人类未来的食粮
有人说,我们正处在一个饥饿的世界,地球上有25亿人食不果腹,有超过10亿人营养不良,仅有40%的人能够满足一昼夜30克蛋白质的需要。据联合国粮农组织统计,1985年全世界需要蛋白质37828万吨,其中动物性蛋白13207万吨,植物性蛋白24621万吨。
21世纪初,世界人口增至65亿,而耕地面积则减少1/3,森林和牧场的面积可能减少1/2,物种灭绝的速度将越来越快。仅靠陆地植物和动物将无法维持未来人类的生活和生存。美国著名未来学家、《第三次浪潮》的作者托夫勒指出:对于一个饥饿的世界,海洋能够帮助解决基本的粮食问题,能为我们提供几乎无穷的蛋白质。世界未来学会的一项预测认为:未来的海洋农业将超过陆地农业。
浩瀚无垠的海洋,是一个巨大的食品宝库,那里生长着20多万种海洋生物,可为人类提供极为丰富的蛋白质。仅近陆海区生长的藻类产量就比目前全世界小麦的总产量还要多20多倍,仅鱼类产品每年就可为人类提供30亿吨,至少够300亿人尽情享用。海洋给人类提供食物的能力,约为陆地上所能种植的全部农产品的1000倍,而现在人们对海洋生物的利用率还不到1%。
海洋渔业是为人类提供海洋动植物蛋白的重要产业。随着人口的增长和人们营养水平的不断提高,人类对海洋水产品的需求量也将急剧增加。据统计,世界海洋渔获量1950年为1800万吨,1986年增至8000万吨,占世界渔获总量的90%左右。
太平洋海域辽阔,鱼类资源非常丰富,是世界各大洋中渔获量最高的海域。1977年产量为3259万吨,占世界海洋渔获量的52%左右。大西洋次向之,1977年产量为2642万吨,占世界海洋渔获量的42%左右。2008年,世界渔获量接近9000多万吨。从渔获量的海洋分布来看,虽然大陆架的面积只占世界海洋总面积的7.6%,但其渔获量却占总渔获量的90%以上。从海洋的垂直方向来看,100米以上的表层中,每平方公里的渔获量为12.5公斤,而在100~200米的水层中,渔获量将减少到5.4公斤,1000米以下的渔获量就更少。
从各国渔业的生产情况来看,1977年超过100万吨的国家和地区有18个,其总渔获量为5577吨,占世界渔业总产量的74.2%。1982—1983年海洋渔获量超过100万吨的国家和地区有17个,处于前5位的国家是:日本,一直处于首位,为1079万吨;苏联,一直处于第二位,达905.7万吨;美国,由20世纪70年代以来的第五位跃居第三位,达399万吨;智利,由20世纪70年代的第十六位跃居第四位,达383万吨;中国,由20世纪70年代的第三位降至第五位,仅有337万吨。1990年,中国年总渔业产量超过苏联和日本,首次位居世界第一。1998年以后,年总渔业产量均超过1000万吨。
几千年来,人类一直是面朝黄土背朝天,刀耕火种,土里刨食,黄土地成了人类赖以生存的命根子。海洋是一个无与伦比的广阔天地,能不能在那里“种田”、“放牧”、“耕耘”和“收获”呢?
