第2章 海洋生物与环境(1-2)

1、第二章第二章 海洋生物与环境海洋生物与环境第一节第一节 地球上的生物地球上的生物第二节第二节 海洋环境与海洋生物类群海洋环境与海洋生物类群第三节第三节 主要海洋环境因子的生态作用主要海洋环境因子的生态作用第四节第四节 生态因子作用的一般规律生态因子作用的一般规律第一节 地球上的生物一、生命的产生与进化一、生命的产生与进化二、生物多样性二、生物多样性三、地球自我调节理论三、地球自我调节理论 Gaia hypothesis一、生命的产生与进化一、生命的产生与进化1. 生命的起源生命的起源（1）化学进化阶段）化学进化阶段在生命出现之前（大约在在生命出现之前（大约在35亿年前），大气主要由水蒸气、亿年

2、前），大气主要由水蒸气、CO2、H2S、N2、CH4、NH3及及H2组成，属于组成，属于还原性大气还原性大气，大气，大气层薄、缺少层薄、缺少O2、不存在臭氧层，不仅紫外线强烈、而且昼夜温不存在臭氧层，不仅紫外线强烈、而且昼夜温差和季节温差都很大。差和季节温差都很大。在太阳的辐射作用下，在太阳的辐射作用下，无机环境发生高温骤变无机环境发生高温骤变，大气中产生了很多有机分大气中产生了很多有机分子以及小分子氨基酸、核子以及小分子氨基酸、核苷酸这类原始生命结构中苷酸这类原始生命结构中的复杂的复杂有机分子有机分子。（2）生物学进化阶段）生物学进化阶段在大气中形成的这些在大气中形成的这些有机物质积累有机物

3、质积累在海洋中，那时候既没在海洋中，那时候既没有生物的消耗，也没有氧气的分解，尤其在海洋中层也不会有生物的消耗，也没有氧气的分解，尤其在海洋中层也不会被紫外线破坏。被紫外线破坏。随着时间的推移，随着时间的推移，简单的有机物愈积愈多，有的形成了复简单的有机物愈积愈多，有的形成了复杂的化合物杂的化合物，在太阳紫外线辐射作用下，化合物越来越复杂，在太阳紫外线辐射作用下，化合物越来越复杂，原始的生命原始的生命在原始海洋中得到了发生和发展，逐渐演化产生在原始海洋中得到了发生和发展，逐渐演化产生了了光合生物光合生物具有叶绿体的生物在原始海洋中逐渐繁殖、蔓延，具有叶绿体的生物在原始海洋中逐渐繁殖、蔓延，CO

4、2逐逐渐被消耗、分子氧逐渐增多，此时渐被消耗、分子氧逐渐增多，此时还原性大气逐渐演化为氧还原性大气逐渐演化为氧化性大气化性大气，臭氧层也逐渐形成，后来，生命的演化又从，臭氧层也逐渐形成，后来，生命的演化又从水生水生到陆生到陆生。2. 生物种的概念生物种的概念（1）物种的概念）物种的概念早在早在17世纪，世纪，Ray在其植在其植物史一书中把种定义为物史一书中把种定义为“形态相似的个体之集合形态相似的个体之集合”，并认为种具有通过繁殖而永并认为种具有通过繁殖而永远延续的特点。远延续的特点。1753年，瑞年，瑞典植物学家典植物学家Linna出版了出版了植物种志，继承了植物种志，继承了Ray的观点，并

5、创立了种的的观点，并创立了种的双命双命名法名法。（ 1 ）全世界的植物命名文字统一用拉丁文。）全世界的植物命名文字统一用拉丁文。（ 2 ）每一种植物的名称必须由两个拉丁词或拉丁化的字构成：）每一种植物的名称必须由两个拉丁词或拉丁化的字构成： 第一个词为第一个词为“属名属名”，属名的第一个字母必须大写，相当于，属名的第一个字母必须大写，相当于“姓姓”； 第二个词为第二个词为“种加词种加词”，相于，相于“名名”。 第三个词为该植物命名人名的缩写形式。第三个词为该植物命名人名的缩写形式。双名法对植物学的贡献双名法对植物学的贡献（ 1 ）每一种植物只有一个学名，而且这种学名不受地区、国）每一种植物只有

6、一个学名，而且这种学名不受地区、国别的限制，为全世界所通用。别的限制，为全世界所通用。（ 2 ）避免了）避免了“同名异物同名异物”、“同物异名同物异名”等混乱现象，使植等混乱现象，使植物学的研究从此走向世界。物学的研究从此走向世界。 同物异名：同一种植物，但有不同别名同物异名：同一种植物，但有不同别名 番薯：番薯： Ipomoea batatas 地瓜地瓜闽杂记闽杂记 Ipomoea batatas 美国现代生物学家美国现代生物学家Mayr（1963）从种群遗传从种群遗传学的角度把种定义为学的角度把种定义为“能实际的或潜在的彼此能实际的或潜在的彼此杂交的种群的集合构成一个种杂交的种群的集合构成

