海洋与海洋生物间的

第三章海洋与海洋生物间的相互关系第一节海洋概论第二节海洋环境因素及其与海洋生物间的相互关系主要内容第一节海洋概论一、导论二、海水特性及其对海洋生物生活的意义三、世界大洋四、中国海五、海洋环境的划分一、导论一基本知识地球的面积：5.1×108Km2海洋的面积：3.62×108Km2平均深度：3800m最大深度：11034m海洋体积：13.7×108Km3世界地图马里亚纳海沟底部计算机三维图二海与洋的区别海洋海是洋的边缘部分，隶属各大洋，以海峡或岛屿与洋相通或相隔，面积较小，约占海洋总面积的11％ 是地球上连续咸水水体的主体部分，面积辽阔，远离大陆 离大陆近，深度较浅，一般在2000m以内 水体深，一般在2000m以上 不具有独立的潮波系统和潮流系统 具有独立的潮波系统和潮流系统 水文状况受大陆影响，各种环境因子变化剧烈，并有明显的季节变化 水文状况不受或很少受到大陆的影响，相对比较稳定 沉积物多为陆相沉积 沉积物多为海相沉积 1、最大的海是位于太平洋的珊瑚海CoralSea面积为4.79×106Km22、最小的海是马尔马拉Marmara面积为1.1×104Km2三海的分类根据所处位置可以分为：边缘海、陆间海、内陆海、海湾、海峡等边缘海：靠近大陆边缘的海它以岛屿、群岛或半岛与大洋相隔黄海、东海和南海内陆海：深入大陆的海成为内陆海渤海、波斯湾、红海、黑海和波罗的海二、海水特性及其对海洋生物生活的意义1、海水中的溶解物质2、海水的热学特性热容量、蒸发潜能、比热容和热导率都是海水的热力学特性海水热容量和蒸发潜热很大因此具有相当高的组织温度大幅度突发性变化的能力导热性很小热量向周围扩散很慢水域温度比较稳定海洋为其中生物的生存及生命活动提供了一个相对稳定的温度环境条件3、海水为微碱性缓冲溶液4、海水的密度海水的密度是温度、盐度、压力的函数通常是随温度的升高而减小随盐度和压力的增加而增大海水密度大重力效应对海水中生物的影响较小不需要坚强的骨骼系统5、海水的黏性其实质是海水对流动的阻力通常随温度升高而变小随盐度增加而变大6、海水的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面张力随温度和盐度的升高而增大海蜘蛛依靠表面张力生活在海洋表面海蜘蛛三、世界大洋四、中国海1、渤海2、黄海3、东海4、南海中国海及相邻海域五、海洋环境的划分一海洋三大环境梯度二海洋环境的划分一海洋三大环境梯度1、从赤道到两极的纬度梯度2、从海面到深海海底的深度梯度3、从沿岸到开阔大洋的水平梯度1、从赤道到两极的纬度梯度主要表现为赤道向两极的太阳辐射强度逐渐减弱季节差异逐渐增大每日光照持续时间不同从而直接影响光合作用的季节差异和不同纬度海区的温跃层模式2、从海面到深海海底的深度梯度主要由于光照只能透入海洋的表层最多不超过200m其下方只有微弱的光或是无光世界温度也有明显的垂直变化底层温度很低且较恒定压力也随深度而不断增加有机食物在深层很稀少3、从沿岸到开阔大洋的水平梯度从沿海向外延伸到开阔大洋的梯度主要涉及深度、营养物含量和海水混合作用的变化也包括其他环境因素如温度、盐度的波动呈现从沿岸向外洋减弱的变化二海洋环境的划分水层环境：从海水的表层到大洋的最大深度即覆盖于海底之上的全部海域水底环境：包括所有海底以及高潮时海浪所能冲击到的全部区域水层环境水平方向划分近海带neritic：又称沿岸区和近岸区大洋区oceanic：又称远洋区占世界海洋的大部分近海带与大洋区在水层垂直方向的界限通常是在200m等深线处此处一般是大陆架的边缘同时大体上相当于水层环境中真光带和无光带的界限1、近海带特点：1盐度变化幅度较大一般盐度低于大洋；2环境的理化因素具有季节性和突然性的变化；3由于受大陆径流的影响营养元素和有机物质丰富；4生物种类和生物量大生物多为广温性和广盐性；5是许多经济生物的产卵场、索饵场和栖息地2、大洋区环境特点1空间广阔垂直幅度大；2透明度大呈现深蓝色；3化学成分稳定盐度较高营养成分较低；4生物种类和生物密度低；5理化性质在空间和时间上的变化不大3、大洋区分层上层epipelagiczone：0~200m亦称有光带中层mesopelagiczone：