为了给人类提供种类繁多、营养丰富、数量巨大的食粮,人类于20世纪70年代中期开始探索海洋水产品生产农业化和牧业化的途径。1970年世界海水养殖产量为100万吨左右,到1980年就上升为300多万吨,1985年达到2000万吨,预计2000年将达到5000万吨。
如果与陆地畜牧业相比,海洋农牧化生产具有许多优越性。它可立体化进行,水域的表面、中间和海底均可综合利用。“天高任鸟飞,海阔凭鱼跃”,在地球这个硕大无朋的生物圈中,人类对鱼虾贝藻等海产品的依赖性将越来越大。由于粮食的短缺,在未来,像中国、非洲等素以粮、菜等碳水化合物为主的饮食结构必将产生重大变化,丰富的海味品定将成为人类生活中的美味佳肴。大量海产品的食用和高蛋白质的摄入,不仅大大缓解人类对粮食的需求危机,减轻地球的负担和压力,维持生物圈的良性循环,还可大大增强人们的体质,使人们更加健美,精力更加充沛。
蓝色宝库中的海水
我们生存的这个星球,总面积有5.1亿平方公里,其中,陆地面积占29%,海洋面积占71%。有人曾给这个星球画了一幅彩图,外圈是深蓝色的海水,内核为土褐色的陆地,陆地在海洋的包围下显得那样的渺小,难怪人们把它称作是一个“蓝色的星球”呢!从这个意义上说,我们这个星球与其称为“地球”,倒不如称作“水球”更为贴切。
海洋是水的王国,海水是地球上最富足的资源,只有它,才配称为“取之不尽,用之不竭”。海洋的平均深度为3795米,是陆地平均高度的3.5倍。海洋中海水的体积为13.7亿立方公里,海水占地球总水量的97%以上。
在艺术家的眼里,清澈晶莹、蔚蓝色的海水是他们寄托情思、触发灵感的宝贵源泉;在科学家的实验室里,那咸腥苦涩的海水居然也浑身是宝,它不仅是人类赖以生存的天然“空气调节器”、人类生活的第一需要,还是各种能源和数十种稀有元素的聚宝盆。
海洋是个巨大的“蓄热池”和“空气调节器”,13.7亿立方公里的海水吸收着太阳向地球辐射的大部分热量,它的热容量比空气大3000倍以上。要是没有这水的“王国”,地球上的所谓“温室效应”早就变成“火炉效应”了。有人做过这样一项计算:若全球海洋100米深的表层水温降低1度,它所释放的热量可使地球大气提高温度60度。因此,海洋对调节陆地气候,对雨、露、霜、雪及台风等重要天气的变化发挥着极大的作用。
海水是鱼、虾、贝、藻等海洋生物赖以生存的重要资源,也是人类生活与生存的重要资源。地球上总储水量为14亿立方公里,其中陆地水储量仅有2.8%,97.2%的水都是海水。在陆地水中,除冰川、永久积雪和其他无法利用的水外,人类可以利用的水仅占0.64%。
陆地淡水的主要来源是雨雪等降水,由于降水季节、时间、地区分布不均,加上世界人口相对集中,工作污染日趋严重,使陆地淡水资源大量减少。目前,地球上约有12亿人口处于干旱缺水地区,像撒哈拉大沙漠、中东地区等都是极度缺水地区。在1983年的非洲大旱灾中,因干旱缺水饥渴而死的就有上百万人。干得都要冒烟的黄土地上,寸草不生,牛羊牲畜向和各种动物死亡无数。
非洲大干旱给人类描绘了一幅因缺乏淡水资源而导致巨大灾难的人类悲剧。为此,联合国曾向全世界发出警告:“水,不久将成为一个深刻的危机,石油危机之后的下一个危机就是水危机。”
一方面,淡水缺乏,滴水如油;一方面,海水富足,浩瀚无垠。能不能把海水加工成淡水提供人类饮用,供农田灌溉和工业生产之用呢?对此,人类已进行了大量的开发和研究。目前,已掌握了20多种海水淡化方法,1975年世界上日产淡水95吨以上的淡化装置有1036个,总造水能力每天约200万吨;1980年,淡化装置达2204个,总造水能力每天约727万吨。
海洋是个大盐仓,海水中的含盐量达5亿亿吨之多,要是平铺在陆地上,就会使陆地的高度增加150米。现在全世界有60多个国家以工业规模从海水中生产食盐,年产量高达5000多万吨。就是这样的产量,还不到1立方公里海水中的含盐量,因此,海水中的食盐是永远不会枯竭的。
海水中的化学资源异常丰富,陆地上发现的100多种元素,在海水中就蕴藏着80多种。镁的蕴藏量为1767万亿吨,钾为550万亿吨,溴为92万亿吨,重水为200万亿吨。另外,海水中还含有60多种微量元素,其蕴藏量锂为2500亿吨,铷为1800亿吨,碘为820亿吨,钼为137亿吨,锌为70亿吨,铀为40亿吨,铝为27亿吨,铜为20亿吨,银为5000万吨,金为500万吨。
