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海洋生物学研究史——一起走进海洋的世界

海洋生物学研究史——一起走进海洋的世界

海洋生物学的历史可能早在公元前 1200 年就开始了,当时腓尼基人开始利用天文导航进行远洋航行希腊神话中,尤其是荷马史诗《伊利亚特》和《奥德赛》中,大量提到海洋及其奥秘。然而,这两部古代史书大多将海洋视为交通工具和食物来源。

直到公元前 384-322 年亚里士多德的著作中,才有  关于海洋生物的具体记载。亚里士多德发现了多种物种,包括甲壳类、棘皮类、软体动物和鱼类。他还认识到鲸类是哺乳动物,海洋脊椎动物要么是卵生(产卵在体外孵化),要么是胎生(产卵在体内孵化)。由于亚里士多德是第一个记录海洋生物观察结果的人,因此他经常被称为海洋生物学之父。

追溯

现代海洋生物学研究始于 18 世纪英国詹姆斯库克船长 (1728-1779) 的探险。库克船长最为人所知的是他为英国海军进行的广泛探索之旅,当时他绘制了世界上许多未知水域的地图。他一生中曾两次环游世界,期间记录了大量当时人类还不知道的动植物。继库克探险之后,许多科学家开始对海洋生物进行更深入的研究,其中包括 查尔斯达尔文(1809-1882),尽管他以进化论 而  闻名 ,但他对早期海洋生物学研究做出了重大贡献。1831 年至 1836 年,他作为  贝格尔号上的常驻博物学家进行探险, 收集和研究了许多海洋生物的标本,这些标本被送往大英博物馆进行编目。他对地质学的兴趣促使他研究珊瑚礁及其形成。在贝格尔号上的经历  帮助达尔文根据他在同一地理区域发现的物种标本和化石的相似性,提出了自然选择和进化理论。

贝格尔号航行 之后,英国挑战者号 在 查尔斯·威维尔·汤姆森爵士(1830-1882)的率领 下进行了为期三年的航行,  游历了世界各大洋,收集并分析了数千个海洋标本。这次航行通常被称为海洋学的诞生。这次航行收集的数据多达 50 卷,多年来一直是许多学科海洋生物学研究的基础。深海探索是挑战者号 航行的标杆 ,它推翻了英国探险家爱德华·福布斯关于 550 米或 1,800 英尺以下海洋生物无法生存的理论。

挑战者号装备精良,能够比以往的探险队进行更深的探索,船上的实验室配备了工具和材料、显微镜、化学用品、拖网和挖泥船、温度计、用于从深海收集样本的设备,以及用于到达海洋深处的数英里绳索和麻绳。 挑战者号的 航行最终成果是来自各个学科的众多科学家汇编的近 30,000 页海洋学信息。《1873-76 年 HMS 挑战者号探险航行科学成果报告》报告了除了 550 米/1,800 英尺以下确实存在生命之外,还发现了以下发现:

  • 4,717 个新物种;
  • 第一个系统的海洋洋流和温度图;
  • 底部沉积物的地图,其中大部分保留至今;
  • 海洋盆地主要轮廓的轮廓;以及
  • 大西洋中脊的发现 。

这份报告是一份至今仍被科学家使用的重要著作。除了这份报告,汤姆森爵士还在 1877 年写了一本关于这次航行的书,名为 《挑战者号的航行》。 他还在 1877 年写了一本早期海洋生物学教科书 《海洋深处》  。

中国的海洋生物研究历史可以追溯到古代,虽然系统化的现代研究始于20世纪,但早期的研究和探索也为后来的发展奠定了基础。古代至清末,在中国古代,虽然没有系统的海洋生物学研究,但许多古籍中都记录了对海洋生物的观察和利用。例如:《山海经》:这本古籍中记录了不少与海洋及海洋生物有关的内容,尽管其中有很多神话色彩,但也反映了当时人们对海洋生物的初步认识。《本草纲目》:明代李时珍编撰的这部药学巨著中收录了许多海洋生物的药用价值,如海带、海参、牡蛎等。《齐民要术》:北魏贾思勰的农学著作中也有关于海洋生物的捕捞和利用的记载。清末至民国初期,随着西方科学的传入,中国的海洋生物学研究逐渐发展起来。19世纪末和20世纪初,一些中国学者开始涉足海洋生物学领域,并在国际学术界逐渐崭露头角。张乃燕:张乃燕是中国近代海洋生物学的开拓者之一,他在1911年出版了《中国鱼类志》,这是中国第一部关于鱼类的系统学著作。蔡元培:作为中国现代教育的奠基人之一,蔡元培推动了海洋生物学在中国的研究。他主张科学救国,并支持青岛鱼类试验场(即后来的青岛海洋研究所)的成立。

 

