海洋科学导论ppt课件-14第十四章海洋中的生命.ppt
海洋中生命种类繁多、空间和时间分布极为不均匀。海洋生物与环境之间是一种既适应又制约，又反馈的相辅相成的统一体。生态学是物理学与生物学的交叉科学影响海洋生态的因素：温度、盐度、压力、光、营养盐、海流等,第十四章 海洋中的生命,题纲,第一节 海洋生物的环境分区第二节 海洋生态系统结构和功能,第一节 海洋生物的环境分区,依其栖居环境分水体和海底两部分,1 海洋生物环境,海洋生物环境水体,与温度、盐度、海流、光、压力等物理环境要素有关水温是决定海洋生物的生存区域、物种丰度及其变动的主要环境因素盐度对于海洋生物的作用主要在于影响渗透压，保持细胞膜两边的盐度不平衡，因为大多数海洋生物体和海水是等渗透的上升流或铅直方向的海水混合：将较冷但富有营养物质的深层水输送到上表层，使其成为富于生产力的海域。极地上层冷水下沉，将含氧量较高的上层冷水通过深层流传送到赤道附近，从而补充了热带大洋深处的含氧量光照深度使海洋水体形成透光层和无光层.透光层中主要是浮游植物和光合微生物;无光带内是海洋动物和微生物的世界.,海洋生物环境海底,主要与海底地形、沉积物种类等环境要素有关海底地形:大陆架、大陆坡、海盆、海沟、洋中脊底质类型大陆架及外缘：浮游生物遗体构成的沉积物为主体深海大洋：分软泥（有机物为主）、红粘土（无机物为主）,2 海洋环境分区水中,水平方向分为浅海区和大洋区浅海区:大陆架海域，水深一般不超过200m潮间带：蛏子、蛤蜊（青岛沧口区70年代170多种）潮下带：虾、蟹大洋区水体（光合作用、压力）上层0200m中层2001000m深层10004000m深渊层40006000m超深渊600010000m,2 海洋环境分区底层,黑暗生态系（海底生态系）70年代深潜器发现从水平方向，根据海底地形和所处深度陆架海底:海陆交界潮间带至水深200m的海底半深海底：大陆坡，水深200m至20003000m深海海底：大陆隆、洋盆和洋中脊，2000(3000)6000m深渊海底：深海平原和海沟，6000m直至更深,3 海洋是重要的基因库,海洋生物多样性：三个层次遗传多样性（基因库）：地球生命存在的基础物种多样性（140万）生态系统多样性海洋生物为我们提供食物、医药材料、工业材料等海洋生物的生理过程“生物泵”对全球气候的作用,4 海洋主要生物群落,近海群落大洋群落河口群落珊瑚礁群落红树林群落热泉群落,海洋主要生物群落_ 近海群落,主要包括由潮间带至大陆架边缘内侧，水体和海底部的所有生物。,生活在近海的生物其环境适应能力强（Why？）,海洋主要生物群落_大洋群落:,包含从大陆架边缘外侧直到深海的整个海域内的海洋生物。,海洋主要生物群落_河口群落,河口是地球上两大水域生态系统之间的交替区,生物主要来自三个大方面：来自海洋入侵（主要成员）淡水径流移入（极少）已适应于河口环境的半咸水性特有种,海洋主要生物群落_珊瑚礁群落,生物多样性最高珊瑚礁生物生长的海域水温必须高于20，适宜温度为年平均25左右。对环境污染比较敏感,海洋主要生物群落_珊瑚礁群落,分布：因其对光照、水温、盐度等条件要求严格，限制了其在全球的分布。,海洋主要生物群落_珊瑚礁群落类型,根据与岸线关系分为三种类型：岸礁、堡礁和环礁,台湾,岸礁亦称裙礁或边缘礁,南沙堡礁,澳大利亚大堡礁,堡礁,伯利兹环礁-Belize Atoll,这里是大西洋加勒比海地区最大的生物礁复合体,美洲最大珊瑚礁群.许多珍稀生物栖居在这里,整个生态系统精巧绝伦,令人叹为观止.近年来海面温度升高,伯利兹环礁珊瑚已经出现白化现象,1996年此处被列入自然遗产,环礁,海洋主要生物群落_红树林群落,指生长在热带、亚热带低能海岸潮间带上部，受周期性潮水浸淹，以红树植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩湿地木本生物群落通常出现于风浪较小、海水较平静的内湾、河口、沿岸沼泽和泻湖的潮间带淤泥滩上，间或生长在泥沙滩、沙滩以及泥沙覆盖的珊瑚礁环境中。