海洋生态学-第11章-深海区、热液口和极地..ppt

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1、学习目的学习目的：u了解沿岸、浅海区生态系统的一般特征；了解沿岸、浅海区生态系统的一般特征；u掌掌握握潮潮间间带带沙沙滩滩、岩岩岸岸、河河口口、盐盐沼沼、红红树树林林、大大型型海海藻藻场场、珊珊瑚瑚礁礁、沿沿岸岸上上升升流流区区以以及及大大洋洋区区生生态态系系统统的的环环境境、生生物物群群落落和和能能流流、物物流流基基本本特特征；征；u了了解解热热液液口口这这类类特特殊殊生生物物群群落落的的特特点点及及其其与与海海洋洋其他生物群落在有机物生产等方面的重要区别其他生物群落在有机物生产等方面的重要区别。第十一章第十一章 深海区、热液口和极地深海区、热液口和极地 深深 海海 区区 一、概述一、概述（

2、一）生境特征（一）生境特征 n相对于近岸浅海区而言，大洋区的环境是相对稳定的。相对于近岸浅海区而言，大洋区的环境是相对稳定的。n表表层层溶溶解解氧氧高高，在在500800 m之之间间出出现现最最小小值值，大大洋洋更更深深的的水水体体含含氧氧量量增增高高。到到了了深深海海底底部部，氧氧含含量量又又有有下下降，因为那里生物栖息密度相对地高一些。降，因为那里生物栖息密度相对地高一些。n盐度基本上是恒定的，压力随深度的增加而增加。盐度基本上是恒定的，压力随深度的增加而增加。n深海底部的广大面积都覆盖以微细的沉积物深海底部的广大面积都覆盖以微细的沉积物（二）深海动物的适应机制（二）深海动物的适应机制 1

3、对黑暗的适应对黑暗的适应 许许多多深深海海动动物物通通过过发发光光器器产产生生它它们们自自己己的的光光线线（如如灯笼鱼和星光鱼等）。灯笼鱼和星光鱼等）。2对食物稀少的适应对食物稀少的适应 广广食食性性，很很大大的的口口、尖尖锐锐的的牙牙齿齿和和可可高高度度伸伸展展的的颌颌骨，背鳍上有发光器官。骨，背鳍上有发光器官。3对种群稀少的适应对种群稀少的适应：“补雄补雄”4对高压的适应对高压的适应 多数深海动物缺少钙质骨骼，多数鱼类没有鳔。多数深海动物缺少钙质骨骼，多数鱼类没有鳔。5对柔软底质的适应对柔软底质的适应 长的附肢，丰富的刺、柄和其它的支持方式。长的附肢，丰富的刺、柄和其它的支持方式。（三）生

4、物群落组成（三）生物群落组成 n生生产产者者以以“微微微微型型浮浮游游植植物物”占占优优势势，生生产产力力低低于于近近海。海。n浮游动物基本上是浮游动物基本上是“终生浮游生物终生浮游生物”。n大大洋洋上上层层的的动动物物最最为为丰丰富富，经经济济价价值值比比较较大大的的有有乌乌贼贼、金枪金枪 鱼、鲸等。鱼、鲸等。n大大洋洋水水层层食食物物链链长长，营营养养物物质质基基本本上上在在透透光光层层矿矿化化和和再循环。再循环。n深海也有许多种类，包括多个门类深海也有许多种类，包括多个门类AnglerfishSquidHatchetfish图图10-22 示深海鱼示深海鱼二、深海底栖动物的多样性二、深海

5、底栖动物的多样性 u现在调查已表明，深海有较高的多样性。现在调查已表明，深海有较高的多样性。u据报道深海底是发现新种的重要地方。据报道深海底是发现新种的重要地方。u在在超超过过6,000 m的的超超深深渊渊也也有有很很多多种种类类，即即使使在在10,000 m的的深深处，也发现有海葵、海参、多毛类、双壳类等底栖动物。处，也发现有海葵、海参、多毛类、双壳类等底栖动物。解释解释：1、环境长期稳定导致小生境的分化，每个种有狭窄生态位；环境长期稳定导致小生境的分化，每个种有狭窄生态位；2、是捕食性动物不加区别地捕捉被食动物，避免了产生竞争排斥。是捕食性动物不加区别地捕捉被食动物，避免了产生竞争排斥。3

