海洋为什么是蓝色的

人们常喜欢用蓝色来形容海洋。其实海水的颜色,从深蓝到碧绿,从微黄到棕红,甚至还有白色的,黑色的,并非只是蓝色。

原来,海水和普通水一样,都是无色透明的,海洋色彩是由海水的光学性质和海水中所含的悬浮物质、海水的深度、云层的特点及其他因素决定的。大家知道,太阳光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成,这七种颜色的光,波长各不相同,从红光到紫光,波长逐渐变短,长波的穿透能力最强,最容易被水分子吸收,短波的穿透能力弱,容易发生反射和散射。海水对不同波长的光的吸收、反射和散射的程度也不同。光波较长的红光、橙光、黄光,射人海水后,随海洋深度的增加逐渐被吸收了。一般说来,在水深超过100米的海洋里,这三种波长的光大部分能被海水吸收,并且还能提高海水的温度。而波长较短的蓝光和紫光遇到较纯净的海水分子时就会发生强烈的散射和反射,于是人们所见到的海洋就呈现一片蔚蓝色或深蓝色了。近岸的海水因悬浮物质增多,颗粒较大,对绿光吸收较弱,散射较强,所以多呈浅蓝色或绿色。

紫光的波长最短,反射最强烈,为什么海水不呈紫色呢?科学实验证明,原来人的眼睛是有一定偏见的,人的眼睛对紫光的感受能力很弱,所以对海水反射的紫色很不敏感,因此视而不见,相反,人的眼睛对蓝、绿光却比较敏感。

海洋绝大多数是蓝色的,如果海水中悬浮物质比较多,或者其他原因的影响,大海的颜色就不再是蓝色的了。如我国的黄海,它是古代黄河的入海口,黄河夹带的大量泥沙流人海中,把蓝色的海水“染黄”了。虽然现在的黄河改向渤海倾泻,但黄海北面经渤海海峡与渤海相通,加上它要承受滩河、灌河等河流注入的河水,所以海面仍然呈现浅黄的颜色。

在印度洋西北部,亚、非两洲之间的红海是世界上水温最高的海,海里生长着一种红褐色的海藻,由于这种海藻终年大量繁生,把海面染成一片红色,红海因此而得名。

太平洋东北部的加利福尼亚湾,南部有血红色的海藻群栖,北部有科罗拉多河在雨季时带来的大量红土,海水呈现一片红褐色,被称为朱海。

白海是北冰洋的边缘海,它深人俄罗斯西北部内陆,北极圈穿过白海。白海由于所处纬度高,气候严寒,终年冰雪茫茫,加之白海有机物含量少,海水呈现一片白色,故名“白海”。

黑海表面有顿河、第聂伯河、多鹅河等淡水注入,密度较小;黑海的深层是来自地中海的高盐水,密度较大。上下海水之间形成了密度飞跃层,严重阻碍了上下水层的水交换。黑海通过博斯普鲁斯海峡和达达尼尔海峡与地中海进行水交换。由于海峡又窄又浅,大大限制了黑海与地中海的水交换,所以黑海深层缺乏氧气,上层海水中生物分泌的秽物和死亡后的尸体沉至深处腐烂发臭,大量的污泥浊水,使海洋变黑了。加之黑海地区经常阴雨如晦,风暴逞凶,就更增加了黑的感觉。

赤潮也可使海水颜色出现异常。赤潮是一种由于局部海区的浮游生物突发性地急剧繁殖并聚集在一起的现象。赤潮的颜色是多种多样的,这主要看引起赤潮的海洋浮游生物是什么种类。由夜光虫引起的赤潮呈粉红色或砖红色,由某些双鞭毛藻引起的赤潮呈绿色或褐色,某些硅藻赤潮则呈黄褐色或红褐色。

另外,由于太阳时而隐没在云层之中,时而透过云层放出光芒,海洋的颜色也就随之发生变化。海洋的颜色还取决于太阳离地平线的高度。

海洋灾害知多少

海洋自然环境发生异常或激烈变化,导致在海上或海岸发生的灾害称为海洋灾害。海洋灾害主要指风暴潮灾害、海浪灾害,海冰灾害、海雾灾害、飓风灾害、地震海啸灾害及赤潮、海水入侵、溢油灾害等突发性的自然灾害。

引发海洋灾害的原因主要有大气的强烈扰动,如热带气旋、温带气旋等;海洋水体本身的扰动或状态骤变;海底地震、火山爆发及其伴生之海底滑坡、地裂缝等。海洋自然灾害不仅威胁海上及海岸,有些还危及沿岸城乡经济和人民生命财产的安全。例如,强风暴潮所导致的海侵(即海水上陆),在我国少则几公里,多则20公里~30公里,甚至达70公里,某次海潮曾淹没多达7个县。上述海洋灾害还会在受灾地区引起许多次生灾害和衍生灾害。如:风暴潮引起海岸侵蚀、土地盐碱化;海洋污染引起生物毒素灾害等。

世界上很多国家的自然灾害因受海洋影响都很严重。例如,仅形成于热带海洋上的台风(在大西洋和印度洋称为飓风)引发的暴雨洪水、风暴潮、风暴巨浪,以及台风本身的大风灾害,就造成了全球自然灾害生命损失的60%。台风每年造成上百亿美元的经济损失,约为全部自然灾害经济损失的1/3。所以,海洋是全球自然灾害的最主要的源泉。

太平洋是世界上最不平静的海洋。太平洋以其西北部台风灾害多而驰名,据统计,全球热带海洋上每年大约发生80多个台风,其中3/4左右发生在北半球的海洋上,而靠近我国的西北太平洋则占了全球台风总数的38%,居全球8个台风发生区之首。其中对我国影响严重,并经常酿成灾害的每年近20个,登陆我国的平均每年7个,约为美国的4倍、日本的2倍、俄罗斯等国的30多倍。若登陆台风偏少,则会导致我国东部、南部地区干旱和农作物减产。然而台风偏多或那些从海上摄取了庞大能量的强台风登陆,不仅能引起海上及海岸灾害,登陆后还会酿成暴雨洪水,引发滑坡、泥石流等地质灾害。台风登陆后一般可深入陆地500余公里,有时达1000多公里。因此,往往一次台风即可造成数十亿元乃至上百亿元的经济损失。据1931年~1977年的统计,我国发生的26次强暴雨洪水中,56%就是由台风登陆后造成的。由于我国70%以上的大城市,一半以上的人口以及55%的国民经济集中于东部经济地带和沿海地区。这些渊源于海洋的严重的自然灾害,对我国造成的经济损失和人员伤亡,已经接近或超过全国最严重的自然灾害总损失的一半。

