海洋生态学 第9章 海岸带与浅海生态系统

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。第九章第九章 海岸带与浅海生态系统海岸带与浅海生态系统第六节第六节 珊珊 瑚瑚

2、 礁礁 图图10-19第一节第一节 珊珊 瑚瑚 礁礁 一、珊瑚礁的分布及其生境特征一、珊瑚礁的分布及其生境特征 1、分布分布在南北两半球在南北两半球20等温线范围内，一般热带等温线范围内，一般热带海岸。海岸。n我国分布从台湾海峡南部至南海。我国分布从台湾海峡南部至南海。n独特独特：由生物作用产生碳酸钙沉积而成的。：由生物作用产生碳酸钙沉积而成的。n珊瑚虫、石灰红藻属和绿藻的仙掌藻属共同组成，珊瑚虫、石灰红藻属和绿藻的仙掌藻属共同组成，所以实际上是珊瑚所以实际上是珊瑚藻礁。藻礁。 2、浅水、浅水珊瑚珊瑚和深水和深水珊瑚珊瑚（ahermatypic coral）：）： 区别：有无共生藻；深度；分布

3、区别：有无共生藻；深度；分布3、造礁珊瑚生长环境：、造礁珊瑚生长环境：温度温度：要求温度在：要求温度在20以上，年平均水温以上，年平均水温26-28左左 右，右，比红树林要求更高。比红树林要求更高。光照光照：只有充足的光线才能使共生藻类顺利进行光合作：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。用以及促使碳酸钙沉淀。盐度盐度：真正海洋种类，狭盐，：真正海洋种类，狭盐，3235，低于，低于20超过超过1天天即死亡。即死亡。 高盐可以耐受（波斯湾高盐可以耐受（波斯湾42）。）。水质水质：要求水质清洁、水流畅通、沉积物少，浑浊会影：要求水质清洁、水流畅通、沉积物少，浑浊会影响光合

4、作用和窒息。河口区一般不出现。靠海一侧有波响光合作用和窒息。河口区一般不出现。靠海一侧有波浪冲刷，生长较好。浪冲刷，生长较好。 基底基底：要求附着在岩石的基底上。：要求附着在岩石的基底上。二、珊瑚礁的类型和环礁的形成二、珊瑚礁的类型和环礁的形成 图图10-20 示珊瑚礁的类型示珊瑚礁的类型三、珊瑚三、珊瑚藻类共生关系及其意义藻类共生关系及其意义 n珊瑚礁生物群落是一个稳定的、种类繁多的、适应性良好的生物群落，珊瑚礁生物群落是一个稳定的、种类繁多的、适应性良好的生物群落，它具有十分融洽的内部共生关系。它具有十分融洽的内部共生关系。 1对动物能量需求的意义对动物能量需求的意义p珊瑚虫靠触手捕食往往

5、不能满足其能量需要，应用示踪方法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。转移到动物组织中，提供能量。p14C示踪，示踪，50%初级产物在初级产物在24小时内以类脂、蛋白质形式进入珊瑚虫。小时内以类脂、蛋白质形式进入珊瑚虫。 p珊瑚虫体内最终来源于光合作用的能量比例可达珊瑚虫体内最终来源于光合作用的能量比例可达5090%。 2补充植物营养物质的意义补充植物营养物质的意义 n珊瑚虫代谢产物可直接被藻类利用。而且珊瑚虫捕食一

6、部珊瑚虫代谢产物可直接被藻类利用。而且珊瑚虫捕食一部分小动物及悬浮颗粒，从而是获得珊瑚和藻类都需要的稀分小动物及悬浮颗粒，从而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。管周围水中的营养盐浓度很低，仍能保持高度的生产力。 3对碳酸钙沉积的意义对碳酸钙沉积的意义 n藻类光合作用吸收藻类光合作用吸收CO2，可明显促进碳酸钙生成。可明显促进碳酸钙生成。nCa2+HCO3-

