第1章 地球簡介 1
1.1 地球上的海洋為何獨一無二？ 2
1.1.1 地球上的神奇海洋 3
1.1.2 地球上有多少海洋 4
1.1.3 四大洋及南大洋 4
1.1.4 海與洋 5
1.1.5 海洋與大陸 6
1.2 人類早期如何探測海洋？ 8
1.2.1 早期歷史 8
1.2.2 中世紀(jì) 10
1.2.3 歐洲的發(fā)現(xiàn)時代 11
1.2.4 海洋科考的萌芽 13
1.2.5 海洋學(xué)歷史 14
1.3 海洋學(xué)包括哪些科學(xué)領(lǐng)域？ 14
1.4 什么是科學(xué)過程？科學(xué)探究的本質(zhì)是什么？ 15
1.4.1 觀察 16
1.4.2 假設(shè) 16
1.4.3 實驗 17
1.4.4 理論 17
1.4.5 理論與真理 18
1.5 地球和太陽系是如何形成的？ 19
1.5.1 星云假說 20
1.5.2 原始地球 21
1.5.3 密度與密度分層 21
1.5.4 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu) 22
1.6 地球上的大氣和海洋是如何形成的？ 26
1.6.1 地球大氣的起源 26
1.6.2 地球海洋的起源 26
1.7 海洋是地球生命的搖籃嗎？ 27
1.7.1 氧氣對生命的重要性 28
1.7.2 斯坦利?米勒實驗 28
1.7.3 生物進(jìn)化和自然選擇 30
1.7.4 植物和動物的進(jìn)化 31
1.8 地球的年齡有多大？ 34
1.8.1 放射性測年 34
1.8.2 地質(zhì)年代表 34
主要內(nèi)容回顧 35
第2章 板塊構(gòu)造和洋底 38
2.1 支持大陸漂移的證據(jù)有哪些？ 39
2.1.1 檢驗觀點：巖石序列與山脈序列的匹配 41
2.1.2 更多觀察：冰期及其他氣候證據(jù) 42
2.1.3 化石證據(jù)：生物分布 43
2.1.4 反對的聲音 43
2.2 板塊構(gòu)造理論源自哪些觀測研究？ 44
2.2.1 地球磁場和古地磁 44
2.2.2 海底擴(kuò)張和海盆地貌特征 49
2.2.3 其他海洋盆地證據(jù) 51
2.2.4 通過衛(wèi)星探測板塊運動 54
2.2.5 理論獲得認(rèn)可 54
2.3 板塊邊界存在哪些地貌特征？ 55
2.3.1 離散型邊界的地貌特征 56
2.3.2 匯聚型邊界的地貌特征 60
2.3.3 轉(zhuǎn)換型邊界的地貌特征 64
2.4 測試模型：板塊構(gòu)造能夠解釋海洋和陸地的其他地貌特征嗎？ 65
2.4.1 熱點和地幔柱 66
2.4.2 海山和海底平頂山 68
2.4.3 珊瑚礁分布 69
2.5 地球過去經(jīng)歷了哪些變化，未來又會怎樣？ 70
2.5.1 過去：古地理學(xué) 70
2.5.2 未來：大膽預(yù)測 71
2.5.3 預(yù)測模型：威爾遜旋回 72
主要內(nèi)容回顧 73
第3章 海洋地貌單元 75
3.1 海洋測深技術(shù)有哪些？ 76
3.1.1 探空測深 76
3.1.2 回聲測深 77
3.1.3 利用衛(wèi)星從空中描繪海洋特征 79
3.1.4 地震反射剖面 80
3.2 大陸邊緣存在哪些地貌特征？ 82
3.2.1 被動型大陸邊緣和主動型大陸邊緣 82
3.2.2 大陸架 83
3.2.3 大陸坡 84
3.2.4 海底峽谷和濁流 85
3.2.5 大陸隆 86
3.3 深海盆地存在哪些地貌特征？ 87
3.3.1 深海平原 88
3.3.2 深海平原的火山峰 89
3.3.3 海溝和火山弧 90
3.4 洋中脊存在哪些地貌特征？ 91
3.4.1 火山地貌特征 92
3.4.2 熱液噴口 93
3.4.3 斷裂帶和轉(zhuǎn)換斷層 96
3.4.4 海洋島嶼 98
主要內(nèi)容回顧 98
第4章 海洋沉積物 100
4.1 海洋沉積物如何采集？揭示了哪些歷史事件？ 102
4.1.1 海洋沉積物的采集過程 102
4.1.2 海洋沉積物揭示的環(huán)境條件 104
4.1.3 古海洋學(xué) 105
4.2 成巖沉積物具有哪些特征？ 105
4.2.1 成巖沉積物的成因 105
4.2.2 成巖沉積物的成分 107
4.2.3 成巖沉積物的結(jié)構(gòu) 108
4.2.4 成巖沉積物的分布 109
4.3 生物沉積物具有哪些特征？ 110
