海洋生物學 (粵音 :hoi2 joeng4 sang1 mat6 hok6 )係生物學 嘅一個子領域,專門研究海洋生物 (泛指啲住喺海 入面或者海邊 嘅生物 )同海洋生態系統 。包括咗魚 、哺乳類 (例如鯨魚 )同埋無脊椎動物 (包括珊瑚 同軟體動物 呀噉)-總之係住喺海入面或者海邊嘅生物,都屬於海洋生物學嘅範疇[1] 。除此之外,海洋生物學仲好睇重研究呢啲生物之間嘅關係[2] ,例如珊瑚礁 就係一種好出名嘅海中生態系統 ,一座珊瑚礁由大量嘅珊瑚組成,而且會吸引好多生物聚集,包括係會食珊瑚嘅多種海星 以及係匿埋喺珊瑚入面避開獵食者 嘅多種魚噉[3] 。
海洋生物學係生物學重要一環:喺廿一世紀初,海霸咗地球 表面面積嘅成大約 71% 咁多,而世上現存嘅生物物種 有好多都係生存喺海入面嘅[註 2] ;而且對進化論 同地球史 嘅研究指,地球最早期嘅生命 就係始於地球個海嗰度嘅,所以研究生命起源 嘅生物學家 普遍都好有興趣研究某啲海洋生物[4] 。因為呢啲緣故,針對海洋生物嘅研究對了解生命嚟講極之重要[1] 。
除咗科學理論 上嘅價值之外,海洋生物學研究仲有返咁上下實用價值:海洋生物能夠創造好多經濟價值 ,例子有多種嘅魚同軟體動物組成糧食 嘅重要一環、珊瑚礁幫旅遊業 手招客[5] 、同埋嚟自抹香鯨 身體嘅龍涎香 俾人攞嚟整香水 [6] ... 呀噉;海洋生物學上嘅研究幫手增進人類對呢啲事物嘅理解,好多時都間接幫咗手提升人類由呢啲事物嗰度攞到嘅經濟價值。
基本定義
生物學 係專門研究生命 嘅科學 領域[7] ,而海洋生物學就係生物學嘅一個子領域,專研究同海 有關嘅生命:海 喺定義 上係指覆蓋住地球 表面大約 71% 嘅面積 嘅一大片鹹水 ;鹹水係指鹽 嘅濃度 高過 3.5% 嘅水 -每 1 公升 嘅鹹水就有超過 35 克 咁多嘅鹽喺裏面[註 3] [8] ;海嘅深度不一-近陸地 (地球表面冇俾水覆蓋嘅地方)嘅海好多時都好淺水,得嗰幾米深,但離陸地遠啲嘅海就可以深得好交關,例如位於太平洋 西部嘅馬里亞納海溝 [歐 1] 噉,馬里亞納海溝某啲地方據探測有成超過 10 公里 咁深-相比之下,廣州周大福金融中心 大約係 530 米咁高,即係話兩棟周大福金融中心疊埋一齊就大約係 1 公里多少少,而馬里亞納海溝嘅最高深度係呢個數值嘅大約 10 倍左右[9] 。海洋生物學研究嘅就係住喺海入面或者海邊 (海同陸地之間嘅交界)嘅生命[1] 。
2011 年泰國 一班工人用蒸發 由海水嗰度提取海鹽 。公元前 嗰陣嘅人經已識得用呢種方法攞海鹽用。
2011 年西班牙 一個沙灘 ;呢笪地方屬海邊,周圍嘅海好淺水,頂櫳得嗰幾米咁深。 2011 年
西班牙 一個
沙灘 ;呢笪地方屬海邊,周圍嘅海好淺水,頂櫳得嗰幾米咁深。
海同海邊嘅環境特性往往都會對生物 嘅生存同進化 造成具體嘅影響。舉個例說明,海洋生物嘅一個出名特點係少兩棲類 [歐 2] -兩棲類嘅例子有青蛙 ,呢個綱 嘅動物 其中一個特性係啲皮膚 有高嘅滲透 能力,容易俾水或者鹽等嘅物質 通過,而通常係鹽會由鹽多嗰邊擴散 過去鹽少嗰邊;噉即係話一旦隻兩棲類浸入鹹水,身體(鹽少嗰邊)就會勁俾海水(鹽多嗰邊)嘅鹽入侵;跟住呢樣嘢就會造成隻兩棲類動物體內鹽嘅濃度高得滯,並且搞到佢哋體內嘅化學 過程失衡,最後引致死亡 。因為噉,絕大多數嘅兩棲類都頂唔順鹹水[註 4] ,而自自然然海洋生物學啲研究對象基本上係冇兩棲類咁滯[11] [12] 。由呢個例子可見,海洋嘅環境會對生物造成某啲獨特-第啲環境唔會有-嘅挑戰,所以喺海洋環境當中生活同進化嘅生物物種梗會有某啲共同特性,例如佢哋冚唪唥都起碼要頂得順鹹水。噉亦都表示,科學家 有理由將呢啲生物擺埋一齊研究-呢啲針對海洋生物嘅研究就形成咗海洋生物學[1] 。