200~1000m有光透入但满足不了浮游植物光合作用需求深层bathypelagiczone：1000~4000m深渊层abyssopelagiczone：4000~6000m超深渊层hadalpelagiczone：6000m以下深层和深渊层统称无光带或称黑暗带水底环境1、水底环境划分潮上带supratidalzone：高潮线以上潮间带intertidalzone：有潮汐现象和受潮汐影响的区域潮下带sub-tidalzone：潮间带下限至水深200m深海带bathyalzone：水深200至1000~4000m深渊带abyssalzone：深海带以下至6000m超深渊带hadalzone：深渊带以下2、深海海底的环境特点光线极微弱或完全无光；部分海底温度终年很低-1~5℃无季节变化但在热液喷口的海底水温变化急剧；海水很少垂直循环仅微弱的水平流动；没有光合作用植物生长但有化能合成细菌作为生产者因此生活着不少种类的底栖生物第二节海洋环境因素及其与海洋生物之间的相互关系环境的概念广义的概念：是指某一特定生物体或生物群体以外的空间以及直接或间接影响该生物体或生物群体的一切事物的总和在生物科学中的概念：环境是指生物栖息地以及直接或间接影响生物生存和发展的各种因素在环境科学中的概念：人类是主体环境是指围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总和主要内容一生态因子与海洋生物间的相互关系二海洋沉积物与海洋生物间的相互关系一生态因子与海洋生物间的相互关系1、生态因子定义2、生态因子作用的一般特征3、生态因子的限制性作用4、生态因子的生态作用1、生态因子定义环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素包括温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等2、生态因子作用的一般特征1综合作用2主导因子作用3直接作用和间接作用4阶段性作用5不可替代性和补偿作用3、生态因子的限制性作用限制因子limitingfactors：任何一种生态因子只要接近或超过生物的忍受范围就会成为该物种的限制因子利比希最小因子定律Liebig’sLawofMinimum：当一种植物对某一营养物质所能利用的量已接近其所需量的最小值时该营养物质就必然会对该植物的生长和繁殖起限制作用并成为限制因子谢福德耐受定律Shelford’sLawofTolerance：生物的存在与繁殖要依赖于某种综合环境因子的存在只要其中一项因子的量或质不足或过多超过某种生物的耐性极限或生态幅则使该物种不能生存甚至灭绝生态幅：每一个种对环境因子适应范围的大小决定于各个种的遗传特性4、生态因子的生态作用生态因子非生物因子：也称理化因子，海洋环境的(abioticfactor)非生物因子包括光照、温度、盐度、海流、各种溶解气体和悬浮物质等。生物因子（bioticfactor）非生物生态因子A、太阳辐射solarradiationB、温度C、盐度D、波浪、海流和潮汐E、溶解盐类、溶解气体F、海水中有机物A、太阳辐射a、概念太阳辐射即光照是海洋环境中最重要的生态因素之一它直接影响海洋中有机物质的生产太阳辐射是海水中热量的主要来源不仅对海洋生物生活有重要影响对地球上的生命活动都具有直接或间接的重要作用太阳辐射在海水中不同深度的光照强度：ID和I0分别表示在深度D处和海面的光强；K是平均消光系数或称衰减系数；e为自然对数的底；D是深度饱和光强在低光照条件下光合作用速率与光强成正比关系随着光强的继续增加光合作用速率逐渐达到最大值这种光强称饱和光强用IK表示即光合作用速率不再随光强增加而上升如果光强继续增加光合作用会因光照过度而受到抑制光合作用速率将下降b、光照与海洋植物的垂直分布生活在浅海的植物由沿岸浅海向下依次为绿藻、褐藻和红藻成带分布的原因：植物对光照强度适应的结果；植物对水中光照性质适应的结果藻类对光照的调节适应：增加光合作用的辅助色素和增加叶绿素的数量浓度以增加吸收光谱的中间部分c、光照与海洋动物的垂直分布光照条件的地理差异可以改变浮游动物的分布水层浮游动物的垂直分布