4.3.1 生物沉積物的成因 110
4.3.2 生物沉積物的成分 110
4.3.3 生物沉積物的分布 114
4.4 水生沉積物具有哪些特征？ 118
4.4.1 水生沉積物的成因 119
4.4.2 水生沉積物的成分和分布 119
4.5 宇宙沉積物具有哪些特征？ 121
4.5.1 宇宙沉積物的成因、成分和分布 121
4.6 遠(yuǎn)洋沉積及淺海沉積如何分布？ 123
4.6.1 海洋沉積混合物 123
4.6.2 淺海沉積 124
4.6.3 遠(yuǎn)洋沉積 124
4.6.4 海底沉積物能否反映表層海水狀況？ 125
4.6.5 全球海洋沉積物的厚度 126
4.7 海洋沉積物能夠提供哪些資源？ 127
4.7.1 能源資源 127
4.7.2 其他資源 129
主要內(nèi)容回顧 131

第5章 水和海水 133
5.1 為什么水的化學(xué)性質(zhì)如此獨特？ 134
5.1.1 原子結(jié)構(gòu) 134
5.1.2 水分子 135
5.2 水有哪些重要物理性質(zhì)？ 137
5.2.1 熱學(xué)性質(zhì) 137
5.2.2 密度 143
5.3 海水為什么是咸的？ 144
5.3.1 鹽度 145
5.3.2 鹽度測定 146
5.3.3 純水與海水之比較 148
5.4 為什么海水鹽度存在變化？ 149
5.4.1 鹽度變化 150
5.4.2 影響海水鹽度的過程 150
5.4.3 海水中溶解組分的增減 153
5.5 海水鹽度在表層如何變化？隨深度如何變化？ 154
5.5.1 表層海水的鹽度變化 154
5.5.2 鹽度隨深度而變化 155
5.5.3 鹽度躍層 156
5.6 海水密度隨深度如何變化？ 157
5.6.1 影響海水密度的因素 157
5.6.2 溫度和密度隨深度而變化 157
5.6.3 溫度躍層和密度躍層 159
5.7 海水是酸性的還是堿性的？ 160
5.7.1 pH標(biāo)度 160
5.7.2 碳酸鹽緩沖系統(tǒng) 161
5.8 海洋中碳和氧分布的控制因素有哪些？ 162
5.8.1 海洋中二氧化碳的溶解度及分布 162
5.8.2 海洋中溶解氧的溶解度及分布 163
5.8.3 海洋中的溶解碳和溶解氧如何影響氣候？ 164
主要內(nèi)容回顧 165
第6章 海氣相互作用 167
6.1 引發(fā)地球上的太陽輻射發(fā)生變化的原因是什么？ 168
6.1.1 地球為何存在季節(jié)變化？ 169
6.1.2 緯度如何影響太陽輻射的分布 170
6.1.3 海洋熱流 171
6.2 大氣的物理性質(zhì)有哪些？ 172
6.2.1 大氣的組成成分 173
6.2.2 大氣的溫度變化 173
6.2.3 大氣的密度變化 173
6.2.4 大氣中的水蒸氣含量 174
6.2.5 大氣壓 174
6.2.6 大氣運動 175
6.2.7 舉例說明：不自轉(zhuǎn)的地球 175
6.3 科里奧利效應(yīng)如何影響運動物體？ 176
6.3.1 教學(xué)案例1：旋轉(zhuǎn)木馬的透視圖和參照系 176
6.3.2 教學(xué)案例2：兩枚導(dǎo)彈的故事 178
6.3.3 科里奧利效應(yīng)隨緯度而變化 179
6.4 全球大氣環(huán)流模式有哪些？ 179
6.4.1 環(huán)流圈 180
6.4.2 氣壓 180
6.4.3 風(fēng)帶 181
6.4.4 邊界 181
6.4.5 環(huán)流圈：理想或真實？ 182
6.5 海洋如何影響全球天氣現(xiàn)象和氣候模式？ 184
6.5.1 天氣與氣候 184
6.5.2 風(fēng) 185
6.5.3 風(fēng)暴和鋒面 186
6.5.4 熱帶氣旋（颶風(fēng)） 188
6.5.5 海洋氣候模式 196
6.6 風(fēng)能是否能夠作為能源加以利用？ 198
主要內(nèi)容回顧 199
第7章 海洋環(huán)流 201
7.1 如何測量海流？ 202
7.1.1 表層流的測量 202
7.1.2 深層流的測量 204
7.2 海洋表層流的成因及其組織方式是什么？ 206
7.2.1 表層流的成因 206
7.2.2 海洋表層環(huán)流的主要組成 206
7.2.3 海洋表層環(huán)流的其他影響因素 209
7.2.4 海流與氣候 213
7.3 上升流和下沉流是如何形成的？ 214
