海洋环境生态学2014春

1、1海洋环境生态学绪论1. 海洋环境面临的主要问题。（1） 海洋环境污染（2）海洋生态破坏第一章 海洋生物与环境2. 简述 Gaia 假说的基本论点。（1）地球上所有生物都起着调控作用地球大气的化学成分、 地球表面的温度及地表沉积物的氧化还原电位和pH值等 是受地球上所有生物总体（biota）的生长和代谢所主动调控的。根据这一观点，地球上适于生物生存的最初条件并不存在，而是通过生命活动 与环境相互作用而发展和创造出来的。（2）地球生态系统能够缓和环境变化并保持稳定性当地球环境受到人为破坏或自然条件的各种干扰而发生不适合于生物生存的环 境变化时，地球上的生命总体就会通过改变其生长、活动和代谢来对这

2、些变化做出 相应的反应，来缓和这些变化，保证了整个地球生态系统的稳定性。生物总体及其环境所组成的系统能够对抗不适合于生物生存的环境变化，继续 生存、发展和进化。（3）Gaia假说是一个控制论系统Gaia假说是一个控制论系统，可说明生物与环境在生物圈规模上相互作用的稳态。3. 简述定生藻类对不同波长光的吸收及随水深分布顺序规律。一般植物进行光合作用时，日光光谱中被利用得最多的是该植物本身颜色（取决于 所含的植物2色素，如叶绿素等）的补色光。对于绿色植物或绿藻类来说，其对红、橙光吸收的最多，由于红光等长波长的光在 海水中的穿透力较弱，因而潮间带上部主要生长绿藻。红藻等多数主要利用波长较 短穿透力强

3、的蓝绿光，因而分布水层较深，褐藻大多介于绿藻和红藻两者之间。生活于浅水区的各种大型定生藻类经常有依据水深顺序分布的现象，即潮间带上部 主要生长绿藻，下面褐藻占优势，更下面则是红藻占优势。由于光照强度在海水中的衰减， 绿藻大多数属阳生藻类， 而红藻大多数属阴生藻类4. 简述生态因子作用的一般特征（1）生态因子的综合作用（综合性） 任一生态因子都是在与其他因子的相互影响、相互制约中起作用的，其变化都 会在不同程度上引起其他因子的变化。（2）主导因子作用（非等价性） 对生物起作用的诸多因子是非等价的，在诸多环境因子中，有一个生态因子对 生物起决定性作用，称为主导因子。主导因子的改变常会引起许多其他生

4、态因子发 生明显变化或使生物的生长发育发生明显变化。（3）直接作用和间接作用 区分生态因子的直接作用和间接作用对生物的生长、发育、繁殖及分布很重要（4）生态因子的阶段性作用（阶段性） 生物生长发育的不同阶段对生态因子的需求不同，具有阶段性的特点。（5） 生态因子的不可替代性和补偿作用（不可替代性和互补性） 综合起作用的各因子之间不可替代，一个因子的缺失不能由另一因子来替代。 某一因子的数量不足，可靠另一因子的加强而得到调剂和补偿。第二章 种群生态学5. 什么是种群？简述自然种群的基本特征。种群指特定时间内栖息于特定空间的同种生物的集合群。种内个体可自由交配繁衍后代，种群间的生殖隔离使不同种群间

5、产生形态和生态上的差异。种群是物种 存在、物种进化、种间关系的基本单位，是生物群落或生态系统的基本组成部分， 同时也是生物资源开发利用的具体对象。其三个特征分别是：31）空间分布特征有一定的分布范围，分布中心各种环境资源条件最合适，种群密度也较高，边 缘地区环境资源条件和种群密度的波动则较大。（2）数量特征 种群数量都随时间而变动，并有一定的数量变动规律。正常情况下，种群变动 有一个基本范围，这与种群特有的出生率、死亡率、生长率和年龄结构等生物学特 性有关。（3）遗传特征 具一定的遗传特征，种内个体之间通过生殖活动交换遗传因子，种群所有个体 的基因构成种群的基因库。6.简述 r 选择和 K 选

6、择者的主要特征。r-选择：又称r-对策，指为适应多变的生境，把较多能量用于繁殖，充分发挥内 禀增长率（r）的对策；通常出生率高，寿命短，个体小，缺乏保护后代的机制；子 代死亡率高，具较强的扩散能力。K-选择：又称K-对策，指为适应稳定的生境，把较多能量用于逃避死亡和提高 竞争能力，使种群密度较稳定地处于环境负载量（K）附近的对策；通常出生率低、 寿命长、个体大，具较完善的保护后代的机制。子代死亡率低，扩散能力较差，种 间竞争能力较强7. 简述竞争排斥原理（高斯假说）的基本内容（1）高斯假说 亲缘关系相近、具有同样的习性或生活方式的物种不可能长期在同一地区内共存，如果它们在同一地区出现，则必定利

