我們到海邊游泳，看到海水碧藍(lán)剔透，喝一口卻又成又苦又澀，再口渴也只能望洋興嘆。然而與之相連的江河水都是淡淡的。為什么？這是因?yàn)楹Ｋ镉写罅康穆然c、氯化鎂、硫酸鎂、硫酸鈣、碳酸鈣、亞硫酸鉀、溴化鎂等物質(zhì)。

人類在陸地上發(fā)現(xiàn)的100多種元素中，現(xiàn)在已經(jīng)確定海水里有其中的80多種。這些元素在海水中的含量差別很大，除了構(gòu)成水的氫和氧以外，絕大部分呈離子狀態(tài)。每升海水中含有1毫克以上的元素除組成水的氫和氧元素之外，只有12種：鈉、鎂、鈣、鉀、鍶、氯、硫、碳、溴、硼、氟和硅，前11種占海水中全部溶解元素含量的99‰。平均1立方千米的海水中含有3570萬噸的化學(xué)物質(zhì)，其中海水里溶解物質(zhì)主要是鹽，其次是硫酸鈣、硫酸鎂、氯化鎂、溴化鈉、氯化鉀等，此外還有金、鈾等海水微量元素。

溶解于海水中的氧、二氧化碳等氣體，以及磷、氮、硅等營養(yǎng)元素，對(duì)海洋生物的生存極為重要。海水中的溶解物質(zhì)不僅影響著海水的物理化學(xué)特征，而且也為海洋生物提供了營養(yǎng)物質(zhì)和生態(tài)環(huán)境。

海水中的鎂

鎂在海水中的濃度為1290毫克／升，以離子形式存在，總量約為1800億噸，有苦澀味。鎂是機(jī)械制造工業(yè)重要的金屬材料，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造、艦船建造、汽車生產(chǎn)、常規(guī)武器制造、核設(shè)施建造等，乃至生物生長，都離不開鎂。比如，煉鋼工業(yè)，需要含雜質(zhì)量在2％～4％以下的優(yōu)質(zhì)鎂，才能煉出優(yōu)質(zhì)鋼、特種鋼，而陸地上天然菱鎂礦砂燒結(jié)后制成的鎂是達(dá)不到這個(gè)要求的，只有海水中提取的純度在96％～98％乃至99．8％以上的高純度鎂砂，才能滿足冶金工業(yè)的特殊需要。為了防滑，舉重運(yùn)動(dòng)員用來擦手的白色粉末就是具有很強(qiáng)吸濕能力的碳酸鎂。節(jié)日里美妙煙花中銀白色的火花就是鎂粉燃燒所釋放的耀眼光芒。人間美味“豆腐”就是用“鹵水”——主要成分是氯化鎂與豆汁化合成的，因此豆腐水味道稍稍有點(diǎn)苦味。

目前，世界主要鎂生產(chǎn)國大約有一半的產(chǎn)量來自海水提鎂。海水提鎂的工藝技術(shù)是：先把石灰乳注入到盛有海水的容器中，使海水中的鎂離子變?yōu)闅溲趸V沉淀，從海水中濾出純度較高的氫氧化鎂再加鹽酸，使之生成氯化鎂，并將其溶液煮沸、濃縮、烘干成無水氯化鎂，經(jīng)過電解氯化鎂，便得到金屬鎂。

海水的溫度

如果有人告訴你“海水曾經(jīng)很燙”，你會(huì)相信嗎？

曾經(jīng)有兩名法國科學(xué)家用離子儀對(duì)大量古老的沉積硅質(zhì)巖進(jìn)行研究，測(cè)定這些巖石中硅和氧的各種同位素比例。這種比例可以反映出沉積物中二氧化硅的數(shù)量，而這一數(shù)量又取決于所形成環(huán)境海水的溫度。

經(jīng)過7年努力，研究人員證實(shí)了海水曾經(jīng)高達(dá)80攝氏度，并表示海水溫度從20億年前開始加速下降，直至8億年前下降到20攝氏度左右。他們指出，科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的地球上最早的生命是35億年前的細(xì)菌，但真正的多細(xì)胞生物直到近6億年才出現(xiàn)，這可能是因?yàn)榇藭r(shí)的海水溫度更適合生命的繁殖和進(jìn)化。