7.3.1 表層水輻散 214
7.3.2 表層水輻合 215
7.3.3 沿岸上升流與沿岸下沉流 215
7.3.4 上升流的其他成因 216
7.4 各海洋盆地存在哪些主要表層環(huán)流模式？ 217
7.4.1 南極環(huán)流 217
7.4.2 大西洋環(huán)流 218
7.4.3 印度洋環(huán)流 222
7.4.4 太平洋環(huán)流 224
7.5 海冰和冰山是如何形成的？ 233
7.5.1 海冰的形成 233
7.5.2 冰山的形成 235
7.6 深海海流是如何形成的？ 236
7.6.1 溫鹽環(huán)流的成因 237
7.6.2 深層水的來源 237
7.6.3 全球深水環(huán)流 238
7.7 海流產(chǎn)生的能量是否能夠作為能源？ 240
主要內(nèi)容回顧 241
第8章 海浪和水動力學(xué) 243
8.1 海浪是如何生成及傳播的？ 244
8.1.1 擾動生成海浪 244
8.1.2 波浪運動 245
8.2 海浪具有哪些特征？ 247
8.2.1 海浪術(shù)語 247
8.2.2 圓形軌道運動 248
8.2.3 深水波 249
8.2.4 淺水波 250
8.2.5 過渡波 250
8.3 風(fēng)生浪是如何發(fā)育的？ 251
8.3.1 海浪的發(fā)育 251
8.3.2 干涉模式 256
8.3.3 瘋狗浪 257
8.4 碎浪帶中的海浪如何變化？ 259
8.4.1 海浪接近海濱時的物理變化 259
8.4.2 破碎波和沖浪運動 260
8.4.3 海浪折射 260
8.4.4 海浪反射 262
8.5 海嘯是如何形成的？ 264
8.5.1 海岸的影響 266
8.5.2 海嘯的歷史及近期實例 266
8.5.3 海嘯預(yù)警系統(tǒng) 270
8.6 海浪能量是否能夠作為能源？ 273
8.6.1 海浪發(fā)電廠和海浪農(nóng)場 273
8.6.2 全球海岸沿線的海浪能量資源 274
主要內(nèi)容回顧 275
第9章 潮汐 277
9.1 海洋潮汐是如何形成的？ 278
9.1.1 引潮力 278
9.1.2 潮汐隆起：月球的影響 283
9.1.3 潮汐隆起：太陽的影響 284
9.1.4 地球自轉(zhuǎn)與潮汐 284
9.2 潮汐在月潮周期內(nèi)如何變化？ 285
9.2.1 月潮周期 285
9.2.2 復(fù)雜因素 287
9.2.3 理想潮汐預(yù)測 289
9.3 海洋中的潮汐是什么樣的？ 290
9.3.1 無潮點和同潮線 291
9.3.2 大陸的影響 292
9.3.3 其他影響因素 292
9.4 潮汐形態(tài)有哪些類型？ 292
9.4.1 全日潮形態(tài) 293
9.4.2 半日潮形態(tài) 293
9.4.3 混合潮形態(tài) 294
9.5 沿海地區(qū)存在哪些潮汐現(xiàn)象？ 295
9.5.1 潮汐的極端案例：芬迪灣 295
9.5.2 沿海潮流 296
9.5.3 漩渦：是真實還是虛構(gòu)？ 298
9.5.4 銀漢魚：海灘上產(chǎn)卵 298
9.6 潮汐可以發(fā)電嗎？ 300
9.6.1 潮汐發(fā)電廠 300
主要內(nèi)容回顧 302
第10章 海灘、海濱線過程和近岸海洋 304
10.1 沿海區(qū)域是如何定義的？ 305
10.1.1 海灘術(shù)語 306
10.1.2 海灘的物質(zhì)組成 307
10.2 海灘上的沙子是如何運移的？ 307
10.2.1 垂直于海濱線的運移 307
10.2.2 平行于海濱線的運移 309
10.3 侵蝕型海濱和堆積型海濱的典型地貌特征是什么？ 311
10.3.1 侵蝕型海濱的地貌特征 311
10.3.2 堆積型海濱的地貌特征 312
10.4 海平面變化如何形成新生海濱線和
淹沒海濱線？ 319
10.4.1 新生海濱線的地貌特征 319
10.4.2 淹沒海濱線的地貌特征 319
10.4.3 海平面的變化 319
10.5 硬穩(wěn)定是如何影響海岸線的？ 322
10.5.1 丁壩和丁壩群 322
10.5.2 突堤 322
10.5.3 防波堤 323
10.5.4 海堤 325
10.5.5 硬穩(wěn)定的替代方案 326
10.6 近海具有哪些特征和類型？ 327
10.6.1 近海的特征 328
10.6.2 河口 330
