海洋环境生态学习题

第三章海洋生物生态类群1.简述海洋浮游生物的共同特点及其在海洋生态系统中的作用。答：1）它们的共同特点是缺乏发达的运动器官，运动能力薄弱或完全没有运动能力，只能随水流移动。2）浮游生物的数量多、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.按个体大小可将浮游生物划分为哪些类别？这样划分的类别有何重要生态学意义。答：1）按浮游生物的个体大小可分为以下几种类别：①微微型浮游生物（picoplankton）：2μm；②微型浮游生物（nanoplankton）：2-20μm；③小型浮游生物（microplankton）：20-200μm；④中型浮游生物（mesoplankton）:200-2000μm；⑤大型浮游生物（macroplankton）:2000μm-20mm；⑥巨型浮游生物（megaplankton）:20mm。2）在研究海洋食物链能流时，按大小划分是有重要意义的，因为这种大小等级划分往往包含相应的摄食者—被食者的营养关系。3.海洋游泳动物包括哪些主要门类？说明鱼类生活周期中的洄游行为及其意义。答：1）海洋游泳动物主要包括：鱼类、甲壳类、头足类、海洋爬行类、海洋哺乳类2）①鱼类洄游行为：洄游（migration）是鱼类运动的一种特殊形式，是一些鱼类的主动、定期、定向、集群、具有种的特点的水平移动。洄游也是一种周期性运动，随着鱼类生命周期各个环节的推移，每年重复进行。洄游是长期以来鱼类对外界环境条件变化的适应结果，也是鱼类内部生理变化发展到一定程度，对外界刺激的一种必然反应。通过洄游，更换各生活时期的生活水域，以满足不同生活时期对生活条件的需要，顺利完成生活史中各重要生命活动。或：某些鱼类在生活史的各不同阶段,对生命活动的条件均有其特殊要求，因此必须有规律地在一定时期集成大群，沿着固定路线作长短距离不等的迁移，以转换生活环境的方式满足它们对生殖、索饵、越冬所要求的适宜条件，并在经过一段时期后又重返原地，鱼类的这种习性和行为叫作洄游。②鱼类洄游的意义：洄游是鱼类在系统发生过程中形成的一种特征，是鱼类对环境的一种长期适应，它能使种群获得更有利的生存条件，更好地繁衍后代。研究并掌握鱼类洄游规律，对于探测渔业资源量及其群体组成的变化状况，预报汛期、渔场，制订鱼类繁殖保护条例，提高渔业生产和资源保护管理的效果及放流增殖等具有重要意义。另外，研究鱼类的洄游，可以为鱼类的适应性问题和阶段发育问题等提供资料，因此也具有重要的理论意义。4.结合底栖生物的生活方式谈谈海洋底栖生物种类繁多的原因。答：①由于水底本身的物理性质，如岩石、砾石、沙滩、泥滩的区别，以及水底环境，特别是沿岸浅水海域光线、温度、波浪、潮汐、水流等理化因素的变化万千，促使生活在期间的有机体在形态结构、生活习性上的复杂变化，生物种类繁多。（或：由于底栖生境十分多样，因此底栖生物种类组成和生活方式比浮游生物和游泳生物复杂。）②海洋底栖生物的生活方式复杂多样，包括：底表生活型：固着生物、附着生物、匍匐生物；底内生活型：管栖生物、埋栖生物、钻蚀生物；底游生活型。第四章海洋生态环境要素对生物的作用1.什么叫环境和生态因子？答：1）环境：泛指生物周围存在的一切事物；或某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。2）生态因子：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。如温度、湿度、食物和其他相关生物等。2.何谓限制因子？说明利比希最小因子定律和谢尔福德耐受性定律的主要内容。答：1）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。2）利比希最小因子定律（Liebig'sLawofMinimum）：“植物的生长取决于处在最小量状况的必需物质”。（或对其的解释）辅助原理：①利比希定律只在严格的稳定条件下，即能量和物质的流入和流出处于平衡的情况下才适用；②应用利比希定律时还应注意到因子的互相影响问题。