引言

友恩-杰恩·萊恩、馬蒂亞斯·格林



海洋。遼闊而蔚藍(lán)的海洋（平均深度約為4000米）為不計(jì)其數(shù)的生命提供了賴以生存的家園。它能調(diào)節(jié)氣候，為人類提供一種交通方式，也是人類的食物來源和娛樂場(chǎng)所。海洋是一種極其重要的資源，對(duì)地球系統(tǒng)而言如此，對(duì)我們而言也是如此。短至幾秒鐘，長(zhǎng)到數(shù)十億年，海洋隨時(shí)間不停變化著，是一種為我們所利用也被我們?yōu)E用的資源。在這本書中，我們將介紹海洋這一對(duì)于塑造地球和地球生命至關(guān)重要的系統(tǒng)。我們的地球是獨(dú)一無(wú)二的：它是太陽(yáng)系中唯一一顆表面有液態(tài)水的行星（盡管火星和金星上都出現(xiàn)過海洋）。海洋之所以能存在于地球上，是因?yàn)榈厍蚺c太陽(yáng)的距離足夠遠(yuǎn)、地球公轉(zhuǎn)的速度足夠快，海水不會(huì)結(jié)冰或沸騰。海水的特殊性質(zhì)讓地球能夠同時(shí)擁有兩極地區(qū)的海冰和靠近熱帶地區(qū)可供游泳的溫暖海水。地球上的海水，總體積13.5億立方千米，最有可能來自太空，經(jīng)由富含水冰的小型物體（類似于目前在地球和火星之間圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)并撞擊地球的小行星）來到地球。地球上各種大小和形狀的海洋至少存在了38億年。

地球上生命的出現(xiàn)和進(jìn)化最有可能發(fā)生在35億年前的海洋中。但如果海洋沒有存儲(chǔ)太陽(yáng)熱量和鹽分的能力，如果沒有洋流在洋盆中流動(dòng)以遠(yuǎn)距離輸送并重新分配熱量、鹽分以及其他物質(zhì)，生命就不可能出現(xiàn)。海洋通過與大氣的相互作用來調(diào)節(jié)氣候，使遠(yuǎn)離陸地、沒有生命的地區(qū)成為充滿生機(jī)的港灣。大型海洋環(huán)流系統(tǒng)受洋盆的形狀影響，而洋盆又受大規(guī)模地質(zhì)作用的控制。其他地質(zhì)過程則塑造了海灘和海岸線，而水下隆起、丘陵和山脈承載著豐富的生態(tài)系統(tǒng)，其中生存著各種大小、形狀和形式的生命，從微小的單細(xì)胞浮游生物到巨大的藍(lán)鯨，不一而足。在這樣一個(gè)相互聯(lián)系的系統(tǒng)中，要想理解某一種海洋過程，就必須理解其他的海洋過程。如果海洋真是地球生命的起源，或許我們?cè)谄渌�地方尋找生命時(shí)應(yīng)該把重點(diǎn)放在那些有海洋的行星上。

與此同時(shí)，我們運(yùn)用一系列手段來探索海洋從在碼頭或坐著小艇用簡(jiǎn)單的瓶子收集水樣，到由大型專用研究船部署的極度靈敏的儀器。系泊設(shè)備、潛水器、游泳機(jī)器人和最新地球軌道衛(wèi)星的探索周期從數(shù)周到數(shù)年不等，它們每秒不間斷地對(duì)海洋進(jìn)行探測(cè)，收集到了許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)模型（與用于天氣預(yù)報(bào)的計(jì)算機(jī)模型類似）以及數(shù)學(xué)和物理理論的幫助下，我們可以窺見海洋的運(yùn)行方式和海洋的未來。

目前看來，未來并不像我們希望的那樣光明。一方面，人類活動(dòng)引起的氣候變化正威脅著海洋，導(dǎo)致海水迅速變暖；另一方面，為了阻止地球氣候變化加速，海洋吸收大氣中多余的二氧化碳并將其埋藏在最深處。隨著時(shí)間的推移，海冰融化、海平面上升、海洋酸化、塑料污染、生態(tài)系統(tǒng)變化及其對(duì)許多物種的威脅、水域的改變及其后果都變得越來越明顯。然而，在過去，在氣候發(fā)生變化的每個(gè)時(shí)代，總存在著贏家和輸家。當(dāng)今這個(gè)時(shí)代也不例外：北極熊為了捕食努力尋找海冰，暖水物種正在往緯度更高的地區(qū)尋找新的家園，生活在北極的體型較小的浮游植物開始與體型較大的單細(xì)胞生物競(jìng)爭(zhēng)。

為了幫助讀者了解海洋，同時(shí)為介紹海洋研究領(lǐng)域的重要引路人，我們一共匯集了來自海洋學(xué)界的50篇短文，每篇短文自成一個(gè)主題，每個(gè)主題包含3秒鐘沖浪（關(guān)鍵概念）、30秒探索神秘的海洋（海洋信息）以及3分鐘探索（認(rèn)知拓展）。這些主題被分為不同的章節(jié)，海洋基礎(chǔ)知識(shí)是全書的開篇，解釋了海洋的基本特征以及眾所周知的海洋現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的。從陸架邊緣海到深海再到極地，海洋自然地理將帶你游覽構(gòu)成全球海洋的不同類型的水體。接下來，海洋、天氣與氣候?qū)⑸钊胩接懞Ｑ髮?duì)氣候變化的反應(yīng)，以及海洋如何決定天氣和氣候。從最小的微生物到地球上現(xiàn)存最大的哺乳動(dòng)物，活力海洋將介紹各種海洋棲息地和以海洋為家的生物。海洋探索、觀察與預(yù)測(cè)將詳細(xì)介紹過去和現(xiàn)在我們探索海洋的情況，以及這些探測(cè)如何幫助我們使用最先進(jìn)的技術(shù)更好地預(yù)測(cè)未來的海洋和氣候。從塑料到人工照明，海洋污染將討論人類對(duì)海洋的影響。最后，地球演化與地外海洋將從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的地質(zhì)時(shí)間視角來觀察海洋地質(zhì)和其他行星上的潛在生命。

通過了解如何更好地管理我們的海洋，以及它們?nèi)绾卧跍p緩氣候變化方面發(fā)揮作用，我們希望能夠獲得勝利，不僅是為我們自己，也是為了我們的地球。