海洋生态学2009完整版

一、生态学（ecology）是研究生物有机体与其栖息地环境之间相互关系的科学。海洋生态学是研究海洋生物之间以及海洋生物与其环境之间关系的科学。二、海洋生态学围绕着全球面临的重大生态课题进行了空前规模的研究。研究成果为：（本题只需记下大点，内容课堂上后面的章节都讲了，自己发挥就可，不用死记硬背）1、海洋初级生产力总量的研究方面（1）将14C同位素示踪技术应用于海洋初级生产力的测定（2）近20年来，随着海洋调查和研究的深入，发现：一些超微型浮游生物在初级生产中起着极为重要的作用（3）70年代以前过低估计了海洋初级生产总量的水平（少估算了浮游生物输送到海水中的部分）2、微型和超微型浮游生物的研究发现许多过去用普通显微镜观察不到的微细生物。蓝细菌3、新生产力与物质通量研究方面首先：1967年提出了“新生产力”的概念，认为初级生力应包括再生生产力和新生生产力两部分。意义：与生物泵联系，对调节全球气候变化（温室效应）的调节有重要意义其次：C与其他生源要素(N、P、SI等)在不同海洋界面的通量研究日益受到重视4、海洋生态系统食物链、食物网研究方面Ryther1969年提出大洋食物链,沿岸大陆架和上升流区食物链三种类型并估计它们的生态效率;食物网研究中提出生物粒径谱5、海洋微型生物食物环研究。海洋异养微生物既是分解者，也是生产者。除了二条经典的能流途径--捕食食物链和碎屑食物链外，提出了微食物链和微型食物网微型生物食物环：DOM－细菌和真菌－原生动物－后生动物6、大海洋生态系统的管理方面大海洋生态系统的管理目的：（1）保护海洋生物的多样性（2）合理开发利用生物资源（3）维持海洋生态系统的健康7、全球海洋生态系统动力学研究(GlobalOceanEcosystemDynamics,GLOBEC)GLOBEC科学研究涵盖了物理海洋学、生物海洋学、化学海洋学和资源生态学(或称渔业生态学)等多个学科，更重要的是侧重于多学科的交叉与综合。主要目标是把海洋生态系统视为一个有机的整体，认识全球环境变化对海洋生态系统的主要成分-动物种群的丰度、多样性和生产力的影响，以及从全球变化的涵义上认识全球海洋生态系统及其主要亚系统的结构、功能对物理变化的反应，发展预测海洋生态系统对全球变化响应的能力。8、生物泵对温室效应的调节作用CO2是引起全球气温上升的主要温室气体海洋可大量吸收大气中的CO2，对温室效应具有重要的调节作用海洋对大气CO2的净吸收主要是通过生物泵来完成的9、对特定类型生态系统的研究热液喷口生物群落研究，冷渗口生物群落研究河口生态系统：特点：①人类和自然双重影响，②生产力水平较高南极海区生态系统：耐低温生物的研究为主红树林生态系统：红树林的破坏过程和恢复过程珊瑚礁生态系统：复杂而脆弱的生态系统三、生态系统的基本组成成分四、营养级1、营养级（Trophiclevel）处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。2、生态系统中营养级数目（1）各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量；（2）各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去；（3）各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量。由于能流在通过各营养级时会急剧减少，所以食物链就不可能太长，生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级。五、生态系统中的能量流动1、能流的特征逐级减少和单方向性2、能量流动的1/10规律（林得曼定律）在生态系统中，能量从植物体内转移至草食动物体内时大约为总能量的1/10，而再转移到肉食动物体内时，为草食动物能量的1/10左右。