海洋生态学课件-第十章-海洋主要生态系统类型-精品文档

学习目的：了解沿岸、浅海区生态系统的一般特征；掌握潮间带沙滩、岩岸、河口、盐沼、红树林、大型海藻场、珊瑚礁、沿岸上升流区以及大洋区生态系统的环境、生物群落和能流、物流基本特征；了解热液口这类特殊生物群落的特点及其与海洋其他生物群落在有机物生产等方面的重要区别。第十章海洋主要生态系统类型一、环境特征（一）潮间带（intertidalzone）：高低潮线之间的海域，海洋与陆地之间的过渡带，受潮汐的强烈影响，环境梯度明显，环境类型多样。1、退潮后暴露于空气，干旱及影响摄食；2、温度变化剧烈，可能超过耐受上限或使其体质变弱，易受其他因子的二次伤害；3、盐度变化剧烈，尤其是潮池地带（低潮时大雨或剧烈蒸发）；4、波浪：冲刷作用可剥离或冲走一些生物、改变生物的分布、增加溶解氧、减少光照；5、底质很复杂，不同类型的底质栖息着与之相适应的生物；6、由于潮间带濒临大陆，污染物质也容易在这里积累。第一节沿岸、浅海生态系统概述由于交替淹没和暴露于空气，环境条件恶劣，要求生物不仅对温度、盐度的变化有较大的适应性，而且对干燥有很大的耐受力。⑴抗旱⑵抵抗高、低温⑶抵抗机械性冲击⑷呼吸⑸盐度第一节沿岸、浅海生态系统概述藤壶弹涂鱼海藻图10-1（二）浅海盐度、温度和光照的变化也比外海的大，这些变化的程度从近岸向外海方向逐渐减弱。沿岸、浅海区的海流通常包括沿岸流和受大洋流系侧支的影响。浅海区由于营养物质供应充足，常形成重要的渔场。第一节沿岸、浅海生态系统概述图10-2浅海鱼群二、生物群落的特点1．浮游生物：（1）浮游植物：硅藻和甲藻是主要类别。超微型的自养生物也是很重要的类群。（2）浮游动物：种类繁多①季节性浮游动物：底栖生物和很多游泳生物的幼体。②终生浮游动物：主要是桡足类、磷虾类等甲壳动物，此外有孔虫、放射虫、纤毛虫及水母类也常见。第一节沿岸、浅海生态系统概述Salpafusiformis图10-3硅藻2．底栖生物：潮间带尤为重要①植物：底栖硅藻&大型海藻②底栖动物：几乎包括各个门类的代表，种类组成与底质类型有密切关系。3．游泳生物：种类多，数量大。主要是各种鱼类，世界主要渔场几乎全部位于大陆架或大陆架附近。按FAO于1967年统计，占世界海洋鱼类总产量一半的6种鱼依次是：鳀鱼、大西洋鲱、大西洋普鳕、鲭鱼、阿拉斯加狭鳕和南非沙丁鱼。第一节沿岸、浅海生态系统概述图10-4海藻场第二节岩岸潮间带和大型海藻场一、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第二节岩岸潮间带和大型海藻场成体星地藤壶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10-5苏格兰海滨两种藤壶的垂直分布（竞争排斥的结果）（引自Connell1961）第二节岩岸潮间带和大型海藻场图10-6二、大型海藻场（一）海藻场的生境特征和分布冷温带的潮下带硬质底上生长着大型褐藻类植物。1．底质硬质底部2．光线清澈海区，藻场可延伸至20~30m深处。3．温度仅分布在冷水区，暖温带和热带海区则不出现大型藻场。（二）大型海藻植物的基本形态结构第二节岩岸潮间带和大型海藻场第二节岩岸潮间带和大型海藻场浮囊藻柄叶片附着器图10-7示一种海藻植物体的结构（仿Nybakken1982）第二节岩岸潮间带和大型海藻场图10-8示大型海藻场（三）生物群落及其关键种巨藻丛形成一复杂、特殊的三维地形，提供藻场生物群落的“框架”，其巨大的叶片表面，为很多附着植物和动物提供生活空间，如叶片附生大量小型藻类、原生动物和无脊椎动物等，是海洋中的森林。（四）生产力和营养关系初级生产力大约介于600至3,000gC/（m2·a）之间。据估计只有10％的初级产量是通过直接摄食进入食物网，其余90％是通过碎屑或溶解有机质进入食物链的。第二节岩岸潮间带和大型海藻场第三节沙滩一、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。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。（一）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。第三节沙滩（二）小型动物（meiofauna）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）第三节沙滩（三）大型动物（macrofauna）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。第三节沙滩图10-9示多种沙滩中的大型动物photoAriO.Laine第四节河口、盐沼和海草场一、河口区环境概述（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。