[科普中国]-海洋生物学

简介

海洋生物学主要研究海洋里生命的起源和演化，生物的分类和分布、发育和生长、生理、生化和遗传，特别是海洋生态。其目的是阐明生命的本质，海洋生物的特点和习性，及其与海洋环境间的相互关系，海洋中发生的各种生物学现象及其变化规律，进而利用这些规律为人类生活和生产服务。

发展简史公元前四世纪公元前四世纪，古希腊科学家亚里士多德在《动物志》中记述了170多种海洋生物，按现代分类包括有海绵动物、腔肠动物、蠕虫、软体动物、节肢动物、棘皮动物、原索动物、鱼类、爬行类、海鸟、海兽等十多个主要动物类群，其中海洋鱼类即有110多种。

公元前三世纪公元前三世纪左右刊行的中国《黄帝内经》中，已有用墨鱼和鲍治病的记录。公元前一世纪前成书的《尔雅》，不但记载有海洋动物，而且还有海洋藻类。公元初古罗马普利尼乌斯的《自然历史志》，记录了170多种海洋生物。中国明朝屠本睃的《闽中海错疏》，记载有200多种海产生物。

17世纪随着自然科学和航运事业的发展，海洋生物学进入到科学的研究阶段。1674年，荷兰列文虎克最先发现海洋原生动物；1777年，丹麦米勒开始应用显微镜观察北海的浮游生物；19世纪前期，爱伦贝格在海洋中发现硅鞭藻类；英国达尔文对他在1831～1836年“贝格尔”号航海中采集的腕足类和珊瑚类，进行了出色研究；德国米勒于1845年使用浮游生物网，采集和研究海洋浮游生物。

19世纪中期英国福布斯在19世纪中期先后提出海洋生物垂直分布的分带现象，按深度将爱琴海分成九个带，并发表《英国海产生物分布图》；德国亨森于1887年提出浮游生物的概念，并对海洋浮游生物开展了定量研究；1891年，德国哈克尔提出游泳动物和底栖生物两个概念；1908～1913年，丹麦彼得松的工作奠定了海洋底栖生物定量研究的基础；1946年，美国佐贝尔的《海洋微生物学》奠定了海洋微生物，主要是海洋细菌的研究基础。

19世纪下半叶19世纪下半叶开始，各国竞相派出海洋考察船、设立滨海生物研究机构，海洋生物的研究工作日益兴盛。其中，最有名的海洋考察是英国“挑战者”号调查船历时三年半的环球调查，学者们采集了大量深层和中层生物，出版了50卷巨著，所记载的生物的新种达4400多个，使当时已知的海洋生物种数翻了几番。

最古老的海洋生物研究机构是意大利那不勒斯海洋生物研究所，成立于1872年，1874年正式开放。1888年，英国海洋生物学会成立了普利茅斯海洋研究所。美国于1888年在伍兹霍尔建立海洋生物研究所，等等。它们仍是世界上最活跃的海洋生物研究中心，特别是伍兹霍尔海洋生物研究所的工作，对海洋生物学的发展起了重要的作用。

20世纪中期20世纪60、70年代以来，由于电了计算机、信息论、控制论和微量化学元素测定等数理化新成就、新技术的应用，海洋生物学的研究发展到新的阶段。如英、日学者利用生物工程技术研制出控制海洋鱼苗性别的方法；美国发射海洋卫星调查海洋鱼群的数量和种类变化等。

中国对海洋生物的科学研究始于20世纪20年代，以后曾活跃一阵。30年代初在厦门组织了全国性的“中华海产生物学会”，30年代中期海洋生物研究中心逐渐转移到青岛。50年代及其以后，在中国科学院、教育部、国家水产局和海洋局系统以及一些省市，先后建立了海洋生物的研究机构，开展了全国性的海洋调查、渔场调查、海洋水产养殖和栽培，以及实验生物学和海洋生物学基础理论的研究，取得了许多较高水平的成果。1

学习内容海洋生物学研究的内容极为丰富，且随着海洋调查手段和开发技术的改进而不断地发展。可以说生物学的各个领域——分类、形态、区系分布、生态、生理、生化、遗传等，在海洋生物学中均有相应的发展。