7、 Ca（HCO3）2 CaCO3+ H2CO3 4、植物光合作用产生的、植物光合作用产生的O2可供动物呼吸需要。可供动物呼吸需要。 四、珊瑚礁生物群落多样性四、珊瑚礁生物群落多样性 n珊瑚礁生物群落是珊瑚礁生物群落是“所有生物群落当中最富有生物生产力的、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。分类上种类繁多的、美学上驰名于世的群落之一。” n珊瑚虫是构成珊瑚礁的基本结构的主要生物。印度珊瑚虫是构成珊瑚礁的基本结构的主要生物。印度太平洋区太平洋区系共有造礁珊瑚系共有造礁珊瑚500种以上（其中大堡礁就有种以上（其中大堡礁就有350种左右）。种左右）。 n在珊

8、瑚礁生活的生物种类繁多，几乎所有海洋生物的门类都有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。代表生活在礁中各种复杂的栖息空间。n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，其中已经记录世界海洋生物种类高达近生物理想的栖息场所，其中已经记录世界海洋生物种类高达近十万种，占已记录的世界海洋生物种类的一半以上。在一个珊十万种，占已记录的世界海洋生物种类的一半以上。在一个珊瑚礁区共同生活的鱼类种数可高达瑚礁区共同生活的鱼类种数可高达3000种。珊瑚礁区鱼类的密种。珊瑚礁区鱼

9、类的密度大于大洋平均数的度大于大洋平均数的100倍。倍。五、生产力与能流特点五、生产力与能流特点 q外海外海0.10.35；海草；海草11.0；蔗园；蔗园19.0；麦田；麦田5.0；珊瑚礁；珊瑚礁5.010.0（gC/m2d） q珊瑚礁初级生产力范围为珊瑚礁初级生产力范围为1,5005,000 gC /（m2a），），这个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。数字表明它是代表自然生态系统的最高初级生产力水平。 q营养盐供应主要是依靠系统内的高效再循环机制营养盐供应主要是依靠系统内的高效再循环机制 q初级生产者的的呼吸消耗占总初级生产的比例很高，因此净初初级生产者的的呼吸消耗占总

10、初级生产的比例很高，因此净初级生产力就比预料的低，人类可利用量并不高。级生产力就比预料的低，人类可利用量并不高。六、保护珊瑚礁的迫切性六、保护珊瑚礁的迫切性q珊瑚礁为世界各地沿海地区的居民提供海洋水产品、海洋新药珊瑚礁为世界各地沿海地区的居民提供海洋水产品、海洋新药材、旅游休闲收益、抗御风浪侵袭的海岸防护，成为地方和国材、旅游休闲收益、抗御风浪侵袭的海岸防护，成为地方和国家经济的重要财富。家经济的重要财富。n目前全球珊瑚礁已受到严重破坏：目前全球珊瑚礁已受到严重破坏：采挖礁块烧制石灰采挖礁块烧制石灰采珊瑚、贝类以制造工艺品采珊瑚、贝类以制造工艺品大量捕捞生物资源大量捕捞生物资源全球气候变暖引起

11、珊瑚全球气候变暖引起珊瑚“白化白化”污染污染据全球珊瑚礁监测网络提交的据全球珊瑚礁监测网络提交的2008年度报告表明：全球总共年度报告表明：全球总共损失珊瑚礁损失珊瑚礁27%，如果再不采取紧急保护措施，预计在未来，如果再不采取紧急保护措施，预计在未来的的2至至10年和未来的年和未来的10至至30年里，世界上的珊瑚礁将分别损年里，世界上的珊瑚礁将分别损失失24%和和30%，到，到2030年，目前全球近年，目前全球近90%的珊瑚礁将消的珊瑚礁将消失，届时后果将不堪设想。失，届时后果将不堪设想。图图10-21 示白化珊瑚示白化珊瑚一、海藻场一、海藻场 （一）海藻场的生境特征和分布（一）海藻场的生境特

