海岸带与浅海生态系统

厦门大学精品课程之海洋生态学第九章海岸带与浅海生态系统（一）厦门大学精品课程之海洋生态学第一节海岸带概述一、海岸带与海岸湿地及其保护意义（一）海岸带和海岸湿地的概念海岸线海滨线古海岸线平均高潮位平均低潮位现代海岸带浅海波基面潮下带水下岸坡近滨外滨海滨后滨前滨潮上带潮间带海岸海滩A图9.1海岸带及其组成部分厦门大学精品课程之海洋生态学海岸带（coastalzone）海岸带是海洋与陆地交界的狭窄过渡带。生态学上所指的海岸带包括潮上带、潮间带和潮下带三部分。潮上带在特大潮或大风暴时才被海水淹没，潮间带每天有海水淹没和干露的周期，潮差大的潮间带，再分为高潮带、中潮带和低潮带。潮下带是低潮线下方完全被海水淹没的海区，其下限位于约10~20m水深处。我国在海岸带和海涂资源调查中将海岸带划分为河口岸、淤泥质岸、基岩岸、红树林岸、砂砾质岸和珊瑚礁岸六种类型。厦门大学精品课程之海洋生态学湿地（wetlands）“不论其为天然或人工、长期或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或流动的淡水、半咸水或咸水的水域，包括低潮位时水深不超过6m的水域；同时，还包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及湿地范围内的岛屿或低潮时水深不超过6m的海水水体。”（《湿地公约》）湿地包括了湖泊、河流、沼泽（森林沼泽和草本沼泽）、滩地（河滩、湖滩和沿海滩涂）、盐湖、盐沼以及海岸带区域的珊瑚礁、海草床、红树林和河口等类型。我国有8片海岸湿地被列为国际重要湿地。参见表9.1和表9.2（p.208）厦门大学精品课程之海洋生态学（二）湿地的功能与保护意义文明摇篮-水源地、食物、原材料、能源和化工材料、水上运输、放牧、……“生物超市”-高生产力、高生物多样性“地球之肾”-水文和元素循环、水和废弃物接收与净化作用“二氧化碳接收器”和“气候稳定器”-调节气候防风抗旱、消浪护岸-如红树林湿地生态旅游、科研教育-如盐城麋鹿保护区、丹顶鹤保护区生态脆弱性-处于水陆交互、过度地带，易受自然和人为活动的干扰，生态平衡极易受到破坏，且受到破坏后很难得到恢复厦门大学精品课程之海洋生态学二、海岸带的环境特征和生物的适应性（一）主要环境特征潮汐底质温度盐度波浪底上动物/植物无大型生物底上动物和大型植物底内动物峭壁大漂砾小漂砾中砾鹅卵石粗砂细砂泥(数十米)(米)(厘米)(毫米)图9.2按粒径大小划分的底质类型和相关生物(引自Kaiseretal.2005)厦门大学精品课程之海洋生态学（二）生物对环境的适应与带状分布（zonation）对干露的适应对温度、盐度变化的适应对波浪冲刷的适应生殖适应藤壶弹涂鱼海藻厦门大学精品课程之海洋生态学生物的带状分布（zonation）成体星地藤壶Chthamalus栎藤壶Balanus幼体分布栎藤壶星地藤壶物理的限制（干旱）生物的限制（竞争、捕食）平均大潮上限平均小潮上限平均海平面平均小潮下限平均大潮下限潮汐海面高度图9.8苏格兰海滨两种藤壶的垂直分布(竞争排斥的结果)(引自Connell1961)厦门大学精品课程之海洋生态学一、河口区（一）什么是河口区（estuary）海水和淡水交汇和混合的部分封闭的沿岸海湾。根据水循环和分层现象分为三大类型：（1）高度分层的河口湾（2）局部混合或适度分层的河口湾（3）完全混合或垂直均质的河口湾广义地说，河口湾除真正的河口外，还包括半封闭的沿岸海湾、潮沼（tidalmarshes）和在沿岸沙坝后面的水体。第二节河口、盐沼与海草床图9.3不同河口类型盐度剖面图(引自Kaiseretal.2005)海水淡水局部混合带表层深度底层035盐度海水海水淡水淡水局部混合的河口(A-A示垂直剖面)高度分层的河口完全混合的河口AAAA海滩AA表层深度底层035盐度表层深度底层035盐度厦门大学精品课程之海洋生态学1．盐度：变化剧烈，有梯度性、周期性和季节性。