综合最近20年的统计资料,我国由风暴潮、风暴巨浪、严重海冰、海雾及海上大风等海洋灾害造成的直接经济损失每年约5亿元,死亡500人左右。经济损失中,以风暴潮在海岸附近造成的损失最多,而人员死亡则主要是海上狂风恶浪所为。就目前总的情况来看,海洋灾害给世界各国带来的损失呈上升趋势。

中华人民共和国成立后,由于党和政府极为重视抗灾救灾工作,一次海洋灾害造成数万、乃至十多万人丧生的事件从未发生。但由于沿海人口的增加,滨海地区城乡工农业生产的抬升以及海洋经济的发展,我国由于海洋灾害造成的经济损失反而呈急速上升的趋势。

《2005年中国海洋灾害公报》显示,海洋灾害损失为建国之最。2005年,我国海洋灾害频发,共发生风暴潮、赤潮、海浪、溢油等海洋灾害176次,沿海11个省(直辖市、自治区)全部受灾,造成直接经济损失332.4亿元。死亡(含失踪)371人。其中风暴潮灾害造成的损失最为严重:全年共发生11次台风风暴潮,其中9次造成灾害,较上年增加5次;发生9次温带风暴潮,其中1次造成山东省局部地区灾害。风暴潮灾害共造成直接经济损失329.8亿元,死亡(含失踪)137人。其次是海浪灾害,海浪灾害直接经济损失1.91亿元,死亡(含失踪)234人。公众所关注的赤潮灾害直接经济损失只有6900万元。

随着我国国力的增强,海洋经济及沿海地区的经济和人口都会有更大的发展,如不采取有效措施加强海洋灾害的防御,不但经济损失增长的势头很难降下来,还会造成人身生命财产损失的回升。

北京远古是汪洋?

大量侏罗纪时期的远古化石近日在北京市延庆县珍珠泉乡引起了人们的极大关注。

在该乡农民曹仲三家中,一块30厘米长、20厘米宽平展的化石上一棵像草又像树的植物清晰地印在石面上。据曹仲三妻子郝志平讲,这块石头是她丈夫去年从南山的石灰窑附近拾到的,其他村民也在那里见到过这种“长画的石头”。据石灰窑工人讲,石灰窑南侧不远处有许多这种化石。这些奇特的石头上有的是植物图案,有的则是动物图案。

经延庆县研究硅化木的工作人员初步鉴定,这些化石属于侏罗纪,也就是1.8亿年至1.4亿年之间的动植物化石。化石上的动植物是早期海洋低等藻类和蕨类植物、低等无脊椎软体动物。根据这些化石,有专家推断北京曾是一片汪洋,但还有待商榷。珍珠泉乡政府已经将化石送交有关专家进行鉴定,其鉴定结果目前尚未出来。

四亿年前水蚤化石揭开鱼类饮食之谜

我们都知道大鱼吃小鱼,小鱼吃虾,这是自然界一种生物存在的法则。但是你知道4亿多年前,鱼类刚脱离海水,最早进入淡水时以什么为食吗?据报道,苏格兰国家博物馆的专家们在著名的苏格兰莱尼燧石层沉淀遗址中,发现了一些4.1亿年前保存完好的水蚤类动物化石。专家推断,水蚤就是最早期淡水鱼的美食。

苏格兰莱尼燧石层沉淀遗址在阿伯丁郡莱尼村附近,并由此得名。新发现的这些化石,与今天的蚤类很相似,属于淡水甲壳类动物,它们依靠触角摆动可以垂直游动。这种蚤类存在的时期正好是海洋鱼类向淡水鱼类转化的地质时期。专家们推断,水蚤类就是淡水鱼类不错的美食,构成了食物链中最基本的要素,也是那一时期鱼类最主要的食物来源。这样,早期的淡水生态系统就建立起来了。

莱尼燧石层沉积遗址的化石种类丰富,热泉和间歇泉活动频繁,这个地区也受到火山活动的影响。因为间歇泉喷出的水中含有极其丰富的矿物质,吸引水蚤来到这里。当水开始冷却的时候,水中所含的矿物就沉淀下来,埋葬和保存了来此觅食的这些动物。

这些新发现的化石可以追溯到4.1亿年前,而科学家们以前知道的最古老的水蚤类动物化石是1991年发现的,可以追溯到白垩纪,估计比苏格兰这些化石年轻3亿年左右。通常,这种小化石不可能成为化石标本的,科学家们过去在一些年代相近的沉积遗址中没有发现它们的踪迹。

也许这只是个巧合,这么小的生物被完整地保留了下来,为人类寻找远古的秘密做个见证。

探索赤道潜流的奥秘

1951年,美国年轻的海洋学者克伦威尔和他的同事,在太平洋的赤道海域进行鲔鱼生活习性及环境条件的考察研究。考察的方式并不复杂,就是把玻璃浮子串在一起,布放在16—20千米长的海面上,每个玻璃浮子下面,挂上铅锤和若干鱼钩。白天放下去,晚上收回来。按照一般的常识,既然海流是向西流动的,布下的钓鱼工具自然应当向西漂才对。然而令人不解的事情发生了,克伦威尔布放的沉到海面下的钓具一反常规,竞一个个向海流的反方向漂着。细心的克伦威尔以为自己没有放好钓具,收起来后,又重新布放,结果还是一样的。漂浮在海面的小船受海流影响,向西漂着,而沉入海中的钓具却向东漂去。这是怎么回事呢?经过大量的资料对比,他断定,在赤道海域的表层海流之下,存在着一支像湾流那样巨大而稳定的逆向海流。这就是赤道潜流。经过各国海洋学家的艰苦努力,最终查明,赤道潜流在三大洋中都存在。它的表现形式是,沿赤道方向由西向东流动,横越三大洋。其范围是北纬2。到南纬2。之间的海域内,形成一支与赤道对称的狭窄海流。它的垂直厚度在200—300米,全年流速稳定。

虽然人们对赤道潜流已经有了初步认识,但是,仍然有不少问题有待人们去探索。例如,人们在赤道以南约南纬6~8。之间,曾多次发现另外一支与赤道潜流平行的潜流,也为逆向海流。这支海流和赤道潜流又是何种关系?另外,赤道潜流与表层风海流的能量转换关系是如何进行的。这些都有待于人们去重新认识。赤道潜流对热能量的储存及对全球气候的影响机制,以及它与西部边界流的能量转换关系,这些也都是摆在海洋科学家面前的难题。

台风为何产生在热带海洋上

台风是发生在北太平洋西部和南海的具有暖中心结构和台风眼区的强烈气旋性涡旋。1989年以前,中国将近中心最大风速17.2米/秒~32.6米/秒(8级~ll级)的热带气旋称为“台风”,最大风速大于32.7米/秒(12级以上)的热带气旋称为“强台风”。从1989年1月1日起,中国采用的台风等级标准与国际标准一致,即近中心最大风力为12级或以上的热带气旋,才称为“台风”。在大西洋把这类热带气旋称为“飓风”,在印度洋称为“热带风暴”。

