海洋生態動力學

現代海洋學從建立的初期開始就已經決定了它的性質：物理、生物、化學、地質交叉的綜合應用科學。隨著對海洋系統觀測所揭示出的海水運動，生物種群、地質地貌和海水成分的現象日益增多，海洋學家們不再滿足於對現象直觀描述性的理解，從而開始了對各種過程機理的研究和探討。由於海洋中各種自然現象過程的複雜性以及觀測和試驗手段的落後，人們逐漸地認識到多學科的綜合研究必須基於對各種現象自身內部的了解。由此，海洋學的各門學科：物理海洋學，海洋生物學，海洋化學，海洋地質學以及海洋生態學就是在此背景下發展起來的。區別于海洋生物學，海洋生態學更強調環境對生物圈的影響。但是，由於對物理過程缺乏了解，傳統的海洋生態學實際上仍是－門以生物為主的學科，在很大程度上可以歸為海洋生物學的範疇。

自20世紀70年代以來，海洋學的研究更受各沿海國家的重視。隨著研究基金的增加，海洋學各分支學科的研究有了突破性的發展。以物理海洋學為例，80年代由美國麻省理工學院和吾茲霍爾海洋研究所物理海洋學家們提出的大洋風生環流理論，標誌著物理海洋動力學的研究進入了成熟的階段。隨後全球海洋研究計劃、衛星遙感海洋監測、近岸環流及鋒面、風生混合層，潮汐混合和底邊界層等的研究使人們對海洋中的風生、溫鹽環流、層化結構、中尺度渦旋的產生和演變、海水可壓縮性所產生的聲波以致地轉效應隨緯度變化產生的羅斯貝波等各種海洋波動、控制海水交換和混合等物理過程都有了－系列較為深入的認識。同樣，隨著聲納技術在生物量觀測方面的應用，衛星和遙感的發展，全球表層生物量的監測已變成現實。海洋生物學從傳統的實驗室內純生物的種群分類已發展成為－個更重視海洋環境對生物量的時空分佈影響的綜合性學科。這－學科正朝著兩個方面發展：分子生物學和生態動力學。前者著重於生物的形成機理，後者著重於環境對海洋生物量時空分佈、再產生、循環機理和生物多樣性之間的耦合關係。

雖然海洋生物模型的發展已有較長的歷史，但是，就我們對整個物理、生物、化學相互作用機理了解而論，海洋生態動力學的研究仍處於－個初級階段。傳統的研究方法強調生物自身的循環系統，在某種程度上忽視了環境場四維時空結構的演變與生物場的聯繫。在省略了驅動生物分佈和演變的物理環境場條件下，過度地追求生物過程的完整性和與觀測資料的擬合程度，造成了這－學科的研究停滯不前的現象。

從"點"的概念發展到"場"的概念是海洋生物動力學的一場革命。以"場"為背景，對物理、生物、化學相互作用過程的研究是生態動力學模型發展的基礎。由於生物過程的複雜性和各種生物參數的不定性，－個正確的研究方法顯然尤其重要。以較完整的物理過程為基礎，從簡單的生物過程開始，－步－個腳印地研究物理與生物場的耦合關係已成為當今海洋生態系統動力學研究的潮流。

海洋學從整體劃為各分支，隨後又回到整體的發展過程，代表著每－個環境應用科學的發展趨勢。海洋生態系統動力學已逐步地將海洋各學科研究聯繫起來。它的發展在－定的程度上代表了整體海洋學的研究水平和方向。在深刻理解物理、生物和化學各過程相互作用機理的基礎上，建立實用於評估海洋生態環境狀況和預測海洋生態系統平衡、演變的數學模型已成為沿海各國尋求經濟持續發展的科研戰略。

近年來，隨著沿海地區人口的日益增長和工業以及群眾性海水養殖業的迅速發展，中國沿海的生態環境巳受到了較為嚴重的破壞。赤潮的頻繁出現，魚病突發與大量的人工養殖魚、蝦大面積、毀滅性的死亡無不與生態環境場的惡化有關。人們在付出具大的經濟代價后已逐漸地認識到了保護人類賴於生存的海洋環境的重要性，以致日益迫切地希望從科學的角度上認識和利用海洋。我們這本書正是在這樣的氣候下為滿足國內海洋研究工作者和研究生的需要撰寫而成的。