12、征和分布 冷温带的潮下带硬质底冷温带的潮下带硬质底上生长着大型褐藻类植物。上生长着大型褐藻类植物。1底质底质 硬质底部硬质底部 2光线光线 清澈海区，藻场可延伸至清澈海区，藻场可延伸至2030 m深处。深处。3温度温度 仅分布在冷水区，暖温带和热带海区则不出现仅分布在冷水区，暖温带和热带海区则不出现 大型藻场。大型藻场。 （二）大型海藻植物的基本形态结构（二）大型海藻植物的基本形态结构 第二节第二节 海藻场和海草场海藻场和海草场 浮囊 藻柄 叶片 附着器 图10-7 示一种海藻植物体的结构（仿Nybakken 1982） 图图10-8 示大型海藻场示大型海藻场（三）生物群落及其关键种（三）生物

13、群落及其关键种 巨藻丛形成一复杂、特殊的三维地形，提供藻场生巨藻丛形成一复杂、特殊的三维地形，提供藻场生物群落的物群落的“框架框架”，其巨大的叶片表面，为很多附着，其巨大的叶片表面，为很多附着植物和动物提供生活空间，如叶片附生大量小型藻类、植物和动物提供生活空间，如叶片附生大量小型藻类、原生动物和无脊椎动物等，是原生动物和无脊椎动物等，是海洋中的森林海洋中的森林。 （四）生产力和营养关系（四）生产力和营养关系 初级生产力大约介于初级生产力大约介于600 至至3,000 gC /（m2a）之间。之间。 据估计只有据估计只有10的初级产量是通过直接摄食进入食物网，的初级产量是通过直接摄食进入食物网

14、，其余其余90是通过碎屑或溶解有机质进入食物链的。是通过碎屑或溶解有机质进入食物链的。 二、海草场（二、海草场（sea grass bed） （一）海草组成和分布（一）海草组成和分布 q有根开花植物有根开花植物q如热带的泰莱菜如热带的泰莱菜q暖温带的大叶藻暖温带的大叶藻 （大叶草）（大叶草）q生活在盐沼向海生活在盐沼向海 一侧的潮间带和一侧的潮间带和 潮下带潮下带630 m 深处深处（二）海草场生物群落组成和生产力（二）海草场生物群落组成和生产力 q生物种类：大量附着生物（附生植物、原生动物及无脊椎动物）生物种类：大量附着生物（附生植物、原生动物及无脊椎动物）q生产力很高。生产力很高。图图10

15、-15 示各类海草场示各类海草场（三）海草场的生态作用（三）海草场的生态作用海草场有重要的生态作用：海草场有重要的生态作用： 1、附着生物重要的附着底物、附着生物重要的附着底物 2、浅海区重要的生产者，为浅海许多生物提供食物资源、浅海区重要的生产者，为浅海许多生物提供食物资源 3、海草的根及地下茎可起稳定软底质的作用，抵御风暴对底质、海草的根及地下茎可起稳定软底质的作用，抵御风暴对底质的破坏。的破坏。 4、对很多底栖生物，尤其是许多经济种类有掩护作用。、对很多底栖生物，尤其是许多经济种类有掩护作用。 5、加速沉积使海床面上升，最后可能使其漂浮的叶子到达表面，、加速沉积使海床面上升，最后可能使其

16、漂浮的叶子到达表面，缓冲波浪，形成较平静的水环境。缓冲波浪，形成较平静的水环境。 6、叶子有遮蔽作用，避免下层受阳光直射和水分流失。、叶子有遮蔽作用，避免下层受阳光直射和水分流失。 7、改善水质、改善水质 （一）浅海（一）浅海 盐度、温度和光照的变化也比外海的大，这些变化的盐度、温度和光照的变化也比外海的大，这些变化的程度从近岸向外海方向逐渐减弱。程度从近岸向外海方向逐渐减弱。 沿岸、浅海区的海流通常包括沿岸流和受大洋流系侧沿岸、浅海区的海流通常包括沿岸流和受大洋流系侧支的影响。支的影响。 浅海区由于营养物质供应充足，常形成重要的渔场。浅海区由于营养物质供应充足，常形成重要的渔场。 第三节第三

