12第六章环境古生物学

一、环境的定义及生物与环境的关系二、生物的环境分区三、生物的生活方式四、影响生物生存的主要环境因素五、群落与生态系六、环境的古生物学分析方法第六章生物与环境1、与环境相关的概念生活环境指生物周围一切生物的和非生物的因素的总和生物因素：生物之间的相互关系，如寄生、共生食物链：一定环境范围内，各种生物通过食物而产生的直接或间接联系非生物因素：包括物理因素和化学因素，如温度、深度、光线、底质、气体、盐度等动物生态(图)一个简单的食物链(示意图)455猫和三叶草牛喜欢吃三叶草；三叶草结子要靠土蜂传粉；田鼠吃土蜂的蜜和幼虫，捣毁土蜂的巢；猫捕食田鼠。（猫多三叶草就生长的好）456海洋生物食物循环(示意图)2、生物与环境的关系环境的制约性——环境从根本上决定生物的分布和生活习性生物的适应性——生物可通过自身生理机能的调整、改变生活方式、主动寻找新的生活环境等方法来适应环境的变化。生物获得适应环境的能力和潜力两者关系：相互作用、相互制约、密切相关，如植物、土壤、水分广栖生物狭栖生物狭栖生物只能在小范围内生活的生物能够在宽限度范围内生活的生物广栖生物一、环境的定义及生物与环境的关系二、生物的环境分区三、海洋生物的生活方式四、影响生物生存的主要环境因素五、群落与生态系六、环境的古生物学分析方法第六章生物与环境按海陆分布的地理分区按海拔高度及海水深度的地理分区高山区、平原区滨海区、浅海区、半深海区、深海区按纬度划分的地理区极地区、寒带区、温带区、亚热带区、热带区大陆海洋世界陆地动物地理分区4512现代植物地理区系1、大陆生物环境分区陆地环境生物区河流环境生物区沼泽环境生物区湖泊环境生物区纬度温度湿度水体性质对大陆环境分区最重要二、生物的环境分区包括山岭、丘陵、平原、内陆盆地等，主体为受剥蚀区常见化石为植物、孢子花粉、哺乳动物骨骼、腹足动物等（1）陆地环境生物区H包括各个水系的主干及支流河床、河岸和河口三角洲等H化石主要产于山麓附近的水流沉积及河道形成的河床和沙滩沉积物中H常见化石主要为硅藻、轮藻、孢粉、介形虫、软体动物、鱼类和哺乳动物等（2）河流环境生物区（3）沼泽环境生物区H是陆地上的低洼潮湿地段H植物丛生，常有泥炭堆积H沼泽沉积一般以黑色泥岩为主，夹煤层，含大量植物化石H包括含盐度不同的咸化湖泊和淡水湖泊H各类化石比较丰富，主要有植物、孢粉、种子、钙藻、昆虫、鱼类、陆相介形虫、叶肢介和脊椎动物等（4）湖泊环境生物区2、海洋生物分区H滨海生物区H浅海生物区H半深海生物区H深海生物区H远洋生物区主要根据海水的深度和海底地形来划分二、生物的环境分区19海洋生物深度分带范围：位于海岸附近的高、低潮线之间，即潮汐地带或潮间带地形特点：地形复杂，海湾、泻湖、河口、三角洲、岛屿等环境特点：波浪和潮汐作用强烈，海水含氧充足、光照强，但含盐度、温度、光线、水流等因素昼夜变化很大生物特点：总体贫乏，除植物外，动物一般具有坚硬的外骨骼，固着生长(如牡蛎、藤壶）、潜穴或在硬底上钻孔生活。（1）滨海生物区4521滨海生物区（图解）范围：从潮汐地带向下直到陆棚与大陆斜坡之界处(低潮线-200m)地形特点：海底地形较平缓环境特点：含盐度变化不大；温度只受季节的影响；含氧充足，上部水动力条件较强；光线可以透入海底：0-80m为强光带，80-200m为弱光带生物特点：生物种类多，分异度高，90%以上的海洋生物生活在此区；海底是底栖生物生活的主要场所，且多为狭盐分生物；中部生活着游泳生物；上部生活着浮游生物（2）浅海生物区4523浅海生物区（图解）范围：200-1000m，为陆棚外缘和大陆斜坡上部地区地形特点：平均坡度4º17´（现代）环境特点：海水平静；温度、盐度比较稳定；含氧量稍低；为无光带生物特点：一般没有藻类生长，生物种类稀少，底栖生物以食腐类生物为主（3）半深海生物区25H一般没有藻类生长，生物种类稀少，底栖生物以食腐类生物为主半深海生物区（图解）范围：深度大于1000m的大陆斜坡下部至深海底部的广大深海盆区地形特点：海底平坦、或为深海沟和海底山脊所分解环境特点：黑暗、寒冷（一般在2-10度）、水压力大生物特点：生物稀少，主要为一些特化无眼的鱼类和甲壳类；生物骨骼多为硅质，食泥或食腐（4）深海生物区4527深海生物区（图解）范围：指远离海岸的半深海和深海区上层水域环境特点：上部为透光带、下部为无光带生物特点：为远洋浮游生物和游泳生物的主要生活场所。