3）谢尔福德耐性定律：生物对其生存环境中的各种生态因子的适应有一个生态学上的最小量和最大量的界限，只有处于这两个限度范围内的生物才能生存，这个最小量到最大量的幅度，称为耐受限度，生物对其生存环境的适应存在耐受限度的法则称为谢尔福德耐受定律。辅助原理：①生物可能对某一生态因子的耐受范围很广，而对另一个因子又很窄；②当某种生物对某一特定生态因子不是处在最适度状态时，对其他生态因子的耐受限度可能随之下降；③自然界中，生物实际上并不一定生活在生态因子的最适范围内；④耐受限度在生活史中往往并不恒定；⑤不仅要考虑某一因子的绝对值，还要考虑其变化速率。3.简述光在海洋中的分布规律及其主要生态作用。答：1）分布规律：海水中的光照强度随深度增加而递减，光的强度和照射时间有纬度梯度和季节周期，除两极外地其他地区有昼夜交替现象。强度从赤道向高纬度地区逐渐减弱，夏季强，冬季弱，低纬短波光多，随纬度的增加长波部分也增加。从日照时间上看，除赤道附近昼夜时间整年都基本一样外，其他维度上只有春风和秋风时昼夜时间大致相等。2）生态作用：①海洋植物在光合作用中捕获光能，并将其转变为碳水化合物存储化学能，是海洋生物能量的最初来源（或：影响光合作用和初级生产）；②光照使水温维持在一定得范围内（或：影响水温的变化）；③影响海洋生物分布及趋光行为。4.为什么说浮游植物辅助色素对利用太阳光有重要作用？答：光是绿色植物进行光合作用的能量来源,叶绿素a是光合作用的主要色素，但仅利用辐射光谱中的一部分，辅助色素可使吸收可见光的范围扩大,提高了对太阳光的利用率。5.简述海水温度的水平和垂直分布规律及其主要生态作用。答：1）分布规律：①水平分布规律：海洋温度呈现明显的自低纬向高纬度递减的梯度，与太阳辐射及海流有密切关系。②垂直分布规律：A.低纬海区：表层海水温度较高，密度较小，其下方出现温跃层（温度随深度增加急剧下降），通常位于100-500m之间，其上方为热成层（相当均匀的高温水层），温跃层的下方水温低，温度变化不明显。B.中纬海区：夏季水温增高，接近表面（15-40m）形成一个暂时的季节性温跃层；冬季，上述温跃层消失，对流混合可延伸至几百米。在其下限的下方有一个永久性的但温度变化较不明显的温跃层。C.高纬海区：热量从海水中散发至大气，表层水冷却产生对流混合，与下层水略有不同。在1000米以内深处有一不规则温度梯度，下方是低纬流入的温度略高的水层超过1000m至底层，温度几乎一致。2）生态作用①温度影响海洋生物的地理分布和迁移②在适宜温度范围内，温度升高促进新陈代谢③温度影响着生物的生长、生殖和发育6.简述大洋表层环流模式及其生态作用。答：1）环流模式：大洋表层环流是在风作用下产生的，因此与主要风系有关，并且受科氏力及其纬度变化以及大陆分布的影响。①太平洋在信风和盛行西风的作用下，南、北太平洋表层都形成以亚热带为中心的反气旋型环流。在北半球，北赤道流由东向西流至大陆边界后向北转形成黑潮，到了北界西风带即向东流去，形成北太平洋海流，也即西风漂流，到东部边界转向南流，形成加利福尼亚海流，最后在赤道附近再进入被赤道流，其流向是顺时针的。在南半球，则由南赤道流自东向西流动，到西部边界转为向南流的东澳大利亚海流，在西风影响下转向东流。即西风漂流。到了东部边界成为向北的秘鲁海流，最后再汇人南赤道流，其流向是逆时针的。在两个环流之间是自西向东流动的赤道逆流。另外，在北太平洋的亚极区存在一个围绕中纬低压的逆时针旋转的气旋型环流。它是由北太平洋海流到达加拿大沿岸后有一分支向北流动成为阿拉斯加海流，然后与亲潮连接起来形成的一支环流。在南半球由于没有大陆阻挡，则形成绕南极大陆的南极绕极流。②大西洋大西洋的表层风生海流模式与太平洋的基本相似，在南、北半球也各存在一个大的反气旋型环流和范围较小的北半球气旋型环流。③印度洋印度洋的表层海流与太平洋和大西洋有些差别。虽然在南印度洋也同样有一个反气旋型的亚热带环流，但在印度洋北部则没有足够宽阔的海域供环流发展，其风生环境受季风的影响。