热带海洋是台风的老家,台风形成的条件主要有两个:一是比较高的海洋温度;二是充沛的水汽。

在温度高的海域内,正好碰上了大气里发生一些扰动,大量空气开始往上升,使海面气压降低,这时海域外围的空气就源源不绝地流人上升区,又因地球自转的关系,使流人的空气像车轮那样旋转起来。当上升空气膨胀变冷,其中的水汽冷却凝成水滴时,要放出热量,这又助长了低层空气不断上升,使地面气压下降得更低,空气旋转得更加猛烈,这就形成了台风。

只有热带海洋才是台风生成的地方。那里海面气温非常高,使低层空气可以充分接受来自海面的热源。那里又是地球上水汽最丰富的地方,而这些水汽是台风形成发展的主要原动力。没有这个原动力,台风即使已经形成,也会消散。其次,那里离开赤道有一定距离,地球自转所产生的偏转力有一定的作用,有利于台风发展气旋式环流和气流辐合的加强。第三,热带海面情况比中纬度处单纯,因此,同一海域上方的空气,往往能保持较长时间的稳定条件,使台风有充分的时间积蓄能量,酝酿出台风。

在这些条件配合下,只要有合适的触发机制,例如,高空出现辐散气流或南北两半球的信风在赤道稍北地方相遇等,台风就会在某些热带海域形成并增强。根据统计,在热带海洋,台风常常产生在洋面温度超过26~C一27℃以上的区域。

产生台风的海洋,主要是菲律宾以东的海洋和南海。这些海区海水温度比较高,也是南北两半球信风相遇之处。

致命的波浪

2003年11月16日上午8时43分,一次里氏7.5级的海底地震在阿拉斯加附近海域发生了,在不到25分钟的时间里,美国国家海洋与大气管理局便向美国太平洋沿岸地区发出了海啸警报,40分钟后,在距阿拉斯加南面好几百公里的海底里,一只压力传感器捕获到了这次海啸的前锋波浪。数据显示,这些波浪仅仅只有2厘米高,在以前的计算机模拟中,科学家已经知道,这样的波浪是不大可能对夏威夷和其他遥远的太平洋海岸构成威胁的,于是在警报发出90分钟后又将它撤销。

几个小时后,海啸抵达夏威夷的希罗湾,它的浪高只有21厘米,比事先预计的仅高出2厘米,海啸没有造成任何破坏。美国国家海洋与大气管理局太平洋海域与环境实验室的科学家埃迪·N·伯纳德说,成功地撤销一次警报意味着节省一笔资金,例如在这次海啸中,假若科学家没有充分的依据敢于撤销这次警报,那么仅夏威夷一地,人们的撤离费用就可高达6800万美元,而科学家在太平洋地区布设6个海底传感器的费用也只用了1760万美元。这些传感器布设于1997年,它们在太平洋里构成了一个监测网络。

在过去,一张海啸地图只能显示海啸可能淹没的区域,而今天,人们已经在用功能强大的计算机模拟海啸的力量了。菲利普·瓦特是美国运用流体力学的工程师,他和他的同事们在计算机上制作出了详细的数字模型,模型显示海岸的地形和可能被海啸淹没的区域,在需要的时候,这个模型可以立即演示某种海啸会给哪些地区造成何种程度的破坏,例如海浪是会击倒一个人,冲走一部汽车,还是掀翻一艘船。所有这些数据都将成为科学家预报海啸的根据。

海啸的发生是否有规律可循呢?要回答这个问题需要长期而详实的资料。在日本东北沿岸的一个叫宫古的地方,人们保留了一些有关海啸的记录,根据那些记录,科学家推测,至少在宫古这个地方,一次浪高4米的海啸大约平均每63年发生一次,浪高7米的海啸平均大约100年发生一次。在过去的141年里,这里的人们记录了3次海啸,其中两次浪高4米,一次浪高7米。而浪高20米的海啸会每229年出现一次。在1707年,一次这样狂暴的海啸袭击过日本西南的太平洋沿岸城市土佐清水。

探索深海生物种群生存的秘密

过去,人们普遍认为,在200米以下的海水中,阳光照射不到,漆黑一片,因此,不会有任何生物存在。但是,到了20世纪60年代,人们在对深海进行调查时,在1000多米的水下,发现一些小型软体动物和甲壳动物。那时,人们对此并没有引起足够重视。到70年代后期,美国科学家在太平洋的东部加拉帕戈斯群岛附近海域进行水下考察时,意外地发现一些过去从未见到过的动物。比如,发现了管栖蠕虫,这条蠕虫长1.5米,它无肠。无肚,也无口。还发现约25厘米长的蛤贝,以及不知名的形似蒲公英的管状水母等。

这些新发现,引起海洋生物学家和动物分类学家的兴趣,纷纷前去考察。研究人员发现,由于高温、高压的特殊环境,这些生物不仅不同于一般陆生动物,而且也不同于浅海动物。例如,一种被称为白蛤的动物,生活在海底裂缝和枕状溶岩之间的洼地中,完全是靠过滤细菌及其他微生物和有机物而生活。这与浅海中的双壳类软体动物是靠其粘液捕获食物有类似之处。不过,白蛤只生活在喷发高温海水的海底裂缝处,而在已停止活动的海底裂缝处,则堆满着白蛤的尸骸。在白蛤生活区的周围,还生活着属于须腕动物门的管栖蠕虫。这种动物是伴生在由自身分泌物所形成的管子里,它依靠伸出管外的血红色触须摄取食物,呼吸氧气。

那么,人们有理由提出这样的疑问:深海裂缝处大量生物群的食物是从哪里来的?人们提出这样的假设,大洋水面上的浮游植物在光合作用下,产生一种初级生产力。初级生产力的生物死亡和分解时,沉降到侮底,构成深海食物链的一部分。另外,海底断裂带裂缝口的热水带来部分食物,又构成一部分食物来源。第三部分食物来源,则是海底细菌利用硫化氢一类的化学物质合成的有机部分。这三部分的食物来源就构成了深海热液裂缝口动物群落的巨大食物链。这可能是深海生物新种得以大量繁殖的基本条件。这仅仅是一种推测,但是否真是如此,还需继续做深入的探索研究工作。实际上,科学家的工作并没到此为止。他们认为,深海生物新种的发现意义,远非这几点。它在探索生命起源方面可能具有更大的意义。因为这些菌落能在250℃的高温下生存繁殖,而且在几个小时内能增殖上百倍,真是令人吃惊。那么在地球和宇宙之中,凡是具备了与深海断裂处相似的环境条件下都应该有生命存在?今天的海底裂缝处的生态环境,和地球形成之初古海洋的条件是否差不多呢?

