海洋生物学：珊瑚礁鱼类学课件.pptx

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1、珊瑚礁鱼类学,讲义主要内容,珊瑚礁鱼类生物学 关于生物体本身的内容珊瑚礁鱼类生态学 关于珊瑚礁鱼类与环境的关系最新研究进展 涉及海洋暖化与酸化、资源恢复 及西沙鱼类最新研究结果等,2,珊瑚礁鱼类的定义,定义： 终生或生活史的一部分时间在珊瑚礁区生活、觅食、 繁衍等行为的鱼类。,镜蝴蝶鱼（Chaetodon speculum）终生生活在珊瑚礁区,白边真鲨（Carcharhinus albimarginatus）可以在珊瑚礁区觅食，也可以到外海觅食,3,常见珊瑚礁鱼类,雀鲷科 Pomacentridae蝴蝶鱼科 Chaetodontidae隆头鱼科 Labridae羊鱼科 Mullidae刺尾鱼科

2、 Acanthuridae天竺鲷科 Apogonidae鳚科 Blenniidae鲹科 Carangidae金鳞鱼 （鳂）科 Holocentridae鹦嘴鱼科 Scaridae,4,珊瑚礁鱼类骨骼特征,大部分是硬骨鱼类： 骨骼多为硬骨。少部分是软骨鱼类： 内骨骼完全由软骨组成。鲨鱼、鳐、银鲛等,5,形态多样性,6,箱型,竖扁型,横扁型,纤细型,流线型,拟态型,极不规则型,上述形态均出现在珊瑚礁鱼类。而外海鱼类多为流线型,形态多样性进化的动力,7,主因子,进化速度,浅色，非珊瑚礁区数据,深色，珊瑚礁区数据,珊瑚礁区隆头鱼科进化速度是非珊瑚礁区的2倍 （Price et al., 2011, E

3、col Lett）,珊瑚礁环境是进化动力之一,形态多样性的意义,8,适应复杂多变的珊瑚礁生存环境,竖扁型,机动性增强（利于迅速转向）或隐藏在石缝中,横扁型隐藏自己于水底便于伏击猎物,拟态型和不规则型欺骗捕食者，保护自己,体色多样性,9,紫红色,全黄色,多种彩色,单调的银灰色,黑白二色,上述体色均出现在珊瑚礁鱼类。而外海鱼类多为银灰色,多种彩色,体色多样性的意义,10,适应复杂多变的珊瑚礁生存环境,伪装为底质环境的颜色，便于伏击猎物,唯一色彩组合，种内识别,上看是底质色，下看是海面，保护自己,色斑伪装为大大的眼睛，警告捕食者、保护自己,生活史的两个重要阶段,11,定栖阶段(Sedentary s

4、tage),浮游阶段（Pelagic stage）,卵和仔鱼，死亡率高,幼鱼和成鱼，死亡率低,杂色尖嘴鱼仔鱼（Gomphosus varius）,杂色尖嘴鱼成年雄鱼（Gomphosus varius）,以浮游生物为食,以底栖动物为食,吻长，完全发育,吻短，未完全发育,两阶段的线纹、体色均不相同,游泳生活,定栖生活,仔鱼的捕食关系,12,体型微小的原生动物、藻类，也包括某些甲壳类、软体动物和某些动物的幼体,几乎所有比自己个体大的动物,摄食浮游生物。但又是几乎所有大个体动物的食物，死亡率很高,仔鱼的生存空间,13,近岸涌浪大，潮汐流强,远岸涌浪小,部分生活在近岸，部分生活在远岸。出生在近岸为何还要

5、游到远岸去生活？与水动力和捕食者有关。,定栖阶段食性多样性,14,多种分法，推荐一种,碎屑食性 （Detritivores）草食性 (Herbivores)底栖动物食性（Invertebrate feeders），包含食珊瑚鱼类（Corallivores）浮游动物食性 (Planktivores)杂食性 (Omnivores)底栖动物和鱼类食性 (Invertebrate feeders & piscivores)鱼类食性（Piscivores）,（1）鱼类食性随生活阶段发生变化，具体食物成分随时间和空间也变化。但定栖阶段的食性基本不变。,（2）把鱼类食性分的粗放与细致与研究目的有关。更细致的