2）生态作用：①散播和维持生物群：暖流将喜热动物带到高纬度地区，寒流可将喜冷动物带到低纬度地区；海流也有助于某些鱼类完成被动洄游；将浅水区底栖动物的卵或幼体带到远处，扩大分布范围；维持一个海区的生物群。②控制初级生产的营养盐供应，进而对不同海域浮游植物的种类组成和初级生产力分布产生影响。③影响气候。第五章海洋环境的主要生态过程1、简述氮、磷、硅元素在海洋环境中的主要存在形态。答：1）海水中的氮主要有溶解氮气和氮的化合物。氮化合物在海水中存在的形式较多，主要有溶解态的无机氮化合物、有机氮化合物和不溶于水的颗粒氮等多种存在形式。其中，溶解性无机氮包括硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐。溶解性有机氮主要为蛋白质、氨基酸、脲和甲胺等一系列含氮有机化合物。颗粒氮包括活的生物组织及碎屑物质、黏土矿物吸附的溶解无机氮。2）海洋中的磷分无机和有机两种主要存在形式，它们又分别存在溶解态和颗粒态之中。海水中的溶解无机磷主要有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-等存在形式，其各种形式在水溶液中的分布比例受pH值控制。海水中还存在一类由PO43-聚合而成的多磷酸盐，多磷酸盐仅占海水总磷含量的一小部分。海洋中的颗粒无机磷主要以磷酸盐矿物形式存在于海水悬浮物和海洋沉积物中，其中丰度最大的是磷灰石。海洋中的颗粒有机磷指生物有机体内（主要存在于海洋生物细胞的原生质中）、有机碎屑中所含的磷等。海水中的溶解有机磷主要有核酸-聚磷酸盐、脱氧核酸、磷酸酯、氨基磷酸等成分，它们主要来自于生物体分解和排泄产物。3）海水中的硅主要以溶解硅酸盐和悬浮的颗粒二氧化硅两种形式存在。溶解无机硅包括海水中单分子的硅酸和低聚合度的硅酸及其离子；颗粒硅中除包括聚合度大的胶体状态之外，还有黏土及含硅的碎屑等。2、海洋初级生产力以及次级生产力的定义及其影响因素？答：1）海洋初级生产力是指海洋中初级生产者通过光合作用或化学合成作用生产有机物的能力。影响海洋初级生产力的因素主要包括光照、温度、营养盐和控制这些营养盐分布的物理因子，以及浮游动物等摄食者对浮游植物的摄食作用。2）海洋次级生产力是指海洋中各级消费者直接或间接利用初级生产者生产的有机物质经同化吸收、转化为自身物质（表现为生长与繁殖）的速率。影响海洋次级生产力的影响因素很多，任何能影响动物新陈代谢、生长和繁殖的因素都可能影响到动物的产量。其中，温度、食物和个体大小等是影响动物种群产量的重要因素。初级产量、营养级数目和生态效率等食物网结构对次级产量也有影响。3、污染物质在海洋中的主要生态过程包括那些？答：进入海洋环境中的污染物质发生的生态学过程主要包括：混合、扩散、溶解与沉淀、吸附、络合、转化、降解、生物吸收等过程。4、海洋污染生态效应的定义，简述其发生机制。答：1）定义：污染物质进入海洋环境后，必将对海洋生态系统产生影响，海洋生态系统也必然会对这种影响作出的反应及适应性变化，海洋生态系统的这些反应和变化被称为海洋污染生态效应。2）发生机制：污染物进入海洋后，污染物之间、污染物与海洋环境间相互作用，最后可能转化为能够对海洋生物、海洋生态系统产生作用的状态，进而被海洋生物吸收，并随着食物链传递，在海洋生态中产生各种复杂的生态效应。由于污染物的种类不同，生态环境条件和生物个体不同，所以海洋污染的生态效应的发生及其机制也多种多样。主要包括：①物理机制：污染物质可以在海洋生态系统中通过发生沉降、吸附、解吸、凝聚、扩散、稀释、混合、气化、放射性蜕变等许多物理过程。伴随着这些物理过程，海洋生态系统的某些因子的物理性质发生改变，从而影响到海洋生态系统的稳定性，导致各种生态效应的发生。②化学机制：主要指化学污染物质与海洋环境中的无机环境各要素之间发生的化学作用，导致污染物的存在形式不断发生变化，其对生物的毒性及产生的生态效应也随之不断改变。③生物机制：指污染物进入海洋生物体以后，对生物体的生长、新陈代谢、生理生化过程所产生的各种影响，主要包括：海洋生物积累、富集机制，海