,海洋主要生物群落_热泉群落,随热泉长消而出没,T90硫化细菌非常丰富初级生产来自于H2S细菌、管形虫、管水母、腹足类、红色鱼类,海洋主要生物群落_热泉群落,5 海洋生物生态类群,根据海洋生物的生活习性、运动能力及所处海洋水层环境和底层环境的不同分为三大类群浮游生物游泳生物底栖生物,5 海洋生物生态类群 海洋浮游生物,这个生态类群的生物缺乏发达的运动器官没有或仅有微弱的游动能力，悬浮在水层中随水流移动浮游生物又分为两大类浮游植物浮游动物,暂时性浮游生物,该类群生物在水层中能克服水流阻力，自有游动具有发达的运动器官有鱼类、哺乳动物、头足类、甲壳动物和爬行类等海洋游泳生物又分为4个类群真游泳生物底栖性游泳生物浮游性游泳生物陆源性游泳生物,5 海洋生物生态类群 海洋游泳生物,底栖：深海对虾,浮游性游泳：灯笼鱼科,栖息在潮间带、浅海及深海海底的生物，是海洋生物中种类最多的一个生态类群海洋生物海洋底栖生物又分为两类底栖植物底栖动物,5 海洋生物生态类群 海洋底栖生物,第二节 海洋生态系统结构和功能,生态系统生态系统结构和功能,生态系统,生态系统（ecosystem）在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环和能量的流动相互作用、互相依存、互相调控构成的一个生态学功能单位。生态系统组成：任何一个生态系统包含生命和非生命两大部分前者可分为生产者、消费者和分解者（依其在生态系统中的功能）后者包含无机物质、有机化合物和气候因素,国家海洋自然保护区南麂列岛浙江省东南部海面，隶属平阳县，整个列岛由大小52个岛屿组成，海岸线总长75km，陆域面积11.13km2,海洋生态系统结构_食物链与食物网,食物链（food chain）：从植物、细菌或有机物开始,经植食性动物至各级肉食性动物,依次形成摄食者与被食者的营养关系,也称为营养链（trophic chain）。食物网（food web）：是食物链的扩大与复杂化在各种生物的营养层次多变情况下,形成的错综复杂的网络状营养关系主食物网与微食物网藻类 浮游动物 鱼类巨型藻：海带、紫菜 水母 上层小型鱼类硅藻：有壳 磷虾 大型鱼类（经济）甲藻：鞭毛藻 中华热水蚤,主食物网：整个海域各种生物彼此之间的食物关系，就成了一个错综复杂的网络结构主食物网初级生产力次级生产力顶级生产力自养生物异养生物顶级捕食者营养盐浮游植物浮游动物鱼类微型食物网是指海洋中自养和异养的超微型浮游生物、微型浮游生物和小型浮游生物之间形成了网络状营养关系微食物网：细菌、微生物,吸收DOM（代谢溶解有机物）,主食物网与微食物网,生态系统功能 海洋生物生产力,海洋生物通过同化作用生产有机物的能力称为海洋生物生产力包括:海洋初级生产力和海洋动物生产力海洋初级生产力：浮游植物、底栖植物以及自养细胞等生产者，通过光合作用或化学合成制造有机物和固定能量的能力。,海洋初级生产力分布图黑色区域表示的是世界海洋生产力最差的地区“海洋沙漠”,浮游植物的分布,水色卫星（CZCS；SeaWiFS；MODIS）通过海水颜色得到叶绿素浓度，叶绿素浓度正比浮游植物量沿岸附近浮游植物多,海洋初级生产力影响因素,理化因素：光照强度和营养盐；光合作用中浮游植物吸收无机营养盐，将其同化为颗粒有机物而下沉 动力因素：上升流和湍流 生物因素：浮游动物的摄食海域的初级生产力海洋浮游植物年总生产力可达51.0Gt全世界底栖植物的平均生产力为海洋浮游植物的2%5%,海洋动物生产力,包括海洋生物二级生产力、三级生产力、四级生产力（合称为次级生产力），直至终级生产力二级生产力：指以植物、细菌等初级生产者为营养来源的生物生产能力，主要包括大部分浮游动物、底栖动物和植食性游泳动物三级生产力：指以浮游动物等二级生产者为营养来源的生物生产能力；三级生产者主要包括一些肉食性的鱼类和大型无脊椎动物终级生产力：指一些自身不再被其他生物所消耗的生物生产力；终级生产者主要包括凶猛的鱼类和其它大型或特大型动物，也可以是任何一级生产者,海洋生态系统中生物生产过程和反馈调节,生物生产过程所利用的大气CO2的量，直接影响着温室效应海洋植物生产过程中产生的二甲基硫（DMS）关系到云的形成、太阳散射、温室效应以及酸雨、酸雾等气候、环境问题海洋生态系统的反馈机制，使生态系统会保持自身的生态平衡,生物量高陆源输入,河流输入,大 气 CO2,微生物再循环,沉积物,陆架边缘海生物泵示意图,浮游动物,浮游植物,溶解无机碳,真 光 层,溶解有机碳,颗粒有机碳,颗粒有机碳,深 海,沉降/输出,D.Zhao,OUC,34,有害藻华,有害藻华是海洋或淡水中的藻类在一定的环境条件下暴发性增殖，产生毒素或对人类、鱼类、贝类、海洋哺乳动物和鸟类造成有害影响的一种生态异常现象。