浮游生物是海洋生物的主要食源，它们死亡后壳体沉入海底常形成硅藻、放射虫、或有孔虫软泥（5）远洋生物区4529远洋生物区（图解）一、环境的定义及生物与环境的关系二、生物的环境分区三、海洋生物的生活方式四、影响生物生存的主要环境因素五、群落与生态系六、环境的古生物学分析方法第七章环境古生物学1、生活方式的相关概念H即生物为适应生存条件而具有的习性和行为H包括摄食方式、居住类型和运动方式等H趋同convergence：不同门类的生物，因为适应相似的环境具有相同的生活方式，导致生物体形态和结构上的相似性趋同进化趋异divergence：在系统演化上相近的生物，由于适应不同的环境而具有极不相同的生活方式，导致生物体形态和结构上的分异趋异根据海洋生物的摄食方式和食物类型分为：食草动物、食肉动物、食腐动物、滤食动物、食泥动物、寄生生物、杂食动物根据海洋生物的居住地段和运动方式分为：游泳生物、浮游生物、假浮游生物、底栖生物2、海洋生物的分类4535海洋生物的生活方式（图解）•指生活在水层底部，经常离不开基底的生物包括表生生物和内生生物•表生生物:生活在基底表面以上的底栖生物。包括底栖活动型生物和底栖固着生物•内生生物:生活在基底表面以下的生物。包括潜穴生活的生物和钻孔生活的生物底栖生物：按生活方式可进一步划分为6种类型：H海底固着生活H躺卧海底生活H潜穴生活H钻孔生活H海底爬行生活H近底游泳生活底栖生物：游泳生物具游泳器官、能主动游泳的生物特征：身体常呈流线型，两侧对称，运动、捕食和感觉器官较发达主要类型：多为进化较高级的食肉动物，如无脊动物中的头足类和脊椎动物中的大多数鱼类3、海洋生物分类的相关概念39没有真正的游泳器官，常随波逐流、被动地漂浮在水中特征：身体一般呈辐射对称的圆形或球形，个体微小，骨骼不发育或质轻多孔，壳常多刺以增大表面积主要类型：单细胞微小的动物和植物以及其他一些生物的幼虫（如硅藻、放射虫、抱球虫，海绵、腔肠、软体动物等的幼虫）浮游生物没有真正的游泳器官，往往附着在水草、树干或其它游泳生物的身上，被动地在水中漂浮特征：多起源于底栖生物，特别是底栖固着生活的生物，因此兼具有底栖和浮游生物的一些结构特征主要类型：如某些海百合、部分笔石、少数双壳类和腕足类等假浮游生物：一、环境的定义及生物与环境的关系二、生物的环境分区三、海洋生物的生活方式四、影响生物生存的主要环境因素五、群落与生态系六、环境的古生物学分析方法第七章环境古生物学4542(1)温度来源：光照、地热、海底火山喷发和熔岩作用影响温度的主要因素：纬度：与光照强度和光线入射角有关季节水深：一般表层水温变化较大，底层水体的温度较稳定。海水中仅在250-300m以上的水层才有季节性温度变化，其下水层温度终年无大变化。洋流：由于洋流作用，可造成局部地区增温或降温。海拔：一般随海拔的增高而降低。H温度对生物影响的机制:H温度主要是通过影响生物的生存和繁殖来控制生物的分布，因为生物的繁殖需要有一定的温度作保障H温度对生物影响的主要表现和结果:温度控制着生物的纬向分布，从两极到赤道，生物种类逐渐增多，动植物的丰度和分异度均逐渐增高温度造成生物的分区现象，如热带生物区系和寒带生物区系H广温生物H狭温生物水深影响生物的主要表现和结果：H现代藻类在15-50m最为丰富，分布下限一般200mH由于光线中不同波长的光其穿透海水的能力不同，造成不同类型的藻类在分布深度上的差异。