7、用不同的食物，或在不同的时间活动，或 以其他方式占据不同的生态位。（2）竞争排斥原理（竞争排除原理） 生态位上相同的两个物种不能长期共存，其结果或是一物种完全排挤掉另一个 物种，或是生态位发生分化，如占据不同的空间，具有不同的食性或生活习性等。第三章 群落生态学8. 影响群落结构的因素有哪些？（1）干扰对群落结构的影响 中度干扰假说：中等程度的干扰能增加群落的生物多样性。（2） 生物因素的影响（竞争与捕食） 种间竞争可通过生态位分化降低竞争紧张度，而使更多的物种共存。 种间竞争使群落中的种群各具一定的生态位，也使群落中的各物种在对空间、 时4间、资源的利用方面，都趋向于互相补充而不是直接竞争。

8、种间竞争群落能更有效地利用环境资源，同时可能增强了系统的稳定性。 广食性捕食者有可能对竞争力强的物种摄食很多，从而使竞争力弱的物种有更 多的生存机会。即广食者的捕食作用能缓和种间竞争，促使多样性提高。狭食者对被食者有选择性，其捕食作用的影响随被选择的对象属优势种或劣势 种而异。若狭食者选择的对象是优势种，其捕食作用能提高群落的多样性；若狭食 者选择的对象是竞争力弱的劣势种，其捕食作用会降低群落的多样性。（3）空间异质性对群落结构的影响 空间异质性的程度越高，意味着有更多的小生境，可以维持更多的种类生存。 海洋透光层中很多种浮游植物可以共存的原因，除了竞争排斥的例外情况外，还可能与空间异质性的微

9、环境有关。（4） 岛屿与群落结构（MacArthur的平衡说） 岛屿生物种类的丰富程度取决于两个过程，即新物种的迁入和原来占据岛屿物 种的灭绝，当迁入率和灭绝率相等时，岛屿物种数达到动态平衡状态。对某一岛屿而言，物种的迁入率和灭绝率将随岛屿上物种丰富度的增加而分别 呈下降和上升趋势。面积效应：距大陆的距离相等的不同岛屿，从大陆迁入这些岛屿的物种的速率 将是相同的。但小岛上物种灭绝率比大岛高，导致大岛的生物多样性较高。距离效应：岛屿离陆地和其他岛屿越远，物种迁入越低，因此导致离大陆或其 他岛屿近的岛屿的生物多样性较高。9. 简述生物群落演替过程中群落结构与机能的变化。生态系统演替过程往往结构趋于

10、复杂、物种多样性增加、功能更完善和稳定性更增 强。（1）群落中物种的多样性、生化多样性（生物量中的有机化合物多样性及群落向环 境分泌或排出的产物的多样性）在演替的初期低，越接近顶极越高。（2）群落中的生物在演替的初期一般为个体小且生活周期短 （r选择特征） 的种类， 越接近顶极阶段，越有一些大型生物种（具K选择特征）加入。（3）群落的层状结构或局部不均匀性在演替初期不发达， 而在顶极阶段则非常发达。（4）群落生物的生态位重叠在演替过程中逐渐减小，生态位分化程度逐渐增加，互 利共生、寄生及其他共存形式的重要性也逐渐增加。（5）演替初期群落的初级生产量（P）超过群落的呼吸作用（R）,即P/R大于1

11、, 随着演替发展P/R逐渐接近于I;同时，群落中现存生物量（B）在演替过程中逐渐 增多，P/B随着演替的推5移从高到低。（6）群落生物之间的食物联系在演替过程中由较简单的食物链逐渐演变成复杂的食 物网，而且有机碎屑在食物联系中的作用也逐渐变得重要。（7）群落在演替初期营养物质多依靠外部供给， 越接近顶极， 营养物质的输入越少。（8）群落的稳定性及抗扰动能力在演替过程中逐渐增加。第四章 生态系统生态学10. 简述生态系统的基本功能。生态系统的基本功能包括能量流动、物质循环、信息传递三大基本功能以及生 物生产、生态系统的发展和反馈调节等方面的功能。11. 简述初级生产力的概念。生态系统中自养生物通