季节变化某些种类的不同世代的个体分布于不同的水层生活史的不同时期分布于不同水层海洋动物的昼夜垂直移动现象最适光强假说：浮游动物停留在最适光强区当光照超过其最适光强时动物表现为负的向光性；低于最适光强时表现为正的向光性d、光质的生态作用不同光质对植物的光合作用、色素形成、向光性、形态建成影响不同光合作用的光谱范围只是可见光区可见光对动物生殖、体色、迁徙、生长、发育都有影响；不可见光对生物的影响也有多方面不可见光对生物的影响昆虫对紫外光有趋光现象草履虫则为避光反应紫外光致死作用：波长360nm开始杀菌；波长340-240nm可使细菌、真菌、线虫卵及病毒停止活动；波长200-300nm杀菌力强能杀灭空气、水面及物体表面的微生物紫外光杀生物的机理细胞对光波的吸收谱线有一个规律在250~270nm的紫外线有最大的吸收被吸收的紫外线实际上作用于细胞遗传物质即DNA它起到一种光化作用紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收使DNA分子中相邻的嘧啶形成嘧啶二聚体抑制DNA复制与转录等功能使细菌当即死亡或不能繁殖后代达到杀菌的目的嘧啶二聚体e、太阳辐射与海洋动物的体色海洋动物的体色也表现出对光照的适应性主要表现在动物体色于生活背景的一致性和在光照条件或生活环境背景改变时动物的变色现象水蜗牛的身体已经完全透明壳已经退化脚进化成肌肉发达的鳍由于没有阳光眼睛特别发达突出在身体外捕捉细微光线观察所有经过的猎食对象水蜗牛管水母体色以蓝色为主在钟状头下连着一串的胃和触角每个胃会利用触角自行觅食管水母一只变色鱿鱼正在吞噬自己的同类变色鱿鱼能随环境变化而改变身体颜色在深海1800米以下一些生物眼中的海水是淡红色的因此它将自己变成红色被吞噬的鱿鱼低级一些它不仅不会改变颜色还进化成致命的白色在深海白色是最危险的颜色变色鱿鱼B、温度a、海水温度的水平和垂直分布在开阔大洋表面混合层下从200~300m至1000m处温度下降迅速这一水层被称为永久温跃层permanentthermocline永久温跃层与表层较暖的低密度水和底层冷的高密度水之间的水密度变化是一致的这一海水密度迅速变化的去被称为密度跃层pycnocline它作为一个屏障影响着水的垂直循环同时还影响着对海洋生物产生作用的某些化学物质的垂直分布温度和密度的急剧变化对海洋动物的垂直移动也有限制作用季节跃层seasonalthermocline：温带气候的夏季在风力弱而太阳辐射强时没有湍流混合使热量向下方移动在近表层水中形成了热分层最高温度（maximumtemperature）：生物生命的温度上限。群绝育蛋白质康凝固能力，或酵素的耐热性能。最适温度（optiumtemperature）：广义得知生物能正常生活的温度范围，狭义的则指生命活动最旺盛时的温度，这很可能是一个较狭小的温度范围。最低温度（minimumtemperature）：及生物生命活动的温度下限，在此温度以下，生命即死亡。b、温度与代谢的作用通常在适温范围内代谢作用是随温度的增高而加强温度系数temperaturecoefficientQ10：体温每升高10℃时新陈代谢速率的变化Q10=Tb时的代谢速率/Tb-10℃时的代谢速率生物学上Q10的一般介于2~3之间c、温度与海洋动物生殖每一种动物都有一个明显的生殖季节通常情况下温带海洋动物主要生殖期是在春季有时也会延续至夏季通常在一定范围内温度高即会加速发育过程而且发育速度的加快与温度的升高成正比生物学零度biologicalzero：生物进行生长发育的最低温度即发育界限以下的温度有效积温法则：胚胎发育所必需的总热量基本上是一个常数称为热常数即指发育期的平均水温与发育所经过的天数或时数的乘积是一个常数K=NT-CK为热常数即完成某一发育阶段所需的总热量；N为发育历期即完成某一发育阶段所需天数；T为发育的平均温度；C为生物学零度d、温度与海洋动物个体大小及寿命生活在冷水中的生物个体常比生活在暖水的同类生物的个体大变温动物的寿命在低温条件下通常较长e、温度与海洋生物体内钙质的积累在高温下钙在动植物体内的积累量远比低温时多e、温度与海洋动物形态结构鱼类的尾椎骨的数目和鳍条数目在冷水中明显增加