一般说来，能量沿着绿色植物→草食动物→一级肉食动物→二级肉食动物逐级流动，而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的1/10，这就是说，在能量流动过程中，约有9/10的损失掉了。六、信息在生态系统中表现为多种形式，主要有营养信息、化学信息、物理信息、遗传信息和行为信息。七、生态平衡在一般情况下，如果生态系统能量和物质的输入大于输出时，生物量增加，反之，生物量减少。如果输入和输出在较长时间趋于相等，系统的结构与功能长期处于稳定状态（这时动、植物的种类和数量也保持相对稳定，环境的生产潜力得以充分发挥，能流途径畅通），在外来干扰下能通过自我调节恢复到原初的稳定状态，生态系统的这种状态就叫做生态平衡。附：（没听到有这个）生态失调表现：群落中生物种类减少；种的多样性降低；结构渐趋简化。当外界压力太大而持久的话，系统内各种结构的变化更加厉害，甚至使某个基本成分从系统中消失，最后整个结构崩溃。八、Gaia假说——地球自我调节理论Gaia的框架是一个生物区系、海洋、大气和土壤组成的复合系统，不仅改变了地球上的环境，而且直接控制着地球系统，以维持地球的活动或使之更有活力。Gaia假说的主要论点：1、大气中活性气体的组成、地球表面的温度及地表沉积物的氧化还原电位和pH值等是受地球上所有生物总体（biota）的生长和代谢所主动调控的。2、上述环境受到人为破坏或自然条件的各种干扰而发生相应变化时，地球上的生命总体就会通过改变其生长、活动和代谢来对这些变化做出相应的反应，缓和地球环境的这些变化。附：生物如何主动调节地球表面的环境？地球大气的成分、温度和氧化还原状态等受天文的、生物的或其他的干扰而发生变化，产生偏离，生物通过改变其生长和代谢，如光合作用吸收CO2释放O2，呼吸作用吸收O2释放CO2，以及排泄废物、分解等，对偏离作出反应，缓和地球表面的这些变化。九、海水某些物理特性的生态学意义溶解性：溶解大量营养物质透光性：光合作用流动性：扩大分布范围浮力：个体小、结构简单而脆弱的生物得以生存缓冲性能：维持环境稳定性十、海洋三大环境梯度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。十一、浮游生物（plankton）是指在水流运动的作用下，被动地漂浮在水层中的生物群。其共同特点为缺乏发达的运动器官，运动能力薄弱或者完全没有运动能力，只能随水流移动。浮游生物的重要性(1)数量多、分布广，是海洋生产力的基础，也是海洋生态系统能量流动和物质循环的最主要环节(2)浮游植物生产的产物基本上要通过浮游动物这个环节才能被其他动物所利用。(3)浮游动物通过摄食影响或控制初级生产力，同时其种群动态变化又可能影响许多鱼类和其他动物资源群体的生物量(4)有些浮游生物本身就是渔业对象。(5)水团、海流的指示种（indicatorspecies）(6)有些化石种类的分布有助于勘探海底石油资源浮游生物分类并举例1、按营养方式分：浮游植物（phytoplankton）:包括硅藻、甲藻、绿藻、蓝藻、金藻、黄藻等，同时也包括自养性的细菌，是分布在真光层中的生产者。其中：蓝藻属原核生物；甲藻为赤潮藻浮游动物（zooplankton）:组成复杂，多种多样。如原生动物的纤毛虫，甲壳动物的磷虾类及底栖动物的浮游幼体等2、按生活史中浮游期的长短分：永久性浮游生物（holoplankton）阶段性浮游生物（meroplankton）暂时性浮游生物（tychoplankton）3、新的分类模式按粒径大小划分（按浮游生物的个体大小）（与粒径谱对照）（1）超微型浮游生物（picoplankton）：2µm,几乎全为浮游细菌（2）微型浮游生物（nanoplankton）：2-20µm,几乎全为浮游植物和原生动物（3）小型浮游生物（microplankton）：20-200µm,包括浮游植物，也包括浮游动物（4）中型浮游生物（mesoplankton）：200-2000µm几乎全为浮游动物（5）大型浮游生物（macroplankton）：2-20mm（6）巨型浮游生物（megaplankton）：20mm4、多种多样适应浮游生活的结构和能力（1）扩大个体表面积或结成群体增加浮力：①缩小体积（一般个体较小），增大相对表面积②具刺毛、突起等结构增大表面积③结成群体增大浮力（2）减轻比重增加浮力：①体内产生气、油等比重轻的物质②分泌胶质，形成胶质囊③增加水分④外壳和骨骼退化消失（3）具鞭毛、纤毛，靠其摆动保持悬浮状态。