10.6.3 潟湖 334
10.6.4 邊緣海 335
10.7 濱海濕地面臨的問題有哪些？ 337
10.7.1 濱海濕地的類型 337
10.7.2 濱海濕地的特征 338
10.7.3 濱海濕地的消失 339
主要內(nèi)容回顧 341
第11章 海洋污染 343
11.1 什么是污染？ 344
11.1.1 海洋污染的定義 344
11.1.2 環(huán)境生物監(jiān)測 345
11.1.3 在海洋中處置廢棄物 345
11.2 哪些海洋環(huán)境問題與石油污染有關(guān)？ 346
11.2.1 �？松�?瓦爾迪茲號油輪溢油事件（1989年） 346
11.2.2 其他石油泄漏 347
11.2.3 海洋中石油污染物的危害性 350
11.2.4 對海洋中石油的其他憂慮 351
11.2.5 溢油的清理 352
11.2.6 溢油的防范 353
11.3 哪些海洋環(huán)境問題與非石油化學(xué)污染有關(guān)？ 354
11.3.1 污水污泥 354
11.3.2 滴滴涕和多氯聯(lián)苯 356
11.3.3 汞與水俁病 357
11.3.4 其他類型的化學(xué)污染物 360
11.4 哪些海洋環(huán)境問題與非點源污染有關(guān)？ 361
11.4.1 非點源污染和垃圾 361
11.4.2 海洋垃圾：塑料 362
11.5 個人能夠為防止海洋污染做些什么事情？ 367
11.6 哪些海洋環(huán)境問題與生物污染有關(guān)？ 369
11.6.1 杉葉蕨藻 369
11.6.2 斑馬貽貝 370
11.6.3 海洋生物污染的其他案例 370
主要內(nèi)容回顧 370
第12章 海洋生命和海洋環(huán)境 372
12.1 什么是生物及其如何分類？ 373
12.1.1 生命的工作定義 373
12.1.2 生命的三域 374
12.1.3 生物的六界 375
12.1.4 林奈和生物分類 375
12.2 海洋生物是如何分類的？ 377
12.2.1 浮游生物 377
12.2.2 游泳生物 379
12.2.3 底棲生物 379
12.3 海洋物種知多少？ 381
12.3.1 為什么海洋物種的數(shù)量這么少？ 382
12.3.2 水層環(huán)境和底棲環(huán)境中的物種 382
12.4 海洋生物如何適應(yīng)海洋的物理條件？ 383
12.4.1 物理支撐需求 383
12.4.2 黏度 383
12.4.3 溫度 385
12.4.4 鹽度 386
12.4.5 溶解氣體 389
12.4.6 水的高透明度 390
12.4.7 壓力 392
12.5 海洋環(huán)境主要劃分為哪些部分？ 393
12.5.1 水層/海水環(huán)境 393
12.5.2 底棲（海底）環(huán)境 396
主要內(nèi)容回顧 397
第13章 生物生產(chǎn)力和能量傳遞 398
13.1 什么是初級生產(chǎn)力？ 399
13.1.1 初級生產(chǎn)力的測量 400
13.1.2 初級生產(chǎn)力的影響因素 401
13.1.3 海水中的光傳播 403
13.1.4 為什么海洋邊緣的生命如此豐富？ 406
13.2 光合海洋生物有哪些類型？ 407
13.2.1 種子植物 407
13.2.2 大型藻類 408
13.2.3 微型藻類 409
13.2.4 海洋富營養(yǎng)化和死區(qū) 413
13.2.5 光合細(xì)菌 415
13.3 不同區(qū)域的初級生產(chǎn)力有何差異？ 416
13.3.1 極地（高緯度）海洋的生產(chǎn)力：北緯及南緯60°～90° 417
13.3.2 熱帶（低緯度）海洋的生產(chǎn)力：北緯及南緯0°～30° 418
13.3.3 溫帶（中緯度）海洋的生產(chǎn)力：北緯及南緯30°～60° 419
13.3.4 不同區(qū)域的生產(chǎn)力對比 421
13.4 能量和營養(yǎng)鹽在海洋生態(tài)系統(tǒng)中如何傳遞？ 421
13.4.1 海洋生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動 421
13.4.2 海洋生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)鹽流動 422
