海洋生态学第九课海洋特殊生态系统类型

1、9-1 河口 9-2 珊瑚礁 9-3 热液口,海洋特殊生态系统类型,一、河口的类型及环境特征 二、河口区的生物组成及其适应性 三、河口区与人类的关系,9-1 河口,一、河口的类型及环境特征,河口：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）局部混合或适度分层的河口湾 （2）高度分层的河口湾 （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（tidal marshes）和在沿岸沙坝后面的水体。,定义及类型,一、河口的类型及环境特征,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

2、，受陆地气候影响，变化较开阔海区和相邻的近岸区大。 3沉积物： 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。,环境特征,一、河口的类型及环境特征,4溶解氧： 底层水溶解氧水平较低，沉积物间隙水中需氧量很高。 5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。,环境特征,一、河口的类型及环境特征,6混浊度：阻碍光线，影响光合作用。 7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

3、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。,环境特征,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）。,二、河口区的生物组成及其适应性,二、河口区的生物组成及其适应性,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,河口区生物组

4、成,二、河口区的生物组成及其适应性,盐度：对海洋种而言，对盐度下降的生理适应能力是决定其存活和分布的关键因子。 渗透压：变渗动物、甲壳类。 其他：泥质环境、流速、温度、溶解氧等。,河口生物对环境的适应,三、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,一、珊瑚礁的分布及其生境特征 二、珊瑚礁的类型和环礁的形成 三、珊瑚-藻类共生关系及其意义 四、珊瑚礁生物群落多样性 五、

5、生产力与能流特点 六、保护珊瑚礁的迫切性,9-2 珊瑚礁,一、珊瑚礁的分布及其生境特征,分布：在南北两半球20等温线范围内，一般在热带海岸 我国分布从台湾海峡南部至南海 由生物作用产生碳酸钙沉积而成 珊瑚虫、石灰红藻属和绿藻的仙掌藻属共同组成， 所以实际上是珊瑚-藻礁 造礁珊瑚和非造礁珊瑚 区别： 有无共生藻； 深度； 分布,一、珊瑚礁的分布及其生境特征,温度：要求温度在20以上，年平均水温25左右。 光照：只有充足的光线才能使共生藻类顺利进行光合作用以及促使碳酸钙沉淀。 盐度：真正海洋种类，狭盐，3235，低于20超过1天即死亡。 水质：要求水质清洁、水流畅通、沉积物少，浑浊会影响光合作用和

6、窒息。河口区一般不出现。靠海一侧有波浪冲刷，生长较好。 基底：要求附着在岩石的基底上。,造礁珊瑚生长环境,二、珊瑚礁的类型和环礁的形成,图9-7 示珊瑚礁的类型,二、珊瑚-藻类共生关系及其意义,1对动物能量需求的意义 珊瑚虫靠触手捕食往往不能满足其能量需要，应用示踪方法和电镜观察已经证明，共生藻类（虫黄藻）光合作用产生的有机物质可以直接转移到动物组织中，提供能量。 14C示踪，50%初级产物在24小时内以类脂、蛋白质形式进入珊瑚虫。 珊瑚虫体内最终来源于光合作用的能量比例可达5090%。,二、珊瑚-藻类共生关系及其意义,2补充植物营养物质的意义 珊瑚虫代谢产物可直接被藻类利用。而且珊瑚虫捕食一

7、部分小动物及悬浮颗粒，是获得珊瑚和藻类都需要的稀有物质（如磷）的途径。 这些营养物质在群落的植物和动物成分之间不断进行再循环，这种有效的再利用意味着尽管周围水中的营养盐浓度很低，仍能保持高度的生产力。,二、珊瑚-藻类共生关系及其意义,3对碳酸钙沉积的意义 藻类光合作用吸收CO2，可明显促进碳酸钙生成。 Ca2+HCO3- Ca（HCO3）2 CaCO3+ H2CO3 4、植物光合作用产生的O2可供动物呼吸需要,四、珊瑚礁生物群落多样性,珊瑚礁生物群落是“所有生物群落当中最富有生物生产力的、分类上种类繁多的、美学上驰名于世的群落之一。” 珊瑚虫是构成珊瑚礁的基本结构的主要生物。印度-太平洋区系共

8、有造礁珊瑚500种以上（其中大堡礁就有350种左右）。 在珊瑚礁生活的生物种类繁多，几乎所有海洋生物的门类都有代表生活在礁中各种复杂的栖息空间。 被誉为蓝色沙漠中的绿洲，海洋中的热带雨林，成为无数海洋生物理想的栖息场所。 种间食物和空间竞争剧烈，各个种占据的生态位都很狭窄。,五、生产力与能流特点,外海0.10.35；海草11.0；蔗园19.0；麦田5.0；珊瑚礁5.010.0（gC/m2d） 珊瑚礁初级生产力范围为1,5005,000 gC /（m2a），这个数字表明它是代表自然生态系统的最高初级生产力水平。 营养盐供应主要是依靠系统内的高效再循环机制 初级生产者的的呼吸消耗占总初级生产的比例

