《海洋学(第二版)》第八章海洋开发与环境保护补充部分

第八章海洋开发与环境保护第一节概述海洋开发：人类为了生存和发展，利用各种技术手段对海洋资源进行调查、勘探、开采、利用的全部活动。人类利用海洋已有几千年的历史。由于受到生产条件和技术水平的限制，早期的开发活动主要是用简单的工具在海岸和近海中捕鱼虾、晒海盐，以及海上运输，逐渐形成了海洋渔业、海洋盐业和海洋运输业等传统的海洋开发产业。17世纪20年代至20世纪50年代，一些沿海国家开始开采海底煤矿、海滨砂矿和海底石油。20世纪60年代以来，随着科学技术的进步，对海洋资源及其环境的认识有了进一步的提高，海洋开发进入到新的发展阶段；大规模开发海底石油、天然气和其他固体矿藏，开始建立潮汐发电站和海水淡化厂，从单纯的捕捞海洋生物向增养殖方向发展，利用海洋空间兴建海上机场、海底隧道、海上工厂、海底军事基地等，形成了一些新兴的海洋开发产业。海水增养殖业、海水淡化、海水提溴和镁、潮汐发电、海上工厂、海底隧道等正在迅速发展；深海采矿、波浪发电、温差发电、海水提铀、海上城市等正在研究和试验之中。第二节海洋资源的开发利用一、海洋生物资源海洋生物资源又称为海洋渔业资源或海洋水产资源。指海洋中蕴藏的经济动物和植物的群体数量，是有生命、能自行增殖和不断更新的海洋资源。其特点是通过生物个体种和种下群的繁殖、发育、生长和新老替代，使资源不断更新，种群不断补充，并通过一定的自我调节能力达到数量相对稳定。（一）海洋生物生产力定义：海洋生物通过同化作用生产有机物的能力称为海洋生物生产力。通常以单位时间（年或天）内,单位面积（或体积）中所生产的有机物的重量来计算。1、海洋生物生产力包括海洋初级生产力和海洋动物生产力。（1）、海洋初级生产力A初级生产力a定义：浮游植物、底栖植物以及自养细菌等生产者,通过光合作用或化学合成制造有机物和固定能量的能力,称为初级生产力。b初级生产力包括总初级生产力和净初级生产力。B影响初级生产力的因素光照温度营养元素：氮、磷、硅、可溶性铁等含量。海水运动(2)、海洋动物生产力定义：除生产者外的各级消费者直接或间接利用已经生产的有机物同化吸收、转化为自身物质的速率。包括海洋生物二级生产力、三级生产力、四级生产力（合称为次级生产力）,直至终级生产力二级生产力：以植物、细菌等初级生产者为营养来源的生物生产能力。二级生产者（又称初级消费者）处于食物链的第二个环节,是肉食性动物的摄食对象,为初级生产者与三级生产者或终级生产者之间的能量转换者。二级生产者主要包括大部分浮游动物、底栖动物和植食性游泳动物（主要是幼鱼、小型虾类等）。三级生产力：以浮游动物等二级生产者为营养来源的生物生产能力。三级生产者处于食物链的第三个环节,为二级生产者与四级生产者或终级生产者之间的能量转换者。同时，有一部分成为海洋水产资源。三级生产者主要包括一些肉食性的鱼类和大型无脊椎动物。终级生产力：一些自身不再被其他生物所消费的生物生产能力。终级生产者处于食物链的顶端，在食物链中是经过若干营养层次的捕食与被食的关系转化而来，它们中绝大多数是海洋渔业的捕捞对象，其数量的多寡直接影响渔业的丰歉。终级生产者主要包括凶猛的鱼类和其他大型或特大型动物。终级生产者处于食物链的顶端，在食物链中是经过若干营养层次的捕食与被食的关系转化而来，它们中绝大多数是海洋渔业的捕捞对象，其数量的多寡直接影响渔业的丰歉。终级生产者主要包括凶猛的鱼类和其他大型或特大型动物。（二）海洋生物资源的开发和利用海洋生物资源就是人类食物的重要来源。在20世纪70年代，人类所利用的总动物蛋白质中，约有12.5～20％来源于海洋生物资源。1800年世界水产品的产量约为120万吨，1900年增长到400万吨,1938年为2100万吨（海洋水产品为1880万吨），1970年达到7080万吨(海洋水产品为6070万吨)。已开发利用的渔业资源中，70％直接供应人们食用，如鲜品、冻品、罐藏以及盐渍、干制等加工品；30％加工成饲料鱼粉、工业鱼油、药用鱼肝油等综合利用产品。