2．温度：水体体积小而表面积大，受陆地气候影响，变化较开阔海区和相邻的近岸区大。3．底质：基本上是柔软的泥质底富含有机质，这些物质可作为河口生物的重要食物来源。河口底质常有厚厚的一层还原带，常呈缺氧状态。4．波浪和流：水浅，由风产生的波浪较小，是个相对较平静的区域。水流受潮汐和陆地径流的共同影响。在河道中央流速最大。暴风雨与洪水可大量冲刷底质，对生物有极大破坏。（二）环境和生物组成特征厦门大学精品课程之海洋生态学5．混浊度：阻碍光线，影响光合作用。6．营养物质的富集河口区除了有来自陆地的营养盐补充之外，更重要的是具有滞留营养物的水文和生物机制。“自我富营养化”的系统——河口区是一个生产力水平很高的区域。（二）环境和生物组成特征（cont.）河流潮汐砂砾沙砂砾层沙地沙地沙淤泥淤泥砂砾/贝壳砂砾/贝壳层泥滩流速下降图9.4河口沉积物的分布(引自Kaiseretal.2005)厦门大学精品课程之海洋生态学河口环境条件比较恶劣，生物种类组成较贫乏，多样性较低，而某些种群的丰度却很大。广盐性、广温性和耐低氧性是河口生物的重要生态特征。河口区的生物组成主要起源于三个方面：1．来自海洋的种类（主要的）；2．已适应于低盐条件的半咸水中的特有种类；3．其它广盐性淡水生物种类（少数）。（三）河口区的生物组成厦门大学精品课程之海洋生态学（三）河口区的生物组成（cont.）植物：包括浮游植物、小型底栖藻类和海草、沼泽草和海藻等大型水生植物。种类多样，整年内都能进行光合作用浮游动物：季节性种类较多，而终生浮游动物的种类较少。游泳生物：暂时性较多，产卵及索饵洄游等底栖动物：碎屑食性和滤食性种类较多厦门大学精品课程之海洋生态学河口湾有重要的经济价值：高产区，各种养殖形式均有最易受人类活动破坏1．工厂的污水和居民生活废水2．河流所经过的农田施用的肥料和农药3．河口湾的围垦区的大量养殖废水4．围海造地和修堤筑坝阻碍河口区水流畅通和增加淤泥沉积5．船舶的燃料油泄漏和生活废水图9.5被污染的河口区（四）河口区与人类的关系厦门大学精品课程之海洋生态学温带纬度的潮间带上部，以大米草属（Spartina）和盐角草属（Salicornia）占优势。生物组成：上部主要是一些不时侵入的陆地动物较低潮面生活的种类就很多（招潮蟹、腹足类、双壳类）叶片和茎部有许多小型生物附着在沉积表层和内部栖息着各种微型和小型生物Salicornia二、盐沼Spartina厦门大学精品课程之海洋生态学第三节岩岸潮间带和沙滩一、岩岸潮间带（一）垂直分布是其最大的特色岩岸潮上带主要有滨螺，潮间带较上部生活的代表种类是藤壶，藤壶带下方常是牡蛎，再下方以贻贝数量较多。（二）决定分带的因素物理因素：主要是暴露在空气中的时间生物因素：捕食作用和空间竞争常常是两类因素共同作用的结果厦门大学精品课程之海洋生态学苏格兰Cumbrae岛墨角藻的垂直分布（例）PelvetiaF.spiralisAscophyllumF.vesiculosusF.serratusMHWSMHWNMTLMLWNMLWS3.02.01.00大于最低高潮的高度/mMHWS：大潮平均高潮面MHWN：小潮平均高潮面MTL：平均潮面MLWN：小潮平均低潮面MLWS：大潮平均低潮面图9.7苏格兰Cumbrea岛墨角藻的分布(引自Schonbeck&Norton1978)厦门大学精品课程之海洋生态学二、沙滩（一）环境特征沙具有退潮后对抗温度、盐度剧烈变化，保持水分，避免阳光直射等特点。1、粒径大小小颗粒保水性较好，较易挖掘。细沙比粗沙更适宜栖息。颗粒越粗生物越大，细颗粒时以穴居种为主，粗颗粒以游走性动物为主。2、波浪冲刷影响地形，对颗粒大小也有筛选作用。沙粒在波浪作用下可以移动，不稳定性，不利于固着和底上种类生活，而在底层较多。受遮蔽的沙滩生物也较丰富。厦门大学精品课程之海洋生态学3、含氧量沙滩沉积物的通气性较泥滩的好，某些动物构建洞穴与栖管可促进氧交换。