浅海近岸处多生长蓝绿藻，在其下20-30m以褐藻最多，而红藻可分布在水深30-200m左右H水深控制着植物的垂直分布，因此势必影响其他以植物为食的草食性动物的分布，并最终影响到肉食性动物的分布(2)水深与光线有关的因素：水深、水体的清澈度水体中光照强度及生物的分带性H强光带：0-80m，水底植物、浮游植物及各类动物都很丰富H弱光带：80-200m，浮游植物大为减少，但红藻和硅藻较发育H无光带：200m，植物绝迹，动物稀少而特殊(3)光线盐度的变化：淡水0-0.5‰，半咸水0.5-30‰，正常海水30-40‰，超咸水40-80‰，卤水80‰生物对盐度的适应性：狭盐性生物：只能适应正常盐度海水生活的生物（造礁珊瑚、头足类、棘皮动物、部分腕足类）广盐性生物：能够适应盐度变化范围较广的生物（双壳类、腹足类、苔藓动物、介形虫等）（4）盐度定义：底栖生物居住和生活所依附的基底环境物质硬底质：如岩石、各种贝壳和其它坚硬的物体软底质：为含有各种砂砾、细砂和淤泥的沉积物不同底质中具有不同的动植物群：沿岸岩石藻类及各种具有固着能力的无脊椎动物在潮间带各种硬底质钻孔生物砂质软底潜穴为主泥质软底软体动物和节肢动物甲壳类（5）底质含氧量—含氧量少，有害气体多（氨、硫化氢、甲烷）对生物生长极为不利，如黑海水体流动性—流动性大，不利于生物生长发育海拔—随着海拔升高，气候由温湿→干冷，植物由阔叶类→针叶和细叶类；且植物数量减少。如现代青藏高原上缺乏高大的乔木，主要为一些草本植物和细叶的红柳灌木丛（6）其他因素共生关系共同生活，互不损害对方共栖一方获益，另一方无碍（麻雀与红脚隼-巢寄生）互惠双方获益（造礁珊瑚与虫黄藻、海葵与寄居蟹）竞争关系双方受伤，相互制约对抗关系一方受伤害严重（羊与草地）抗生一方受害，另一方不获益侵占一方受害，另一方获益，如捕食、寄生（寄生虫、狼与羊）2、生物因素一、环境的定义及生物与环境的关系二、生物的环境分区三、海洋生物的生活方式四、影响生物生存的主要环境因素五、群落与生态系六、环境的古生物学分析方法第七章环境古生物学1、群落的相关概念群落群落是指生活在一定的生态领域内的所有物种的总和群落有4个基本特征：生活于同一环境中，具有一定的时空范围群落间的生物彼此间相互依赖、相互作用每个群落有其特征性的生物（特征种）具有特征性的营养结构（食物链）五、群落与生态系群落由居群组成★居群：某一特定时间内，由占据某一特定空间的一群同种个体组成的群集。群落是由一个或多个居群组成★特征种：即某一群落所特有的种★优势种：指群落中个体数量最多的种，即竞争能力强，最适合于该环境的种。它可是特征种，也可以不是.居群特征种优势种化石群落fossilcommunity主要强调的是共同生活在同一生境的生物组合，并不是在同一个产地采集的化石组合都是化石群落。一个化石群落是指那些经过仔细分析研究（定量、定性）、在许多地区重复出现而其中物种成分很少变异的一种组合化石群落一、环境的定义及生物与环境的关系二、生物的环境分区三、海洋生物的生活方式四、影响生物生存的主要环境因素五、群落与生态系六、环境的古生物学分析方法第七章环境古生物学H指相化石分析方法H形态功能分析方法H群落古生态学分析方法指相化石是指能够反映某种特定的环境条件的化石如造礁珊瑚只分布在温暖、清澈、正常盐度的浅海环境中，所以如果在地层中发现了大量的造礁珊瑚，就可以用来推断这种特殊的环境条件。如舌形贝一般生活在浅海潮间带环境遗迹化石多可作为指相化石ReefsH指相化石分析方法H形态功能分析方法H群落古生态学分析方法形态功能分析法深人地研究化石的基本构造，力求阐明这些构造的功能，并据此重塑古代生物的生活方式。•生物的形态和生理同环境相适应是在生物长期进化过程中受到外界环境条件不断的作用和影响迫使生物不断地改变自身而形成的。鱼类等由于长期适应游泳生活，则使其身体呈流线型并具有一些与游泳生活相适应的器官系统生活在浅水动荡环境中的生物其壳体一般较厚，因为厚壳有利于保护自己笔石簇：由多个笔石体聚在一个浮胞上，以中轴相连形成的综合体壳薄纤细的生物(如笔石等)则多适应于相对