7、一个种”，而，而“种群是种群是某一地区具有实际或潜在杂交能力的个体的集某一地区具有实际或潜在杂交能力的个体的集群群”。 物种是客观存在地实体，不同物种之间存在明物种是客观存在地实体，不同物种之间存在明显的形态上的不连续性及不同形式的生殖隔离。显的形态上的不连续性及不同形式的生殖隔离。物种是由内在因素联系起来的个体的集合，是物种是由内在因素联系起来的个体的集合，是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。自然界中的一个基本进化单位和功能单位。（2 2）物种的性状）物种的性状分为基因型与表（现）型。分为基因型与表（现）型。基因型是种的遗传本质，即生物性状基因型是种的遗传本质，即生物性状 表现所必须具备

8、的内在因素；表现所必须具备的内在因素；表型是与环境结合后实际表现出的可见性状。一个物种的表型是与环境结合后实际表现出的可见性状。一个物种的性状随环境条件而改变的程度称为该种的可塑性。性状随环境条件而改变的程度称为该种的可塑性。 3. 3. 生物的协同进化生物的协同进化（1 1）生物的进化）生物的进化生物不断的适应新环境，在生物不断的适应新环境，在环境中不是一成不变的，而环境中不是一成不变的，而是在进化中生存，但这种进是在进化中生存，但这种进化不是通过自身来实现，而化不是通过自身来实现，而是通过自然选择。是通过自然选择。生物世代中产生遗传变异，生物世代中产生遗传变异，出现各种不同特征的生物体，出

9、现各种不同特征的生物体，自然选择决定哪些生存，哪自然选择决定哪些生存，哪些被淘汰。些被淘汰。（2 2）生物的协同进化）生物的协同进化指一个物种的进化引起另一物种发生变化，而这些变化反指一个物种的进化引起另一物种发生变化，而这些变化反过来又引起相关物种的进一步变化，如此形成了种间相互过来又引起相关物种的进一步变化，如此形成了种间相互适应、相互作用的共同的协同适应系统。适应、相互作用的共同的协同适应系统。协同进化不仅存在于一对物种之间（如竞争物种之间、捕协同进化不仅存在于一对物种之间（如竞争物种之间、捕食者食者- -被食者之间、寄生物被食者之间、寄生物- -宿主之间及互利共生物种之间宿主之间及互利

10、共生物种之间等），而且也存在于同一群落的所有成员之间，并导致群等），而且也存在于同一群落的所有成员之间，并导致群落和生态系统的进化。落和生态系统的进化。捕食者和被食者间的协同进化：捕食者和被食者间的协同进化：导致捕食者狩猎能力（如增导致捕食者狩猎能力（如增加奔跑速度，锐利的爪、牙等）以及被食者逃避能力（如增加奔跑速度，锐利的爪、牙等）以及被食者逃避能力（如增加隐蔽性、分泌有毒物质、提高感官的敏锐性和奔跑能力等）加隐蔽性、分泌有毒物质、提高感官的敏锐性和奔跑能力等）的共同发展。的共同发展。寄生物与宿主间的协同进化：寄生物与宿主间的协同进化：常使有害的常使有害的“负作用负作用”减弱，减弱，甚至演变

11、成为互利共生关系。寄生物若致病力过强，宿主种甚至演变成为互利共生关系。寄生物若致病力过强，宿主种群将消灭，寄生物也将随之灭亡；同时寄生物的致病力还受群将消灭，寄生物也将随之灭亡；同时寄生物的致病力还受宿主自卫能力的作用，如免疫反应。因此，寄生物和宿主的宿主自卫能力的作用，如免疫反应。因此，寄生物和宿主的协同进化，导致有害作用逐渐减弱。协同进化，导致有害作用逐渐减弱。二、生物多样性二、生物多样性1. 1. 生物多样性的概念生物多样性的概念“生物的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性生物的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性”。指栖息于一定环境的所有动物、植物和微生物物种、每指栖息于一定环境的

12、所有动物、植物和微生物物种、每个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态系统的总称。生态系统的总称。包括包括物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性和景观物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性和景观多样性多样性四个层次。四个层次。（1）遗传多样性）遗传多样性 也称基因多样性（也称基因多样性（gene diversity），），广义上可理解为蕴藏于所有动物、植物和微生物有机体广义上可理解为蕴藏于所有动物、植物和微生物有机体中的中的遗传信息的总和遗传信息的总和；狭义上可以理解为群落内不同种群之间或一个种群内不狭义上可以理解为群落内不同种群之间

13、或一个种群内不同个体之间的同个体之间的遗传变异的总和遗传变异的总和。（2）物种多样性（）物种多样性（species diversity） 指地球上生命有机体的多样化，它是生态系统的基本指地球上生命有机体的多样化，它是生态系统的基本组分，也是基因和染色体的载体。组分，也是基因和染色体的载体。据估计，地球上现有据估计，地球上现有500-3000万个物种，已定名的仅约万个物种，已定名的仅约140万。万。从总的从总的物种数物种数来说，陆地的物种数要远多于海洋。来说，陆地的物种数要远多于海洋。从从大的分类单元大的分类单元看，海洋中生活的门类大大超过陆地。地看，海洋中生活的门类大大超过陆地。地球上动物界共