4、沙滩的有机质含量比泥滩低得多（二）生物组成生物个体很小，大型种类多为穴居，肉眼不易观察。1、初级生产者及生产力底栖硅藻、甲藻和蓝绿藻，初级生产力很低，消费者主要依赖从周围水体输送来的初级产量以及外来的有机碎屑以维持能量需求。（一）环境特征（cont.）厦门大学精品课程之海洋生态学包括很多门类的代表，个体长度通常介于0.1~1.5mm之间。形状变扁或变长呈蠕虫状，增加表面积以攀附于颗粒上或存活于间隙中，不致因水淹漂浮而被掠食。特殊的粘着器官（如钩、爪或上皮腺体）有的种类体内发展出平衡石强化体壁免受砂粒损伤（腹毛虫的棘刺和鳞片、甲壳类外骨骼、某些纤毛虫、海蛞蝓钙化的内骨针等）2、小型动物（meiofauna）厦门大学精品课程之海洋生态学沙滩的大型动物以多毛类、双壳类和甲壳类动物占优势。潮上带主要栖息一些甲壳类动物。中、低潮区，软体动物中的蛤类常占优势。在低潮区，有各种类型的棘皮动物生活，包括海参和海胆等。多种沙滩中的大型动物3、大型动物（macrofauna）厦门大学精品课程之海洋生态学沙滩底栖生物组成（例）图9.10一个沙质底海滩的横截面(引自Odum1971)潮下带潮间带潮上带陡滩平滩…、细菌…、硅藻…、单细胞藻类沙蟹(Ocypode)海滩端足类(Talorcheslisorchestis)虎虫甲和其他陆地昆虫美玉虾(Callianassa)掘穴等足类(Chiridoles)掘穴端足类(Haustorius)多毛类鼠蝉蟹(Emerita)滩蛤(Donax)扁形海胆(Mellita)穴居虾(Ogyris)海鞘(Thyone)心形蛤(Cardium)(Olive)沙栖桡足类扁形海胆海肾(Renilla)平均高潮平均低潮岸鸟类鲽鱼(Pleuonctide)青蟹(Callinectes)银汉鱼(Menidia)底鳉(Fundnlus)寄居蟹(Pagurus)厦门大学精品课程之海洋生态学第四节红树林沼泽一、什么是红树林红树泛指一群生长于热带及亚热带沿海潮间带泥质湿地的乔木或灌木。“红树林”这一名词并不是指单一的分类类群植物，而是对一个景观的描述（红树林沼泽mangals）。代表一个生境类型。全球有真红树植物20科27属70种。我国的红树林分布于海南、广东、广西、福建和台湾等省（区），12科16属27种和1个变种。厦门大学精品课程之海洋生态学二、生境特征及红树的适应机制（一）生境特征：温度：分布中心年平均水温约为24~27℃。底质：细质冲积土，pH值常在5以下。往往在河口附近。地貌：多分布于隐蔽的堆积海岸。盐度：红树生物都不同程度具有耐盐特性；不同种类有相应的分带模式。潮汐：潮汐及潮差决定潮水淹没时间，的强烈作用。这个水交换过程可以输出部分物质（包括有机碎屑、代谢废物），也可输入营养物质。厦门大学精品课程之海洋生态学根系：环境是细泥、缺氧，根分布广而浅，生有表面根、支柱根或板状根、气生根等，有助于呼吸和抵抗风浪冲击的固着作用。胎生：种子在母树上即发芽，没有明显的休眠期。旱生结构与抗盐适应：热带海岸云量大、气温高、海水盐度也高，生理干旱环境。叶片的旱生结构（表皮组织有厚膜且角质化、厚革质）；叶片具高渗透压；树皮富含丹宁（抗腐蚀性），幼苗表面的单宁可防止动物摄食；（二）适应机制厦门大学精品课程之海洋生态学拒盐或泌盐适应：通过非代谢超滤作用从盐水中分离出淡水；通过盐腺系统将盐分分泌出叶片表面之外。（二）适应机制（cont.）图9.11典型的红树生活周期(引自Nybakken1982)种子在树上发芽长出根和叶接触底部垂直漂流掉入水中厦门大学精品课程之海洋生态学不同种类适应盐度不同，在潮间带分布呈与海岸平行的3个带：（一）低潮积水带：（二）中潮带：（三）高潮带或特大高潮带：从低潮带直至高潮带，海水影响减弱，底质盐度减小，红树种类因耐盐性差异分布于不同位置，形成一个演替序列。三、红树林种类的演替特点厦门大学精品课程之海洋生态学IIIIIIIII(C)(B)(A)11111122222155555533333388888886666141414171