目前，我們通常所說的海水溫度一般指海洋表面的水溫，水的熱力學(xué)性質(zhì)決定著海水溫度狀況。水具有很大的熱容量，它比土壤大2至3倍，比巖石大5至7倍，比空氣大3000多倍。地表熱能主要來自太陽輻射。海洋面積遼闊、水量多、熱容量大，所以海水溫度變化緩慢，變化幅度很小。來自太陽輻射的能量主要儲(chǔ)于海洋中，它對(duì)全球氣候起著顯著的調(diào)節(jié)作用。

但是，不同的海域，海水表層溫度狀況還是不一樣的，這主要受地理緯度的制約，還受沿岸地形、氣象、洋流等的影響。

一般來說，低緯度海區(qū)的水溫高于高緯度海區(qū)的水溫。同一海區(qū)的水溫，夏季高些，冬季低些。與同緯度海區(qū)相比，有暖流流過的海區(qū)，水溫要高些；有寒流流過的海區(qū)，水溫要低些。大洋表層年平均溫度，在赤道為27攝氏度左右，南北緯30°～40°為18攝氏度左右，兩極水域低于0攝氏度。由于南半球海洋面積更廣，北半球大陸相對(duì)集中，以致相同緯度，北半球的海水表層溫度比南半球高，但底層差別不大。

大洋與海的表層水溫狀況有所不同。大洋中心部分不受大陸影響，表層水溫穩(wěn)定，而內(nèi)海、邊緣海受大陸或所在地區(qū)氣候影響顯著，表層水溫差異很大。例如，波斯灣、紅海既處于熱帶干燥氣候區(qū)域，又深入大陸內(nèi)部，深受大陸影響，其表層水溫可達(dá)35攝氏度，比赤道帶海洋表層水溫高。

古詩詞中說：“高處不勝寒”。大氣的溫度隨高度遞減，通常每升高100米，氣溫降低1攝氏度，海水正好相反。海水溫度垂直分布相當(dāng)簡(jiǎn)單，在水深350米左右處，有一恒溫層，在恒溫層以下，海水溫度隨深度增加而降低，在水深3～4千米處，溫度達(dá)到1～2攝氏度或更低，無論在熱帶或寒帶，都是如此。

每天海水溫度都會(huì)隨著太陽的輻射而發(fā)生微小的變化，表層水溫的每日變化的最高值和最低值出現(xiàn)的時(shí)間與太陽的輻射強(qiáng)度有直接的關(guān)系。每天中午12點(diǎn)左右是每天太陽輻射最強(qiáng)的時(shí)候，海水的最高溫度一般會(huì)在午后2點(diǎn)左右出現(xiàn)；每天夜間海水的溫度都會(huì)降低，到凌晨4點(diǎn)，海水的溫度會(huì)下降到全天最低點(diǎn)。從日變化的角度來看，熱帶海水溫度在0．5至1攝氏度之間變化，溫帶海水溫度變化幅度為0．4攝氏度左右，在寒帶海水溫度變化幅度只有0．1攝氏度左右，內(nèi)海因受大陸影響可達(dá)2至4攝氏度。

從季節(jié)變化來看，海水溫度在大洋中心部分很少超過1至2攝氏度，在熱帶與寒帶一般不超過2至3攝氏度，溫帶海水溫度受大氣溫度變化影響較大，可達(dá)5攝氏度左右。在洋流流經(jīng)的海域，水溫季節(jié)變化可達(dá)5至10攝氏度。內(nèi)海、邊緣海超過15攝氏度，例如我國渤海深入內(nèi)陸，又處于溫帶，水溫季節(jié)變化大于20攝氏度。