探索万米深海的水下机器人

在宇宙中看到的地球是一个蓝色的星球,这是因为地球近7l%的面积都覆盖着蔚蓝色的海洋。同太空探索类似,神秘的海底世界一直是人类探索的目标。

中国工程院院士、中科院沈阳自动化所水下机器人研究室负责人封锡盛向记者透露,由我国自行研制的6000米水下机器人将于近期出海,对我国海底矿物资源进行考察。

海洋中蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源。海底储存着1350亿吨石油,近140万亿立方米的天然气,海底还沉积着极为丰富的多金属结核,其中铀的储藏量高达40亿吨,是陆地上的2000倍。另外,在6000米以下的大洋底部仍有生命存在,在这种极端条件下能够生存下来的生命也格外受到生物学家们的重视。

但海洋探索也面临着巨大的困难:每下潜100米就会增加10个大气压,且海底能见度极低,环境非常恶劣,人体和普通设备都很难在这种条件下完成沉船打捞、光缆铺设、资源勘探等工作。于是,科学家把海洋探索的重任托付在水下机器人身上。

目前,日本研制的“海沟”号机器人已经成功地探测了马里亚纳海沟,在世界水下机器人发展史上书写了重要一笔。马里亚纳海沟是世界上最深的海沟,最深处叫查林杰海渊。1951年,英国“查林杰8号”船发现了这一海沟,当时探测出的深度为10836米。此后,这一数据不断被新的记录修正。1992年,日本海洋科技中心耗资5000万美元研制出“海沟”号水下机器人。“海沟”号长3米,重5.4吨,它是缆控式水下机器人,装备有复杂的摄像机、声呐和一对采集海底样品的机械手。它的研制目标很明确:就是要考察查林杰海渊。经过数次失败,1995年3月24日, “海沟”号机器人被12000米长的缆绳缓缓地放向海底,母船操作室内的17个监视器显示出了潜水器发回的图像资料。

在美国众多的水下机器人中, “阿尔文”号的地位比较特殊,它每年有200多天在水下“工作”。目前“阿尔文”号已经进行了3500次各种海洋科学探索,还曾经在地中海850米深的海底找到了一颗遗失的氢弹。“阿尔文”号还成功地探索了沉睡多年的“泰坦尼克”号。

地中海底惊现巨大盐水湖

东京大学海洋研究所和希腊中央海洋研究所在联合对地中海进行科学考察中发现地中海海底有个巨大的盐水湖,其盐水浓度是正常海水浓度的10倍,比死海海水浓度还要高出很多。

今年年初,由东京大学海洋研究所和希腊中央海洋研究所的科学专家组成的考察团登上日本的“白凤丸”科学考察船,通过使用船上装载的特殊机器人等设备开始对地中海希腊海域的海水以及海底沉积物进行详细考察。考察发现在2900米深的海底存在着一个1000米宽,80000米长,100米深的湖泊,其中湖泊的盐分浓度极其之高。如此巨大的盐水湖其盐分浓度将近是正常海水浓度的10倍,盐分含量达到了32.8%,比著名的“死海”海水的盐分比例还高出7%。

据分析,这个盐水湖形成于距今500万年前到600万年前间,那个时期地中海的海水开始干涸,浓厚的盐层融入到海水当中便形成了盐水湖。担任调查任务的东京大学海洋研究所德山英一教授说,如果对沉积物取样进行分析的话,便可以探究到湖水的组成成分,以及可以了解到高盐分环境下未知生物的情况。

什么是海洋自然带?

海洋自然带指海洋上的自然地理分带。辽阔的海洋与陆地相比,其表面非常单一,表层的温度、盐度、水层动态及海洋生物的分布等也都有一定的纬向地带性。但由于海洋水体具有巨大的流动性,故地带性表现不如大陆明显,各自然带之间的界限只能大体确定,海洋自然带数目也较少。

海洋自然带的划分,仍以热量带为基础,生物群的分布也是划分海洋自然带的主要标志之一。根据冬季海洋表层水温的不同,分为冷水(小于0℃)、温水(0°~10℃)、暖水(10°~20℃)和热水(大于20℃)等四种类型。结合与海水温度、理化特征和水体运动密切联系的浮游生物的数量变化,可将世界海洋分为七个自然带。

(1)北极带

地处高纬区,太阳辐射量较少。冬季干冷,最冷月l一3月平均温一30-40℃;夏季凉爽,7—8月份平均温0~5℃。北极带包括巴伦支海的大部分水面以外的北冰洋,以及北美东部纽芬兰到冰岛一线西北的大西洋部分。这里表层水温低,又因大陆冰冻期长,江河流人海洋的营养盐类不多,故海洋生物种数有限,仅在冰融化的边缘海域,才有浮游生物,并将一些鱼类和其它动物吸引到此处。其中具有经济价值的鱼类主要有北极鳕、白海鲱等;此外,还有鲸目动物(北极鲸或格陵兰鲸)以及海豹、海象和海鸥、海雀、海鹦等。

(2)北温带

北邻北极带,大体相当于北纬30~60°。全年盛行西风,气候温暖湿润,最热月8月平均温10—22°℃,最冷月2月0~10℃。因受洋流及大气环流影响,大洋东侧的平均温比西侧低5℃。年降水量1000~1500毫米。北温带终年受极地气团影响,虽然冬季表层水温较低,但盐度小,含氧量多,水团垂直交换强,水中营养盐类丰富,浮游生物很多,故使大量以浮游生物为饵料的鱼类得到繁殖、生长,成为世界重要渔场的分布区域。北温带鱼类的种数远比北极带丰富,主要有太平洋鳕鱼、鲱鱼、大马哈鱼等,它在世界渔业经济中具有重要地位。哺乳动物中,在太平洋部分有海狗、海驴、海獭、日本鲸和海豚;在大西洋水域有比斯开鲸、白海海豚、海豹等。

(3)北热带

大体位于北纬10~30°。全年气温均较高,冬、夏季温差不大(最热月平均温22~25℃,最冷月15~20℃)。多热带气旋。年降水量500~1000毫米。带内东西部海区气温、降水差异明显。全年受副热带高压带控制,广大海域水体垂直交换微弱,深层水的营养盐类不易上涌,浮游生物和有经济价值的鱼类都较少。但是,在受赤道洋流影响的海域,含有丰富营养盐类的深层水上涌,使浮游生物和鱼类得以繁殖,形成有价值的鱼类捕捞区。哺乳类动物很少,主要有抹香鲸。本带北部繁殖有多种浮游动物,南部有大量的珊瑚、海龟和鲨等。

(4)赤道带

大体介于南北纬10°间。终年高温多雨,年均温25~28℃,年降水量1.500—2000米,赤道附近可达2000—3000毫米。处在赤道低压区,全年气温高、风力微弱、蒸发旺盛,加之有赤道洋流引起海水的垂直交换,使下层营养盐类上升,生物养料比较丰富,鱼类较多,主要有鲨等,飞鱼为赤道带典型鱼类。