6、分法利于研究各个食性的鱼群动态和群落变化。,定栖阶段的生存空间,15,近岸，约90%的种类生活在出生地周围，而不是任意的向更广阔的的空间散布。,西沙群岛主要岛礁及10个站位,3种鱼（2.5%）出现在所有10个站位。,71%的种类出现站位数不超过总站位数的一半。,38种鱼（32%）仅出现在1个站位,支持了上述观点。也说明鱼类扩散到更广阔空间是非常缓慢的时间过程,适应食性的结构多样性：嘴,16,鹦嘴鱼的嘴巴适合刮取长在石头上的藻类。,笛鲷（Lutjanus campechanus） 嘴巴很大，适于摄食多种食物，所以食谱宽，从小型浮游动物到底栖动物、到小个体鱼类都可以。,适应食性的结构多样性：颌骨,

7、17,珊瑚礁区 非珊瑚礁区9种食性 4种食性7种形态 3种形态,左图： 隆头鱼科颌骨多样性Price et al., 2011, Ecol Lett.,物种多样性,18,全球海洋面积 100%,珊瑚礁海域面积 1%,海洋鱼类 1 5000 种 100%,珊瑚礁鱼类 5000-6000 种 33%,多样性密度 5500种/面积是全球平均密度的36倍,多样性密度 150种/面积,有毒物种较多,19,斑鳍鲉 （ Scorpaena neglecta ）,星斑叉鼻鲀 （Arothron Stellatus）,看起来很美丽，但不可随便触碰或者食用它们,小丑鱼的繁殖,20,常见小丑鱼种类,白条小丑鱼（Am

8、phiprion frenatus）小鱼具三条白带，第三条位于尾柄,白条小丑鱼之成年雄鱼仅剩颈部一条白带,克氏双锯鱼（A. clarkii）成年鱼有两条白带,颈环双锯鱼（A. perideraion）眼后方白带犹如套在颈部的银环,透红小丑鱼（Premnas biaculeatus）,黑背心小丑鱼（A. percula）,人工繁殖的必备条件,21,红小丑,1、完全性成熟的种鱼2、稳定、舒适、有安全感的养 殖环境3、营养丰富的食物4、优良的水质5、接近自然节律的光照6、合适的产卵床,成鱼育卵、护卵现象,22,黑背心小丑,透红小丑,透红小丑育卵,卵,鱼苗的饲养,23,食物供给17 day：轮虫814

9、 day：轮虫+丰年虫1430 day：丰年虫30 day后：人工饲料,1月龄黑背心小丑鱼苗,20日龄透红小丑鱼苗,生存深度,24,5 m,20 m,60 m,光照充足， 水温高,光照不足， 水温低,60米以浅的水体中分布较多；60米以深的水体中分布很少。原因：深水区光照不足、水温低、没有充足的食物、栖息空间缺少多样性等,垂直方向不均匀分布,25,小尺度上存在最大密度层（个体数量多）,种类数量,多样性指数,38 2.33,27 2.15,37 2.08,极少 极低,Rooker et al.， 1997，Coral Reefs,空间生态位的多样性,26,珊瑚礁区的微生态位非常多样化,特定栖息地

10、（如海胆刺丛、 海葵触手和马尾藻丛）珊瑚丛礁石缝隙及洞穴大型礁石堆砂泥底,空间生态位的多样性,27,珊瑚丛：蝴蝶鱼、雀鲷、天竺鲷和花鮨，还有个别单角鲀类和鳚类。礁石缝隙及洞穴：海鳗、单鳍鱼、金鳞鱼、鲉、某些种类的刺盖鱼大型礁石堆：大部分的鱼类生活在这里，包括：蝴蝶鱼、刺盖鱼、刺 鲀、笛鲷、石鲈、裸颊鲷、鹦嘴鱼、隆头鱼、拟鲈、篮子 鱼、刺尾鱼、锥齿鲷、雀鲷、鳞鲀、眶棘鲈、海龙、拟雀鲷砂泥底：狗母鱼、花园鳗、虾虎鱼、羊鱼海胆刺丛：喉盘鱼、棕线管竺鲷海葵触手：海葵鱼马尾藻丛：裸躄鱼,个体大小对珊瑚的选择,28,小型个体的鱼类选择珊瑚丛和枝角类珊瑚簇作为庇护所,个体大小对珊瑚的选择,29,a 水泥块模