14、球上动物界共36门，除了有爪动物门外，其余门类均在海门，除了有爪动物门外，其余门类均在海洋中出现，其中洋中出现，其中13个门是海洋独有的门类，而淡水则没有个门是海洋独有的门类，而淡水则没有特有的门。特有的门。（3）生态系统多样性（）生态系统多样性（ecosystem diversity） 指生物群落与生境类型综合体的多样性，是物种多样性指生物群落与生境类型综合体的多样性，是物种多样性和遗传多样性存在的基本保证。和遗传多样性存在的基本保证。生态系统包含着很多不同的层次，同一层次也包含很多各有生态系统包含着很多不同的层次，同一层次也包含很多各有差异的生态系统：差异的生态系统：如陆地和海洋又各自可划

15、分为一些次级生态类型，其中如陆地和海洋又各自可划分为一些次级生态类型，其中海洋有近岸、大洋、深海、极地等生态系统；海洋有近岸、大洋、深海、极地等生态系统；即使是相同类型的生态系统，但分别处于不同地理区域，其即使是相同类型的生态系统，但分别处于不同地理区域，其环境特征和生物组成也有差别。环境特征和生物组成也有差别。如河口湾生态系统，就有淹没河口湾、如河口湾生态系统，就有淹没河口湾、峡湾型河口湾和沙洲河口湾的差别。同样不同海域的上升流生态系统、红树林生峡湾型河口湾和沙洲河口湾的差别。同样不同海域的上升流生态系统、红树林生态系统、珊瑚礁生态系统以及各种类型的潮间带生态系统都有各自的环境和生物态系统、

16、珊瑚礁生态系统以及各种类型的潮间带生态系统都有各自的环境和生物组成特点。组成特点。（4 4）景观多样性）景观多样性 指不同类型的景观在空间结构、功能机制和时间动态指不同类型的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化和变异性。方面的多样化和变异性。景观是一个大尺度的宏观系统。景观要素可分为斑块、廊景观是一个大尺度的宏观系统。景观要素可分为斑块、廊道和基质（邬建国，道和基质（邬建国，20002000）。）。在生物多样性的四在生物多样性的四个层次中，遗传多样个层次中，遗传多样性是基础，物种多样性是基础，物种多样性、生态系统多样性性、生态系统多样性是保证，而景观多样是保证，而景观多样性又以生态系

17、统多样性又以生态系统多样性为基础。性为基础。2. 2. 影响生物多样性的因素影响生物多样性的因素（1 1）物种生物量）物种生物量（2 2）物种的属性）物种的属性（3 3）生物地化循环）生物地化循环（4 4）系统的稳定性）系统的稳定性三、地球自我调节理论三、地球自我调节理论Gaia hypothesis1. 盖亚假说的形成和发展盖亚假说的形成和发展英国科学家英国科学家James E. Lovelock于于1965年在探讨火星是否年在探讨火星是否有生命存在时，发现有生命的地球同火星、金星的大气有生命存在时，发现有生命的地球同火星、金星的大气气体构成明显不同，火星和金星大气中二氧化碳占绝对气体构成明

18、显不同，火星和金星大气中二氧化碳占绝对的主导优势，而氧气、甲烷及氮气的含量很低。的主导优势，而氧气、甲烷及氮气的含量很低。如果将地球上的所有生命排除，然后用物理化学的方法如果将地球上的所有生命排除，然后用物理化学的方法计算地球大气中各种气体达到平衡状态时的浓度，那么计算地球大气中各种气体达到平衡状态时的浓度，那么大气中各种气体的浓度同火星、金星非常相似。大气中各种气体的浓度同火星、金星非常相似。大约在大约在35亿年前，亿年前，地球上出现生命以后，太阳的辐射量地球上出现生命以后，太阳的辐射量增加了增加了30%左右，然而地球上的气候却变化很少，地球左右，然而地球上的气候却变化很少，地球表面的温度一

19、直在表面的温度一直在15左右（全球平均温度）；左右（全球平均温度）；大约大约20亿年前，亿年前，由于光合作用的生物大量出现，地球大由于光合作用的生物大量出现，地球大气中氧气不断增加，后来却一直稳定在气中氧气不断增加，后来却一直稳定在21%左右。左右。因此，认为因此，认为地球上的所有生命总体控制着地球环境条件地球上的所有生命总体控制着地球环境条件。于是提出了于是提出了Gaia假说，假说，Gaia是希腊神话中的大地女神，是希腊神话中的大地女神，因此，也称因此，也称大地女神假说大地女神假说。 The Gaia hypothesis: all organisms and their inorganic

20、 surroundings on earth are closely integrated to form a single and self-regulating complex system, maintaining the conditions for life on the planet. 1. Gaia假说的主要论点假说的主要论点（1）地球上所有生物都起着调控作用）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化还原电位和pH值等是受地球上所有生物总体的生长和值等是受地球上所有生物总体的生长

