海洋生态学课后习题and解答

海洋生态学课后习题第一章生态系统及其功能1.生态系统概念所强调的核心思想是什么？生态系统是指一定时间和空间范围内，生物群落和非生物环境通过能量流动和物质循环所形成的相互联系相互作用并具有自动调节机制的自然整体。生态系统概念所强调的核心思想是自然界生物与环境之间具有不可分割的整体性。2.生态系统有哪些基本组分？各自执行什么功能？生态系统的基本组成可以概括为非生物和生物两部分，包括非生物环境，生产者、消费者、分解者。①非生物成分：生态系统的生命支持系统，提供生态系统中各种生物的栖息场所、物质条件，也是生物能量的源泉。②生物成分：执行生态系统功能的主体。三大功能群构成三个亚系统，并且与环境要素共同构成统一整体。只有通过这个整体才能执行能量流动和物质循环的基本功能。（1）生产者：所有绿色植物、光合细菌、化能细菌等，制造的有机物是一切生物的食物来源，在生态系统能量流动和物质循环中居于首要地位。（2）消费者：不能从无机物制造有机物的全部生物，直接或间接依靠生产者制造的有机物为生，通过摄食、同化和吸收过程，起着对初级生产者加工和本身再生产的作用。（3）分解者：异养生物，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物等。在生态系统中连续进行与光合作用相反的分解作用。每一种生物产生的有机物基本上都可以被已经存在于自然界的微生物所分解。3.生态系统的能量是怎样流动的？有哪些特点？植物光合作用形成的有机物质和能量，一部分被其呼吸作用所消耗，剩下的才是可以供给下一营养级的净初级产量。植食性动物只能同化一部分净初级生产量，其余部分形成粪团排出体外，被吸收的量又有一部分用于自身生命活动，还有一部分以代谢废物形式排出，剩下的才是能够提供给下一营养级的总能量。服从热力学第一、第二定律，即能量守恒定律和能量转化定律。能量单向流动，不循环，不断消耗和散失。任何一个生态系统的食物链不可能很长，陆地通常3-4级，海洋很少超过6级，因为能量随营养级增加而不断减少，意味着生物数量必定不断下降，而维持种群繁衍必须要有一定数量保证。4.生态系统的物质是怎样循环的？有哪些特点？无机物质通过生产者（通常为绿色植物）吸收转换成各种有机物质，在各个营养级之间传递、转化，生物死亡后，各种有机物质受到分解者分解为无机物质，释放进入环境，然后再一次被生产者吸收利用，重新开始循环。生态系统的营养物质来源于地球，被生物多次利用，在生态系统中不断循环，或从一个生态系统转移到另一个生态系统。5.生态系统是怎样实现自校稳态的？通过负反馈调节实现自我调控，平衡物质能量的输入与输出以实现相对稳态。6.能进行光合作用的生物出现后对促进生物进化、增加地球上的生物多样性有什么重大意义？光合作用生物出现意味着地球上开始出现氧气，使原始生态系统的营养方式从异养型逐渐发展为自养型和异养型两种。需氧呼吸的出现，为复杂多细胞生物的出现创造条件，大大加快了生物进化速度。同时氧气的出现也改善了大气环境，使生物更有利于生存繁衍。7.什么是生态系统服务？生态系统服务有哪些基本特征？生态系统服务是指由自然生态系统在其生态运转过程中所产生物质及其所维持的生活环境对人类产生的服务。8.生态系统服务的理论对处理人类与自然的关系有什么指导意义？自然生态系统在运转过程中为人类提供食物药物、气候调节、环境净化和水土保持等各种服务功能，成为人类的生存支持系统。如果人类滥用自然的这种属性就会影响其正常运转，导致生态系统服务功能不断削弱。这是树立人与自然和谐相处的理论基础。第二章海洋环境与海洋生物生态类群1.为什么说海洋是地球上最大的生态单位？联系海洋主要分区说明海洋在纬度、深度和从近岸到大洋三大环境梯度特征。地球大部分（71%）被海洋所覆盖，海洋平均深度3800m，最深处超过10000m，生命存在的空间比陆地、淡水之和还大300倍。①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深度梯度主要是由于光照只能透入海水的表层，其下方只有微弱的光或者无光世界。