9、很高，因此净初级生产力就比预料的低，人类可持续利用量并不高。,六、保护珊瑚礁的迫切性,目前全球珊瑚礁已受到严重破坏： 采挖礁块烧制石灰 采珊瑚、贝类以制造工艺品 大量捕捞生物资源 全球气候变暖引起珊瑚“白化” 污染 到2004年底，全球总共损失珊瑚礁20%，危急状态珊瑚礁和受到威胁珊瑚礁上升到24%和26%。,一、海洋中的独特生态类型 二、化学合成生产 三、热液口的生物组成和群落 四、热液口生态系统的研究意义,9-3 热液口,一、海洋中的独特生态类型,1977年，美国深潜器“阿尔文”号在加拉帕戈斯（Galapagos）裂谷区2500 m深处中央海脊的火山口周围首次发现热液口（hydrother

10、mal vents），有些热泉在冒出地面时会在出口处形成烟囱似的石柱，从烟囱涌出的热液温度很高（250400），而从海底的裂缝中扩散出来的热液温度相对较低（5100）。,二、化学合成生产,还有的利用CH4、NH3能源形成有机物质 。 热液口的化学合成细菌是该生物群落食物链的主要生产者，生产量很高，可能是其上层光合作用量的23倍，有些地方形成的丝状细菌可达3 cm厚，完全不同于通常深海区低生物量的特点。,三、热液口的生物组成和群落,物种多样性不高，90%以上的物种是属于这类生境的特有种。 细菌：硫氧化细菌，居住在动物体内，形成共生关系。 大型动物：管栖蠕虫；双壳类软体动物 ；十足目甲壳类；多毛类

11、；其他大型动物 小型底栖生物：线虫、底栖桡足类、介形类和螨类 浮游动物：水母、桡足类、端足类和其他浮游甲壳类,热液口生物组成,三、热液口的生物组成和群落,细菌与动物间的共生关系 大量化能自养细菌栖息于动物的体内鳃上及体表，利用宿主携带的H2S和O2制造有机物。 管栖蠕虫没有口和消化系统，其身体内部有一特殊器官，称为营养体（trophosome），其中含有大量共生细菌，这些细菌的重量可占蠕虫个体干重的60% 生长快、个体大、生物量高 管虫的长度可达1.5 m，直径37 mm，栖管长达3 m，栖息密度可高达176个/m2，生长率为85 cm/a。 蛤类的体长可达3040 cm，生长率约为1060

12、mm/a。 物种多样性低：明显低于其他深海底区域的物种多样性。,生物群落的主要特征,三、热液口的生物组成和群落,对于高浓度H2S环境，某些细菌具有能氧化这些有毒物质的酶系统，并且可以从中获得化学能。 一些蠕虫的血液中可产生特殊的能结合硫的蛋白质，体壁中也含有特殊的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。 管虫和双壳类的血红蛋白是一种更有效的携氧者，因而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。,热液口生物对极端环境的独特适应机制,三、热液口的生物组成和群落,空间结构： 呈现以热液喷口为中心的环带状分布。 温度梯度控制着生物的空间分布。 各生物门类也存在杂居和共生。

13、 演替特征：不同阶段（“年龄”）热液口的群落存在一定程度的演替序列。 嗜硫细菌端足类、桡足类和蟹管栖蠕虫双壳类、多毛类和蟹类 热液喷口生物群落时空分布特征对热液口的形成、发展和消亡具有指示作用,生物群落的空间结构与演替,四、热液口生态系统的研究意义,对地球生命起源的认识 化学合成细菌是在光合作用藻类生物之前出现的古老种类 最早的海洋食物链应是以化能合成为基础的 地球上的生命可能来源于、并进化于与热液口状况相似的条件 极端条件下生命活动与适应性 高温、高压、高毒 热液口生物是人类的基因资源宝库，在医药开发、基因疗法以及工业应用方面均有重要的潜在价值,问题： 简述河口的环境特征及生物对环境的适应性。 简述珊瑚-藻类共生关系及其意义。 简要说明珊瑚礁生物分布范围、珊瑚礁生物群落的生物多样性有高度多样性的原因以珊瑚礁生态系统生产力能流、物流的主要特征。 热液口生物对极端环境有哪些独特的适应机制 ？,作业题,简要说明珊瑚礁生物分布范围、珊瑚礁生物群落的生物多样性有高度多样性的原因以珊瑚礁生态系统生产力能流、物流的主要特征。 1、热带沿岸区广大海域分布着珊瑚礁生物群落。由造礁珊瑚死亡骨骼、含钙藻类以及各种软体动物的贝壳，通过堆积