21、和代谢所主动调控的。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，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。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）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、活动和代谢来对这些变化做出相应会通过改变其生长、活动和代谢来

22、对这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。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。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。规模上相互作用的稳态。地球历史中，陨星大冲撞至今已发现有地球历史中，陨星大冲撞至今已发现有30余次，每一次冲余次，每一次冲

23、撞能量大于撞能量大于1020J，相当于世界核武器贮存在一次核战争释相当于世界核武器贮存在一次核战争释放的总能量的一千倍以上，造成大量物种灭绝以及环境的放的总能量的一千倍以上，造成大量物种灭绝以及环境的剧变，但生命与环境持续地存在下来，也说明剧变，但生命与环境持续地存在下来，也说明Gaia假说的假说的合理性。合理性。Gaia假说在当今对全球变化问题（特别是气候调节系统）的假说在当今对全球变化问题（特别是气候调节系统）的研究中也得到检验。研究中也得到检验。海洋浮游植物产生的二甲基硫（海洋浮游植物产生的二甲基硫（DMS）释放到大气中，促进释放到大气中，促进形成海洋上空的云层。当浮游植物释出的形成海洋

24、上空的云层。当浮游植物释出的DMS越多，结集的越多，结集的云层就越厚（正反馈），太阳辐射能向空中反射量也就越多，云层就越厚（正反馈），太阳辐射能向空中反射量也就越多，结果将使海洋表层降温，同时植物光合作用对太阳能的利用结果将使海洋表层降温，同时植物光合作用对太阳能的利用率降低（负反馈）。形成一个调节气候的封闭循环，表明生率降低（负反馈）。形成一个调节气候的封闭循环，表明生物对其环境产生主动和积极的影响。物对其环境产生主动和积极的影响。 第二节第二节 海洋环境与海洋生物类群海洋环境与海洋生物类群一、环境概述一、环境概述二、海洋环境概述二、海洋环境概述三、主要海洋生物类群三、主要海洋生物类群 一、

25、环境概述一、环境概述1. 1. 环境的涵义环境的涵义环境是指某一特定生物个体或生物群体以外的空间，以及环境是指某一特定生物个体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。环境科学中，一般环境科学中，一般以人类为主体以人类为主体，环境是指围绕着人群的，环境是指围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因空间以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种因素的总体。素的总体。生物科学中，一般生物科学中，一般以生物为主体以生物为主体，环境是指围绕着生物体，环境是指围绕着生物体或者群体的一切事

26、物的总和。或者群体的一切事物的总和。 2. 2. 环境的类型环境的类型（1 1）按环境的主体）按环境的主体以人为主体以人为主体以生物为主体以生物为主体（2 2）按环境的性质）按环境的性质自然环境自然环境半自然环境（被人类破坏后的自然环境或人工环境）半自然环境（被人类破坏后的自然环境或人工环境）社会环境社会环境（3 3）按环境的范围大小）按环境的范围大小 依环境范围大小可将生物的环境区分为依环境范围大小可将生物的环境区分为小环境小环境和和大环境大环境：小环境是指对生物有着直接影响的邻接环境，如接近植物小环境是指对生物有着直接影响的邻接环境，如接近植物个体表面的大气环境、动物洞穴内的小气候等。个体

27、表面的大气环境、动物洞穴内的小气候等。大环境是指地区环境（如具有不同气候和植被特点的地理大环境是指地区环境（如具有不同气候和植被特点的地理区域）、地球环境（包括大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈区域）、地球环境（包括大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈和生物圈的全球环境）和宇宙环境。和生物圈的全球环境）和宇宙环境。 在生态学工作中，应当特别重视在小环境层次上对非生物在生态学工作中，应当特别重视在小环境层次上对非生物因子进行研究。如潮间带的生境差异等。因子进行研究。如潮间带的生境差异等。二、海洋环境概述二、海洋环境概述1. 1. 海洋环境的基本特征海洋环境的基本特征（1 1）相对稳定性）相对稳定性相对于陆地，

28、由于海洋水体大、有较高的比热以及混合相对于陆地，由于海洋水体大、有较高的比热以及混合作用，使得海洋的温差较小，温度变化也比较缓慢；作用，使得海洋的温差较小，温度变化也比较缓慢；海水的组分稳定，缓冲性能好，其海水的组分稳定，缓冲性能好，其pHpH值值( (约约8.1)8.1)也是相对也是相对稳定的。稳定的。这些环境条件在相当大的距离内较为恒定，使得海洋生这些环境条件在相当大的距离内较为恒定，使得海洋生物可分布在很大的范围内。物可分布在很大的范围内。（2 2）三大环境梯度）三大环境梯度海洋具有三大环境梯度（海洋具有三大环境梯度（environmental gradientenvironmental