研究方法
講解米勒-尤里實驗嘅短片(英文)
喺研究方法上,海洋生物學同第啲生物學領域大同小異,都會係噉用實驗 同觀察 等嘅方法嚟驗證有關海洋生物 嘅假說 -呢樣就係所謂嘅科學方法 。海洋生物學嘅實驗好多時係喺實驗室 入面整一啲模擬某啲海洋環境嘅情況,並且試驗吓呢啲環境會對想研究嘅生物或者生命過程(例如係某啲生物生存必需嘅生物化學 反應 )造成咩影響;簡化噉講,即係將啲生物同生命過程擺入去一啲水缸裏面,而啲水喺溫度 同化學成份 等嘅變數 上設好咗,於是海洋生物學家 就可以睇吓「呢個環境會對生物或者生命過程造成咩影響」[13] 。
舉個具體例子說明,米勒-尤里實驗 [歐 3] 就係一個好出名嘅生物學實驗[14] :
模擬環境 :喺米勒-尤里實驗當中,研究者嘗試喺實驗室 嗰度模擬早期地球 (大致上指地球 喺形成之後頭嗰 10 億年嘅樣)嘅海環境;佢哋攞一個封閉 嘅容器 ,喺裏面設置一個喺各種條件上好似同早期地球個海噉嘅環境(將啲水嘅化學成份、溫度同壓力 等嘅物理特性設成同早期地球個海相似)[14] ;
郁手測試 :跟住研究者就郁手行個系統,發覺呢個環境的確有可能自然噉引起一啲能夠將無機化合物 變成有機化合物 嘅化學反應,而有機化合物包括咗氨基酸 等生命必需嘅化合物 。呢個實驗表示,早期地球個海的確有可能自發噉出現一啲能夠將冇生命嘅嘢變化做有生命嘅嘢 嘅化學反應(一句想驗證嘅假說)[14] 。
除咗實驗性質嘅研究之外,海洋生物學家仲會做實際嘅考察,去觀察實驗室外面嘅海洋生物,包括係出海去影海洋生物,又或者係攞一啲海洋生物或者海水做樣本 返去實驗室嗰度分析同研究。喺呢啲過程當中,海洋生物學家會用到一啲第啲生物學領域未必會用到嘅架生,例如啲海洋生物學家好多時都會索性親身孭住個潛水氣缸 潛落水底 ,去拍攝自然環境入面嘅海洋生物;甚至會坐住潛水艇 潛入去深啲(唔靠潛水艇去會好危險)嘅海嗰度,觀察嗰啲環境入面嘅海洋生物[15] 。
海洋生物 泛指一啲主要住喺海入面或者海邊嘅生物:到咗廿一世紀初,海都仲係有好多人類未探索過嘅地方(尤其係深海 ),所以原則上應該仲有好多海洋生物物種 係人類仲未發現嘅;不過就算係噉,齋睇已知嘅海洋生物物種嘅話,已經睇得出有好多個門 同綱 嘅生物都有物種係住喺海裏面或者海邊嘅。例如淨係睇脊椎動物 噉,無論係魚 、哺乳類 (有鯨魚 )、雀鳥 (有企鵝 )、爬蟲類 (有海龜 )等幾個綱都有成員屬海洋生物[1] 。淨係講海洋動物 嘅話:
爬蟲類
有一啲爬蟲類 都屬海洋生物:廿一世紀已知嘅海洋爬蟲類大約有 100 個物種;呢啲物種包括咗海龜 、灣鱷 同海蛇 呀噉;呢啲海洋爬蟲類游水 冇問題,但大多數都係需要返上陸地嗰度生蛋 ,所以通常都會住喺比較近陸地同淺水嘅海域,好少可會出到去遠洋帶 (指完全掂唔到陸地嘅海域)嗰度;例如係海龜噉,海龜出嗮名啲乸 喺交配 過後會爬上去沙灘 嗰度喺啲沙 入面掘窿生蛋,而啲海龜仔出世之後就會成大羣噉一路嘗試避開想獵食 佢哋嘅海鳥 ,一路爬返入去海度,形成一個吸引好多人睇嘅奇觀[21] 。