(5)南热带

位于南纬10—30°。本带由于高压特别强盛,致使热带位置向北推移,其它特征和成因均与北热带基本相同,亦属少生物型。

(6)南温带

大体介于南纬30—60°。全年盛行西风,其中南纬40—60°洋面上,因三大洋相互连通,风力很强,素有“咆哮西风带”之称。热量、降水状况类似北温带。海洋生物的发育和生长条件与北温带相似。海生植物繁茂,巨型藻类生长极好,浮游生物丰富,是南半球海洋动物最多的地带。这里生活着几种南、北温带均可见到的动物类群,如海豹、海狗、鲸以及刀鱼、鲨鱼等。冬季有南方的海洋动物在此越冬,夏季有热带海洋动物前来肥育。在非洲大陆西南和南美洲秘鲁沿海,因有上升流存在,把深层海水中丰富的营养盐类和有机物质带到海水表层,使浮游生物大量繁殖,因而鱼类非常丰富,成为南半球重要的捕捞区。

(7)南极带

大体在南纬60°以南到南极大陆之间。全年盛行来自极地的东南风,水温很低。冬季严寒,夏季最热月2月平均温在0℃以下。年降水量100~250毫米。在短促的夏季,有温带的回游鱼类来此肥育;南极海域有丰富的磷虾作为饵料,故有较多的鲸类;此外还有海豹、海狗、海驴和企鹅等一些鸟类。它和北极带一样,生物种类较少,但个别种(如硅藻、磷虾和企鹅等)的数量很多。

20世纪70年代后期以来,苏联学者博格达诺夫(D.V.Bogdanov)等对海洋自然带作进一步详细划分,从南、北极带中划分出亚南极带与亚北极带,从南、北热带中划分出南亚热带和北亚热带,最终将世界海洋划分为11个自然带,每个带同陆地上的自然带相对应。

全球气候正在变暖海洋正在变酸

联合国近日在肯尼亚召开的一次关于全球气候变化的会议,吸引了来自100多个国家的代表。一些科学家在会上指出:海洋正在迅速发生变化,海洋酸化对海洋中的生物构成了巨大的威胁。他们认为,目前全球海洋已慢慢呈现酸性,而且越来越严重,对海洋生物和地球上脆弱的食物链构成了巨大的威胁。当酸化根本地改变了海洋食物链的时候,鱼类资源和珊瑚礁也会被破坏。科学家发出警告,我们的世界正在经历一场全球性的灾难,与上个世纪70年代和80年代发生的酸雨现象相似。因此迫切需要进行更多的研究,来评定海洋酸化的影响。

英国绿色和平组织研究实验室的海洋生物学家表示,由于二氧化碳排放导致的海洋酸化,让科学家们震惊不已。海洋酸化对人类带来的影响是,将来人类需要的一些海洋资源可能销声匿迹。科学家还对由全球变暖引起的海平面不断上升重新发出警告。他们说,在未来70年里,气温上升将带来更为频繁的暴风雨,2亿人将受到洪水的威胁。上个世纪全球气温平均上升1℃,部分原因就在于大气中二氧化碳、甲烷和其他捕获热量的导致温室效应的气体不断积聚,而这些气体是发电厂、汽车和其他矿物燃料燃烧装置的产物。海洋吸收了全球二氧化碳三分之一的排放量。二氧化碳是一种捕获热量的气体,成为全球气候变暖的罪魁祸首,它导致的酸化会抑制一些重要的海洋毕物的生长。

1997年签订的《京都议定书》要求,到2012年,35个工业化国家降低5%的温室效应气体的排放,不得高于1990年的排放量。签订了《京都议定书》的国家日前齐聚内罗毕,继续探讨到2012年之后,应该制定什么样的排放目标和时间表。

海平面是平的吗?

在日常生活中,我们习惯于以海平面为准来测量海平面以上的陆上物体的高度。其实,海平面并不平。

为什么海平面不平呢?这要从影响海平面不平的两个主要因素谈起。一是涨潮、落潮、风暴和气压高低等因素,使海面始终不能归于平静;二是海底地形的不同,也决定了海面的不平。

我们知道,海底的地形是十分复杂的,它不仅分布有巍峨的海底山脉、平缓的海底平原,而且还有许多陡峭的海底深沟。由于受海底地形的影响,一个海区的海面会低于或高于另一个海区几米、甚至十几米。据科学家们使用雷达(无线电)高度计测量,发现在大西洋海面不同海域存在着高度差,甚至在美国南卡罗里州和波多黎各岛之间比较小的海域内,也存在着高度差。一般来说,海底是一座山脉的地区,海面就比其他海域高一些;而海底是一个盆地的地区,海面就比其他海域要低一些。比如,同是大西洋海域,波多黎各海下是一片凹地,因而这一地区的海面就比周围地区明显的低;而巴西东部由于海下有一座3500米的海岭,所以这里的海面就比其他地区要高。

此外,有时海面的高低还与附近的巨大的山脉或山脉所组成的物质的积聚有关。这种物质的积聚,可以使其表面引力弯曲,从而形成一种动力,驱使水离开一个地区而流向另一个地区。

因此,我们有充足的理由说,海平面往往是不平的。

白色浪花让沿海地区更凉爽

我们在夏天一般觉得穿白色的衣服比深色的衣服更凉快一些,那是因为白色的可以反射更多的阳光。最近,美国研究人员发现,白色的浪花可起到白色衣服的作用,可以降低沿海地区的气温,让沿海的夏天变得更凉爽一些。

夏天,人们都喜欢到海滨去度假,不但可以泡在海水里享受那份清凉,还可以欣赏到美丽的海景。为什么海水那么清凉?为什么沿海地区比较凉爽。

最近,美国地球物理学家罗伯特·佛罗因博士发现,浪花也是让沿海地区变得凉爽的有功之臣。佛罗因博士解释说,白色浪花能把来自太阳的热辐射反射回太空,这相当于为海洋穿上了一件白色衣服,不但可以让海水的温度比岸上的气温低,而且可以降低低空大气的气温,甚至还能在一定程度上遏止温室效应引发的全球气温上升趋势。

佛罗因博士通过对卫星资料的研究证实,白色浪花的这种影响地球气温的效能甚至可以测定出来。如法国南部某海域常年天空无云层遮盖而且常刮大风,于是白色浪花的效应就要比其他海域高得多,平均每平方米的白色浪花向太空反射的能量就达0.7瓦,从而构成了影响当地气温的一个重要因素。

火星史前海洋形成之谜火山喷射硫磺所致

现在的火星北极地区低地盆地在20亿年前中充满了海洋。科学家称,那时,这些海洋占火星地表面积的1/3,漫长起伏的火星北部平原可能就是海岸线留下的残迹。

据国外媒体报道,自科学家们发现火星上曾经存在海洋后,它到底是如何形成的一直困扰着科学界。美国科学家近日表示,最新的研究发现火星海洋很可能是由饱含硫磺气体的火山喷发形成的。