11、拟块状珊瑚,b 白色塑料块模拟枝角类透光珊瑚簇,c 水泥块模拟不透光的扁平珊瑚簇,d 现场照片,实验证实：大个体更喜欢不透明的，扁平珊瑚簇，与现场观察一致,Kerry & Bellwood,Coral Reefs (2012),众多种类如何共存？,30,生境多样性假说（Niche diversification hypothesis）,该假说解释了现状格局，但没有解释原因,众多种类如何共存？,31,机会平等假说（Equal chance hypothesis）,该假说解释了领域性很强的种类共存关系,众多种类如何共存？,32,捕食关系假说（Predation hypothesis）,3种假说都有

12、实验数据和野外观测结果的支持 （Hixon，2003）,为何高多样性？,33,多样性与栖息地面积正相关,Hobbs et al., 2012, J. Biogeogr.,多样性还与经度、纬度等因子有关。栖息地面积对多样性变动的重要度大于40%。栖息地面积是最主要因素。,Bellwood & Hughes，2001，Science,这是大尺度分析,为何高多样性？,34,小尺度上与珊瑚覆盖率有重要关系,活珊瑚覆盖率,个体密度,种类密度,总种类数,Bell & Galzin， 1984,Mar. Ecol. Prog. Ser.,正相关,为何高多样性？,35,小尺度上与底质空间结构的复杂程度有关,栖

13、息地地形复杂度,种类数量,Rooker et al.， 1997,Coral Reefs,正相关,珊瑚多 珊瑚少， 珊瑚+石头 石头+沙子,多样性高,多样性低,世界珊瑚礁鱼类分布,36,珊瑚礁分布世界地图,有珊瑚礁的地方就有珊瑚礁鱼类分布,世界珊瑚礁鱼类分布,37,多样性分布不均匀，在珊瑚三角（Coral Triangle）海域最多,珊瑚三角海域示意图,多样性分布示意图,世界珊瑚礁鱼类分布,38,自珊瑚三角（Coral Triangle）海域向4个方向，多样性逐渐降低,珊瑚三角,珊瑚三角,Mora et al.， 2003， Nature,世界珊瑚礁鱼类区系,39,印度洋区系 印度-太平洋区系

14、 东太平洋区系 西大西洋区系 东大西洋区系,洋流阻隔和大陆阻隔是此格局的主要原因,两个重要的不同区系,40,此两个区系具有很多不同的物种,印度-太平洋区系4,000-5,000 种,加勒比海区系 ，500-700种这是西大西洋区系的主体部分,斑点九棘鲈Cephalopholis argus,姬鳞鲀Balistes vetula,珊瑚礁鱼类调查方法,41,底拖网法,弊端：网孔太大就不能捕捉到小个体鱼类。太小就对鱼类资源具有很大破坏。对珊瑚具有破坏性。,珊瑚礁鱼类调查方法,42,延钓绳法,弊端：因为用到鱼饵，所以样本常常是肉食性鱼类，缺少其它食性的鱼类和小型鱼类。,珊瑚礁鱼类调查方法,43,水下视

15、觉观测法,弊端：不易观测到隐匿性和夜行性鱼类。,珊瑚礁鱼类在生态系统中的作用,44,栖息环境,珊瑚生长,藻类生长,草食性鱼类,摄食,生长,栖息环境,珊瑚生长,藻类生长,草食性鱼类明显减少或消失,生长,有草食性鱼类的情况,无草食性鱼类的情况,通过食物链上级对下级的控制作用，维持生态系统的稳定,珊瑚礁鱼类在渔业中的作用,45,珊瑚礁鱼类是渔业的重要组成部分,人类消费的鱼类食物中，33%的量来自珊瑚礁鱼类,在东南亚，渔业产量的25%是珊瑚礁鱼类,受珊瑚生态系统退化的影响,46,由于栖息地受到破坏，多样性减少,全球下降的珊瑚礁鱼类多样性 （Roberts et al. ，2002，Science）,受