身体也增大低温环境动物体表附属器官缩小f、温度与海洋动物的分布与行为鱼类的洄游与温度密切相关北极熊北极海豹C、盐度a、盐度定义盐度是海水总含盐量的度量单位当碳酸盐全部转化为氧化物溴和碘已为氯取代所有有机物均已完全氧化时1kg海水中所含全部可溶性无机物的总质量g或简单地定义为溶解于1kg海水中的无机盐总质量gb、海洋盐度分布大洋表层水盐度变化不大32~37平均为35纬度20~30海区较高温带和两极海洋及热带海区的赤道带盐度较低原因不同：赤道带盐度较低是由于大量降雨和风速减弱的缘故；两极海水盐度较低是因为低温蒸发弱和极地的融冰Marcet原则海水组成恒定性规律尽管大洋海水的盐度是可变的但其主要组份的含量比例却几乎是恒定的不受生物和化学反应的显著影响此即所谓Marcet原则或称海水组成恒定性规律半咸水或咸淡水：是海水和淡水混合而盐度下降的海水称为半咸水或咸淡水浅海区盐度较大洋的低且波动范围也较大27~30；半封闭海区如波罗的海盐度则低于25；河口区受淡水影响更为明显盐度变化更大0~30超盐水：盐度超过40的海区的海水如红海、热带近岸泻湖称为超盐水红海卫星图片c、盐度对海洋生物的影响a盐度与海洋动物个体大小b盐度与海洋生物的渗透压变渗透压动物poikilosmoticanimals：渗透压调节适应不完全与外界环境是等渗压或接近等渗透压大多数海洋无脊椎动物等渗透压动物homoiosmoticanimals：又称渗压调变生物能够保持与环境不同的渗透压可以高于环境或低于环境并具有正常的渗透压调节机能所有海洋硬骨鱼类c盐度与海洋生物的分布狭盐性生物：对盐度变化很敏感只能生活在盐度稳定的环境中深海和大洋中的生物是典型的狭盐性生物广盐性生物：对于海水盐度的变化有很大的适应性能忍受海水盐度的剧烈变化沿海和河口地区的生物以及洄游性动物都属于广盐性生物例如弹涂鱼能生活在淡水中也能生活在海水中这是它们长期适应不同盐度环境的结果D、波浪、海流和潮汐海水在水平方向的流动有海流和潮流两种海流：在一年中其流向几乎是恒定的流速流量则可以随季节变化潮流：其流速、流向在一天中有周期性改变a、海流分类海流按温度特征可分为寒流和暖流寒流：指水温低于流经海区水温的海流通常是从高纬度流向低纬度如千岛寒流寒流一般低温低盐透明度较小暖流：指水温高于流经海区水温的海流通常是从低纬度流向高纬度如黑潮暖流暖流一般高温高盐透明度也较大b、海流的生态作用a海流对海洋生物最直接的影响是在于海流散播和维持生物群的作用暖流可将南方喜热带性动物带到较高纬度海区寒流则可将北方喜冷性动物带到较低纬度海区海流也有助于某些鱼类完成被动洄游海流将浅水区内的底栖动物的浮游性的卵和幼体带到很远但又适宜栖息的地方在变态后就定居下来扩大了底栖动物的分布范围在某些封闭海区依靠海流的作用从外地输入幼体来维持其独立的生物群例如在北大西洋的藻海中微弱的反气旋型环境流形成一个半永久性的闭合系统这里堆积了随着海流漂流而来的大量岸边固着植物的马尾藻形成一个特殊的生物群b海流与海洋生物生产力的关系主要表现在海水的辐散或辐聚与海洋表层浮游植物所需营养盐类能否得到补充有关表层的无机营养盐类硝酸盐、磷酸盐等含量很低而这些营养盐却在深层大量积累因此凡是有海水涌升的海区表层营养盐很丰富浮游植物繁殖茂盛浮游动物和鱼类等消费者也可获得丰盛的食物海洋中几个强大的暖流和寒流交汇的海区多形成世界上良好的渔场如太平洋的北海道渔场、大西洋的纽芬兰渔场和北海渔场在中国海台湾暖流和不同性质水系如沿岸水、冷水团等的交汇面也都有良好的渔场如烟威渔场和舟山渔场等E、溶解盐类和溶解气体a、溶解盐类磷和氮等盐类的含量少再加上植物的利用和动植物代谢作用的影响经常有显著变化这类元素成为生殖元素海水中的溶解盐类中只有N和P对海洋生物常有限制作用磷在天然水中的含量很低相对数量比氮少因此磷是浮游植物生长的主要限制因子一般认为铁、氮和磷同为浮游植物生长特别是叶绿素形成所必需的元素过去认为铁可能是浮游植物生长的限制因素之一实际上由于浮游植物身体表面吸附有相当数量铁的化合物而一般浮游植物利用少量铁的能力很强加以铁的作用与氮和磷有关联铁的相对量往往超过所需量所以铁在自然水域中不一定有限制作用影响海水中溶解气体含量的主要因素：各种气体在