12、过光合作用或化学合成制造有机物的速率。通常用单位面积及单位时间内所生产的有机物质干重（gm-2a-1、mgm-2d-1）、有机碳（gCm-2a-1、mgCm-2d-1）或固定的能量（J/m2 - a）表示。有时也将初级 生产力称为初级生产量，此时的初级生产量含有时间概念，其计算单位一样。12. 简述负反馈调节及其对维护生态平衡的意义。系统的输出反过来使输入得到削弱和减低，从而引起输入逐渐减小，使生态系 统中最初所发生的变化不断得到削弱（如种群的密度调节等） 。负反馈可使生态系统达到和保持稳定。相互作用种群间数量的消长是正反馈和 负反馈相互作用最明显的例子。但负反馈的调节有一定限度，超过这个限度

13、，就会 引起生态失衡。如强烈的外部干扰以及人类活动（污染、捕捞）都可引起生态失衡， 甚至生态系统的崩溃。生态平衡是动态平衡（因能量流动和物质循环总在不断进行），并通过生态系统 的负反馈调节得到保持。6第五章 海洋生态系统服务13. 简述生态系统服务功能的主要内容。自然生态系统为人类提供服务的内容非常广泛和丰富，它主要包括对人类生存 价值、对人类经济价值和对人类精神价值的意义等。目前， 生态系统服务分为四类：（1）物质产品服务：从生态系统获得的产品有食物、淡水、燃料、木材、纤维、生 物化学品、基因资源等；（2）生态调控服务：从生态系统过程调控获得的利益，如气候调控、疾病调控、水 调控、水净化、授

14、粉等；（3）文化服务：从生态系统获得的非物质利益，如精神和宗教的、娱乐和旅游、美 学的、灵感的、教育的、风水、文化遗产等；（4）支持服务：对于所有其他生态系统服务的生产所必需的服务，如土壤形成、营 养物质循环、初级生产等。14. 海洋生态系统服务功能的主要内容。海洋占据了地球表面的71%，是地球上最大的生物栖息空间，而且全球范围内生态 系统所提供的服务中约占2/3。因此，海洋在全球生态系统服务中占有重要的位置， 主要包括以下内容：（1）供给功能：指海洋生态系统生产或提供产品的功能。主要包括食品生产、原料 生产、氧气提供、提供基因资源等（2）调节功能：指调节人类生态环境的生态系统服务功能。主要包

15、括气候调节、废 弃物处理、生物控制、干扰调节等（3）文化功能：指人们通过精神感受、知识获取、主观印象、消遣娱乐和美学体验 从生态系统中获得的非物质利益。主要包括休闲娱乐、文化用途、科研价值等（4）支持功能：保证生态系统服务功能所必需的基础功能。主要包括初级生产、营 养物质循环、物种多样性维持等7第六章 人类对海洋生态系统的干扰与生态恢复15. 以海洋为例，简述退化生态系统有哪些变化特征？（1）种类组成发生变化；（2）群落结构趋于简单化；（3）生物生产力变化，生产力下降，生物量趋于减少；（4）生态系不断朝着异养演替方向发展，相应的功能也不断衰退，正常的能流、物 流渠道被阻断，系统的稳定性不断减弱

16、。16. 简述海洋生物多样性面临的威胁。（1.）海洋生物资源的过度利用：海洋鱼类的过度捕捞、其他海洋生物的过度利用（2） 人类活动对海洋自然环境的破坏： 底层拖网对海床环境的破坏、砍伐红树林和 改造盐沼滩、珊瑚礁采挖、海洋污染、港工建设对生境的破坏（3） 生物入侵的威胁（4） 全球气候变化的潜在威胁：海洋水温上升的效应、海平面上升的效应17. 简述生态恢复的基本理论。（1） 自我设计理论与人为设计理论（2）生态学理论： 限制性因子原理、 热力学定律、种群密度制约及分布格局原理、 生态适应性理论、生态位原理、演替理论、植物入侵理论、生物多样性原理、缀块廊道基底理论、（3）生态恢复理论：1退化生态

17、系统恢复和重建的原则：地域性原则、生态学与系统学原则、最小风险 与效益最大原则2生态恢复的机理：首先是建立和完善生产者亚系统；其次，就应设计和建立消费 者亚系统、分解者亚系统，进而考虑小生境的多样性；3生态恢复的标准：可持续性（可自然更新）、不可侵入性（像自然群落一样能抵制 入侵）、生产力（与自然群落一样高） 、营养保持力、具有生物间的相互作用。818. 简述自我设计与人为设计理论自我设计理论：只要有足够的时间，随着时间的推移，退化生态系统将根据环境条 件合理地实现自我组织并会最终改变其组分；人为设计理论：通过工程方法和植物重建，可直接恢复退化生态系统，但恢复的类 型可能是多样的。该理论把物种