机构

这些探险活动之后不久,海洋实验室就建立起来,用于研究海洋生物。世界上最古老的海洋站 罗斯科夫生物站 由法国学院于 1859 年在法国孔卡尔诺建立。孔卡尔诺位于法国西北海岸。该站最初是为了养殖海洋物种(如多佛比目鱼)而建立的,因为它靠近海洋河口,拥有各种海洋生物。如今,该站开展分子生物学、生物化学和环境研究。

1871 年, 美国鱼类和渔业委员会 (现称为 国家海洋渔业局) 的第一任主任斯宾塞·富勒顿·贝尔德 (Spencer Fullerton Baird ) 在马萨诸塞州伍兹霍尔建立了一个收集站,因为那里海洋生物丰富,并且旨在调查鱼类资源的减少。这个实验室仍然存在,被称为 东北渔业科学中心,是世界上最古老的渔业研究机构。同样在伍兹霍尔, 海洋生物实验室 (MBL) 由阿尔菲斯·海亚特于 1888 年建立,他是哈佛大学博物学家路易斯·阿加西的学生,阿加西曾在伍兹霍尔附近的一个岛屿上建立了第一所海滨自然历史学校。MBL 最初是一个暑期项目,旨在研究海洋生物生物学,以为基础研究和教育。伍兹霍尔海洋研究所成立  于 1930 年,响应美国 国家科学院 “美国参与全球海洋研究计划”的号召,由洛克菲勒基金会捐赠 300 万美元成立。

 

中国最早的海洋生物研究机构是成立于1922年的青岛海洋研究所(原名为“青岛鱼类试验场”)。该机构由中国现代海洋生物学的奠基人之一——蔡元培先生的支持下成立,旨在研究海洋生物及其资源。

发展历程

  • 1922年:青岛鱼类试验场成立,主要进行鱼类资源调查和海洋生物学的基础研究。
  • 1950年:新中国成立后,青岛鱼类试验场改名为“中国科学院青岛海洋研究所”,进一步扩展了研究范围,涵盖海洋生物、海洋物理、海洋化学等多个领域。
  • 1960年:青岛海洋研究所的研究范围进一步扩大,成为多学科综合性的海洋科学研究机构。

青岛海洋研究所在中国海洋生物学研究史上占据重要地位,为中国的海洋科学研究奠定了坚实的基础。

深海探索

在 HMS Challenger探险之后的几年里,技术将海洋生物学研究推向了新的高度  。1934 年, 威廉·比比 (1877-1962) 和 奥蒂斯·巴顿乘坐由巴顿设计和资助的深海潜水器 潜入百慕大海岸 923 米/3,028 英尺深的水下  。这一深度记录直到 1948 年才被打破,当时巴顿驾驶深海潜水器潜入 1,372 米/4,500 英尺深的水下。在此期间,比比能够在深海生物的环境中观察它们,而不是在标本罐中观察它们。尽管他因未能在专业期刊上发表研究结果而受到批评,但他在出版的书中对深海潜水器的生动描述激励了当今一些最伟大的海洋学家和海洋生物学家。

1960 年,有人潜入马里亚纳 海沟的挑战者深渊,深度达 10,916 米/35,813 英尺——这是已知的海洋最深处,最深处达 10,924 米/35,838 英尺,位于北纬 11° 22′ 东经 142° 36′ 附近——距离关岛西南约 200 英里。这次潜水是在奥古斯特·皮卡德、他的儿子瑞士探险家让·埃内斯特-让·皮卡德和美国海军中尉唐·沃尔什建造的深海潜艇的里雅斯特号上进行的  下潜用了近五个小时,两人在海底只呆了不到二十分钟,就花了 3 小时 15 分钟上浮。

 