在出版的《科学》杂志上,美国哈佛大学行星地球科学家伊特·哈利弗公布了他的这项最新研究。伊特·哈利弗称,远古火山喷射出硫磺,即我们所熟悉的硫,这种物质使火星变暖,从而导致了这个红色星球上早期海洋的形成。科学家们还称,这些发现可能有助于他们揭开早期地球上生命起源之谜。研究发现,大约在38亿年前,火星地表就有液态水存在的迹象,这意味着尽管火星地表目前的平均温度为-51华氏度(-46摄氏度),但它曾经的温度应该是相当高的。科学家们一直猜测,这个红色星球早期可能被富含二氧化碳的大气所包围,而作为“温室气体”之一的二氧化碳可以吸收来自太阳的热量,会使整个宇宙,如地球变暖。

伊特·哈利弗表示,过去的发现表明, “二氧化碳本身并不能使早期火星的温度上升至水的凝固点以上”,同时,富含二氧化碳的大气可能导致石灰石和其它碳酸盐岩石大量堆积沉淀在火星地表。然而,长期困扰科学家们的一个谜是,在火星上找不到这种岩石。火星地表的硫含量远比地球表面硫含量高得多,这些硫磺来自火星上早期火山的喷发。

事实上,火星拥有整个太阳系中最大的火山,奥林帕斯山。火山气体中的化合物,如二氧化硫和氢化硫,可以使火星上的远古海洋酸化,从而阻碍了碳酸盐的形成。哈利弗表示,这样一来,火星上碳酸盐岩石的缺失就可以得到很好的解释。此外,由于二氧化硫是一种强效的温室气体,因此,即使早期火星大气中仅含有万分之一或者十万分之一的二氧化硫,也足以使这个红色星球变暖形成海洋。

伊特·哈利弗还注意到,早期的地球和火星曾非常相似,而二氧化硫则可以解释在约40亿到25亿年前太古代期间碳酸盐岩石的缺失。他说: “这同样暗示我们,在太古代期间地球上的生命是如何起源的。那时海洋的酸度是否比目前海洋的酸度大呢?这是一个新问题。要证明这个观点,我们需要进行进一步的实验和计算机建模。研究小组分析了一块于1911年落在埃及境内、具有12亿年历史的火星陨石,结果发现陨石上有可溶于水的离子,并推论这是盐水蒸发后形成的沉淀。这种盐与地球海洋中的盐极其相似。火星在数十亿年前可能是温暖而湿润的,但海洋已经枯竭了很久。这一发现也许能支持火星生命说,科学家认为火星曾经能够支持细菌等简单的生命。”

自1991年以来,就有很多科学家们一直猜测,火星上曾经一度存在着宽广的海洋,这些海洋占据火星地表面积的1/3。火星北半球上两条长长的由岩石组成的疑似海岸线被认为是最好的证明。但是,专家们表示,这些疑似海岸线海拔起伏变化非常剧烈,很难与被古代海洋冲刷出的平滑的海岸线对应起来。

然而,一项最新的简单发现颠覆了这种传统的观点,科学家们宣称,海岸线的平滑曲线是被火星自转轴的大幅度倾斜给破坏了,这些火星石块的扭曲变形抹去了20亿年前火星上存在过海洋的痕迹。

北京远古是汪洋?

大量侏罗纪时期的远古化石近日在北京市延庆县珍珠泉乡引起了人们的极大关注。

在该乡农民曹仲三家中,一块30厘米长、20厘米宽平展的化石上一棵像草又像树的植物清晰地印在石面上。据曹仲三妻子郝志平讲,这块石头是她丈夫去年从南山的石灰窑附近拾到的,其他村民也在那里见到过这种“长画的石头”。据石灰窑工人讲,石灰窑南侧不远处有许多这种化石。这些奇特的石头上有的是植物图案,有的则是动物图案。

经延庆县研究硅化木的工作人员初步鉴定,这些化石属于侏罗纪,也就是1.8亿年至1.4亿年之间的动植物化石。化石上的动植物是早期海洋低等藻类和蕨类植物、低等无脊椎软体动物。根据这些化石,有专家推断北京曾是一片汪洋,但还有待商榷。珍珠泉乡政府已经将化石送交有关专家进行鉴定,其鉴定结果目前尚未出来。

太平洋海底火山奇观

◆海底火山的分布和喷发

环绕太平洋的是个火山带,从阿拉斯加向西经阿留申群岛、日本列岛、中国台湾岛、菲律宾到新西兰,一共有370座活火山,占全世界活火山总量的75%。太平洋中部有一条火山链,即从堪察加半岛经帝王群岛、夏威夷群岛,向南一直到土阿莫土群岛,长度有1万多千米,这一连串的海岛都是火山岛。太平洋西部海底有许多分散孤立的海底火山,就像天空中的繁星一样,布满了西部海底。据调查,太平洋的海底火山有l万多座。

海底火山喷发时,在水较浅、水压力不大的情况下,常有壮观的爆炸,这种爆炸性的海底火山爆发时,产生大量的气体,主要是来自地球深部的水蒸气、二氧化碳及一些挥发性物质,还有大量火山碎屑物质及炽热的熔岩喷出,在空中冷凝为火山灰、火山弹、火山碎屑。日本附近的海底火山是爆炸性的海底火山。

伊豆诸岛南面的明神礁是一座海底火山,1952年9月17日的一次爆发,水蒸气和硫磺气构成的气柱,有几百米高,喷出的火山熔岩和碎屑,堆成高出海面90米的火山岛。1953年8月,它再次猛烈爆发,将直径2000米的火山岛全部炸掉毁灭。以后,这火山时有喷发、爆炸,火山岛也时现时没。日本小笠原岛的海底火山活动十分剧烈,从1973年4月开始,它就在水深100米的海底爆发,海水变黄,海面冒烟、喷火、喷水、喷碎石,每隔几分钟喷发一次,喷出的火山碎屑可高达200米,喷出的烟柱有1500米高,而后逐渐从海底长出一个火山岛。

日本鹿儿岛海湾东面的樱岛火山,是至今仍在喷发的活火山,它原先也是海底火山,在3000年前开始爆发,时喷时停,到1914年为止,喷发的大量海底熔岩流使火山与陆地相连。鹿儿岛海湾就是由几个火山口连通而成的。作者在20世纪80年代曾去那里实地考察,只见火山频频爆发,吼声隆隆,山体颤动,黑烟滚滚,呈蘑菇云状上升,继之,黑烟弥漫,笼罩了山顶两个火山口,而后固体喷发物——火山灰、火山砂、火山渣喷出,散落在火山四周。当时,作者正在观察记录,衣帽、脸、颈全身落满了火山灰,像从烧砖瓦的窑中出来似的。鹿儿岛火山至今仍频繁爆发,沿山坡堆积了大量火山灰、砂、碎屑,一旦暴雨来临,就可能发生泥石流。