1、鱼类资源鱼类资源是海洋生物资源中最重要的一类，如1981年世界海洋渔业捕获量为6670万吨，鱼类为5757万吨，占89％。鱼类中以中上层种类为多，占鱼类捕获总量的70％左右。主要是鳀科、鲱科、鲭科、鲹科、竹刀鱼科、胡瓜鱼科和金枪鱼科等的种类；底层鱼中，产量最大的是鳕科，其次是鲆鲽类。从捕获鱼类的食物对象划分：以食海洋浮游生物的鱼类比例最大，约占75；食海洋游泳生物的鱼类约占20％；食海洋底栖生物的鱼类约占4％；剩下的1％则食各种类群的生物。海洋鱼类资源由于管理不当、利用不合理，有许多种的产量已出现明显的下降趋势，如狭鳕、大西洋鳕、大西洋毛鳞鱼、太平洋的鲐鱼和秘鲁鳀等。这说明世界传统鱼类的资源开发已经比较充分，有些种的开发已经过度，遭受到不同程度的破坏。因此，要扩大鱼获量寄希望于发现和开发远洋、深海的鱼类资源。2、软体动物资源是鱼类以外最重要的海洋动物资源。据不完全统计，1981年世界海洋软体动物资源采捕量约为469万吨，占海洋渔业捕获量的7.0％。其中头足类（枪乌贼、乌贼和章鱼）的年产量约为130～150万吨。头足类在大洋中（甚至近海区）常有极大的数量，能够形成良好的渔场。但因对其种群结构及栖息移动规律了解较少，资源尚未很好开发利用，仍有较大潜力。自70年代后期以来，双壳类的产量增长很快，仅牡蛎、扇贝、贻贝的年总产量就约200万吨，各种蛤类约120万吨。3、甲壳动物资源1981年其产量为310万吨，在海洋渔业捕获量中仅占5％。但在经济上很重要,特别是对虾类（主要是对虾、新对虾、鹰爪虾等属）和其他游泳虾类（主要是褐虾和长额虾科），1980年的产量已达170万吨，比1976年的130万吨，增长三分之一。蟹类产量也稳步增长，1975年约为40万吨，1981年已超过80万吨。南极磷虾为主的浮游甲壳类每年约产45万吨，可望有大的增长。虾、蟹的市场价格超过鱼类的很多倍，是目前颇受重视的一个类群。由于它们的寿命短，再生力强，因而已成为人工增养殖的对象。4、哺乳类动物包括鲸目（各类鲸及海豚）、海牛目（儒艮、海牛）、鳍脚目（海豹、海象、海狮）及食肉目（海獭）等。其皮可制革、肉可食用，脂肪可提炼工业用油。鲸类的产量每年约2万多头，也是不可忽视的海洋生物资源。但已捕捞过度，破坏严重。5、海洋植物以各类海藻为主，主要有硅藻、红藻、蓝藻、褐藻、甲藻和绿藻等11门，其中近百种可食用，还可从中提取藻胶等多种化合物。（三）海洋生物资源持续开发利用途径1、合理利用和科学管理海洋渔业资源①规定禁渔区和禁渔期。根据渔获对象的各个生活阶段及产卵场、越冬场和幼鱼发育的具体情况，规定禁渔区或禁渔期或保护区，目的是为了保护亲鱼的正常繁殖和稚鱼、幼鱼的索饵生长，保护鱼类顺利越冬。②规定禁用渔具和渔法。凡严重损害鱼卵、幼鱼或会引起渔获群体大量死亡的渔具渔法，都会破坏渔业资源，因此必须有计划有步骤地禁止使用或淘汰。③限制网目尺寸。渔具的网目过大过小都不利于渔业生产和渔业资源的保护。使用网目适当的渔具时，渔获物中成鱼的比例高、杂鱼少、渔获物损失也小，经济效益随之提高。因此，要根据各种鱼体形状和大小确定合适的网目尺寸。④控制渔获物最小体长。是控制被捕捞群体再生产能力的重要手段。规定捕捞长度的目的在于保护将达性成熟的个体，保障生殖群体有必要的补充量，保障被捕捞群体逐年提高和稳定产量。⑤限制捕捞力量。包括限制许可船数、吨位、马力、渔具数量和捕捞力量等，常用渔场滞在天数、作业天数、拖网次数和时间等指标来衡量。⑥限制渔获量。国际渔业条约往往以最大持续产量为标准规定允许渔获量，然后对有关国家进行配额。这种措施可直接控制捕捞死亡量，是资源管理的重要手段。2、运用新技术，广泛探索新渔场，开发渔业新资源日本、美国、俄罗斯、北欧各国积极运用计算机、遥感等新技术扩大资源调查的深度和广度。3、大力发展海水增养殖业，实施海洋农牧化海水增养殖：是用人工方法直接增加水域生物种群的数量或移入新的种群，以提高水产资源的数量和质量的措施。