6、、有有的的学学者者认认为为深深海海物物种种多多样样性性水水平平高高是是与与水水温温低低而而导导致致生生物物代代谢谢和和生生长长率率低低，达达到到性性成成熟熟所所经经历历的的时时间间也也长长，减减少少了了竞竞争争优优势势种的出现机会。种的出现机会。u另一个特点是土著种的比例很高另一个特点是土著种的比例很高 三、深海底栖动物的生物量三、深海底栖动物的生物量 q食物稀缺，深海底栖动物的生物量明显随深度而下降。食物稀缺，深海底栖动物的生物量明显随深度而下降。q从生物量组成看，海绵、海参和海星常是深海底栖大型动物从生物量组成看，海绵、海参和海星常是深海底栖大型动物中最重要的种类（图中最重要的种类（图10

7、.20）。）。四、深海底栖动物的食物源和产量四、深海底栖动物的食物源和产量（一）食物源（一）食物源 1死亡动植物残体下沉死亡动植物残体下沉 季节性浮游植物水华形成的植物碎屑季节性浮游植物水华形成的植物碎屑沿岸的海藻、海草碎屑有相当部分能被输送到外海沿岸的海藻、海草碎屑有相当部分能被输送到外海大型动物（鱼类、头足类、哺乳类）的尸体。包括被渔民倒大型动物（鱼类、头足类、哺乳类）的尸体。包括被渔民倒回海中的渔获物低值副产品。回海中的渔获物低值副产品。2粪粒和甲壳类的蜕皮粪粒和甲壳类的蜕皮 n浮游动物粪粒很多和甲壳动物的周期性蜕皮浮游动物粪粒很多和甲壳动物的周期性蜕皮 n粪粒和蜕皮在沉降过程中可由微生

8、物作用转变为微生物生物量，粪粒和蜕皮在沉降过程中可由微生物作用转变为微生物生物量，供底栖动物利用。供底栖动物利用。3动物的垂直迁移导致有机物质的加快向下转移动物的垂直迁移导致有机物质的加快向下转移 n有垂直移动习性的海洋动物在表层摄食后在深层水中排出粪便，有垂直移动习性的海洋动物在表层摄食后在深层水中排出粪便，或在垂直移动中本身被深水层的捕食者所猎获。或在垂直移动中本身被深水层的捕食者所猎获。n某些深海鱼类（如鮟鱇鱼）在幼体阶段是生活在表层，而后移栖某些深海鱼类（如鮟鱇鱼）在幼体阶段是生活在表层，而后移栖到深层，也可成为深海捕食者的食物。到深层，也可成为深海捕食者的食物。（二）深海底栖生物的生

9、产力（二）深海底栖生物的生产力 由于低温、高压环境的限制，产量很低。由于低温、高压环境的限制，产量很低。生物生长缓慢生物生长缓慢 热液口区与冷渗口区热液口区与冷渗口区 一、海洋中的独特生态类型一、海洋中的独特生态类型 n1977年年，加加拉拉帕帕戈戈斯斯（Galapagos）群群岛岛附附近近2,500 m深深处处中中央央海海脊脊的的火火山山口口周周围围首首次次发发现现热热液液口口（hydrothermal vents），出出 口口 处处 温温 度度250400。周围水体温度也明显高于正常海底。周围水体温度也明显高于正常海底。n浅水热液口（浅水热液口（shallow vents）n冷渗口（冷渗口

10、（cold seeps）n硫硫化化物物含含量量高高、缺缺氧氧，有有丰丰富富的的硫硫化化细细菌菌，还还有有一一些巨大的蠕虫及双壳类。些巨大的蠕虫及双壳类。a hydrothermal vent on the Axial volcano in the Pacific OceanHydrothermal ventA string of clams winds across a ventMenagerie at a hydrothermal ventMussels,worms and spider crabs in a seep community of the Gulf of Mexico图图10-

11、13 示热液口区环境及生物示热液口区环境及生物 含硫化物的热水 多毛类 烟囱 螃蟹 巨大的贻贝 死亡的烟囱 图10-23 深海热液口及大型动物（Haymon&McDonald 1985，转引自邵广昭 1998）二、化学合成生产二、化学合成生产 还有的利用还有的利用还有的利用还有的利用CHCH4 4、NHNH3 3能源形成有机物质能源形成有机物质能源形成有机物质能源形成有机物质 三、热液口特殊的动物组成三、热液口特殊的动物组成三、热液口特殊的动物组成三、热液口特殊的动物组成 vv个体很大、身体结构很特殊的动物，多数是新种。个体很大、身体结构很特殊的动物，多数是新种。个体很大、身体结构很特殊的动物

