海洋与海洋生物间的相互关系

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4.79×106Km2。2、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（solarradiation）B、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（temperaturecoefficient,Q10）：体温每升高10℃时新陈代谢速率的变化。Q10=Tb时的代谢速