2019 年一地影到嘅沙灘上面嘅一隻海龜仔; 佢要有咁快得咁快爬落海,唔係就會俾海鳥擔走。
2019 年一地影到嘅沙灘上面嘅一隻海龜仔; 佢要有咁快得咁快爬落海,唔係就會俾海鳥擔走。
2007 年澳洲 一個沙灘上面嘅一條灣鱷
2008 年一地沙灘嗰度影到嘅一條海蛇
2008 年一地沙灘嗰度影到嘅一條海蛇
喺廿一世紀初,有唔少海洋爬蟲類都受到威脅。例如喺目前世上 7 個物種嘅海龜當中,得一種唔係瀕危物種 :廿一世紀初嘅人類好鍾意去沙灘玩,而海龜係需要上沙灘嗰度生蛋先至可以繁衍嘅,人類嘅活動好多時都會搞到啲海龜乸唔敢上岸生蛋或者係破壞生咗落嚟嘅蛋,影響咗海龜嘅繁殖 ;人類造成嘅海洋污染 又會對海龜造成危害,例如人揼落去海嗰度嘅膠袋 噉,研究發現海龜成日都會當咗啲膠袋係白蚱 所以食啲膠袋落肚,搞到佢哋腸胃出問題[22] ;而且仲有啲地區(例如馬來西亞 )嘅人仲會攞海龜蛋嚟食。研究指,有唔少嘅海洋爬蟲類都因為人類嘅活動而瀕危,或者係開始移居去冇咁多人類嘅地方[23] 。
2020 年影到嘅一隻喺度搵嘢食嘅海龜
2020 年影到嘅一隻喺度搵嘢食嘅海龜
2012 年影到一條灣鱷由水面跳出嚟
2012 年影到一條灣鱷由水面跳出嚟
雀鳥
海鳥 泛指住喺海入面或者海邊嘅雀鳥 。到咗廿一世紀初,學界對海鳥嘅定義 有唔少爭議,例如係詏「一隻雀鳥物種要花幾多時間喺海入面或者海邊活動,先算係海鳥」等嘅問題,而且有啲俾人當係海鳥嘅雀鳥有陣都時會飛去內陸得好緊要嘅地方,例如海鷗 雖然一般俾人覺得係海鳥,但佢哋有時可以去到離海邊成幾千哩 咁遠。一般嚟講,海鷗 、信天翁 、企鵝 同埋身為美國 象徵嘅白頭海鵰 [歐 12] 等都會俾人當係海鳥[24] 。
2010 年影到嘅一隻海鷗
2010 年影到嘅一隻海鷗
2003 年影到、喺海面上面飛嚟飛去搵魚捉嘅信天翁
2003 年影到、喺海面上面飛嚟飛去搵魚捉嘅信天翁
海鳥都相當多樣化:有唔少海鳥都係識飛嘅食肉動物 ,例如白頭海鵰就出嗮名係海上猛禽 ,成日都會喺海邊嘅上空嗰度一路盤旋,一路捕住下面有冇獵物(主要係啲游得近水面嘅魚),而佢哋一旦見到獵物就會以高速度 向下俯衝,再用佢哋強而有力又尖銳嘅爪 一嘢插入獵物嘅身體,令獵物走唔甩[25] ;另一方面,海鳥又包括咗企鵝,企鵝唔識飛而且喺陸地上郁動得唔係咁快,但佢哋就出嗮名游水叻,一入咗水就能夠做到以每個鐘頭 6 - 9 km 咁快嘅速度嚟游,當中有啲物種仲可以去到每個鐘頭 36 km 咁快,用呢種高速度嚟捉魚食或者避開獵食者,而且佢哋仲能夠喺冇任何嘢幫助嘅情況下,潛水 潛到去成 170 至 200 米咁深嘅水嗰度[26] 。
白頭海鵰伸對爪出嚟捉水入面嘅獵物嘅一剎那; 幅相係喺 2012 年影到嘅。
白頭海鵰伸對爪出嚟捉水入面嘅獵物嘅一剎那; 幅相係喺 2012 年影到嘅。
2012 年喺南極影到嘅一隻企鵝
2012 年喺南極影到嘅一隻企鵝
哺乳類
有唔少哺乳類 都係靠海嚟生活嘅。喺廿一世紀初,已知嘅海洋哺乳類總共有 129 個物種咁多[27] ,有五大類:
呢啲動物對海嘅依賴程度不一:有啲海洋哺乳類係完全靠個海生活咁滯嘅,例如鯨魚就係噉,鯨魚連生仔 都會喺水入面進行,而且佢哋冇乜能力喺陸地上面活動,一旦上咗陸地就會死得好快(可以睇鯨魚擱淺 );有啲海洋哺乳類就係多數時間都喺水入面活動,但會上岸做某啲重要嘅生命活動,例如海獅就係噉,海獅响身體結構上明顯啱游水 多過啱喺陸地上面行,但佢哋會上陸地嗰度交配 ;另一方面,好似海獺同北極熊噉,佢哋嘅身體結構明顯適合喺陸地上面活動(有發達嘅髀 可以行路 ),會花相當多嘅時間喺陸地上面活動,但成日都因為「要獵食 喺水入面嘅獵物」等嘅原因而游水潛水[28] 。
2004 年影到嘅一隻海象公
2016 年影到嘅一隻海獺
2016 年影到嘅一隻海獺
一隻潛緊水嘅北極熊
一隻潛緊水嘅北極熊
同一般嘅哺乳類動物比起嚟,海洋哺乳類進化 到好識潛水 :同一般嘅哺乳類一樣,現存嘅海洋哺乳類都係用肺 嚟唞氣 嘅,唔似得魚噉可以有鰓 用嚟直接由水嗰度攞氧 ;噉亦即係話,就算係好似鯨魚呢啲冇咗水會死嘅海洋哺乳類都好,都梗要每隔一段時間就返上去水面嗰度唞吓氣;不過海洋哺乳類物種就往往進化到極之擅長閉氣 ,例如抹香鯨 [歐 13] 喺呢一點上就好出名[註 7] -抹香鯨喺水面唞咗一吓氣之後,就能夠做到連續噉喺水底嗰度活動一路閉氣閉成兩個鐘頭咁耐[29] 。
2013 年影到嘅一條抹香鯨乸同佢隻仔
2013 年影到嘅一條抹香鯨乸同佢隻仔
2008 年影到嘅一隻海牛
2008 年影到嘅一隻海牛
海洋生物學家 將佢哋研究嘅生物 物種 分類嗰陣好多時都係靠棲息地 嚟分類嘅。海洋生物學上比較多人研究嘅嘅海洋生態系統有以下呢啲:
海邊 :海邊係指陸地同海之間嘅交界;呢啲空間經已充滿咗好多生命 活動,例如係會上沙灘生蛋嘅海龜 、喺海邊捉魚 食嘅各種海鳥 、同埋俾浪 沖咗上岸嘅各種生物(常見嘅有海星 同白蚱 )呀噉。除此之外,有好多主要响陸地上生活嘅動物都好興喺海邊嗰度徘徊,想執一啲俾浪沖咗上岸嘅生物嚟食[35] 。
珊瑚礁 [歐 18] :珊瑚礁係地球上最密集最多樣化 嘅棲息地之一,係由珊瑚 [歐 19] 等曉累積鈣 嘅動物喺岩石 上面建立嘅,會吸引好多生物-例如係會食珊瑚嘅棘冠海星 ,仲有係小丑魚 等鍾意匿埋喺珊瑚入面避開大隻獵食者嘅細魚噉,都會喺珊瑚礁嗰度聚集。珊瑚礁呢家嘢喺熱帶 嘅淺水區嗰頭最常見,不過都有啲珊瑚能夠生存喺凍啲或者深啲嘅水嗰度[36] 。
俾浪沖咗上岸嘅海星同海葵
俾浪沖咗上岸嘅海星同海葵
遠洋帶 [歐 20] :遠洋帶係指開放嘅海 ,即係指海當中遠離陸地嘅一橛;一笪遠洋帶可以想像成一嚿由海水組成嘅圓柱體 ,周圍都掂唔到陸地;一般嚟講,遠洋帶嘅養份 會少啲,唔似得例如珊瑚礁 或者海藻林 噉,會有大柞植物喺度聚集同埋做光合作用 生產養份,即係話遠洋帶會冇咁多嘢食俾動物攞嚟維生,所以相對嚟講冇咁多生命活動。順帶一提,遠洋帶嘅生命活動往往都會為深海 提供養份-喺遠洋帶死咗嘅動物會沉落去深海嗰度,成為深海生物嘅一大養份來源[37] 。