两百多年来，生物学者基本上遵循林奈的两界说，把海洋生物划分为海洋植物和海洋动物两大类。随着分类学的发展，科学家们认识到这个分类法有不少缺点，如真菌和大多数细菌并不营光合作用，却被归入植物。我们通常将海洋生物划分为海洋细菌、海洋真菌、海洋植物和海洋动物四类。

海洋生物中，现知种类最多的是海洋动物，有16～20万种，分布在动物界的数十个门类中。海洋植物一万多种，主要是低等的海洋藻类，高等的海洋种子植物仅有100多种。海洋真菌不足500种。海洋细菌的种类较多。

海洋与陆地相比具有很大的特殊性，尤其是深海的强大压力和黑暗无光，使海洋动物、细菌等在外部和内部形态上的多样性和特殊性十分明显。这些特征和规律是无法从研究陆栖生物中得到的。

海洋生物学不但与海洋渔业生产直接相关，同时为海洋生态学、海洋地质学、海洋物理学、海洋化学等研究提供依据。如生活在海洋中的动物种数大大地少于陆地和淡水，但其门类之多又明显地超过陆地和淡水，这说明海洋环境比陆地和淡水要稳定得多；热带亚热带海岸的红树林能延伸到北美百慕大群岛、日本的九州，说明了海洋暖流的作用，等等。

海洋个体生态、种群生态、群落生态、生态系的研究是海洋生态学研究的基本层次。海洋个体生态和群落生态研究得较好的是海洋浮游生物和海洋底栖生物；海洋种群生态研究得较为充分的是海洋游泳生物中的鱼类。

海洋生态系统以河口生态系、上升流生态系、珊瑚礁生态系及内湾生态系进展较快。海洋古生态学是研究古代海洋生物之间及其与地史时期海洋环境的相互关系，20世纪60年代以来，随着石油、天然气等的大力开发和深海钻探计划的实施，发展很快。

食物是生态学最基本的课题之一。对海洋食物链和食物网、海洋生物生产力的研究，也是海洋生态学的重要研究内容。由于人类对海洋资源的需求激增，海洋生物在经济上、科学上的价值也愈益重要，因而这些方面的研究都已有不同程度的进展。

海洋是生命的发源地，地球上生命30多亿年的发展史，其中85%以上的时间是完全在海洋中度过的。要研究生命的起源和演化问题，离不开海洋生物学的工作，全世界所消耗的动物蛋白质，约有12.5%～20%(鲜品计算)来自海洋。

海洋生物还可作为工农业和药物原料，如由海藻中提取的琼胶、卡拉胶、褐藻胶，已分别用于食品、酿造、涂料、纺织、造纸和印刷工业；已从海洋生物体中提炼出各种酶和激素、多肽类、多糖类、脂酸等，已用于制作神经毒素、麻醉剂止血剂、降压剂、抗生物质、抗菌素、抗癌物质等药物；珍珠、红珊瑚、角珊瑚等海洋生物，是名贵的装饰品和工艺原料；红树林和海草具有护堤防浪等作用，它们的生长区是理想的海洋水产生产农牧化的基地；不少海洋生物还具有观赏的价值。

海洋生物学是随着调查的开展和手段的改进而发展。20世纪60年代以来，随着新技术和新成就的运用，海洋科学出现了飞跃。相比之下海洋生物学的发展不如海洋科学的其他学科快，其中一个重要原因是调查手段和工具仍较落后陈旧。因此，海洋生物学的发展，亟待调查和实验手段、仪器的革新。

海洋生态学研究是海洋生物学最为重要，也是最为活跃的一个领域。为科学地开发、利用和发展海洋生物资源，满足人类的需求，应更有力地促进海洋生态学在理论和应用方面的进一步发展，了解各个海域的生物组成，种群结构和数量变动规律，群落的构成和更替，生态系的结构和功能，及其物质的转换和能量的循环，以确保生物资源(种群密度)能持续地高产，预报生物数量和环境变化的方向，保持生态平衡。同时，促进海洋生物学其他领域的发展。

从海洋生物中寻找新药，已成为海洋生物学研究的一个重要方向。随着海洋药物研究的深入，海洋生物增殖和养殖事业的发展，分子化学、生物工程的理论和手段的引入，不但能出现造福于人类的新药、养殖新品种而且将促进海洋分子生物学、海洋生物工程学的建立和发展。