海水中的有機(jī)物

存在于海水中的有機(jī)物，廣義地講，包括大到鯨魚小到分子甲烷的所有有機(jī)物。但我們這兒所說的有機(jī)物，主要是海水中海洋生物的代謝物、分解物、殘骸和碎屑等，它們是海洋中固有的。還有一部分是陸地上的生物和人類在活動(dòng)中生成的有機(jī)物，通過大氣或河流帶入海洋中的。從狀態(tài)來說，海水中的有機(jī)物可分為三類：溶解有機(jī)物、顆粒有機(jī)物和揮發(fā)性有機(jī)物。

溶解有機(jī)碳通常在深度100米以內(nèi)的上層海水中的含量較高，有季節(jié)性變化，高時(shí)可達(dá)1．3毫克碳／升。海水深度越大，溶解有機(jī)碳含量越小，在深度超過300米的海水中，其含量幾乎沒有季節(jié)性變化。有些海區(qū)的溶解有機(jī)碳含量，可低至0．2毫克碳／升。在海洋沉積物間隙水中，溶解有機(jī)碳的濃度很高，可達(dá)100～150毫克碳／升。海水中顆粒有機(jī)碳含量為20～200微克碳／升，多數(shù)在幾十微克碳／升左右。在上層海水中，顆粒有機(jī)碳的含量大約只有溶解有機(jī)碳的1／10，而在深水中，則只有1／50。近岸海域中顆粒有機(jī)碳的含量，可比大洋水高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。一般初級(jí)生物生產(chǎn)力高的海域，顆粒有機(jī)碳含量也高，如在秘魯流和北大西洋海水中，其含量在夏季可大于100微克碳／升。海水中揮發(fā)性有機(jī)碳的含量，為總有機(jī)碳的2％～6％。

氨基酸類氨基酸類包括各種酸性的、中性的和堿性的氨基酸。溶于海水中的氨基酸類既有游離氨基酸，也有肽和蛋白質(zhì)等結(jié)合的氨基酸，它們?cè)诖笱蠛Ｋ械目偤繛?～90微克／升，但在近?；蛏锷a(chǎn)力高的海域，總含量可高達(dá)400微克／升。海水中氨基酸類化合物，無論游離的或結(jié)合的，都以甘氨酸、絲氨酸、丙氨酸、鳥氨酸等的含量居多。

碳水化合物碳水化合物包括單糖類和多糖類。在溶于海水的碳水化合物中，后者的含量通常高于前者。大洋中的糖類，已確定的有葡萄糖、半乳糖和甘露糖等巳糖，鼠李糖、木糖和阿拉伯糖等戊糖，還有糖醛酸等。糖的總含量為200～600微克／升。個(gè)別糖的含量只有幾到幾十微克／升。

類脂化合物溶于海水中的類脂化合物，包括分子中碳原子個(gè)數(shù)為10～22的飽和及不飽和的游離脂肪酸，以及烴類、甘油酯、磷脂、蠟酯和甾族化合物等。各種類脂化合物在海洋中的分布不同，例如，北大西洋海水中的總脂肪酸含量為13～60微克／升；墨西哥灣海水中的類脂化合物含量為溶解有機(jī)碳的15％～20％：南大洋水中的類脂化合物含量較多，占溶解有機(jī)碳的40％～55％。海水中甾醇類的含量較低，通常只有數(shù)微克／升。

維生素類維生素類已定量測(cè)定過的有維生素B12、維生素B1和生物素，它們?cè)谏疃葹?～100米的大洋水中的平均含量分別為0．1、0．8和1．8微克／升，在近岸海水中的含量較高。

有機(jī)污染物隨著近代工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，海水中帶入了相當(dāng)量的有機(jī)污染物。早在1972年，多氯聯(lián)苯（PCBs）在北大西洋表層水中的平均含量達(dá)3．5×10－2微克／升，直至3000米深處還能測(cè)出。農(nóng)藥DDT在海水中的分布也很廣泛，經(jīng)由大氣傳播，在南極海域中都能測(cè)到。此外，海洋還受到石油烴類的污染。