水中的溶解度不同；温度与盐度的影响通常是温度和盐度越低溶解氧越高；与生物的活动有关光合作用、呼吸作用、分解作用b、溶解气体a溶解氧b二氧化碳、pH和氧化还原电势差a溶解氧海水中溶解氧质量浓度约为0~8.5mg/L生物对海水氧含量有非常重要的作用溶解氧的来源：大气中的氧气可大量地溶入表层海水；绿色植物进行光合作用所放出的游离氧逸出溶解氧在不同水层的浓度表层海水中溶解氧浓度最高通常处于相应的大气压和海水温度条件下的饱和状态在浮游植物大量繁殖的海区水中溶解氧出现暂时的过饱和现象饱和度可达100%~140%透光层下方缺乏光合作用的氧气补充溶解氧的含量逐渐下降超过1000m深的水层氧含量并不随深度的增加而连续下降而是在最小值后又开始上升b二氧化碳、pH和氧化还原电势差二氧化碳是植物光合作用的原料实验证明：在光照强度增大的同时增加二氧化碳可以使植物光合作用的速率加快否则虽然光照强度增大而光合作用的速率反而会逐渐减弱天然水体的pH最为稳定大洋表层pH在8.1~8.3之间深海接近7.5在某些停滞的海盆底层pH可能接近于7几乎所有的生物都是狭酸碱性的能够忍受pH的范围一般在6~8.5之间氧化还原电势差oxidationreductionpotential：是海洋环境的特性之一代表化学系统氧化另一化学系统之能力是以其与氢极电势差来表示因为与pH有关所以一般须注明pH氧化还原关系：强度：以电势差表示；容量：即氧化还原系统之容量或能力F、海水中有机物海水有机物的主要来源是海洋生物的代谢产物、分解物、残渣和碎屑等陆地所有生物活动所产生的有机物也可通过大气或河流进入海洋根据存在形态海洋中有机物可划分为三类：溶解性有机物DOM、颗粒性有机物POM和挥发性有机物VOM溶解有机物的作用：溶解有机物作为浮游植物营养物质来源；溶解有机物作为生长因素或称辅助生长因素如维生素B1硫胺素、维生素B12钴胺素；溶解有机物作为抑制生长因素抗生素、抑制藻类生长物质、藻类大量繁殖对动物的排斥和有机物的螯合作用生物生态因子A、食物联系B、共生二海洋沉积物与海洋生物间的相互关系1、海洋沉积物的来源及其类型海洋沉积物是通过物理的、化学的和生物沉积作用过程所形成的海底沉积物的总称1海洋沉积物来源：来自陆地岩石风化和剥蚀所形成的砂、粉沙和黏土；生物作用和化学作用所形成的各种沉积物；火山碎屑；海洋裂谷溢发来自地幔内部的物质；宇宙尘埃等2海洋沉积物的类型：A、按深度划分近岸沉积物0~200m；深海沉积物1000~4000m；深渊沉积物4000~6000m和超深渊沉积物6000m至深海海底B、大陆边缘沉积陆隆沉积或等深线流沉积深海沉积C、根据颗粒直径大小以及组成成分数量比例划分2、海洋沉积物与海洋底栖动物的分布海洋基质为营底栖生活的动物提供了栖息生存和发展空间另外也避免捕食者的威胁和环境突然变化提供一种有效的保护趋触性或向趋性：海洋底栖生物在不同基质环境中的生存与发展是其在长期进化过程中对外界各种环境条件适应的结果这一现象被称为趋触性或向趋性负趋触性：底栖生物对特殊基质的排斥现象3、海洋沉积物与海洋底栖动物的生命活动海洋底栖动物的生命活动使沉积物中的有机质得以不断循环底栖生物的生活遗迹成为研究海洋变迁等演变的依据对认识和鉴定古代底栖动物、寻找演化线索和促进古生态学的发展都有重要意义海蚯蚓吞食沉积物摄取有机质然后将沉积物排出体外一年中就可将1900t沉积物从底层又运至表层4、海洋沉积物与海洋底栖生物多样性的关系关于海洋沉积物与多样性之间关系的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 研究较少但这一研究对进一步分析探讨海洋底栖动物与其环境间的关系以及评价海洋环境质量及其变化具有重要意义5、海洋沉积物与底栖生物群落A、底栖生物群落组成结构及其演替与沉积作用的相互关系组成种类及其丰度和生物量是生物群落组成结构的主要特点之一其变化可以反映出底栖生物群落组成结构的演替过程和序列B、海底-水层耦合1992年Ott提出水层和海底系统之间的耦合主要论述海水水域中有机碎屑不断的下沉到海底的过程以及作为底表和底内动物食物来源的意义重点论述了海底底表和底内动物摄食过程与沉积作用和沉积物结构间的相互影响