学科体系当代海洋生物学包括：

1．海洋生物分类学。按界、门、纲、目、科、属、种系统研究各种海洋生物。大体将海洋生物分为海洋动物、海洋植物、海洋真菌和海洋细菌等4类。

2．海洋生物形态学。研究海洋生物外部和内部形态的特征及其规律。

3．海洋生物区系分布。研究生物在海洋中的分布及其规律，阐明各区系的特点及其与环境的关系。

4．海洋生态学。研究海洋生物之间及其与环境的关系，着重研究食物，并研究海洋食物链（摄食者与被食者的营养关系）和海洋生物生产力（通过同化作用生产有机物的能力）。

5．海洋生物学生理、生化和遗传研究。

6、生物海洋学。研究生物形成的海洋现象。2

海洋生物学发展的方向一、海洋生物学发展的过程1.海洋生物学从海洋生物的形态、分类研究开始,在发展过程中不断充实了生态学的内容海洋生物学比陆地生物学,即一般生物学的发展缓慢得多。海洋占地球面积的三分之二,海洋的生产力比陆地大得多,而海洋对人类提供的食物大约只占人类所需要的百分之一。最近几十年来,随着世界人口的不断增长,人们对海洋生物资源的要求越来越迫切。3

主要研究海洋生物学分类区系研究 20世纪30年代，张玺、曾呈奎等开展海洋生物分类区系研究，是海洋生物学研究中的一项基础工作，它不仅发现和描述了物种，而且阐明了物种的形成与进化，物种之间的亲关系，并建立了完善的分类区系。

海洋藻类学早在20世纪20年代，曾呈奎等就已经开始了海藻的分类研究。解放后，海藻学的研究有了很大发展，尤其经济海藻的研究，成绩更为显著，已采集海藻标本121360号。其中63299号为腊叶标本,46000号为液体保的底栖种标本，11647号为浮游标本。

在海藻区系的研究中，中国科学院海洋研究所50年代初即对海洋温度带的划分总是海藻的温度性质以及确定温度性质的方法进行研究，并提出把海洋原则地分为冷水温水和暖水三带，第一带又分为两个亚带，把世界海洋分为5个大带和11个小带，曾呈奎等人还进行了北太平洋西部海藻区系区划的研究和中国沿海海藻区系研究得出中国黄渤海海藻具有明显的温水性，属暖温带，但有相当多冷温带成分。东海海藻区也属暖温性，但已没有黄渤海那些冷水性种，亚热带种却有增加。南海海藻区系属暖水性，其北部属亚热带性，南部属热带性。

黄渤海属于北温带海洋植物区系组、北太平洋植物区的东亚亚区；东海和南海属于印度一西太平洋植物区，前者属中国一日本海洋植物亚区，后者属印度一马来亚海洋植物亚区。中国科学院海洋研究所与山东海洋学院、黄海水产研究所等单位还进行了海藻的形态和生活史方面的研究。完成了甘紫菜生活史的研究，为中国开展大规模紫菜人工养殖创造了条件。4

海洋鱼类这主面的研究工作开展得比较早。1936年出版了陈兼善、费鸿年合著的《鱼类学》。解放以后,中国科学院海洋研究所等部门在石首科鱼类的分类研究中系统地研究了中国石首科鱼13属37种，建立了4个亚科，2个新属，4个新种。在中国东方鲀属鱼类分类研究中重点研究了13种和2个新种，对每种的形态特征，地理分布和各种之间的亲缘关系进行了深入研究，提出了系谱图。

他们还开展了海洋鱼类地理学的研究，根据不同海区鱼类的区系、组成及其温度性质，提出中国海洋鱼类可分为3种类型：渤海与黄海区系为暖温带性，属北太平洋温带动物区系东亚亚区；东海西部与南海北部区系，属亚热带性质，为印度一西太平洋暖水区系的中国一日本亚区；东海东部与南海南部区系，属热带性质，为印度一西太平洋暖水区的印尼一马来亚区。

中科院海洋研究所、黄水产研究所、山东大学等单位的研究人员参加了中国软骨鱼类志，黄渤海鱼类调查报千东海类志南海鱼类志南海诸岛海域鱼类志，黄渤海鱼类图说和中国动物图谱鱼类等专著的编写工作。5