常用的渔业资源增殖的方法有：①人工放流。即将一定规格和数量的用人工繁殖培育的苗种，选择在环境条件适宜、敌害少和饵料丰富的水域放流，以补充和增加水域的自然资源量。②移植驯化。即将新的水产资源生物种群移入一定水域，使其适应新的环境自然定居繁殖，形成新的有捕捞价值的种群。③改善水域环境。包括为鱼类产卵提供条件，兴建过鱼设施，以维持洄游性鱼类的洄游通路等。海洋农牧化海洋牧场：采取科学的人工管理方法，在选定的海区大面积放养和育肥经济鱼、虾、贝、藻类等的场所。如建设大型人工孵化厂，大规模投放人工鱼礁，全自动投喂饲料装置，先进的鱼群控制技术等。国内外海洋牧场建设简介日本:1971年在海洋开发审议会上第一次提出海洋牧场（MarineRanching）的构想，1977-1987年开始实施“海洋牧场”计划，并建成了世界上第一个海洋牧场——日本黑潮牧场。韩国：1998年开始实施“海洋牧场”计划，在庆尚南道统营市首先建设了核心区面积约20平方千米的海洋牧场（2007年6月竣工），取得了初步成功。美国：1968年提出建设海洋牧场计划，1972年付诸实施，1974年在加利福尼亚海域利用自然苗床，培育巨藻，取得效益。中国：我国的海洋牧场建设还处于起步阶段。人工鱼礁人工鱼礁：是人工置于天然水域环境中用于修复和优化水域生态环境的构造物。它通过适当地制作和放置，来增殖和诱集各类海洋生物，达到改善水域生态环境的目的。对于人工鱼礁的作用原理目前尚未达成完全一致的看法。一种理论认为，人工鱼礁使水流向上运动，形成上升流，把营养丰富的海水带上来，吸引鱼群前来觅食；另一种理论为为，人工鱼礁能产生阴影，许多鱼类喜欢阴影，故愿意游过来；还有一种理论认为，人工鱼礁能给鱼儿提供躲避风浪和天敌的藏身之地。4、应用新技术，综合开发利用海洋食物和药用资源，提高海洋水产品在海洋经济中的比重海洋药用资源：海洋生物体本身或其提取物质作为药物的生物资源。包括海洋细菌、海洋真菌、海藻和海洋动物等各个门类的多种生物。海洋药物研究至1989年，我国研制开发了许多海洋新药，己投入生产的就有10多个品种，并取得了很好的经济效益和社会效益。海带资源十分丰富，开发潜力很大，用其固着器（根）生产出降压药物：血海灵，临床应用效果很好；用海带中所含甘露醇和烟酸制成的“甘露醇烟酸片，具有降血脂和澄清血液作用；“降醣素”和“PS”也是以海带为原料生产的。利用药用海藻类开发的产品还有褐藻淀粉酯钠、藻酸丙二酯、藻酸双酯钠（PSS）、褐藻胶、琼胶、琼胶素、卡拉胶等。在海洋药用动物中，用合浦珍珠贝生殖巢制成了“珍珠精母注射液”，治疗病毒性肝炎总有效率达75％，且无任何毒副反应。海星类药用资源较多、分布亦广，开发出的“海星胶代血浆”具有良好的胶体渗透压，能有效地扩充血容量，增加机体营养，促进机体组织恢复。用太平洋侧花海葵生产的“海葵膏”，可用于治疗痔疮，以鱼油生产的“多烯康胶九”具有降血脂、抑制血小板聚集及延缓血栓形成等作用。有些海洋药用资源的开发已形成系列产品，如珍珠系列有“珍珠片”、“珍珠胶囊”、“珍珠膜剂”、“合珠片”、“消朦片”等。海洋保健食品海洋保健食品的开发近年来十分活跃，仅海藻类食品就有30多种，如“海带饴”、“海带酱”、“昆布茶”、“小球藻昆布茶”，以及用海藻研制的HL-I型降脂食品添加剂等；饮料有“海马酒”、“海蛇酒”、“海米浸酒”等。“海参口服液”其耐寒、抗病、抗癌和预防衰老作用均优于蜂王浆。牡蛎在欧美及澳大利亚有“海牛奶”之称，国内现已开发出“活性钙”、“龙牡壮骨冲剂”，并被确定为宇航员补Ca2剂。“海珍健身宝口服液”是以贻贝、刺参、干贝、牡蛎、龟板、海藻，海马等为原料生产的，可用于治疗胎儿宫内发育迟缓。二、海洋动力资源(一)潮汐能潮汐能：潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能。世界上潮差的较大值约为13—15m，但一般说来，平均潮差在3