海水中已測(cè)定的溶解有機(jī)物，還有尿素、核苷酸、三磷酸腺苷和其他含氮化合物，并且有微量的生物體的次級(jí)代謝物，如激素和化學(xué)傳訊物質(zhì)等。其余的溶解有機(jī)物，雖然化學(xué)組成仍不清楚，但已了解到其中60％～80％的物質(zhì)，是能抵制氧化和細(xì)菌分解的腐殖質(zhì)類化合物，它們是碳水化合物、氨基酸、脂肪酸、芳香烴、酚和醌等有機(jī)化合物經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)過程和生物化學(xué)過程形成的。

海洋有機(jī)物，在海洋中經(jīng)歷著錯(cuò)綜復(fù)雜的相互轉(zhuǎn)變，大部分有機(jī)物最后形成了有機(jī)碳在海洋中循環(huán)。海水有機(jī)物的儲(chǔ)存、輸入和損失之間，有一定的比例關(guān)系。溶解有機(jī)物對(duì)海水的性質(zhì)和海洋生物的影響最為突出。

海洋動(dòng)物

游泳生物（自游生物）是具有發(fā)達(dá)的運(yùn)動(dòng)器官、游泳能力很強(qiáng)的一類大型動(dòng)物，包括海洋魚類、哺乳類（鯨、海豚、海豹、海牛）、爬行類（海蛇、海龜）、海鳥以及某些軟體動(dòng)物（烏賊）和一些蝦類等。從種類和數(shù)量上看，魚類是最重要的游泳生物。游泳生物大部分是肉食性種類，草食性和碎屑食性的種類較少，很多種類是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的高級(jí)消費(fèi)者。

游泳動(dòng)物需要在很大空間內(nèi)尋找食物，同時(shí)在靜止時(shí)也需要克服重力的影響，因此是水層物種中能量需求量最大的種類。

游泳動(dòng)物在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然要克服水介質(zhì)對(duì)其身體的阻力，它們?cè)隗w型上通常都具有魚雷形（流線型）的身體，這種體形在運(yùn)動(dòng)時(shí)遇到的阻力最小。一些海洋哺乳類身上的毛消失或變短、乳腺扁平，都有減少運(yùn)動(dòng)阻力的作用。這是動(dòng)物在進(jìn)化的歷史過程中適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。

游泳動(dòng)物停止運(yùn)動(dòng)時(shí)為了保持身體的漂浮狀態(tài)，必須具備某些浮力適應(yīng)機(jī)制，大部分魚類具氣鰾，其體積約占身體體積的5％～10％，它們能調(diào)節(jié)氣鰾內(nèi)的氣體含量，從而使身體得以保持懸浮在一定的水層里。進(jìn)行空氣呼吸的游泳動(dòng)物，具備肺這種充氣腔，有助于保持浮力。有的魚類（如鯊魚）是在體內(nèi)增加脂類物質(zhì)，這些比海水輕的物質(zhì)可沉積在肌肉、內(nèi)部器官和體腔等部位。例如，鯊魚的脂類物質(zhì)主要貯存在肝臟，而海洋哺乳動(dòng)物的脂類物質(zhì)通常是貯藏在皮下（脂肪層），不僅可增加浮力，還可減少身體熱量散失。

很多海洋游泳動(dòng)物有周期性的洄游習(xí)性，魚類洄游通常包括下述三種類型，它們往往代表游泳動(dòng)物生命過程中的三個(gè)主要環(huán)節(jié)，或性成熟后生活周期的三個(gè)主要階段。

1）產(chǎn)卵洄游產(chǎn)卵季節(jié)前集群游向產(chǎn)卵場(chǎng)的洄游。根據(jù)產(chǎn)卵場(chǎng)的不同又分為：①由外海向近岸淺海的洄游，如我國的小黃魚、鮐魚等每年春季洄游到黃海北部和渤海灣內(nèi)產(chǎn)卵；②溯河洄游，由大海游向河口并溯河而上到適宜的產(chǎn)卵場(chǎng)產(chǎn)卵，如鮭魚、鱘魚等都有溯河洄游的習(xí)性，隨后幼體洄游到海洋繼續(xù)成長至成體，成體產(chǎn)卵后有的死亡（如太平洋鮭），有的可再次進(jìn)行洄游（如大西洋鮭）；③降海洄游，成體大部分時(shí)間在淡水中度過，性成熟后向河口移動(dòng)，聚集成群游向深海產(chǎn)卵，然后死去，如美洲鰻鱺和歐洲鰻鱺的產(chǎn)卵洄游。