微量元素虽不像淡水和食盐那样容易提取,但储量之巨是非常诱人的。这些元素中大多为稀有元素,有的陆地储量极少,再过几年就要消耗殆尽;有的储量虽稍显丰富,但最多也只能使用几十年,因此,海水化学资源是未来大工业的一个重要支柱。
铀,是重要的战略物资,是原子能工业和核武器的重要原料。目前,世界上有核国家已达二三十个,像日本、印度、巴基斯坦、以色列和南非这样的国家和地区也已经和正在成为核国家,因此,近年来铀的需求量猛增。然而,铀的陆地储量并不丰富,目前具有开采价值的仅有200万吨左右。照现在这样的开发速度,到21世纪中叶,陆上的铀资源将可能消耗殆尽。但是,海水中的铀储量却高达40亿吨,是陆地储量的2000多倍。海水提铀技术一旦为人类掌握之后,必将大大促进世界原子能工业和核武器的发展。
“无风三尺浪”,见过大海的人,都会觉得那波涛汹涌的海浪确有千钧之力,那波峰浪谷,犹如崇山峻岭一般,巨浪滚滚而来,“声如雷霆,震撼激射,吞天沃日,势极雄豪”,大有“惊涛拍岸,激起千堆雪”之感。
海浪对海岸的冲击力每平方米为20~30吨,有时高达60吨。巨大的拍岸浪曾把130吨重的大岩石抛到20米的高处,也曾将1700吨重的巨石翻了个底朝天,17000吨的大船曾被海浪推上海岸。具有如此巨大动能的海浪,每秒钟可在1平方公里的海面上产生20千瓦的能量。据估计,世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦,其中,波浪能占了93%,达700亿千瓦,其他还有潮汐能10亿千瓦,温差能20亿千瓦,海流能10亿千瓦,盐差能10亿千瓦。
利用海洋中的潮汐、潮流、波浪、海流、温差和盐差等自然现象进行发电,可产生永不枯竭、可以再生的巨大能源,既节约煤炭、石油等陆地资源,又不污染环境,还可为未来的中远海海上开发、海岛基地等提供近距离而方便的电力,因此,具有极大的经济价值和战略价值。
海底世界的奥秘
漆黑、幽静而寒冷的海底,是一个神秘的世界、资源的宝库、生物的王国。海底和陆地一样,神奇而又秀丽多姿。它不仅有高山、平原和盆地,还有幽深莫测的万米海沟。
海滩是大陆和海洋的分界线,大陆架则是陆地向海洋的延伸部分,它只有几百米深,属于浅海海区。它环绕在大陆的周围,宽窄不一,从10公里到1500公里不等,平均宽度为165公里左右。
从大陆架继续向外延伸,坡度突然加大,向海底一泻千里,形成世界上最大的斜坡——大陆坡。这个陡峭而险峻的大陆坡最大坡度可达45度,平均坡度4度左右,平均高度4000米,最大高度可达1万米以上,其雄伟壮观程度,为陆上罕见。
在大陆坡的末端,坡度明显平缓,地势逐渐平坦,这就是大陆裙。在大陆裙的外侧,由于大洋和大陆板块的相互作用,海沟、岛弧和盆地相间排列,鳞次栉比。海沟是海洋中最深的部分,一般在7000米以上。位于关岛东南的马里亚纳海沟则达11500米深,是世界海洋的最深点。
在大陆裙和海沟的外面,就是大洋的主体——大洋盆地。它的面积约为16100万平方公里,占海洋面积的45%。在大洋盆地中,有广阔的深海平原,莽莽的海底高地,陡峭的海底山峰,奇特的平顶山脉,形成了多姿多态、景象万千的海底地貌。大洋中的奇山异峰多达万座以上,成雁行排列或孤立出现,多呈锥状,一般高出四周海底千米以上,有的则高达9000多米,超过“世界屋脊”珠穆朗玛峰的高度。在海岭与高地之间,分布着巨大的海盆,深度一般在4000~6000米之间。在整个海底面积中,大陆架、大陆坡、大陆裙等仅占22%左右,大洋盆地的面积则多达78%。
海底世界蕴藏着丰富的矿产资源,其中,尤以滨海砂矿、陆架油气资源和深海沉积矿床最为丰厚。在滨海砂矿中,主要有金红石、钛铁矿、独居石、锆石、锡石及金刚石等。据统计,世界上有95%的锆石、90%的金红石、90%的金刚石、80%的独居石和75%的锡石都来自于滨海砂矿。
大陆架区域中蕴藏着极为丰富的油气资源。在世界海洋中,水深300米以内的大陆架面积约为2800万平方公里,其中57%以上的面积可能蕴藏着石油和天然气,在面积达4000多万平方公里的大陆坡和大陆裙之内,也有丰富的油气资源。据统计,世界海底石油的可采储量大约为3000亿吨,约占世界石油总储量的40%,仅大陆架海底的石油储量就达1350亿吨以上。