16、珊瑚生态系统退化的影响,47,水体富营养化，大型藻类生物量增加，珊瑚生态系统退化，致使杂食性或草食性鱼类增多,受过度捕鱼的影响,48,现存个体普遍较小，因为大个体的鱼类都被捕捞了,Fenner，2014Mari Poll Bull,允许捕鱼,不允许捕鱼, 50 cm 个体很多, 50 cm 个体几乎没有,受过度捕鱼的影响,49,很多物种面临灭绝。以石斑鱼为例,石斑鱼年度捕捞量,全球石斑鱼受灭绝威胁的物种数量,de Mitcheson et al.，2013Fish and Fisheries,受过度捕鱼的影响,50,渔业产量大幅下降。以大西洋鳕鱼为例,生物资源的恢复,51,建立海洋保护区,Fr

17、ancini-Filho & De Moura， 2008Aquatic Conserv: Mar. Freshw. Ecosyst.,非保护区,保护区,鱼类生物量增加了30倍,生物资源的恢复,52,投放人工礁体,Azhdari et al.，2012,R 圆锥梯形,L 三角梯形,U 已经使用过的旧材料例如废旧水泥块等,R+L+U 前面三种材料的组合,生物资源的恢复,53,投放人工礁体，获得较高生物量,Azhdari et al.，2012,3种礁体的组合环境中（R+L+U），捕捞量是对照区域（CS）的10倍以上,最近研究进展,54,受水体暖化的影响。原温带海域会出现热带海域的鱼类,2002-

18、2007比1989-1996水温平均升高了0.4,最近研究进展,55,受水体暖化的影响。原温带海域会出现热带海域的鱼类,Lloyd et al. ，2012Fish. Oceanogr.,两组不同来源的数据均显示：温带鱼类的多样性和生物量下降（空心白色柱）。热带鱼类的数量和生物量均上升（实心黑色柱）。,最近研究进展,56,受海洋酸化的影响,化学感受器（嗅觉）失灵行为反应变迟钝仔鱼学习能力下降,很多鱼不受影响，部分鱼类的仔鱼和幼鱼神经系统受到影响,珊瑚三角为何鱼类多样性最高？,57,（1）中心起源假说（2）中心重叠假说（3）中心聚集假说,中心起源假说Mora et al. ， 2003， Nat

19、ure,资源恢复中应该投放那些鱼类？,58,珊瑚覆盖率年度监测,珊瑚食性的鱼类逐渐增加,底栖动物食性的鱼类逐渐增加,应该投放底栖动物食性和食珊瑚的鱼类,Glynn et al. ， 2014Mar Ecol Prog Ser.,优势度的统计方法,59,种优势度,IRI = (N + W) F,传统方法,新方法,N,科优势度,IRI,N,特点,仅考虑样本数量,考虑样本数量、生物量和站位频率,王雪辉等，2011,高永利等，2014,N为某一种（或科）鱼的尾数占总尾数的百分比; W为某一种鱼的重量占总重量的百分比; F为某一种鱼出现的样带数占调查总样带数的百分比；IRI 为同一科内，所有种优势度的和。包含了数量、生物量和站位频率，更科学,西沙群岛鱼类多样性,60,2006年新观测到36种；总种数达到643种。,横带扁背鲀Canthigaster valentini,黑尾鳍塘鳢 Ptereleotris evides,霓虹雀鲷Pomacentrus coelestis,金色海猪鱼Halichoeres chrysus,欢迎加入我们的珊瑚礁鱼类学研究团队,西沙群岛鱼类多样性,61,中建岛大个体数量多,建议在中建岛海域建立珊瑚礁鱼类保护区。,西沙群岛鱼类多样性,62,永兴岛海域杂食性鱼类的数量和生物量都非常高。表明永兴岛的珊瑚礁鱼类群落已经对人类活动产生了响应,