本文转自:人民网-科普中国
2024年6月8日是第16个世界海洋日,同时也是第17个全国海洋宣传日,今年的主题是“保护海洋生态系统 人与自然和谐共生”。人类生于海洋,受惠于海洋,但在人类发展的过程中,也与海洋产生了“摩擦”。我们与海洋的“羁绊”,其实是一场双向奔赴。
人从海来
在遥远的38亿年前,地球的陆地上还是一片死寂,大气中过量的二氧化碳,恶劣的气候条件,都让生物难以生存。
此时,在地球上的远古海洋中,早期的地球生命已经开始孕育。海洋中有着丰富的水和营养物质,尤其是在浅海地带,光照充足,温度适宜,陆地的大量营养物质被河流搬入海中,非常适合生物生存,早期生命就是在这样条件舒适的浅海环境中繁衍生息。
其中,能够进行光合作用的蓝细菌,更是在13亿年后掀起了一场大氧化革命。从25年亿前到18亿年前,不计其数的蓝细菌通过光合作用,吸收大量二氧化碳,放出大量氧气,将海底的含铁物质氧化成赤铁矿,给现代人类留下丰富的铁矿资源。
然而,对当时的许多生命来说,这些氧气却是“毒药”,导致厌氧生物快速减少,好氧生物随之快速增加。直到5.5亿年前,海洋中终于出现了一场波澜壮阔的生命大爆发,以云南澄江生物群为代表,人类乃至所有脊椎动物的祖先,都在这场生命的盛会中诞生了。
大约在4.7亿年前,一些绿藻似乎具备了能够在海岸线生存的能力,频繁涨落的潮间带给了它们逐渐适应陆地环境的可能,并为其他植物登陆铺平了道路。陆生植物的光合作用效率更高,可以产生更多的氧气,为后来登陆的脊椎动物准备好了氧气和食物,这些早期脊椎动物的一支最终进化出了人类。
以海为生
从早期脊椎动物登陆到演化出人类,看起来一直生活在陆地上的人类,似乎与海洋没什么关系了。其实不然,从脚下的大地到头顶的白云,从孕育文明的河流到与人类休戚与共的生物,都与海洋密切相关,都可以看到人类一直在以海为生。
人类脚下的大地群山,许多都是板块碰撞挤压后抬升而成,从沧海变桑田。如今的太平洋东西两岸就在不断相互靠近,也许未来就会变成像地中海那样,被陆地包括的陆间海。随着板块运动的持续进行,大洋消亡,两个大陆发生碰撞形成类似现代喜马拉雅山脉那样巨大的山系。
干旱的气候不利于人类的生存,从现今人口分布图上可以看到人口密集的区域,大都分布在沿海湿润地区。海面蒸发的水汽,可以通过大气运动,被输送到陆地上空,形成降水,距海越近就意味着降水越充足。同时,海水比热容大于陆地,也可以起到调节气温的作用。
陆地上的水从高往低流,如果没有海面蒸发的大量水汽输送作为补充,大江大河早晚会干枯。孕育世界几大重要文明的黄河、长江、印度河、尼罗河等,主要的补给水源都是海陆间的水循环所带来的大气降水。
人向海去
生活在陆地上的人类从未真正地离开海洋,相反人类一直在向海而生。海洋是一座神秘的、巨大的宝库,为人类的生产生活提供了丰富的生物、矿物、能源、海水化合物、空间、旅游等资源,从古至今,从近海到远海,从浅海到深海,人类探索的脚步从未停止。
起初,人类对海洋的利用主要集中在海岸和近海一带,表现为渔盐之利和舟楫之便。海岸滩涂可以改作盐田,进行晒盐,满足人类食用和盐化工需求。把沿海土壤的过高盐分排掉后,可以植树、种草、种庄稼。
2022年开渔时,饶平渔船出海(来源:新华社)
潮汐涨落间还蕴含着丰富的能量,可以通过潮汐发电站转化为电能。丰富的生物遗体被掩埋于海底,在浅海大陆架形成了丰富的石油和天然气资源,可以通过建设钻井平台进行开采。还有富含甲烷的可燃冰,是重要的清洁能源。
富含钛、铁、铬元素的滨海砂矿,富含磷元素的海底磷矿,富含锰元素的锰结核,富含金属硫化物的海底热液多金属矿床,都是可以被人类利用的重要矿产资源。
此外,在一些海水较浅的地方还可以进行围海造地、填海造陆、建设人工岛和跨海桥隧,利用海底空间储藏物资等。
奔向深海
如今,人们已经在海洋上空布设了更多的卫星和调查飞机,海面上有各种类型的轮船,海面下有许多潜艇和探测器,甚至在海底也修建了不少海底隧道,但人类对海洋的了解仍然非常有限。
人类对海洋的探索有诸多风险,海洋气象状况和海水运动多变,海水腐蚀性强,海冰破坏性大,需要大量的技术、资金投入。尤其是深海,要面临黑暗、高压、低温、缺氧等复杂特殊的环境,阻碍着人类的探索脚步,人类也在一步步积累经验,学会如何更好地与海相处。
每一次人类对海洋的进一步认知,都能带来巨大的社会影响。二战时期,为了让潜艇更好地探测海洋,人类发明了更高精度的声呐仪器,发现了大西洋中部存在一个贯穿南北极的大洋中脊,也叫海岭,原来深海并不像人们想像的那么平坦。
后来,通过对这些海岭两侧的岩石,进行古地磁和放射性同位素测年研究,地球科学家发现越靠近海岭的岩石越新,越远离海岭的岩石越老,沿海岭对称分布,由此提出了著名的海底扩展学说,认为新的大洋正在这里诞生。以此为基础,才有了后来盛行的板块构造理论。
上世纪60年代开始的大洋钻探计划,通过钻取深海沉积物和岩石样本,还原了新生代以来的气候变化过程,让人们了解到大洋地壳的结构与物质组成。还有深达11000米的马里亚纳海沟,如今也有“奋斗者”号等深潜器坐底,越来越多的谜题正在被揭开。
人类从海而来,以海为生,如今又向海而去,奔向深海。
作者:中国地质科学院第四纪地质学博士、北京市十一学校地理教师杨帅斌
审核:中国地质科学院地质研究所副研究员董汉文
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