不用记这么细,能记住浮游、底栖和游泳生物三种生态类群，然后每种记3个例子就可。5、浮游植物主要类别1.硅藻类（diatom）角毛藻、丹麦细柱藻2.甲藻类（dinoflagellates）或称腰鞭毛藻海洋原甲藻、叉状角藻3.绿藻类、金藻类、裸藻类、隐藻类、原核自养生物等蓝细菌、颤藻（螺旋藻）6、浮游动物主要类别（1）原生动物（protists）：腰鞭毛虫类（夜光虫）、有孔虫、放射虫、纤毛虫（2）浮游甲壳动物（crustaceanplankton）——桡足类、磷虾类、端足类、樱虾类、枝角类、介形类、糠虾类、涟虫类、等足类等中华哲水蚤、南极磷虾、樱虾科－毛虾、（3）水母类和栉水母类水母、栉水母（4）毛颚类：又称箭虫（5）被囊动物有尾类也称幼形类海雪（6）其他轮虫、翼足类（海蝴蝶）十二、游泳生物包括海洋鱼类、哺乳类(鲸、海豚、海豹、海牛)、爬行类(海蛇、海龟)、海鸟以及某些软体动物(乌贼)和一些虾类等。1、洄游（migration）（1）产卵洄游：动物从索饵场或越冬场向繁殖地——产卵场移动。由外海向近岸浅海的洄游。如对虾、小黄鱼溯河洄游：由大海游向河口并溯河而上到适宜的产卵场产卵，如鲑鱼、鲟鱼。降海洄游：成体大部分时间在淡水中度过，性成熟后向河口移动，聚集成群向深海产卵，如美洲鳗鲡。（2）育肥或索饵洄游：从繁殖地或越冬场向育肥地移动。如太平洋金枪鱼，鲸鱼（3）越冬洄游：从繁殖地或育肥场向越冬场移动。如小黄鱼2、主要分类及举例1.鱼类(1)圆口纲：属最古老种类，如七鳃鳗和盲鳗——口部有吸盘，寄生性种类。(2)软骨鱼纲：也称板鳃鱼类，其特征是软骨，无骨鳞，如鲨、鳐和魟，现存大约300种。(3)硬骨鱼纲：硬骨鱼类具有硬骨骼，现存海洋鱼类多属这一纲，约有2万多种。2、其他游泳动物（1）甲壳类虾、蟹（2）头足类鱿鱼、乌贼(3)海洋爬行类海龟、海蛇(4)海洋哺乳类鲸、海狮、海象、海豹、海牛(5)海鸟企鹅十三、底栖生物底栖生物是由生活在海洋基地表面或沉积物中的各种生物所组成，底栖生物群落中含众多的生产者、消费者和分解者，通过底栖生物的营养关系，水层沉降的有机碎屑得以充分利用，并且促进营养物质的分解，在海洋生态系统的能量流动和物质循环中起很重要的作用。主要类别1、底栖植物（1）单细胞底栖藻类：蓝藻细菌（蓝绿藻）、硅藻类（羽纹硅藻）、甲藻类；（2）海藻；（3）维管植物。大米草附：底栖植物代表绿藻（孔石莼、浒苔）；红藻（紫菜、石花菜）；褐藻（海带）；维管植物（大米草）；红树。2、底栖动物海绵动物（海绵）；腔肠动物（珊瑚虫、海葵）；环节动物（蠕虫）；软体动物（双壳类）；头足纲（章鱼）；棘皮动物（海星、海胆、海百合、苔藓虫）；节肢动物（螃蟹）；脊索动物（海鞘）；3、根据底栖生物与底质关系划分的生态类群1．底表生活型：包括在各种底质上部营固着、附着和底表移动等生态类群。2．底内生活型3．底游生活型4、底栖固着动物防御捕食者的适应机制:•坚固的石灰质外壳；•棘刺、刺胞；•沉积物的隐蔽作用，革质管和钻蚀对象的保护十四、限制因子的原理任何接近或超过某种生物的耐受极限而阻碍其生存、生长、繁殖或扩散的因素，就叫做限制因子（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。1.利比希最小因子定律（Liebig'sLawofMinimum）1840年德国有机化学家J.Liebig（李比希）在研究植物时