17、节 沿岸沿岸-陆架区陆架区图图10-2 浅海鱼群浅海鱼群二、生物群落的特点二、生物群落的特点 1浮游生物：浮游生物： （1）浮游植物浮游植物： 硅藻和甲藻是主要类别。硅藻和甲藻是主要类别。 超微型的自养生物也是超微型的自养生物也是 很重要的类群。很重要的类群。 （2）浮游动物浮游动物：种类繁多：种类繁多 季节性浮游动物：底栖季节性浮游动物：底栖 生物和很多游泳生物的幼体。生物和很多游泳生物的幼体。 终生浮游动物：主要是桡足类、磷虾类等甲壳动物，终生浮游动物：主要是桡足类、磷虾类等甲壳动物，此外有孔虫、放射虫、纤毛虫及水母类也常见。此外有孔虫、放射虫、纤毛虫及水母类也常见。 硅藻硅藻2底栖生物底

18、栖生物：潮间带尤为重要：潮间带尤为重要 植物植物：底栖硅藻：底栖硅藻&大型海藻大型海藻 底栖动物底栖动物：几乎包括各个门：几乎包括各个门 类的代表，种类组成与底质类的代表，种类组成与底质 类型有密切关系。类型有密切关系。 3游泳生物游泳生物： 种类多，数量大。主要是各种类多，数量大。主要是各 种鱼类，世界主要渔场几乎全部位于大陆架或大陆架附近。种鱼类，世界主要渔场几乎全部位于大陆架或大陆架附近。 按按FAO于于1967年统计，占世界海洋鱼类总产量一半的年统计，占世界海洋鱼类总产量一半的6种鱼依次是：鳀鱼、大西洋鲱、大西洋普鳕、鲭鱼、阿拉斯种鱼依次是：鳀鱼、大西洋鲱、大西洋普鳕、鲭鱼、阿

19、拉斯加狭鳕和南非沙丁鱼。加狭鳕和南非沙丁鱼。 图图10-4海藻场海藻场第四节第四节 近岸上升流区近岸上升流区 一、上升流及上升流区生态特征概述一、上升流及上升流区生态特征概述 n上升流（上升流（upwelling）是深层海水涌升到表层的过程是深层海水涌升到表层的过程 n分布：近岸上升流和大洋上升流分布：近岸上升流和大洋上升流 n成因：风、流；地形成因：风、流；地形 n时间：季节性（风生）和常年（地形）时间：季节性（风生）和常年（地形） （一）上升流区的理化环境特征：两高两低（一）上升流区的理化环境特征：两高两低 1低温低温 2低溶氧低溶氧 3高营养盐高营养盐 4高盐度、高密度高盐度、高密度。

20、以上是确定上升流的存在与范围变化的重要依据以上是确定上升流的存在与范围变化的重要依据 （二）上升流区生物的生态学特征（二）上升流区生物的生态学特征 主要生态特征包括：主要生态特征包括： 1高的浮游植物生物量和初级生产力，单细胞浮游植高的浮游植物生物量和初级生产力，单细胞浮游植物的粒径相对较大；物的粒径相对较大； 2浮游动物中冷水性种类和数量比例增加；浮游动物中冷水性种类和数量比例增加； 3群落多样性较低；群落多样性较低； 4食物链环节较少；食物链环节较少； 5游泳生物（主要是鱼类）生命周期较短，偏向于游泳生物（主要是鱼类）生命周期较短，偏向于r选择的类型。选择的类型。 第五节第五节 深深 海海

21、 区区 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）生物群落组

22、成（二）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10-22 示深海鱼示深海鱼（三）深海动物的适应机制（三

23、）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。长的附肢，

24、丰富的刺、柄和其它的支持方式。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

25、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、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

26、，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

27、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

28、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 第九节第九节 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

29、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（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。第九节第九节 热液口区与冷渗口区热液口区与冷渗口区 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10-13 示热液口区环境及生物示热液口区环境及生物第九节第九节 热液口区与冷渗口区热液口区与冷渗口区 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 &am