18、的生活史作为植被恢复的重要因子，并认为通过调 整物种生活史的方法可加快植被的恢复。第七章 海洋污染与生态环境影响评价19. 什么是海洋污染？海洋污染的特点如何？海洋污染：由于人类活动，直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，造成或可能 造成损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋活动（包括渔业） 、损坏海水和海 洋环境质量等有害影响。其特点为：（1）污染源广：污染物质多种多样；污染来源广泛：直接排放入海、江河径流、大 气扩散、雨雪沉降（2）持续性强、危害大：不能溶解和不易分解物质长期蓄积（如重金属和有机氯农 药）、海洋生物的富集作用、 海洋生物把一些毒性本来不大的无机物转化为毒性很强 的有机物（

19、如无机汞被转化成甲基汞） 、污染物质通过食物链传递和放大（3）扩散范围广：进入海水的污染物在海流的携带下，可在海区、沿岸、河口、大 洋之间迁移。（4）防治困难：由于污染源广、持续性强、扩散范围广；具有很长的积累过程，不易被及时发现；需要耗费巨资、经过长期治理才能消除20. 简述海洋污染物的迁移和转化过程。污染物的迁移： 污染物入海后， 参与物理、化学和生物过程而产生空间位置的移动， 或由一种地球化学相（如海水、沉积物、大气、生物体）向另一种地球相转移的现 象。污染物的转化：污染物由一种存在形态向另一种形态转变。 污染物的迁移和转化过程主要有以下三种：（1）物理过程：污染物质被河流、大气输送入海

20、，在海气界面间的蒸发、沉降，入 海后在海水中的扩散和海流运输，以及颗粒态污染物在海洋水体中的重力沉降等。（2）化学过程：污染物与环境中的其他物质产生化学作用，如氧化、还原、水解、 络合等，使污染物在单一介质中迁移或由一相转入另一相。它往往伴随有污染物形 态的转变。9（3）生物过程:污染物经海洋生物的吸收、代谢、排泄和通过海洋食物链的传递， 以及尸体分解、碎屑沉降与生物在运动过程中对污染物的搬运，构成污染物的迁移 转化系统。微生物对石油等有机物的降解作用和对金属的烷基化作用则是重要的生 物转化过程。第八章 受损海洋生态系统的修复21. 简述受损生态系统的主要特征。（1）物种多样性的变化（2）系统

21、结构简单化（3）食物网破裂（4） 能量流动效率降低（5） 物质循环不畅或受阻（6） 生产力下降（7） 其他服务功能减弱：调节气候、干扰调节养分循环、废物处理等（8） 系统稳定性降低22. 试述海洋生态系统受损的原因及修复方法。原因：不合理的人为开发利用活动；对海洋生态环境变化规律缺乏了解和认识；生 态环境管理和保护缺乏针对性和有效性。如海洋工程建设、过度捕捞、海洋污染、 海水养殖等方法：（1）海洋生境的修复：再造海洋植被或生境；海岸带修复，预防海岸侵 蚀；围隔而自然恢复植被或生境；引进或再次引进关键的动物和植物种类； 重建构建海洋水文功能，河口湿地生态恢复，如恢复滨海湿地淡水供给；严重污 染区

22、底质污染整治（2）渔业生物资源增殖修复：水产生物苗种与亲体放流；增殖场的建造与改良（3）遏制海洋污染：开展“碧海行动” ，改善海洋环境质量；严格控制陆源、海上 污染源、海上流动污染源污染，遏制海洋环境恶化（4）加强渔业科学管理：进行养殖系统环境质量生态与优化，开展海水养殖清洁生 产；退化天然渔场环境整治与生态修复；强制规定网目大小和捕鱼季节，严格执行 禁渔休渔制度，控制破坏性渔业活动。（5）受污生态环境的生物修复：利用生物的特性和机能修复环境；海水养殖富营养化的治理过程中，江篱、紫菜、石莼等大型海藻是常有效的生物过滤器10（6）加强海洋与渔业保护区建设：加强海洋与渔业保护区建设是保护海洋生物多