29、 gradient）纬度梯度纬度梯度：主要表现为赤道向两极的太阳辐射强度逐渐减：主要表现为赤道向两极的太阳辐射强度逐渐减弱，季节差异逐渐增大。弱，季节差异逐渐增大。深度梯度深度梯度：主要由于光照只能透入海洋的表层（最多不超：主要由于光照只能透入海洋的表层（最多不超过过200 200 m m），），其下方只有微弱的光或是无光世界。同时，其下方只有微弱的光或是无光世界。同时，温度也有明显的垂直变化，底层温度很低且较恒定，压力温度也有明显的垂直变化，底层温度很低且较恒定，压力也随深度而不断增加，有机食物在深层很稀少。也随深度而不断增加，有机食物在深层很稀少。水平梯度水平梯度：从沿海向外延伸到开阔大洋

30、的梯度，主要涉及：从沿海向外延伸到开阔大洋的梯度，主要涉及深度、营养物含量和海水混合作用的变化，也包括其他环深度、营养物含量和海水混合作用的变化，也包括其他环境因素（如温度、盐度）的波动呈现从沿岸向外洋减弱的境因素（如温度、盐度）的波动呈现从沿岸向外洋减弱的变化。变化。 2. 2. 海水某些物理特性的生态学意义海水某些物理特性的生态学意义 海水的海水的溶解性、透光性、流动性、浮力及缓冲性能溶解性、透光性、流动性、浮力及缓冲性能等特性具有重要的生态学意义，为各种海洋动物、植物等特性具有重要的生态学意义，为各种海洋动物、植物提供了良好的生存条件。提供了良好的生存条件。溶解性：使营养成分以适于浮游植

31、物吸收的形式和浓溶解性：使营养成分以适于浮游植物吸收的形式和浓度存在于海水中。度存在于海水中。透光性：保证光线可以透入一定的深度，便于海洋植物在透光性：保证光线可以透入一定的深度，便于海洋植物在表层通过光合作用制造有机物。表层通过光合作用制造有机物。流动性：促进海水的混合，利于营养盐和流动性：促进海水的混合，利于营养盐和O O2 2的交流，保持的交流，保持环境条件的相对稳定。环境条件的相对稳定。浮力：对海洋生物有支撑、传送和保护作用。例如，利于浮力：对海洋生物有支撑、传送和保护作用。例如，利于浮游生物的浮游生活；对大型藻类（如长达浮游生物的浮游生活；对大型藻类（如长达20-30m20-30m的

32、巨藻）的巨藻）和大型动物或巨型动物（如某些鲸类）起支撑作用。和大型动物或巨型动物（如某些鲸类）起支撑作用。缓冲性能：海水组分稳定，缓冲性能好，使海水的化学环缓冲性能：海水组分稳定，缓冲性能好，使海水的化学环境保持较好的稳定性。境保持较好的稳定性。3. 3. 海洋环境的主要分区海洋环境的主要分区 在水平方向上分为浅海区在水平方向上分为浅海区和大洋区：和大洋区：浅海区（浅海区（neritic province）：）： 大陆架上的水体，深度大陆架上的水体，深度200 m，宽度变化很大，平均，宽度变化很大，平均约为约为80km。本区由于受大陆。本区由于受大陆影响，水文、物理、化学等要影响，水文、物理、

33、化学等要素相对地说比较复杂多变的。素相对地说比较复杂多变的。大洋区（大洋区（oceanic province）：大陆缘以外的水体，其理化环境条件比浅海区较为稳定。）：大陆缘以外的水体，其理化环境条件比浅海区较为稳定。 从垂直方向可将大洋水体分为：从垂直方向可将大洋水体分为：上层（上层（epipelagic zone）：从表层至）：从表层至150 -200 m深，光照强度随深度增加而呈指数式下降，有的海区温度深，光照强度随深度增加而呈指数式下降，有的海区温度也有明显的昼夜和季节差异。很多海域出现所谓温跃层。也有明显的昼夜和季节差异。很多海域出现所谓温跃层。中层（中层（mesopelagic zo

34、ne）：从上层的下限至约）：从上层的下限至约800-1000 m深的水层，光线极为微弱或几乎没有光线透入，深的水层，光线极为微弱或几乎没有光线透入，温度梯度不明显，且没有明显的季节变化，是常出现溶氧最小值和硝酸盐、磷酸盐最大值的水层。温度梯度不明显，且没有明显的季节变化，是常出现溶氧最小值和硝酸盐、磷酸盐最大值的水层。深海（深海（bathypelagic zone）：）：1000- 4000m的深水层，除了生物发光以外，几乎是黑暗的环境，水温低而恒的深水层，除了生物发光以外，几乎是黑暗的环境，水温低而恒定，水压大。定，水压大。深渊（深渊（abyssopelagic zone）：超过）：超过40