◆夏威夷群岛海底火山

作者曾去夏威夷岛考察火山活动,当时住在瓦胡岛的檀香山市,清晨赶到飞机场,搭乘早班飞机去夏威夷岛。飞机大约飞行了1小时到达夏威夷岛,这是群岛中最大的岛屿,也称大岛。它有两座活火山在喷发,基老洼火山,海拔1247米,冒纳罗亚火山,海拔4169米。火山喷发时,岩浆从火山口中流出,像从炼钢炉中倒出的铁水一样,灼热红亮的岩浆流顺着山坡向下漫流,吞没田野,推倒树木和房屋,所到之处一片火海。

当时是1991年5月,恰逢基老洼火山1990年喷发的后期,只见一片燃烧的“铁水”在山峦之间缓缓流动。更为壮观的是熔岩流从海边悬崖倾流人海,成为灼热耀眼的“铁水”瀑布,岩浆冲人海水中,激起一阵阵沸腾的蒸汽柱,直冲云霄,带着硫磺味的腾腾烟雾,一直弥散到几千米以外。此情此景,令人终身难忘。

与日本附近的海底火山不同的是,夏威夷海底火山喷发是一种宁静式的,大量熔岩流从火山口流出,像一条火龙沿海底流动,沸腾的海水喷出一股股强劲的蒸汽柱。

夏威夷群岛是太平洋中部火山链中的一部分,它是由于海底火山喷发,火山不断扩大加高,终于露出海面而形成的火山岛,岛屿四周海底深5000米,而岛上的火山顶可达海拔4000多米,也就是说这座火山总高度达到9000米。在夏威夷岛上观察研究火山,就像直接观察海底火山喷发活动一样,给人们一个十分难得的机会。

1996年夏天,当我再去夏威夷时,基老洼火山的熔岩流活动已经停息,新的乌黑的熔岩盖在原来的柏油马路上,将公路切断。山坡上茂密的灌木丛,被一道道的熔岩流覆盖。新凝结的熔岩使地面十分崎岖难行,一些被推倒的柳树斜插在凝固的岩浆中,地面上清晰地保留着熔岩流动时的各种形态。

在火山区域,地面到处冒着热气,国家火山公园的广告牌上说明,火山口区域地下温度在400%以上。下雨降下的地面水汇人裂隙,土中温度将水烤成蒸汽向外冒出。在硕大的火山口洼地中,前后左右无数支蒸汽柱从地下喷向空中,人们步行其中,如腾云驾雾。

◆千姿百态的火山岛

火山岛是由海底火山喷发物堆积而成的。在世界海洋底部,有广阔的平原,巨大的高山,深邃的海沟,还有那几乎贯穿全球大洋底的洋中脊山脉和大裂谷,以及密集的火山锥与海山。海洋底部的地形,比陆地上要复杂得多。

火山岛按其属性分为两种,一种是大洋火山岛,它与大陆地质构造没有联系;另一种是大陆架或大陆坡海域的火山岛,它与大陆地质构造有联系,但又与大陆岛不尽相同,属大陆岛屿大洋岛之间的过渡类型。

我国的火山岛较少,总数不过百十个左右,主要分布在台湾岛周围;在渤海海峡、东海陆架边缘和南海陆坡阶地仅有零星分布。台湾海峡中的澎湖列岛(花屿等几个岛屿除外)是以群岛形式存在的火山岛;台湾岛东部陆坡的绿岛、兰屿、龟山岛,北部的彭佳屿、棉花屿、花瓶屿,东海的钓鱼岛等岛屿,渤海海峡的大黑山岛,细纱中的高尖石岛等则都是孤立海中的火山岛。它们都是第四纪火山喷发而成,形成这些火山岛.的火山现代都已停止喷发。

火山喷发的熔岩一边堆积增高,一边四溢滚淌,是火山岛形成中呈圆锥形的地形,被称为火山锥。它的顶部为大小、深浅、形状不同的火山口。由许多火山喷发的地方都形成崎岖不平的丘陵。我国的火山岛主要是玄武岩河安山岩火山喷发形成的。玄武岩浆粘度较稀,喷出地表后,四溢流淌,由此形成的火山岛的坡度较缓,面积较大,高度较低,其表面是起伏不大的玄武岩台地,如澎湖列岛。安山岩属中性岩,岩浆粘度较稠,喷出地表后,流动较慢,并随温度降低很快凝固,碎裂的岩块从火山口向四周滚落,形成地势高峻,坡度较陡的火山岛,如绿岛和兰屿。如果火山喷发量大,次数多,时间长,自然火山岛的高度和面积也就增大了。

火山岛的形成后,经过漫长的风化剥蚀,岛上岩石破碎并逐步土壤化,因而火山岛上可生长多种动植物。但因成岛时间、面积大小、物质组成和自然条件的差别,火山岛的自然条件也不尽相同。澎湖列岛上土地瘠薄,常年狂风怒号,植被稀少,岛上景色单调。绿岛上地势高峻,气候宜人,树木花草布满山野,景象多姿多彩。

湾流与黑潮:海洋中的暖气管

海洋中的暖流所蕴藏的巨大热能以及对气候的影响,引起了各国科学家的广泛关注。其中,最引人注目的是湾流与黑潮。

湾流不是一股普通的海流,而是世界上第一大海洋暖流,亦称墨西哥湾(暖)流。墨西哥湾流虽然有一部分来自墨西哥湾,但它的绝大部分来自加勒比海。当南、北赤道流在大西洋西部汇合之后,便进入加勒比海,通过尤卡坦海峡,其中的一小部分进入墨西哥湾,再沿墨西哥湾海岸流动,海流的绝大部分是急转向东流去,从美国佛罗里达海峡进入大西洋。这支进人大西洋的湾流起先向北,然后很快向东北方向流去,横跨大西洋,流向西北欧的外海,一直流进寒冷的北冰洋水域。它的厚度为200米~500米,流速2.05米/秒,输送的水量比黑潮大1.5倍。

湾流蕴含着巨大的热量,它所散发的热量,恐怕比全世界一年所用燃煤产生的热量还要多。由于它的到来,英吉利海峡两岸的土地每年享受着湾流带来的巨大热能。如果拿同纬度的加拿大东岸加以对照,差别更为明显:大西洋彼岸的加拿大东部地区,年平均气温可低到零下10℃,而同纬度的西北欧地区可高到10℃。