23、样 性、渔业生物资源和防止海洋生态环境全面恶化的最有效途径之一。23. 生态工程设计的生态学理论依据有哪些？（1）物种共生原理：互惠共生与竞争抗生；生态系统的自我调节和负反馈机制（2）生态位原理：构成具有多种群的稳定而高效的生态系统（3）食物链原理：维持生态系统动态平衡，实现其功能（4）物种多样性原理：生物多样性促进系统稳定性（5）物种耐受性原理：环境因子的相互补偿作用，物种耐受范围是变动的（6）景观生态学原理：着重研究某一景观内自然资源和环境的异质性（7）耗散结构原理：一个开放系统的有序性，因系统向外界输出熵值的增加而趋于 无序，要维持系统的有序性，必须有来自系统之外能量补充和物质输入。（8

24、）限制因子原理：提高或改变其他因子，消除控制限制因子的作用9）生态因子综合性原理：减少系统内生态因子的相互颉抗，增强相互促进24. 植物修复技术在近海污染治理中的应用（1）海水养殖富营养化的植物修复 大型海藻如紫菜属、海带属等和红树是海洋环境中非常有效的生物过滤器，海藻与 鱼虾贝类共养（2）石油等有机物污染的植物修复 多环芳烃、多氯联苯等持久性有机污染物的危害很广泛 红树及其根部微生物所构成的红树微生态系对石油、农药等有机物污染有着良好的 修复潜力大型海藻和细菌共同作用可有效降解石油污染物（3）赤潮的植物修复栽培大型海藻可有效防治赤潮，如江篱可以加速中肋骨条藻赤潮的消亡 一些海藻及其提取物对赤

25、潮微藻具有除藻作用，如小珊瑚藻、孔石莼、石牙藻、小 海带、褐藻昆布及其提取物对多环旋沟藻等多种赤潮微藻的生长具有抑制作用，可 以使赤潮微藻运动性降低、细胞变形并破裂。（4）近海重金属污染的植物修复 红树植物对铅、汞、镉、铜、锌等重金属有相当程度的吸附及固定作用，可有效地 净化沉积物中的重金属，而所富集的重金属7090储存在不易被动物消耗的根 和树干部分 一些海藻对铜、锶、镉、铅、镍、锰等重金属也有一定的吸收积累作用，如三角褐 指藻对铅、镍具有较高的耐受力，海篙子对砷和锶具有超富集能力，对锰、镍、铜 和11铅也有较强的富集能力，海带对砷的富集作用也很强。（5）污水的植物修复 海洋植物不但可以用于

26、富氮污水的净化，还可用于农业、养殖业和工业污水的处理 海藻、红树植物在防治沿海水质的恶化方面得到应用。红树林系统能有效包陷污水藻类，对污水具备较强抗性，对人工污水中氮的净化效 果较好。大型海藻和牡蛎组成的生物过滤体系， 大大改善了日本对虾养殖场排放污水的水质， 使细菌浓度、叶绿素a和总悬浮颗粒都明显减少。第九章 生态系统管理25. 简述生态系统管理的基本原则。(1)整体性原则1)整体性是生态系统的基本特性2)各种自然生态系统都有其自身的整体运动规律，人为的随意地分割都会给整个 系统带来灾难。(2)动态性原则1)生态系统是一个动态系统。2)特定生态系统在不同的时空尺度上发生着各种生态过程。3)在

27、划分生态系统管理边界时必须综合考虑演替斑块，合理划分自然管理区将有 助于实现生态系统的功能监测和管理目标。(3)再生性原则1)生态系统具有很高的生产能力和再生功能。2)初级生产和次级生产为人类提供了几乎全部原料。3)在管理中必须高度重视该种生产能力和再造性，从而保证生态系统提供充足的 资源和良好的服务(4)循环利用性原则1)生态系统中有些资源是有限的，如水资源。2)在进行管理时要遵循经济、生态规律和循环利用的原则。(5)平衡性原则1)生态系统健康是生态系统管理的目标。2)生态系统自我调节能力受生态阈值的制约。123)在生态系统管理中，需要通过合理的人为管理，减缓外界压力，以保持系统的 健康和平衡。(6)多样性原则 生物多样性是生态系统持续发展和生产力的核心，其重要作用包括三方面： 在复杂的时空尺度上维持生态系统过程的运行；是生态系统抗干扰能力和恢复能力的物质基础；是生态系统适应环境变化的物质基础。维护生物多样性是生态系统管理中不可缺 少的组成部分。第十章 生态环境保护与可持续发展26. 21 世纪人类面临的主要生态环境问题是什么？（1）人口增长：具有总数继续增长，持续时间接近百年；两种畸形增长，导致两极 分化的趋势更明显； 人口质量令人关注； 性别比例可能失衡等特点。对粮食和农业、 资源和能源、生活质量均有重大影响（2）全球