35、00m的深海区，黑暗且寒冷、压力最大、食物最少的水层。的深海区，黑暗且寒冷、压力最大、食物最少的水层。水层部分（水层部分（pelagic division）滨海带（滨海带（littoral zone） 或称海岸带，包括潮间带和或称海岸带，包括潮间带和高潮时浪花可以溅到的岸线。高潮时浪花可以溅到的岸线。是海洋与陆地之间一个狭窄是海洋与陆地之间一个狭窄的过渡带，交替地受到空气的过渡带，交替地受到空气和海水淹没的影响。和海水淹没的影响。浅海带（浅海带（sublittoral zone） 海岸带（潮间带）下缘到大海岸带（潮间带）下缘到大陆架边缘的大陆架陆架边缘的大陆架（continental shel

36、f）海底。）海底。地形平缓，坡度小，大陆缘地形平缓，坡度小，大陆缘是其外限。是其外限。深海带（深海带（deep sea zone）：大陆架以外的海底，包括：）：大陆架以外的海底，包括：深海带（深海带（bathybenthic zone），大陆缘至约），大陆缘至约4000m深的海底，主要包括大陆斜坡（深的海底，主要包括大陆斜坡（continental slope），深），深约约200-3000m和大陆隆（和大陆隆（continental rise），大部分位于），大部分位于3000-4000m。深渊带（深渊带（abyssobenthic zone），超过），超过4000m深的海底，主要包括深海平

37、原（深的海底，主要包括深海平原（abyseal plain）和更深的海沟）和更深的海沟（trench），最深处超过），最深处超过10000m。耸立于深海平原之上的一系列山脉称洋中脊（。耸立于深海平原之上的一系列山脉称洋中脊（mid-oceanic ridge），），它们可向上延伸至水面以下它们可向上延伸至水面以下2000m左右（有时以洋中岛的形式露出水面）。左右（有时以洋中岛的形式露出水面）。海底部分（海底部分（benthic division）三、主要海洋生物类群三、主要海洋生物类群1. 浮游生物浮游生物（1）特点）特点 浮游生物（浮游生物（plankton）是指是指在水流的作用下，被动地漂

38、浮在在水流的作用下，被动地漂浮在水层中的生物群。水层中的生物群。其共同特点是缺乏发达的运动其共同特点是缺乏发达的运动器官，运动能力薄弱或完全没有器官，运动能力薄弱或完全没有运动能力，只能随水流移动。运动能力，只能随水流移动。浮游生物一般个体都很小，多浮游生物一般个体都很小，多数种类必须借助显微镜或解剖镜数种类必须借助显微镜或解剖镜才能看清楚它们的身体构造。才能看清楚它们的身体构造。缩小体积以增大相对表面积缩小体积以增大相对表面积连结成群体：连结成群体：如角毛藻有细如角毛藻有细长的角毛；桡足类有细长、长的角毛；桡足类有细长、多毛的第一触角和尾叉刚毛；多毛的第一触角和尾叉刚毛；等片藻、直链藻连成带

39、状，等片藻、直链藻连成带状，海链藻连成链状，星杆藻连海链藻连成链状，星杆藻连成星状等等。成星状等等。体表突出刺毛、突起体表突出刺毛、突起扩大个体表面或结扩大个体表面或结成群体增加浮力成群体增加浮力 （2）适应浮游的机制）适应浮游的机制产生气体、油等比重轻的物质；如哲水蚤体内有一产生气体、油等比重轻的物质；如哲水蚤体内有一个狭长的油囊，浮游硅藻类细胞内产生油点和脂肪个狭长的油囊，浮游硅藻类细胞内产生油点和脂肪酸等。酸等。增加水分；浮游动物的含水量一般高于底栖动物，水母增加水分；浮游动物的含水量一般高于底栖动物，水母类的含水量高达类的含水量高达95%95%以上。以上。分泌胶质；如浮游海樽类有发达的

40、胶质囊等。分泌胶质；如浮游海樽类有发达的胶质囊等。减轻比重增加浮力减轻比重增加浮力外壳和骨骼退化或消失；如浮游腹足类软体动物的贝壳外壳和骨骼退化或消失；如浮游腹足类软体动物的贝壳都比底栖种类的轻且薄。都比底栖种类的轻且薄。（3）浮游生物主要类别）浮游生物主要类别浮游植物浮游植物：单细胞浮游植物是海洋生态系统最主要的自养：单细胞浮游植物是海洋生态系统最主要的自养生物，包括硅藻、甲藻、蓝藻、金藻、绿藻、黄藻以及生物，包括硅藻、甲藻、蓝藻、金藻、绿藻、黄藻以及一些原核自养生物（一些原核自养生物（photosynthetic prokaryote）等。等。其中，以硅藻、甲藻以及一些原核自养生物最为重要

41、。其中，以硅藻、甲藻以及一些原核自养生物最为重要。浮游动物浮游动物：浮游动物种类繁多，生态学上比较重要的有：浮游动物种类繁多，生态学上比较重要的有：原生动物（夜光虫、有孔虫、砂壳纤毛虫等）、浮游甲原生动物（夜光虫、有孔虫、砂壳纤毛虫等）、浮游甲壳动物（桡足类、磷虾类、端足类、樱虾类等）、水母壳动物（桡足类、磷虾类、端足类、樱虾类等）、水母类和栉水母类、毛颚动物（箭虫）、被囊动物（有尾类、类和栉水母类、毛颚动物（箭虫）、被囊动物（有尾类、海樽类）、软体动物（翼足类、异足类）、浮游幼虫、海樽类）、软体动物（翼足类、异足类）、浮游幼虫、鱼卵及仔鱼等。鱼卵及仔鱼等。浮游生物的超微型、微型浮游生物的超微