为此,前苏联工程师舒米林和波里索夫曾精心设计过一个调动两洋海水的庞大工程,设想利用暖流来改造地球上的气候。他们建议造一条长74000米、高50米~60米的巨型堤坝,将白令海峡截断,然后在坝体内安装几千台抽水机,把太平洋的海水抽入北冰洋,从而造就一股强大的暖流,通过北极地区流人大西洋。这样,暖流便使沿途的西伯利亚和北美洲的寒冷气候变暖。相反,也可以把北冰洋的海水抽入太平洋,从而使大西洋的湾流进入北冰洋,经北冰洋流入太平洋。这股暖流就会融化北冰洋的浮冰,使高纬度广大寒冷地区变暖。他们为这一工程的前景描绘了一幅美丽的图画:北冰洋的冰雪消融了,成为长年通航无阻的国际航线,苏联近万公里的北冰洋海岸线全部解冻,热带向北延伸。温暖的北冰洋将为人类提供极其丰富的鱼虾和矿产……

但是,美国科学家盖尔哈撒韦则另有灼见,他设想从格陵兰到挪威建筑一条长约1700公里的海上大坝,把北冰洋和大西洋拦腰截断,阻止大西洋暖流进入北冰洋。他认为,如果大西洋温暖的海水把北冰洋巨大浮冰融化,便会造成悲剧的冰河时代。

黑潮是世界海洋中第二大暖流。只因海水看似蓝若靛青,所以被称为黑潮。其实,它的本色清白如常。由于海的深沉,水分子对折光的散射以及藻类等水生物的作用等,外观上好似披上黛色的衣裳。

黑潮由北赤道发源,经菲律宾,紧贴中国台湾东部进人东海,然后经琉球群岛,沿日本列岛的南部流去,于东经142°、北纬35°附近海域结束行程。其中在琉球群岛附近,黑潮分出一支来到中国的黄海和渤海。位于渤海的秦皇岛港冬季不封冻,就是受这股暖流的影响。它的主支向东,一直可追踪到东经160°;还有一支先向东北,与亲潮(亦称千岛寒流)汇合后转而向东。黑潮的总行程有6000公里。

黑潮是一支强大的海流。夏季,它的表层水温达30℃,到了冬季,水温也不低于20℃。在我国台湾的东面,黑潮的流宽达280公里,厚500米,流速1节~1.5节(一节=1.852公里/小时);人东海后,虽然流宽减少至150公里,速度却加快到2.5节,厚度也增加到600米。黑潮流得最快的地方是在日本潮岬外海,一般流速可达到4节,不亚于人的步行速度,最大流速可达6节~7节,比普通机帆船还快。整个黑潮的径流量等于1000条长江。

黑潮与气候关系密切。日本气候温暖湿润,就是受惠于黑潮环绕。我国青岛与日本的东京、上海与日本九州,纬度相近,而气候却差异不少。当青岛人棉衣上身时,东京人还穿着秋装;当上海已是“昨夜西风凋碧树”时,九州的亚热带植物依然绿叶扶疏。这是因为,海洋暖流对大气有直接影响。据科学家计算,1立方厘米的海水降低1℃释放出的热量,可使3000多立方厘米的空气温度升高1℃。而海又是透明的,太阳辐射能传至较深的地方,使相当厚的水层贮存着热量。假若全球100米厚的海水降低1℃,其放出的热能可使全球大气增加60℃!

所以说,海洋长期积蓄着的大量热能,是一个巨大的“热站”,通过长期积蓄着的大量热能和能量的传递,不断影响着天气与气候的变化。然而,改造海洋暖流使气候变暖至今仍是“纸上谈兵”,能否可行并付诸实施,充分开发和利用海洋中积蓄着的热能,造福人类,还有待科学技术的发展和人类驾驭自然能力的提高,并将成为各国科学家亟待攻克的世纪难题。

为什么昆虫不涉足海洋

众所周知,世界上大约有六分之五的动物是由昆虫组成。昆虫家族兴旺发达,几乎可以生长于任何地方——从南极到北极,在洞穴、湖泊、沙漠、雨林,乃至温泉和石油层中。但是非常奇怪,在海洋中却很少见到昆虫的身影。

这是为什么呢?荷兰乌特勒克大学物理学家杰勒因·范德黑吉认为,在海洋中几乎无开花植物。由于开花植物和昆虫一起进化,昆虫在缺少花的海洋环境中是无法生活的。

似乎昆虫并不完全不能在水中生活。大约昆虫种类的3%~5%生活在湖泊和河流中、有些甚至已适应了盐滩中的咸度,然而几乎没有一种昆虫可以生活在浩淼的海水之中。

以前对缺少海洋昆虫所做的解释都不令人满意。有些理论认为,自然障碍——海浪、盐——阻止了昆虫涉足于海洋;其他理论则提出食肉的鱼是一种障碍。然而,这些障碍却没有阻止其他像蜘蛛类的节足动物涉足海洋,至少有400种不同的海蜘蛛和许多种蠓自在地生活在海洋中。

虽然海蜘蛛和蠓也属昆虫类,在海洋中很发达,但它们已完全适应海洋中的自然环境,并不依赖于开花植物。海洋中绝大多数植物是由简单植物组成,如单细胞的绿色浮游植物以及缺少真正的叶、茎、根的海草。

开花植物在海洋中几乎绝迹,仅有大约30种海洋植物生长在海岸区域。开花植物仅在陆地进化而不能移居于海洋的原因,肯定与流体中微粒的运动有关。如果花粉粒浸入像水同样密度的流体中,那么,这种从水下花上脱落下的花粉则会被水流携带走。即使碰巧动物把花粉粒携带到花的枝头(雌蕊顶部,是接受花粉的地方)上,流水也会很容易把花粉冲走。但是在像空气这样的流体中,其密度是水的千分之一,柱头可容易捕捉到花粉。这就是为什么水下花罕见的原因。

根据传统的观点,在昆虫出现后的2.5亿年中,昆虫类繁衍得并不兴旺,它们在砂砾中搜寻食物仅能勉强维持生存。但是在1亿至1.15亿年前,当开花植物出现时,昆虫的命运就大为改观,其数量在地球上猛增,而且嘴得以进化且形式多样,以满足吃花粉和花蜜的需要,直到最后大多数昆虫可依靠某些花生存。而不吃花的昆虫则很可能以食昆虫为生。由于开花植物不能在海洋中生息,以花粉和花蜜为食的昆虫自然不必下海而一直是“旱鸭子”。

然而,这种观点却不能使古生物学家信服。几年前,勒班代乐提出这样一种观点:早在开花植物出现前,昆虫的种类就已很多,而且已进化成专门的嘴不是吃花而是吃蕨、铁树、针叶松和其他更原始的植物。勒班代乐解释的海洋缺少昆虫的道理很简单:海洋中无树。一棵普通的树能为昆虫提供大量的栖息地:根、皮、籽、叶和起加强作用的组织。相比之下,海草仅是由一些弹性的叶状组织。给陆地生态系统给昆虫赋予这样一种独特的栖息地,是植物结构的多样性,而海洋中这种多样性不存在。