430

15.2.1 沉积物的物理环境430

15.2.2 潮间带分区430

15.2.3 沙滩：生物及其适应性431

15.2.4 泥滩：生物及其适应性432

15.3 近岸浅海的海底有哪些生物群落？433

15.3.1 岩石底质（潮下带）：生物及其适应性433

15.3.2 珊瑚礁：生物及其适应性436

15.4 深海海底有哪些生物群落？442

15.4.1 物理环境442

15.4.2 食物来源和物种多样性442

15.4.3 深海热液口生物群落：生物及其适应性444

15.4.4 低温渗口生物群落：生物及其适应性448

15.4.5 深海生物圈：一个新的前沿450

基本概念回顾450

第16章 海洋和气候变化452

16.1 地球气候系统由什么组成？453

16.2 地球近期气候变化：是自然现象还是人为影响？455

16.2.1 确定地球历史气候：代用资料和古气候学455

16.2.2 气候变化的自然原因456

16.2.3 IPCC报告：人为气候变化文件461

16.3 什么引起了大气温室效应？462

16.3.1 地球的热收支和波长变化463

16.3.2 哪种气体导致温室效应？464

16.3.3 由于全球变暖，会出现哪些记录的变化？468

16.4 由全球变暖引起的海洋正在发生怎样的变化？469

16.4.1 海洋温度的上升469

16.4.2 飓风活动的增加471

16.4.3 深海环流的变化472

16.4.4 极地冰的融化473

16.4.5 海洋酸度的近期增加475

16.4.6 海平面上升477

16.4.7 预测和已观测到的其他变化479

16.5 应该怎样做来减少温室气体？480

16.5.1 海洋在减弱全球变暖中的作用480

16.5.2 减少温室气体的可能性482

16.5.3 京都议定书：限制温室气体的排放483

基本概念回顾484

术语表486