2）索餌洄游

為尋找或追逐食料所進(jìn)行的洄游，在產(chǎn)卵后的親體群和性成熟前的群體中表現(xiàn)得較為明顯。例如，鯨在溫帶水域生殖，越冬后夏季游向南大洋或北冰洋索餌。太平洋金槍魚也有索餌洄游習(xí)性。

3）越冬洄游

主要是暖水性游泳動(dòng)物的一種習(xí)性，通常是在晚秋和初冬水溫下降時(shí)集群游至適于過冬的海區(qū)，如我國黃海、渤海的小黃魚總是游向海底水溫較高的濟(jì)州島附近越冬。

1．魚類

魚類是海洋中最重要的游泳動(dòng)物，在分類上包括以下三個(gè)綱。

1）圓口綱

屬最古老種類，如七鰓鰻和盲鰻，口部為吸盤環(huán)繞，體壁類似鰻鱺，無鱗片。七鰓鰻是寄生性種類，用吸盤吸附在其他魚類體上進(jìn)行攝食。圓口綱現(xiàn)存50種左右，有的能生活在淡水中。

2）軟骨魚綱

軟骨魚類也稱板鰓魚類，其特征是軟骨，無骨鱗，如鯊、鰩和缸，現(xiàn)存大約300種。鯊魚是其中最重要的類群，多為捕食性，不過，鯊魚中個(gè)體最大的姥鯊和鯨鯊卻是食浮游生物的種類（用特化的鰓耙過濾浮游生物），其長度分別可達(dá)14m和20m左右。鰩身體側(cè)扁，多生活在底層，捕食底棲動(dòng)物，其中的大型種類蝠鲼是食浮游生物的。

鯊和鰩通常行體內(nèi)受精，只產(chǎn)生少量的大型卵，大多數(shù)的鯊魚和所有的缸產(chǎn)出的是幼魚；鰩產(chǎn)的卵則有保護(hù)袋（黏附在基質(zhì)上），幾周或幾個(gè)月后才孵出幼體。這種繁殖方式的特點(diǎn)是生殖率低，但后代的成活率高。

3）硬骨魚綱

硬骨魚類具有硬骨骼，現(xiàn)存海洋魚類多屬這一綱，約有2萬多種。硬骨魚類的食性包括食浮游生物者和食魚者，前者如鯡魚、沙丁魚和鯤魚，體型較小，由于處在較低的營養(yǎng)級(jí)，所以產(chǎn)量很高。大型魚類（如鱈魚）幼體可攝食浮游生物，成體則捕食其他魚類。大型的大洋魚類（如金槍魚和鲹科魚類）則屬食魚的種類。一些底棲魚類（如舌鰨）只攝食底棲生物（蛤、蠕蟲和甲殼類），另一些底棲魚類（如鰈、鲆）則攝食小魚。珊瑚礁魚類比較特殊，適應(yīng)于攝食珊瑚蟲和珊瑚礁等其他生物。

生活于海洋中層（300～1000m）的魚類有1000多種，其中大多數(shù)種類個(gè)體較?。?5～70mm），其中有300多種巨口魚類，具典型的大顎，上有很多尖齒，捕食浮游動(dòng)物、烏賊和其他魚類。很多種類的消化器官伸縮性很強(qiáng)，可容納大型獵物。另一類是燈籠魚，有200～250種。以上兩種魚類都具有發(fā)光器，有共生的發(fā)光細(xì)菌，發(fā)出的光作為誘餌、尋找獵物或配偶用。

深海（超過1000m深）魚類較少，其中主要是鮟鱇魚類，同樣有發(fā)光器，有些鮟鱇魚的雄體附著在雌體上。由于深海生物數(shù)量稀少，這類“雌雄同體”有利于繁殖后代。