海洋生态学 第11章 深海区、热液口和极地

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掌握潮间带沙滩、岩岸、河口、盐沼、红树林、掌握潮间带沙滩、岩岸、河口、盐沼、红树林、大型海藻场、珊瑚礁、沿岸上升流区以及大洋区大型海藻场、珊瑚礁、沿岸上升流区以及大洋区生态系统的环境、生物群落和能流、物流基本特生态系统的环境、生物群落和能流、物流基本特征；征；u了解热液口这类特殊生物群落的特点及其与海洋了解热液口这类特殊生物群落的特点及其与海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

2、一、概述一、概述 （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表层溶解氧高，在表层溶解氧高，在500800 m之间出现最小值，大洋之间出现最小值，大洋更深的水体含氧量增高。到了深海底部，氧含量又有下更深的水体含氧量增高。到了深海底部，氧含量又有下降，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

3、（二）深海动物的适应机制 1对黑暗的适应对黑暗的适应 许多深海动物通过发光器产生它们自己的光线（如许多深海动物通过发光器产生它们自己的光线（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 广食性，很大的口、尖锐的牙齿和可高度伸展的颌广食性，很大的口、尖锐的牙齿和可高度伸展的颌骨，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

4、肢，丰富的刺、柄和其它的支持方式。（三）生物群落组成（三）生物群落组成 n生产者以生产者以“微微型浮游植物微微型浮游植物”占优势占优势 ，生产力低于近，生产力低于近海。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大洋上层的动物最为丰富，经济价值比较大的有乌贼、大洋上层的动物最为丰富，经济价值比较大的有乌贼、金枪金枪 鱼、鲸等。鱼、鲸等。 n大洋水层食物链长，营养物质基本上在透光层矿化和大洋水层食物链长，营养物质基本上在透光层矿化和再循环。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-

5、22 示深海鱼示深海鱼二、深海底栖动物的多样性二、深海底栖动物的多样性 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在超过在超过6,000 m的超深渊也有很多种类，即使在的超深渊也有很多种类，即使在10,000 m的深的深处，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

6、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、有的学者认为深海物种多样性水平高是与水温低而导致生物代有的学者认为深海物种多样性水平高是与水温低而导致生物代谢和生长率低，达到性成熟所经历的时间也长，减少了竞争优势谢和生长率低，达到性成熟所经历的时间也长，减少了竞争优势种的出现机会。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从生物量组成看，海绵、

7、海参和海星常是深海底栖大型动物中最重要的种类（图物中最重要的种类（图10.20）。）。 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。倒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

8、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

9、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，加拉帕戈斯（年，加拉帕戈斯（Galapagos）群岛附近群岛附近2,500 m深处中央海脊的火山口周围首次发现热液深处中央海脊的火山口周围首次发现热液口（口（hydrothermal vents），），出口处温度出口处温度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

10、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（cold seeps） n硫化物含量高、缺氧，有丰富的硫化细菌，还有一硫化物含量高、缺氧，有丰富的硫化细菌，还有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 crab

11、s in a seep community of the Gulf of Mexico图图10-13 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 CO2 H2S O2 H2O CH2O H2SO4 （碳水化合物） 嗜硫细菌 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，血液中也有血红血液中也有血红蛋白，而不是象多

12、数软体动物那样是血清蛋白。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者，具有这种血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含量低的一种适色素的动物可能是对海水中氧含量低的一种适应机制。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 热液口只有热液口只有2030年的活动期限，经历一段时间后会关闭，而在年的活动期限，经历一段时间后会关闭，而在另一些地方则出现新的热液口。热液口环境以高温、高另一些地方则出现新的热液

13、口。热液口环境以高温、高H2S含量和含量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。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。 有的蠕虫血液有特殊的结合硫的蛋白质，体壁中有特殊的酶有的蠕虫血液有特殊的结合硫的蛋白质，体壁中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。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研究热液口

14、的环境与生物组成及其适应机制具有重要的生态学意义：义： 有人认为，因为化学合成细菌是在光合作用藻类生物之前出现的有人认为，因为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，因此，最早的海洋食物链应是以化能合成为基础的。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。 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