海洋无椎动物学海洋无椎动物学研究的重点是经济较大的软体动物、甲壳动物和棘皮的动物等。建国初，中国科学院海洋研究所、黄海水产研究所等单位就开始了这方面的研究工作。

原生动物分类研究以有孔和放射为最多。鉴定了有孔虫约800种，放射虫200多种。海绵动物分类研究中，初步鉴定了寻常海绵约80余种。在腔肠动物研究中以水母类研究较多，鉴定了中国螅水母约140种，苔藓动物在中国海域中种类较多，估计约有500种，已鉴定了200余种。

软体动物在海洋无椎动物中占有重要地位。青岛作为国家海洋科研基地已经进行了系统的整理和研究，基本上了解了软体动物的种类形态特征、地理分布等，并发现了一些新种。这主面的专著有张玺教授等编著的《中国北部海产经济软体动物》、《中国经济动物志》、《中国动物图谱——软体动物》等。

中国科学院海洋研究所和家牧渔业部黄海水产研究所在棘皮动物分类研究中，主要进行了区域性种类的调查研究和鉴定工作。已鉴定了海参纲40余种、海胆纲20余种、蛇尾纲约40种、海星纲约20种。 海洋生成学研究 建国后，中国科学院海洋研究所和家牧渔业部黄海水产研究所开始了海洋生态学研究。海洋生物学家对中国海的海洋生物种类的组成、生活习性、季节变化、分布 和移动与海洋环璋的关系等方面进行了系统深入的研究，并已开始了生态系的研究。6

海洋群体生态学早在70年代以前，就基本掌握了中国各海区浮游生物和底栖生物的分布和数量变化规律，群落区系特点及其与海区水系的关系。研究发现浮游生物数量的多少分布的次序是东海、渤海、黄海、底栖生物数量多少分布的次序是黄海、东海、渤海、南海。1

个体生态学对主要的捕捞对象（主要经济海产虾类）进行了系统的调查研究，对其生活习性、生殖习性以及洄游规律有了比较深入的了解。对一些经济价值较高的养殖海洋动物的生长、繁殖与环境条件的关系也进行了系统的分析研究。

附着生物生态学中国科学院海洋研究所用5年时间对中国主要港湾的附着生物群落的种类、附着季节、数量及环境因子的影响，进行了系统的研究。中国海沿岸发现的附着生物已达500多种，其中藻类56种、动物444种。许多种是广温、广盐性的。种类数量自北方海域向南海域逐渐增。温度是影响附着生物附着期变化的主要因子，由于中国海区所跨的纬度大，各海区附着期长短差别很大。附着生物生态学研究对促进防腐蚀和防污损的研究有重要的作用。

海洋实验生物学中国海洋实验生物学研究的主要方向是实验生态学，应用实验生物学方法来研究生物与环境条件之间的关系，以寻找有利于有益种生物的生长、繁殖和有害种生物防除的有效方法。

80年代,青岛的海洋科研单位和院校在中国主要经济海产动物、植物的实验生态学研究方面取得了显著的成绩，其中尤以海带、紫菜、对虾、贻贝、扇贝、鲍鱼、海参、梭鱼等的实验生态学研究取得的实际经济效益突出。

海洋微生物的海洋微生物研究尚处发展阶段。中国科学院海洋研究所在渤海石油降解微生物某些生态学特征的研究中，共鉴定了各类微生物2836株，证明渤海表层水和底质中普遍存在石油降解细菌、石油降解酵母和霉菌，它们在石油污染变化中都起重要作用；在探索紫菜黄斑病因和防治试验中，提出了淡水浸泡、低比重海水挂养、游离氯等药物处理的有效防治方法；海洋细菌溶菌的研究，已经成功地从海水中分离出能溶解绿脓杆菌的菌株；海缆黄麻护层防腐研究、木质船体防腐研究等均取得了一定成果。

海洋初级生产力这项研究工作开始于50年代。中国科学院海洋研究所、南海海洋研究所和国家海洋局第一海洋研究所等单位先后进行了研究。首先开展了渤海浮游植物初级生产力与主要生态因素之间相互关系研究。得出渤海水域浮游植物叶绿素的数量分布具有明显的空间变化，高峰期在3月，9月，10月次之，12月，1月为最低，根据浮游植物光合生产计算模式，估算了渤海水域不同月份的初级生产力，其峰值期依次为7月，3月，最低值期为12月，其年变化幅度每平方米每日约为530毫克碳，平均初级生产力每平方米每日为308毫克碳，每年的初级生产量约为1000万吨有机碳，可生产经济鱼虾约100～400万吨。