深海 [歐 21] :一般嚟講,海面以下超過 1,000 米深嘅區域就可以算係深海;一到咗超過 1,000 米深,太陽光 就完全穿透唔到上面嘅海水,所以深海係完全漆黑一片嘅,亦即係話喺呢啲地方,植物因為做唔到光合作用所以生唔到,噉亦都表示响深海嗰度唔會有動物係食齋 嘅,呢啲動物一係就食肉 獵食第啲深海動物,又或者係食腐 食嗰啲由遠洋帶沉落嚟嘅死屍 [38] 。深海係一種相當極端嘅環境:除咗冇光之外,深海生物仲要面對極大嘅壓力 -正常嚟講,愈深水嘅地方壓力就愈勁,據估計,一隻喺海底 1,000 米深嘅地方活動嘅動物要承受相當於海面壓力 100 倍咁勁嘅壓力,而再深啲嘅地方壓力會仲勁啲[39] ;深海仲會因為海底火山 而出現極端嘅溫度;因為噉,深海有唔少嘅嗜極生物 [歐 22] (能夠頂得順多數生物都頂唔順嘅嘢),例子可以睇吓曉由海底火山噴出嘅熱能 嗰度攞能量 維生嘅巨型管蟲 [歐 23] [40] 。
... 等等。
2007 年喺遠洋帶影到嘅一條跳出水面嘅座頭鯨
2011 年喺深海影到嘅一柞巨型管蟲 (紅色一條條嗰啲) 2011 年喺深海影到嘅一柞巨型管蟲 (紅色一條條嗰啲)
深海魚 喺形態上好多時都同一般嘅魚好唔同。
2006 年喺香港海洋公園 影到嘅一座雕像 ;喺廿一世紀初,世界多地都有主題公園 好似海洋公園噉用海做主題,會幫手宣傳 有關海洋生物嘅知識。
海洋生物學呢家嘢歷史相當悠久:早喺公元前 4 世紀嘅古希臘 哲學家 阿里士多德 [歐 24] 經已有喺度觀察 同紀錄自己見到嘅海洋生物 [41] ,不過當時嘅世界仲未有科學方法 呢樣嘢;而一般認為,現代嘅海洋生物學係喺 15 世紀後先成形嘅-15 世紀至 18 世紀係大航海時代 ,嗰時嘅歐洲人 坐住船遊勻嗮全世界,仲喺世界多地嘅海嗰度採集咗好多唔同嘅海洋生物樣本 ,呢啲研究都為現代嘅海洋生物學奠定咗基礎[42] ;而喺 19 世紀中,馬恩島 嘅自然歷史 專家愛德華·福布斯 [歐 25] 發表咗一系列嘅學術文章,討論佢對海洋生物同海洋生態嘅觀察,俾人認為係現代海洋生物學-用科學方法研究海洋生物嘅學問-嘅正式開端[43] 。
海洋生物學同第啲科學 領域一樣,唔淨只會靠觀察,仲會想用實驗 嚟驗證有關海洋生物嘅假說 同理論 。世上第一間海洋實驗室係法國 喺 1872 年開嘅羅斯歌夫生物學觀察站 [歐 26] ,另一間出名嘅海洋生物學實驗場所係美國 喺 1903 年開嘅斯卡臘普斯海洋研究所 [歐 27] 。呢啲研究所都有齊嗮潛水用嘅架生、潛水艇同埋聲納 等嘅設備用嚟做海洋生物研究。到咗廿一世紀初,海洋生物學經已有咗龐大嘅知識體系,而且增進人類對海洋生物嘅理解仲有廣泛嘅實用價值,例如對海魚嘅知識幫到手研究點樣更加有效率 噉養殖攞嚟食嘅魚 呀噉[44] 。
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藍環八爪魚係世上最毒 嘅海洋生物之一,佢咬一啖經已可以喺幾分鐘之內攞一個大人條命。
就算到咗廿一世紀初,海仲有好多地方係人類 未探索過嘅,所以「現存物種當中有幾多百分比 嘅係海洋生物」呢條問題科學家 仲未答到。
順帶一提,淡水 定義係「鹽濃度少過 0.5% 嘅水」。
亦都有一部份嘅兩棲類 物種 對於鹹水係「頂得順唔會死,但依然唔鍾意鹹水」。
Aristotle;希臘文 :Ἀριστοτέλης
法文 :Station biologique de Roscoff
Scripps Institution of Oceanography
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