同时温度也有明显的垂直变化，表层因为太阳辐射温度较高，底层温度低且有机食物稀少。③水平方向上，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，也包含温盐的波动呈现从沿岸向外洋减弱的变化。2.海水的溶解性、透光性、流动性以及pH缓冲性能对海洋生物有什么意义？溶解性可以提供浮游植物光合作用所必须的氮磷等无机盐。透光性可以使光线透入海中一定深度，为浮游植物光合作用提供条件。流动性使水温、溶氧量、pH等保持相对稳定，有利于生物分布扩散。pH缓冲性能有利于维持生态系统的pH稳定，提供稳定的生存条件。3.简要说明大陆边缘沉积和深海沉积的类型的差别。大陆边缘沉积是经过河流、风、冰川等作用从大陆或邻近岛携带入海的陆源碎屑。分为岸滨及陆架沉积、陆坡及陆裾沉积。深海沉积包括红黏土软泥（大陆带来的红黏土矿物以及部分火山物质在海底风化形成的沉积物）、钙质软泥（有孔虫和浮游软体动物等的介壳沉积组成抱球虫软泥和翼足类软泥）、硅质软泥（硅藻细胞壁和放射虫骨针）沉积三种。4.简述海洋浮游生物的共同特点以及其在海洋生态系统中的作用。数量多，分布广，被动漂浮在水中，运动能力弱或没有运动能力。在生态系统中占有非常重要的地位，浮游植物是初级生产力，浮游动物控制初级生产力，影响其他营养级生物量。可以作为指示种，有助于了解海流和水团的运动。是海洋生产力的基础，是物质循环能量流动的最重要环节。5.按个体大小可以将富有生物划分为哪些类别？这样划分的类别有什么重要生态学意义？微微型、微型、小型、中型、大型、巨型。反映了他们的主要种类类别组成和营养关系。在能流、物流研究上也有重要作用。底栖生物分为微型、小型、大型。6.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以及其意义。鱼类、哺乳类、爬行类、海鸟以及游泳能力强的头足类和虾类。产卵回游、索饵洄游、越冬洄游，代表了生命中的不同阶段，有利于后代繁衍以及自身生存。7.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。底栖生物充分利用水层沉降的有机碎屑，通过营养关系促进有机物质分解。通过底栖-水层耦合过程使海洋生态系统连成一个整体。海底生境（岩石、砂砾、泥滩、沙滩和光线、温度、波浪、潮汐、水流等）多样复杂，因而适应不同生境的底栖生物的组成以及代表门类比浮游生物和游泳生物丰富得多。第三章海洋主要生态因子及其对生物的作用1.什么叫环境和生态因子？环境是除生物外的所有自然条件总和，包括栖息空间和直接间接影响生物的各种环境因素。生态因子是环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。2.何为限制因子？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。所有生态因子中，任何接近或超过某种生物耐受极限而阻碍其生存、生长、繁殖或扩散的因素，称为限制因子。利比希最小因子定律是“植物的生长取决于处在最小量状况的必需物质”，即一种生物必须有不可缺少的物质供其生长和繁殖，这些基本的必须物随种类和不同情况而异。当环境中某种物质的量接近于植物所需的最低量时，该物质就对植物生长和繁殖起到限制作用，称为限制因子。谢尔福德耐受性定律的主要内容是：生物对各种环境因子的适应都有一个生态学上的最大量和最小量，他们之间的幅度称为耐受限度。超越了这一限度，生物的生长发育就会受到影响，甚至死亡。生物只能在耐受限度所规定的生态环境中生存。3.如何用辩证统一的观点来理解生物与环境之间的关系？环境作用于生物，生物活动反作用于环境，二者的关系是相互的、辩证的。生物只能生存与特定环境中，环境条件决定生物分布和数量。生物从环境中获取营养物质，死后又释放回环境，直接影响周围环境的理化性质。长期角度看，地球的适宜环境创造了生命起源的条件，而生命的出现不断扩大并复杂化生物圈。4.简述光在海洋中的分布规律及其主要生态作用。