海洋生物药用60年代初，中国科学院海洋研究所等单位开展了具有驱虫作用的海藻的调查，并先后发表了《海洋药物资源汇编》、《南海海洋药用生物》、《中国有毒鱼类和药用鱼类》、《南海海洋药用生物》等专著。后三本书分别收载药用海洋生物147种有毒鱼类和药用鱼类250余种海洋生物214种。80年代在黄海和渤海发现的药用海洋生物已达200余种。对海洋中生物活性物质进行综述,进一步推动海洋药物的研究工作。方法:采用手动和机检相结合的方法,查阅了国内外大量的相关文献。结论:海洋生物由于其独特的代谢方式,产生的活性物质化学结构丰富多样,分子结构独特新颖具有极大的药用潜力,从海洋中寻找生物活性物质并开发研究新的药物前景广阔。7

海洋环境生物学这方面的主要研究课题有：污染物对海洋生物的互性毒理作用及其毒性的积累转移，有毒物质在食物链上的积累转移排出过程和海洋生态第中物质及能量的转化规律等。中科院海洋研究所还研究了石油污染及其他重金属污染对经济鱼贝类养殖的影响等。并注意对"赤潮"形成和防治的研究。

太平洋海洋生物1979年中国科学院海洋研究所等单位利用“首次全球大气试验”期间采集的生物标本，开始了太平洋赤道部分海区海洋浮游植物浮游动物的种类组成和数量分布及其与环境因素关系的研究，初步鉴定出浮游植物100多种，浮游动物300多种，其中有很多属中国首次发现的品种。

南极近海生物1980年以来，青岛已有很多海洋科研人员，参加南极极地海洋科学考察。南极海洋生物考察的对象有海豹、企鹅、鲸、鱼类、大型海藻、磷虾及其他浮游动物、底栖动物、漂浮动物等。研究内容包括上述海洋生物的种类组成、数量分布、季节变化及其生态特征等。还首次发现了一些新种，如暖水种硅藻、冰藻优势种等。在极地海洋水文方等方面也开展了一定的研究工作，初步得出长城站潮汐变化的一些基本特征等。

研究意义海洋是生命的发源地，地球上生命30多亿年的发展史，其中85%以上的时间是完全在海洋中度过的。要研究生命的起源和演化问题，离不开海洋生物学的工作。

海洋中生物门类，主要是动物门类的多样性远远超过陆地和淡水，其中许多门类的动物只能生活在海洋中。要了解整个生物的分类系统及其演化过程，必须研究海洋生物学。

海洋占地球表面面积的71%，又是众多工业废料的汇集地，海洋生态学的研究不但有利于保护生物的生存环境，而且直接关系到海洋生物资源的开发和利用。

海洋生物具有一些特有的生理机能和生化特点，如海洋鱼类和哺乳类的游泳能力、回声定位和体温的调节，已成为仿生学的重要研究内容。

在国民经济建设中，海洋生物学也占有重要地位。海洋生物是人类食品的重要来源，现可供食用的海洋藻类已达近百种，如海带、紫菜；可供食用的海洋动物则更多，全世界所消耗的动物蛋白质（包括饲料用的鱼粉），约有12.5%～20%(鲜品计算)来自海洋。海洋生物是工农业和药物原料，如由海藻中提取的琼胶、卡拉胶、褐藻胶已分别用于食品、酿造、涂料、纺织、造纸和印刷工业，制作神经毒素、麻醉剂、止血剂、降压剂、抗生物质、抗菌素、抗癌物质等药物。珍珠、红珊瑚、角珊瑚等海洋生物，是名贵的装饰品和工艺原料。红树林和海草具有护堤防浪等作用，它们的生长区是理想的海洋水产生产农牧化的基地。不少海洋生物还具有观赏的价值。

也有一些海洋生物对人类是有害的，如船蛆、海笋、蛀木水虱等海洋钻孔生物，贻贝、牡蛎、藤壶等海洋污着生物。8