12、，多数是新种。个体很大、身体结构很特殊的动物，多数是新种。vv有有有有一一一一特特特特殊殊殊殊的的的的内内内内部部部部器器器器官官官官，称称称称为为为为营营营营养养养养体体体体（trophosometrophosome），其其其其中中中中含含含含有有有有大大大大量量量量共共共共生生生生细细细细菌菌菌菌，这这这这些些些些细细细细菌菌菌菌的的的的重重重重量量量量可可可可占占占占蠕蠕蠕蠕虫虫虫虫个个个个体体体体干干干干重重重重的的的的60%60%。另一种占优势的蛤（另一种占优势的蛤（Calyptogena magnifica）其身体长度可达其身体长度可达3040 cm，血血液中也有血红蛋白，而不是象

13、多数软体动物那液中也有血红蛋白，而不是象多数软体动物那样是血清蛋白。血红蛋白是一种更有效的携氧样是血清蛋白。血红蛋白是一种更有效的携氧者，具有这种血色素的动物可能是对海水中氧者，具有这种血色素的动物可能是对海水中氧含量低的一种适应机制。含量低的一种适应机制。这类群落的物种多样性并不高，不过某些种类这类群落的物种多样性并不高，不过某些种类生物量很大。生物量很大。四、热液口环境特征及生态学研究意义四、热液口环境特征及生态学研究意义 热热液液口口只只有有2030年年的的活活动动期期限限，经经历历一一段段时时间间后后会会关关闭闭，而而在在另另一一些些地地方方则则出出现现新新的的热热液液口口。热热液液口

14、口环环境境以以高高温温、高高H2S含含量量和和低氧含量为主要特征，另外，超热水会形成有毒的金属硫化物沉淀。低氧含量为主要特征，另外，超热水会形成有毒的金属硫化物沉淀。某些细菌具有能氧化某些细菌具有能氧化H2S的酶系统，并且从中获得化学能。的酶系统，并且从中获得化学能。有有的的蠕蠕虫虫血血液液有有特特殊殊的的结结合合硫硫的的蛋蛋白白质质，体体壁壁中中有有特特殊殊的的酶酶系统可氧化进入细胞的游离硫，从而产生对硫的解毒作用。系统可氧化进入细胞的游离硫，从而产生对硫的解毒作用。r选择特征适应生境短期的问题选择特征适应生境短期的问题.研究热液口的环境与生物组成及其适应机制具有重要的生态学意义：研究热液口

15、的环境与生物组成及其适应机制具有重要的生态学意义：有有人人认认为为，因因为为化化学学合合成成细细菌菌是是在在光光合合作作用用藻藻类类生生物物之之前前出出现现的的古古老种类，因此，最早的海洋食物链应是以化能合成为基础的。老种类，因此，最早的海洋食物链应是以化能合成为基础的。极地海区极地海区一、浮冰一、浮冰 与淡水冰体不同，海冰是一种含大量孔与淡水冰体不同，海冰是一种含大量孔隙和通道的、固隙和通道的、固-液两相共生的混合体。液两相共生的混合体。在海冰形成过程中，生长的冰晶排除盐在海冰形成过程中，生长的冰晶排除盐分，形成高浓度卤水，卤水和空气在海分，形成高浓度卤水，卤水和空气在海冰内部形成盐囊，盐囊

16、通过卤道彼此相冰内部形成盐囊，盐囊通过卤道彼此相连。连。二、海冰中的生物二、海冰中的生物n包括病毒、细菌、硅藻、鞭毛藻、原生动物（鞭毛虫、纤毛虫）和后生动物，成为由微小生物组成的“海冰生物群落”。冰藻是海冰中最重要冰藻是海冰中最重要 的生产者，能够的生产者，能够维持很高的生物量。对北冰洋、南大维持很高的生物量。对北冰洋、南大洋生态系统的维持贡献巨大。洋生态系统的维持贡献巨大。三、南极磷虾、极地的底栖生物三、南极磷虾、极地的底栖生物四、全球气候变化对极地海区的影响n冰盖与海冰能够反射阳光，降低热量的吸收；温度的升高冰盖面积缩小热量吸收增加加速冰层融化温度升高。n冰层融化释放大量淡水，在北大西洋降低海水的盐度和密度，影响大洋热盐环流。n对于冰藻、磷虾生物量的影响导致极地生态系统的影响。