ID=I0·e-KD光线进入海水后呈指数式递减，不同波长光在海水中衰减系数不同。自然海区的光照强度随纬度升高而递减。光是浮游植物进行光合作用的必要条件，不同色素吸收不同波长的光。很多海洋动物的垂直分布和昼夜垂直迁移和光有直接关系。5.为什么说浮游植物辅助色素对利用太阳光有重要作用？因为辅助色素使藻类可吸收可见光范围由400-500nm扩大为400~700nm，增强光合作用能力。6.简述海水温度的水平和垂直分布规律及其生态作用。表层温度明显自低纬度到高纬度递减，等温线大致与纬度平行。近岸区水温变化幅度较大。垂直方向上，低纬度海区出现温跃层，温度随深度增加急剧下降。温跃层下方温度下方温度变化不明显。中纬度地区夏季水温高出现季节性温跃层，冬季消失。高纬度地区1000m以内深海处通常有不规则的温度梯度，由于从较低纬度流入温度略高水层。超过1000m温度几乎不变。海洋生物分布与等温线相当一致，有暖水种、温水种和冷水种之分。适温范围内，新陈代谢速率随温度升高而升高。胚胎发育平均水温和发育经历时间的乘积基本上是一个常数。7.简述大洋表层环流模式及海流的生态作用。大洋海流包括表层风生环流和深层盐跃环流，前者主要与风系有关，受柯氏力影响；后者起源于极区或亚极区高盐冷水的下沉并沿洋底流动。此外还有周期性运动潮流。海流按温度特征分为寒流和暖流。海流对各类生物扩大分布范围、维持种群生存有重要作用。有助于潮间带生物获取食物，并可以稀释环境中的污染物。8.说明海洋中盐度分布及其生态作用。海洋表层盐度的纬度分布呈现双峰型，赤道盐度低，两半球20°-30°盐度高，到两极又下降。这是由于降水蒸发比例不同导致的。盐度直接影响海洋生物体液渗透压，不能适应的代谢失衡而死亡。因此环境盐度的变化幅度决定了生物的耐盐性。9.说明海水中O2、CO2的来源与消耗途径，为什么说pH可以作为反映海洋生物栖息环境化学特征的综合指标？大气溶解、光合作用产生O2，呼吸作用与有机物分解消耗O2.大气溶解、呼吸作用、氧化分解有机物、少量CaCO3溶解产生CO2。光合作用与CaCO3形成消耗。pH与二氧化碳体系密切相关，pH的变化往往反映海洋化学环境的变化。如pH降低与氧含量降低一致，pH降低和缺乏氧的环境下容易形成H2S。第四章生态系统中的生物种群与动态1.什么是种群？种群有哪些与个体特征不同的群体特征？种群是特定时间内栖息于特定空间的同种生物的集合群。空间分布、数量变动（出生率、死亡率、年龄分布、性别比和内社群结构）和遗传学特征方面不同于个体特征2.什么叫阿利氏规律？种群的集群现象有什么生态学意义？每一种生物种群都有自己的最适密度。提高生存率、更好获取食物、减低阻力、抵御能力更强。3.动态生命表与静态生命表有什么不同？为什么说应用生命表可以分析种群动态及其影响因素？动态生命表是根据观察一群同期出生的生物的存活情况所得数据编制。静态生命表是根据某一特定时间，对种群年龄分布进行分析而编制。可以分析种群出生、死亡过程，还可以研究环境条件变化对种群动态的影响。4.种群逻辑斯蒂增长模型的假设条件是什么？为什么说该模型描述了种群密度与增长率之间存在的负反馈机制？假设环境具有一个环境资源可容纳的最大种群值，种群实际增长率随着种群密度上升而按比例下降。种群密度上升，则环境压力大，使种群数量增速降低。这是十分明显的密度制约作用。5.r-对策者和K-对策者的生活史类型有哪些差别？举例说明种群生活史类型的多样化。r-对策者种群密度不稳定，出生率高，寿命短，个体小，缺乏保护后代能力。子代死亡率高，具有较强的扩散能力，适应多变的栖息环境。K-对策者种群密度比较稳定，出生率低，寿命长，个体大，具有完善的保护后代机制。子代死亡率低，适应稳定栖息环境。多样化是指不能单纯划分r-对策者和K-对策者，不同种群的生活史往往处于两者之间如真骨鱼偏向r-选择，而很多软骨鱼类趋向K-选择。6.为什么说人们更应该注意珍稀物种的保护？很多珍稀动物都属于典型K-对策者，若不能及时保护，低于最小生存种群则必然面临灭绝的风险。7.试从小种群对遗传变异性和统计变化的敏感性分析种群灭绝的内