海洋生态学讲稿第2章 海洋环境和海洋生物生态类群

第二章 海洋环境和海洋生物生态类群

第一节 海洋环境

一 海洋环境的基本特征

(一) 地球表面大部分被海水所覆盖；蓄积了地球上97.5%的水；

(二) 总面积362×106km2(3.6亿平方公里)；占地球总面积的71％；平均深度3800 m，最深处超过10000m(马里亚纳海沟)(北太平洋中的海槽)；

马里亚纳海沟是世界上最深的海沟,其最深处叫查林杰海渊。马里亚纳海沟位于北太平洋西部马里亚纳群岛以东,延伸2550公里,平均宽69公里。1951年,英国“查林杰8号”船发现了这一海沟,当时探测出的深度为10836米。此后,这一数据不断被新的纪录所修正。 1992年，日本海洋科技中心耗资5000万美元研制出“海沟”号机器人，它是缆控式水下机器人,装备有复杂的摄像机、声纳和一对采集海底样品的机械手。它的研制目标很明确：就是要考察查林杰海渊。 经过数次失败，1995年3月24日，“海沟”号机器人被12000米长的一次缆缓缓放向海底,母船操作室内的17个监视器显示出潜水器发回的图像资料。经过三个半小时的“行进”,“海沟”号到达查林杰海渊底部,这时测深表显示的水深值是10903.3米,修正水深为10911.4米。修正水深是根据水压测定的值,通过含盐量、水温资料修正后的深度。“海沟”号创造了新的世界潜深纪录,比原有纪录深了15米。此后,“海沟”号还进行了试样采集及拍摄等考察活动,人们从它传回的图像中看到：茶色的海底泥土上,有一些白色的像海参一样的生物在蠕动,旁边还游动着数条小鱼,此前,确认有鱼的最深水深是8370米。

(三) 总体积1370×106km3，(13.7亿立方公里)比陆地和淡水中生命存在空间大300倍；不仅是是生命的发源地，还是最大的生命栖息地。

海洋是最大的生命栖息地，那么海洋中到底存在有多少中生物？国际上开展了“海洋生物普查计划” 。

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该计划由国际科学指导专家委员会于2000年牵头开展，为期10年，其目的是评估及解释海洋生物的多样性、分布及其丰富程度。该计划将记录全球海洋生物种类、数量及分布，今后研究人员可以通过图像瞭解某些海洋生物过去、现在的栖息地，并预计未来它们可能出现的地方。迄今已有来自73个国家的1700名科学家参加（一个全球性的国际合作项目）。

(四) 海洋具有三大环境梯度(environmental gradient)

水平、垂直和沿纬度方向的延伸。对海洋生物的生活、生产力时空分布等具有重要影响。

(1) 赤道到两极的纬度梯度：太阳辐射强度的变化，季节差异逐渐增大(赤道：温度湿度高；两极：终年冰雪覆盖)，每天的光照持续时间不同(极昼和极夜)，从而影响光合作用的差异和不同纬度海区的温跃层模式。

(2) 海面到海底的深度梯度：光照：光照只能透入海洋的表层(最多不超过200m，其下方为微弱的光或无光的世界)；温度：底层的温度低，并且比较恒定；表层温度受光照的影响变化较大。压力较大，有机物稀少等。

(3) 从沿岸到开阔大洋的水平梯度：主要涉及到深度(沿岸水潜，大洋水深)、营养盐(沿岸收到陆源输入和表面径流的影响营养盐丰富，赤潮等海洋灾害通常在近岸水体发生，大洋的营养盐贫乏，无补加的自然生态系统)和海水混合作用的变化；其它环境因素(温度、盐度等)的变化也呈现从沿岸向外洋减弱的趋势。

二 海水某些物理特征的生物学意义

(一) 海水的主要特征

溶解性、透光性、流动性、浮力以及缓冲性能等，具有重要的生态学意义。

(二) 生物学意义

为16万种(已知的海洋动植物数量，不包括微生物)海洋生物提供了良好的生存条件。

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海洋微生物的种类： 美国马萨诸塞州海洋生物实验室主管米切尔?索金博士介绍说，此前只有约5000种海洋微生物获得官方命名和描述，但事实上生活在海洋里的细菌种类高达500万～1000万。 仅在1升海水里就有超过2万种(微生物)——而此前我们预计只有1000～3000种。这些观察结果推翻了此前所有对于海洋细菌多样性的估计。“如果一个在海边游泳的人不小心咽下了一口海水，那么就等于咽下了一个拥有1000种细菌的动物园。这就是微生物世界的神秘之处。”