中国的深海探索历史从20世纪下半叶开始,并在21世纪取得了显著进展。20世纪50年代至70年代:起步阶段:在新中国成立初期,深海探索的技术和设备有限,主要通过参加国际合作和学习国外经验来积累知识。1958年:中国首次组织深海考察,使用外国的探测设备在南海开展地质和海洋生物的基础性调查。这是中国首次涉足深海领域。20世纪80年代:自主发展阶段:中国逐渐开始发展自己的深海探测设备,并开展自主的深海科研活动。1985年:中国科学院南海海洋研究所首次利用自制的深海拖曳设备,在南海水深4000米的海域开展科学考察。这标志着中国开始具备一定的深海探测能力。1986年:中国首次开展了南海的综合性海洋科学考察,进一步推动了深海研究的发展1990年代:深潜器的发展:随着科学技术的发展,中国开始研制自己的深潜器,并开展更深层次的深海探索。1991年:中国首次使用自研的“潜龙一号”深潜器,在西太平洋马里亚纳海沟进行深潜试验,达到了6000米的深度。这是中国深海探索的重大突破。1995年:中国科学院海洋研究所在南海和东海等海域使用自主研发的深海探测设备进行深海地质和生物资源的考察。21世纪至今:突破与国际合作:中国的深海探索进入了一个新的阶段,特别是在“蛟龙号”深潜器的研制成功后,中国成为全球少数几个具备深海探测能力的国家之一。2002年:中国启动了“蛟龙号”深海载人潜水器项目,目标是研制一台能够下潜到7000米的深潜器。2012年:蛟龙号成功下潜至7062米,创造了中国载人深潜的新纪录,标志着中国深海探索能力达到了国际先进水平。2016年:中国自主研制的4500米级无人遥控潜水器“海龙号”成功完成试验,为深海资源开发和科学研究提供了新的工具。2017年:中国“海洋六号”科学考察船完成了全球深海资源调查任务,为中国深海资源的可持续开发奠定了基础。2020年:中国的“奋斗者号”载人潜水器成功下潜至10909米,打破了中国载人深潜的纪录,标志着中国在深海探索方面的又一重大突破。2021年:中国积极参与联合国海洋法公约下的深海资源开发与保护,进一步提升了在国际海洋事务中的话语权。

 

科学家

中国在海洋生物学领域涌现了许多杰出的科学家,他们在基础研究、应用开发和教育培养等方面做出了重要贡献。这些科学家不仅在学术领域取得了丰硕成果,也在推动中国海洋科学研究的发展和人才培养方面起到了重要作用。他们的工作为中国的海洋科学研究奠定了坚实的基础,并使中国在国际海洋生物学研究中占有一席之地。以下仅仅是例举,还有更多优秀的科学家并未列入。

1. 张乃燕

  • 生平:张乃燕(1884-1963)是中国近代著名的鱼类学家。他被誉为中国鱼类学的奠基人之一。
  • 贡献:他出版了《中国鱼类志》,这是中国第一部系统研究鱼类的著作。此外,他还积极参与创立了青岛鱼类试验场(后来的中国科学院海洋研究所),为中国海洋生物学研究奠定了基础。

2. 曾呈奎

  • 生平:曾呈奎(1909-2005)是中国著名的海洋生物学家,专攻海藻学。
  • 贡献:他在海藻分类、生态学和生物技术方面取得了重要成就,特别是在藻类繁殖和养殖技术的研究中具有世界影响力。他还是中国海洋学会的创始人之一,并推动了中国海洋科学的发展。

3. 林耀庭

  • 生平:林耀庭(1918-2017)是中国著名的海洋生态学家。
  • 贡献:他在海洋生态系统的结构和功能、浮游生物生态学、以及海洋环境保护方面作出了重要贡献。林耀庭长期担任中国科学院海洋研究所所长,推动了中国海洋科学的整体发展。

4. 高从堦

  • 生平:高从堦(1931-2018)是中国海洋生物学家,曾任中国科学院海洋研究所所长。
  • 贡献:高从堦在鱼类生理学、生态学以及海洋环境的研究方面取得了重要成就。他的研究对中国渔业资源的保护和利用具有重要意义。

5. 吴传钧

  • 生平:吴传钧(1920-2015)是中国著名的海洋植物学家,专注于红藻和棕藻的研究。
  • 贡献:他在海藻的分类学研究中取得了显著成就,并首次发现并描述了许多新的海藻物种。吴传钧还推动了中国海藻资源的开发和利用,促进了海藻产业的发展。

6. 苏纪兰

  • 生平:苏纪兰(1930-2019)是中国海洋环境科学的先驱。
  • 贡献:他在海洋环境监测和污染控制方面有着深入的研究,并在建立中国的海洋环境监测网络方面做出了杰出贡献。

7. 胡敦欣

  • 生平:胡敦欣(1940-)是中国著名的海洋学家,特别在海洋动力学和气候变化研究领域有重要影响。
  • 贡献:胡敦欣长期从事海洋环流和气候变化的研究,发表了大量重要论文,为全球气候变化研究提供了重要的数据支持和理论依据。

8. 陈宜瑜

  • 生平:陈宜瑜(1943-)是中国科学院院士,海洋生物学家。
  • 贡献:他在水生生物学、鱼类生理生态学以及海洋生物多样性研究方面有着重要贡献,是中国在该领域的领军人物。

9. 顾功叙

  • 生平:顾功叙(1903-1984)是中国鱼类学家和海洋生物学家。
  • 贡献:他对中国沿海的鱼类资源进行了广泛的调查研究,并对海洋生物学研究做出了卓越贡献。

10. 朱建国

  • 生平:朱建国(1950-)是中国著名的海洋生物学家。
  • 贡献:他在浮游植物学、海洋生态学以及全球变化研究方面有重要贡献,是中国在这些领域的主要研究者之一。

 

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