海洋生态学：9.5 海洋环境中的若干生物学问题

1、9.5 海洋环境中的若干生物学问题,学习目的 掌握海洋污染的特点、污染物质迁移、转化过程、海洋的自净机理和环境容量概念. 了解海洋污染的个体、种群和群落的生物学效应以及海洋污染的生物监测方法。 了解赤潮现象概念及其危害、赤潮发生的原因和基本过程以及赤潮预报的理化、生物学依据，同时明确预防赤潮的基本对策。,9.5.1 海洋污染概述,一、海洋污染和污染物质的迁移与转化 （一）海洋污染的定义及其特点 1污染源广 2持续性强、危害大 3扩散范围广 4防治困难,海洋污染物质按其来源、性质和毒性，有多种分类方法。通常按污染物质来源分为以下几类： 1.石油及其产品（包括原油和从原油分馏出的许多产品） 2重金

2、属 3农药 4有机废物和生活污水 5放射性物质 6热污染,（二）海洋污染物质分类,1物理过程 2化学过程 3生物过程 （四）海洋的自净能力和环境容量 1海洋自净能力 （1）物理净化 （2）化学净化 （3）生物净化,（三）海洋污染物的迁移与转化,2环境容量 （1）绝对容量 （2）年容量,（一）海洋污染的生物学效应 1个体生物的生物学效应 （1）生物浓缩与生物积累： （2）急性中毒与慢性中毒： 2种群群落的生态效应 （二）海洋污染的生物监测 1利用指示生物进行监测 2利用生物群落结构的变化进行监测 （三）毒性试验和残毒测定 1. 急性毒性试验： 2. 慢性毒性效应： 3残毒测试：,二、海洋污染的生

3、物学效应和生物监测,9.5.2 赤潮现象,一、赤潮和赤潮生物 1赤潮的定义 所谓赤潮（red tide）是海洋中某些微小的浮游生物在一定条件下暴发性增殖面引起海水变色的一种有害的生态异常现象。 日本学者安达六郎（1973）根据各海区赤潮的实例统计，提出以不同生物体长的赤潮生物密度作为判断赤潮的标准（表12.1）。,2赤潮生物类别 全世界已记录的赤潮生物有300种左右（可能个别存在同种异名），隶属于10个门类。 我国海域分布的约有127种，隶属于8个门类（国外已报道的10个门类中的细菌和绿藻赤潮生物尚未在我国发现）。 其中在我国沿海发生赤潮的赤潮生物有30多种，主要是甲藻类（15种），其次是硅藻

4、类（7种）和蓝藻类（4种）（张水浸等 1994）。 赤潮是各种色潮的统称 单相型赤潮和双相型赤潮,3赤潮生物的生长与分裂速度 (lgNt-lgN0)/t/lg2 上式为生长速度，以每天分裂次数表示， N 0和N t分别为单位水体中藻类细胞的起始数量和经过t天后的细胞数量（cell/L）。,4赤潮生物的垂直移动和聚集 （1）垂直移动 一般认为，白天移动到表层可有效地进行光合作用，当表层营养盐被大量消耗后通过垂直移动到较深处，可有效地摄取营养物质。 （2）聚集 生物性聚集和物理性聚集,（1）赤潮生物大量繁殖，覆盖海面或附着在鱼、贝类的鳃上，造成呼吸困难甚至死亡； （2）赤潮生物在生长繁殖的代谢过程

5、和死亡细胞被微生物分解的过程中大量消耗海水中的溶解氧，使海水严重缺氧，鱼、贝类等海洋动物因缺氧而窒息死亡； （3）有些赤潮生物体内及其代谢产物含有生物毒素，引起鱼、贝中毒或死亡。如链状膝沟藻（Gonyaulax catenella）产生的石房蛤毒素就是一种剧毒的神经毒素； （4）居民通过摄食中毒的鱼、贝类而产生中毒。目前已知的赤潮毒素有麻痹性贝毒、神经性贝毒和泻痢性贝毒等三大类。,5赤潮的危害,（一）赤潮发生的原因 1富营养化 富营养化（eutrophication）是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、内湾，引起藻类大量繁殖、水体溶解氧量下降、水质恶化的现象。 2促进赤潮生物生长

6、的有机物 维生素B1、B12和维生素H（特别是B12）是最主要的生长促进物质，其他有机物质包括DNA、嘌呤、嘧啶、植物激素以及其他一些有机物质分解产物，也会促进赤潮生物增殖。,二、赤潮发生的原因和基本过程,3微量金属元素 诱发和促进赤潮发生的因素 近年来的研究表明，非金属元素硒（Se）也有促进赤潮发生的作用。 4温度和盐度 南方海区的赤潮多发生在春、夏之交，而北方海区的赤潮多见于7-10月，都与水温升高以及因雨季而引起的海区盐度降低相符合。 应当指出，由于发生赤潮的原因是多方面的、综合的，目前尚未完全了解清楚，需要今后继续进行更深入的现场调查研究和实验生态研究。,（二）赤潮发生的基本过程 1起

7、始阶段： 赤潮生物开始繁殖或胞囊大量萌发，竞争能力较强的赤潮生物可逐渐发展到一定的种群数量。 2发展阶段 赤潮生物呈指数式增长并迅速形成赤潮，同时原先的共存种多数被抑制或消失，也可能有个别种随赤潮出现而有增长。 3维持阶段 这一阶段的时间长短主要取决于水体的物理稳定性和各种营养物质的消耗和补充状况。 4消亡阶段 营养物质耗尽又未能及时得到补充，或遇台风、降雨等各种引起水团不稳定性的因素，或温度的突然变化超过该种赤潮生物的适应范围，造成赤潮生物大量死亡，赤潮现象就逐渐或突然消失。,（一）赤潮预测预报 1根据水化特征的预测 目前已提出一些以氮、磷、化学耗氧量等参数组成的富营养化程度判断公式可供实践上应用。 应特别注意那些具有促进赤潮发生的微量物质的供应量，其中最受重视的是Fe和Mn。 2根据水温、盐度和气象条件的预测 气象条件包括风、气压等因素，很多赤潮事例表明，当其他条件具备时，若天气形势发展比较稳定，海区风平浪静，阳光充足、闷热的日子里，就有可能发生赤潮。,三、赤潮的预测预报和防治对策,3根据生物学特征的预测 （1）赤潮生物的增殖速度