(三) 溶解性

所有形成原生质所必需的成分都以适于浮游生物吸收的形式和浓度存在于海水中：营养盐(NO3-, PO3-等)、微量元素等。

(四) 透光性(主要和光照有关)

保证光线可以透入一定的深度；浮游植物通过光合作用制造有机物，初级生产力，为其它海洋生物提供食物(沿岸和大洋的透明度不同)； (五) 浮力

为大量个体小、结构简单而脆弱的生物提供支撑、传送和保护作用(某些浮游生物、漂浮生物)等；使得这些生物没有必要发育良好的支持结构，有简单的繁殖过程，减少结构的复杂性(包括运动器官、骨骼和保护外壳等)；

为某些大型海藻和巨型动物起支撑作用，如在海洋中能够存活20－30m的大型海藻，以及质量重达数十吨的巨型动物，如某些鲸类等(这些生物在陆地不可能生存)。

(六) 缓冲性

海洋环境比较恒定，海水的组分稳定，pH变化不大(尤其是在大洋)； 海水水体大，比热高，较好的混合作用保证了海水的热量分布均匀，温差小，温度变化比较缓慢(沿海和内陆城市在气候方面的差别)；

这些保证了海洋生物能够在较大的范围内分布。

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(七) 流动性

对于遗传交流和营养物质交流有益；

水体交换，带来营养物质和氧气，保证海洋几乎所有的深度都有生物存在；

扩大分布范围；海洋中大规模的环流不断的把生物带至它们最适宜生长的区域，同时又有一些个体被带回来，有利于遗传交流。

三 海洋环境的主要分区

总的看来海洋是连续的整体，但在海洋的不同区域，环境要素存在较大的差别：如温度、盐度、深度、光照等。不同的海洋环境栖息着不同的海洋生物，没有任何一种生物能生活于海洋的一切环境。

分为两个部分 (Trait, 1981) ： 水层部分，指整个水体；海底部分，整个海底(不同的底质)。

(一) 水层部分 (pelagic division) 1 大陆架的定义

大陆架就是大陆领土的自然延伸,大陆领土延伸到海底称为大陆架，18～500 m不等。中日在东海问题上的争议：日方的共架说：日本冲绳群岛在东海大陆架上。

2 水平方向分为两个区

(1) 浅海区(neritic province)： 指大陆架上的水体，平均深度一般不超过200m，宽度变化很大，平均80km，理化环境条件比较复杂(人为干扰严重，旅游，废物侵泻、海水增养殖等)。

(2) 大洋区(oceanic province)：大陆架以外的水体，也是海洋的主体，理化环境条件比较稳定(自然无补加的生态系统，受人类干扰少，相对稳定)。

3 大洋水体按垂直方向有分为四个区

(1) 上层(epipelagic zone)：从表层至200m深。特点：光照递减；温度有明显昼夜、季节和梯度变化,很多海域温度出现所谓的不连续面或温跃层。

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(2) 中层(mesopelagic zone)：200m－1000m深的水层。特点：几乎无光线透入；温度梯度不明显。

(3) 深海(bathypelagic zone)：1000m－4000m深的水层。特点：无光线透入，除生物发光外，几乎完全黑暗；水温低而恒定；水压大。

(4) 深渊(abyssopelagic zone)：超过4000m的深海区，最深可超过10000m。特点：黑暗、寒冷；温度低；压力最大；食物最少。

(二)海底部分(benthic division)

包括海岸(seashore)和海底(sea bottom)，具体可分为：

(1) 海岸带(或滨海带littoral zone)：指潮间带和高潮时浪花可溅到的岸线，是海洋与陆地之间一个狭窄的过渡带，是受空气海水淹没的交替影响。

(2) 浅海带(sublittoral zone)：海岸带(潮间带)下缘到大陆架边缘的大陆架(continental shelf)海底。地形平缓，坡度小，大陆缘是外限。

(3) 深海带(deep sea zone)：大陆架以外的海底，分为深海带和深渊带 (4) 深海带：大陆缘至4000m深的海底； (5) 深渊带：超过4000m的海底。

第二节 海洋生物的生态类群

生态系统中的三大功能类群是什么？其分类依据主要是根据它们在生态系统中的功能和地位的不同。根据运动习性分为以下三大生态类群

答：浮游动物、游泳动物和底栖动物。

一 浮游生物

(一) 概述

1 浮游生物(plankton)的定义(Hensen, 1887年提出的)。

在水流运动的作用下，被动的漂浮在水层中的生物群。

2 共同特点(共性)

(1) 运动器官不发达；

(2) 运动能力薄弱(有鞭毛)或完全没有运动能力，随水流移动；

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