42、型、微型及小型代表及小型代表（a） 细菌细菌（b-c）鞭毛类鞭毛类（d）球石藻球石藻（e-g）硅藻硅藻（h-i）甲藻甲藻（j）有孔虫有孔虫（k）纤毛虫纤毛虫（l）砂壳纤毛虫砂壳纤毛虫 大型及巨型浮游生物的代表大型及巨型浮游生物的代表（a）桡足类桡足类（b）磷虾磷虾（c）毛颚动物毛颚动物（d）翼足类翼足类（e）水母水母（f）绒类绒类（g）有尾类有尾类（h）多毛类多毛类 （4）浮游生物的粒级划分）浮游生物的粒级划分 采集浮游生物通常是用不同孔径的筛绢网进行的，或采集浮游生物通常是用不同孔径的筛绢网进行的，或用采水器采集再经过不同孔径的过滤器收集，故按浮游用采水器采集再经过不同孔径的过滤器收集，故按

43、浮游生物的个体大小可分为以下类别：生物的个体大小可分为以下类别：1、微微型浮游生物（、微微型浮游生物（picoplankton）：）：2 um2、微型浮游生物（微型浮游生物（nannoplankton）：）：2-20 um3、小型浮游生物（小型浮游生物（microplankton）：）：20-200 um4、中型浮游生物（中型浮游生物（mesoplankton）：）：200-2000 um5、大型浮游生物（大型浮游生物（macroplankton）：）：2000um-20 mm6、巨型浮游生物（巨型浮游生物（megaloplankton）：）：20 mm（5）浮游生物在海洋生态系统中的地位）浮

44、游生物在海洋生态系统中的地位浮游生物数量多、分布广，浮游植物利用光合作用所浮游生物数量多、分布广，浮游植物利用光合作用所进行的进行的初级生产初级生产是海洋生产力的基础是海洋生产力的基础。浮游生物是海洋生态系统浮游生物是海洋生态系统能量流动和物质循环的最主能量流动和物质循环的最主要环节要环节。浮游植物生产的产物基本上要通过浮游动物这个环节才浮游植物生产的产物基本上要通过浮游动物这个环节才能被其他动物所利用。浮游动物通过摄食影响或控制初级生产力，能被其他动物所利用。浮游动物通过摄食影响或控制初级生产力，同时其种群动态变化又可能影响许多鱼类和其他动物资源群体的生同时其种群动态变化又可能影响许多鱼类和

45、其他动物资源群体的生物量。物量。 了解控制优势桡足类种群动力学的物理生物学过程和影响其了解控制优势桡足类种群动力学的物理生物学过程和影响其生殖和年补充量的物理因素和生物学因素间的相互关系，预测生殖和年补充量的物理因素和生物学因素间的相互关系，预测它们的种群动态以及对渔业资源的调控作用是当前它们的种群动态以及对渔业资源的调控作用是当前海洋生态系海洋生态系统动力学研究的重点之一统动力学研究的重点之一。例如，飞马哲水蚤（例如，飞马哲水蚤（Calanus finmarchicusCalanus finmarchicus）是北大西洋浮游动物功能群）是北大西洋浮游动物功能群中的关键种，其无节幼体是许多经济

46、鱼类（特别是鳕鱼）幼鱼的重要饵料，中的关键种，其无节幼体是许多经济鱼类（特别是鳕鱼）幼鱼的重要饵料，后期幼体和成体又是上层鱼类（特别是鲱科鱼类）的重要饵料。后期幼体和成体又是上层鱼类（特别是鲱科鱼类）的重要饵料。中华哲水蚤中华哲水蚤（C.sinicus）是我国沿海最重要的浮游是我国沿海最重要的浮游动物，它与渔场的渔获量动物，它与渔场的渔获量有密切关系，因此是我国有密切关系，因此是我国正在进行的海洋生态系统正在进行的海洋生态系统动力学研究中的重要内容。动力学研究中的重要内容。有些浮游生物（如毛虾、海蜇）本身就是有些浮游生物（如毛虾、海蜇）本身就是渔业对象渔业对象。有的浮游生物可以作为判别水团、海

47、流的有的浮游生物可以作为判别水团、海流的指示种指示种（indicator indicator speciesspecies），有助于了解海流和水团的移动，判断不同海流的），有助于了解海流和水团的移动，判断不同海流的交汇锋面，对探索一个海流余脉的分布有重要作用。交汇锋面，对探索一个海流余脉的分布有重要作用。2. 游泳生物游泳生物（1）主要类别）主要类别 游泳生物（游泳生物（nekton，necton）是指运动器官发达、游泳是指运动器官发达、游泳能力很强的一类大型动物，主要包括：能力很强的一类大型动物，主要包括：海洋鱼类（圆口纲、软骨鱼类、硬骨鱼类）海洋鱼类（圆口纲、软骨鱼类、硬骨鱼类）甲壳类（某