PhotobySeasandsLodgeConferenceCentreInSt.LuciaSouthAfrica图10-10示河口区第四节河口、盐沼和海草场图10-11示不同类型河口（二）环境和生物组成特征河口理化环境变异极大，常对生物形成巨大压力。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，受陆地气候的影响，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。第四节河口、盐沼和海草场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。第四节河口、盐沼和海草场河流海洋图10-12局部混合的河口湾水循环模式图。河口湾内部形成能使营养物滞留与再循环的“营养物收集器”（引自Odum1971）（三）河口区的生物组成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）。第四节河口、盐沼和海草场第四节河口、盐沼和海草场植物：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（四）河口区与人类的关系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第四节河口、盐沼和海草场图10-13示被污染的河口区二、盐沼属于湿地（wetland）：根据拉萨姆国际湿地公约，低潮时水深6米以内的海域也属湿地。温带纬度的潮间带上部，以大米草属（Spartina）和Salicornia属占优势。生物组成：①上部主要是一些不时侵入的陆地动物②较低潮面生活的种类就很多（招潮蟹、腹足类、双壳类）③叶片和茎部有许多小型生物附着④在沉积表层和内部栖息着各种微型和小型生物第四节河口、盐沼和海草场图10-14示Spartina&Salicornia我国的河口湿地生物群落1．长江口崇明东滩湿地生物群落：以芦苇为主2．辽河口湿地生物群落中、高潮带以碱蓬为主，潮上带陆域大面积沼泽化，成为盐渍化沼泽土，生长着茂密的芦苇。生产力大，尤其为鸟类提供了各种食物，是重要的鸟类保护区。第四节河口、盐沼和海草场图10-15示崇明东滩湿地张春海摄三、海草场（seagrassbed）（一）海草组成和分布有根开花植物如热带的泰莱菜暖温带的大叶藻（大叶草）生活在盐沼向海一侧的潮间带和潮下带6~30m深处（二）海草场生物群落组成和生产力生物种类：大量附着生物（附生植物、原生动物及无脊椎动物）生产力很高。第四节河口、盐沼和海草场图10-15示各类海草场第四节河口、盐沼和海草场（三）海草场的生态作用及受破坏后的生态效应海草场有重要的生态作用：1、附着生物重要的附着底物2、浅海区重要的生产者，为浅海许多生物提供食物资源3、海草的根及地下茎可起稳定软底质的作用，抵御风暴对底质的破坏。4、对很多底栖生物，尤其是许多经济种类有掩护作用。5、加速沉积使海床面上升，最后可能使其漂浮的叶子到达表面，缓冲波浪，形成较平静的水环境。6、叶子有遮蔽作用，避免下层受阳光直射和水分流失。7、改善水质第五节红树林沼泽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。我国的红树林分布于海南、广东、广西、福建和台湾等省（区），有16科20属31种。图10-16一、生境特征及红树的适应机制（一）生境特征：1．温度：分布中心年平均水温约为24~27℃。2．底质：细质冲积土，pH值常在5以下。往往在河口附近。3．地貌：多分布于隐蔽的堆积海岸。4．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。5．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。第五节红树林沼泽第五节红树林沼泽（二）适应机制：1．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。2．胎生：种子在母树上即发芽，没有明显的休眠期。3．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。（1）叶片的旱生结构（表皮组织有厚膜且角质化、厚革质）；（2）叶片具高渗透压；（3）树皮富含丹宁（抗腐蚀性），幼苗表面的单宁可防止动物摄食；第五节红树林沼泽（4）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。图10-17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第五节红树林沼泽二、红树林种类的演替特点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