暴发通常会引起水色变化，海水颜色可因形成藻华的生物种的不同而不同。常见的有害藻华主要有赤潮、绿潮和褐潮三种类型,近海生态系统的破坏,赤潮,赤潮是海洋中某些浮游藻类、原生动物或细菌，在一定的环境条件下爆发性繁殖或或高度聚集而引起水体变色的一种有害的生态异常现象赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色。迄今所发现的能形成赤潮的浮游生物绝大多数是浮游甲藻和硅藻，少数为原生动物和细菌,2003福建连江黄岐半岛赤潮,2012年4月10日在深圳大鹏新区南澳月亮湾拍摄的赤潮,2007年08月04日大连海域疑似赤潮,绿潮,是在特定的环境条件下，海水中某些大型绿藻暴发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种藻华现象，被视作一种与赤潮相似的海洋生态灾害。全世界现有大型海藻6500多种，其中有几十种可形成绿潮，中国沿海分布有十几种。近一个世纪以来，绿潮在世界范围内的发生态势日益严峻，在爱琴海、黑海、波罗的海、珊瑚海、日本海均有出现。,褐潮,由微微型浮游植物引起的有害藻华，该藻华暴发时藻细胞密度极高，水体常呈黄褐色，所以又被称为褐潮。与通常意义上的“赤潮”不同：引发褐潮的原因种是细胞粒径小于2 m的微微型浮游植物。主要为抑食金球藻抑食金球藻：金黄色，呈球形或椭球形，直径约为2 m，无细胞壁，无鞭毛，是具有简单生命周期的非运动型细胞。抑食金球藻褐潮最早于1985年出现在美国东北部的一些沿海海湾，后来，又沿美国东海岸向南扩展到新泽西州、特拉华州、马里兰州和弗吉尼亚州。1997年，在南非萨尔达尼亚湾也出现了该种引发的褐潮。2009年，在我国秦皇岛海域也发现了由抑食金球藻引发的褐潮，中国成为世界上第三个受抑食金球藻褐潮影响的国家。,赤潮的成因,赤潮的发生是各种自然因素综合作用的结果天气因素：如光照、风力等水文因素：海水温度、盐度、流速、流向等生物化学因素：营养盐、微量元素及赤潮生物自身等人类活动所造成的水体富营养化是造成近年来赤潮频发的主要原因之一赤潮是生物之间的种间增殖竞争现象,北海市政府门户网站 2009-09-08,赤潮的危害,浮游植物在光合作用过程中消耗水体中大量的CO2，破坏了海域水体CO2的平衡由于生产过量，营养物质被消耗殆尽，赤潮生物最终会大量死亡。死亡的尸体在分解过程中又产生硫化氢、氨、甲烷等大量滋生的微生物及其分解活动，使水体溶解氧耗竭，加上有毒赤潮生物分泌的毒素等，严重危害着海洋动物的生存破坏环境的美感，海上休闲娱乐活动受到影响。,我国2005-2006年赤潮情况,赤潮的防治：局限在实验研究阶段,利用化学药物(硫酸铜)杀灭赤潮生物，效果欠佳，费用昂贵网具捕捞赤潮生物实验以虫治虫的办法：利用一些摄食赤潮藻的动物生物控制法，即分离出对赤潮藻类合适的控制生物调节海水中的富营养化环境人工养殖的铜藻藻体、江篱藻体等可大量吸收海水中的氮和磷利用动力或机械方法搅动底质，促进海底有机污染物分解，恢复底栖生物生存环境，提高海区的自净能力从某些生物中提取生理活性物质，用以杀灭赤潮严格控制污水和污染物的入海量,赤潮的防治,控制污水入海量，防止海水富营养化；建立海洋环境监视网络，加强赤潮监视；加强海洋环境的监测，开展赤潮的预报；科学合理地开发利用海洋；搞好社会教育和宣传,海洋污损生物,海洋污损生物也称海洋附着生物是指生长在船底和海中一切设施表面的动物、植物和微生物,全世界有记录的海洋污损生物超过2000种,就其对舰船危害而言可以归纳为以下4点：第一，引起船体质量的增加和表面粗糙度的增大，由此会降低船舶的航速和操纵性，据估计可增加44%的燃料损耗，航行费用要增加77%；第二，增加船舶入坞维修的频率，浪费大量的时间和资源，而且维修过程将产生大量的有毒物质；第三，破坏漆膜，造成局部腐蚀；第四，新物种的引入，导致物种入侵问题。,海洋污损生物危害,海洋钻孔生物,海洋钻孔生物是指在海洋中能穿凿木船、木竹建筑、红树、岩石、珊瑚礁以及贝壳等物体基质的生物,本章主要内容,掌握：环境分区生物多样性及层次生态系统：概念、组成、功能赤潮熟悉海洋生物生态类群海洋污损生物和钻孔生物初级生产力了解生物群落食物链、食物网、微型食物网,The end,