13.4.3 海洋攝食關(guān)系 423
13.5 海洋漁業(yè)的影響因素有哪些？ 427
13.5.1 海洋生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè) 428
13.5.2 過度捕撈 428
13.5.3 附帶漁獲物 431
13.5.4 漁業(yè)管理 433
13.5.5 全球氣候變化對海洋漁業(yè)的影響 439
13.5.6 海鮮選擇 440
主要內(nèi)容回顧 441
第14章 水層環(huán)境中的動物 443
14.1 海洋生物為什么能駐留在海底之上？ 444
14.1.1 氣室的用途 444
14.1.2 漂浮能力 445
14.1.3 游泳能力 446
14.1.4 浮游動物的多樣性 446
14.2 水層生物具有哪些覓食適應(yīng)性？ 450
14.2.1 機動性：突襲者和巡游者 450
14.2.2 游泳速度 451
14.2.3 深水游泳生物的適應(yīng)性 453
14.3 水層生物具有哪些逃生適應(yīng)性？ 455
14.3.1 集群 455
14.3.2 共生 456
14.3.3 其他適應(yīng)性 457
14.4 海洋哺乳動物有什么特征？ 457
14.4.1 哺乳動物的特征 458
14.4.2 食肉目 459
14.4.3 海牛目 460
14.4.4 鯨目 461
主要內(nèi)容回顧 472
第15章 底棲環(huán)境中的動物 474
15.1 巖質(zhì)海濱沿線存在哪些生物群落？ 476
15.1.1 潮間帶 476
15.1.2 浪花帶：生物及其適應(yīng)性 478
15.1.3 高潮帶：生物及其適應(yīng)性 478
15.1.4 中潮帶：生物及其適應(yīng)性 479
15.1.5 低潮帶：生物及其適應(yīng)性 481
15.2 沉積物覆蓋海濱沿線存在哪些生物群落？ 482
15.2.1 沉積物的物理環(huán)境 482
15.2.2 潮間帶 482
15.2.3 沙灘：生物及其適應(yīng)性 483
15.2.4 泥灘：生物及其適應(yīng)性 484
15.3 外濱淺海海底存在哪些生物群落？ 485
15.3.1 巖質(zhì)底部（潮下帶）：生物及其適應(yīng)性 485
15.3.2 珊瑚礁：生物及其適應(yīng)性 488
15.3.3 珊瑚礁的發(fā)育 490
15.4 深海海底存在哪些生物群落？ 497
15.4.1 物理環(huán)境 497
15.4.2 食物來源和物種多樣性 497
15.4.3 深海熱液噴口生物群落：生物及其適應(yīng)性 499
15.4.4 低溫滲口生物群落：生物及其適應(yīng)性 504
15.4.5 深海生物圈：新前沿 506
主要內(nèi)容回顧 507
第16章 海洋和氣候變化 508
16.1 地球氣候系統(tǒng)由哪些部分組成？ 509
16.1.1 碳循環(huán) 511
16.2 地球近期氣候變化：是自然事件還是人類活動影響？ 513
16.2.1 科學(xué)界是否就人類活動引發(fā)氣候變化達(dá)成共識 518
16.2.2 聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會：記錄人類引發(fā)的氣候變化 519
16.3 大氣溫室效應(yīng)由哪些因素引發(fā)？ 521
16.3.1 地球的熱量收支和波長變化 522
16.3.2 引發(fā)溫室效應(yīng)的氣體有哪些 523
16.3.3 其他因素：氣溶膠 529
16.3.4 由于全球變暖而發(fā)生的氣候變化記錄有哪些 529
16.4 全球變暖引發(fā)了哪些海洋變化？ 531
16.4.1 海洋溫度上升 531
16.4.2 深水環(huán)流改變 533
16.4.3 極地海冰融化 534
16.4.4 海洋酸化 536
16.4.5 海平面上升 538
16.4.6 預(yù)測和觀測到的其他變化 541
16.5 如何減少溫室氣體數(shù)量？ 543
16.5.1 方法1：可再生清潔能源 544
16.5.2 方法2：減少溫室氣體排放的解決方案——改變行為 544
16.5.3 方法3：減少溫室氣體排放的全球工程解決方案 545
16.5.4 像科學(xué)家一樣思考：下一步該怎么做 548
主要內(nèi)容回顧 548
后記 550