48、些虾类、蟹类）甲壳类（某些虾类、蟹类）头足类（乌贼等）头足类（乌贼等）海洋哺乳类（鲸、海豚、海豹、海牛）海洋哺乳类（鲸、海豚、海豹、海牛）海洋爬行类（海蛇、海龟）等海洋爬行类（海蛇、海龟）等 从种类和数量上看，鱼类是最重要的游泳生物，也是海从种类和数量上看，鱼类是最重要的游泳生物，也是海洋渔业捕捞的主要对象。洋渔业捕捞的主要对象。游泳动物的代表游泳动物的代表（a a）乌贼；（乌贼；（b b）鲨鱼；（鲨鱼；（c c）金枪鱼；（金枪鱼；（d d）鲆；（鲆；（e e）海海豹；（豹；（f f）海龟；（海龟；（k k）企鹅；（企鹅；（h h）鲸鲸 （2）生态特点）生态特点大部分是肉食性种类，草食性和碎屑

49、食性的种类较少，很大部分是肉食性种类，草食性和碎屑食性的种类较少，很多种类是海洋生态系统中的高级消费者。多种类是海洋生态系统中的高级消费者。需要在很大空间内寻找食物以及在静止时克服重力，是水需要在很大空间内寻找食物以及在静止时克服重力，是水层物种中能量需求量最大的种类。层物种中能量需求量最大的种类。适应游泳的机制：具有流线型的体形；大部分鱼类具适应游泳的机制：具有流线型的体形；大部分鱼类具气鳔，有利于保持悬浮；在体内增加脂类物质。增加浮力气鳔，有利于保持悬浮；在体内增加脂类物质。增加浮力且减少身体热量散失。且减少身体热量散失。多有周期性的洄游习性（洄游通常包括产卵、索饵及越冬多有周期性的洄游习

50、性（洄游通常包括产卵、索饵及越冬三种类型）。三种类型）。 3. 3. 底栖生物（底栖生物（benthosbenthos）（1 1）主要类别）主要类别底栖植物底栖植物 包括包括单细胞底栖藻类单细胞底栖藻类（如底栖硅藻、甲藻及蓝藻（如底栖硅藻、甲藻及蓝藻等）、等）、大型海藻大型海藻（如石莼、浒苔等绿藻、海带、巨藻、墨角（如石莼、浒苔等绿藻、海带、巨藻、墨角藻、马尾藻等褐藻，紫菜、石花菜、江蓠等红藻等）和藻、马尾藻等褐藻，紫菜、石花菜、江蓠等红藻等）和维管维管植物植物（如红树等双子叶植物，大叶藻、大米草等单子叶植物（如红树等双子叶植物，大叶藻、大米草等单子叶植物等）。等）。底栖动物底栖动物 包括各大

51、分类单元（从原生动物到脊索动物）的代包括各大分类单元（从原生动物到脊索动物）的代表，其中，软体动物（约表，其中，软体动物（约5 5万种，其中的瓣鳃类（双壳类）约万种，其中的瓣鳃类（双壳类）约有有1.51.5万种）、甲壳类（约万种）、甲壳类（约3-43-4万种）、环节动物（多毛类）万种）、环节动物（多毛类）及棘皮动物等都是很重要的底栖动物，种类和数量很多。及棘皮动物等都是很重要的底栖动物，种类和数量很多。底栖植物的代表底栖植物的代表（a）底栖硅藻底栖硅藻（b）丛状藻类丛状藻类（c）珊瑚藻珊瑚藻（d）墨角藻墨角藻（e）浒苔浒苔（f）大型海藻大型海藻（g）海草海草底栖动物的代表底栖动物的代表（a a

52、）线虫线虫（b b）猛水蚤类猛水蚤类（c c）多茗类多茗类（d d）双壳类双壳类（e e）星虫星虫（f f）柄海百合柄海百合（g g）海胆海胆（h h）蟹类蟹类（i i）苔鲜虫苔鲜虫（2）生态特点）生态特点 底栖生境十分多样化，导致底栖生物的种类组成和生活方底栖生境十分多样化，导致底栖生物的种类组成和生活方式都比浮游生物和游泳生物复杂。式都比浮游生物和游泳生物复杂。单细胞藻类单细胞藻类生活在砂粒、泥滩或其他基底（如大型藻类叶生活在砂粒、泥滩或其他基底（如大型藻类叶片）的表面，数量很大。片）的表面，数量很大。大型海藻大型海藻生活在浅水区（其中，绿生活在浅水区（其中，绿藻一般分布较浅，稍深处褐藻占优势，红藻多生活在潮下藻一般分布较浅，稍深处褐藻占优势，红藻多生活在潮下带）。带）。维管植