第十三章海洋生物对溶氧的适应

第十三章海洋生物對溶氧的適應溶氧氧在海水中的濃度是受到(a)大氣層的交換和(b)生物的光合作用和呼吸作用影響的結果。來自大氣層的氧會在海水表面溶入海水中。溶氧量會因溫度和鹽度的增加而減少，但溫度的影響要較鹽度大些。南極底層水就是在海表面生成後下沈，因此攜帶經由大氣交換作用而蘊含豐富的溶氧。在水團下沉和移動的時候，生存於水團中之生物會呼吸而用掉一些氧。因此大部份深層水塊在最初生成時是蘊含大量溶氧，但在旅行數百年而形成太平洋底層水時，其溶氧已大為減少。在表層豐富的浮游性生物，其活躍的光合作用和呼吸作用會在短時間內明顯地影響溶氧量。進行光合作用的浮游生物在淺水海域中會使溶氧產生過飽和狀況。生物在代謝具有高能量的食物時(例如醣類時)會用掉氧，而產生二氧化碳。當植物性浮游生物大量繁殖時，腐敗中的生物軀體會下沈而堆積。細菌在分解碎屑的過程中會消耗大量的溶氧，因此會在數百公尺到一千公尺水深的水層中產生最低溶氧層(oxygenminimumlayers)，其D.O.可小於0.5ml/l。在有些海盆，消化有機碎屑所消耗的溶氧會超過原有底層水塊的溶氧例如黑海、加勒比海中之加里亞哥深海和挪威狹灣等的海底都呈缺氧狀態。有些地方的缺氧狀態是季節性的，例如夏天時的波羅的海。在較小的潮池，每天的溶氧也會有劇烈的變動。海洋生物對氧消耗量的表示幾乎所有的真核生物都需要氧來進行代謝。長期的氧不足或缺氧狀態會減緩其代謝活動。氧的消耗量通常以單位時間內,單位體重的毫升耗氧量來估計。同種類之生物，體型大者通常消耗較多的氧，但是每單位體重的耗氧率是與體型大小呈反比的。因此若以單位體重為基準，則原生動物的耗氧量會比螃蟹還多。耗氧量與體型大小的關係可以下列式子表示:氧消耗量(毫升)＝kwbb是指數常數，W是體重，而k是常數。大部份的海洋變溫生物的b值都小於1.0(0.66至1.0)，顯示代謝率不會隨著體重的增加而線性增加。活躍的生物種類較不活躍的種類消耗更多的氧。海綿、海鞘和大部份的二枚貝會比蝦蟹、頭足類和魚類消耗較少的氧。同種生物的活動力在不同時期也會有不同。因此有些生物在白天進食時，同時也會消耗較多的氧。海洋生物對氧的攝取機制

不同生命期的海洋生物會有不同的耗氧量。體型較大、較為成熟之生物，其單位體重之代謝率較低。氧的攝取機制與體型大小、種類、棲地、年齡和活動力有關。有許多的小型生物，例如原生動物、線蟲、胚胎和仔稚期生物，都是靠著氧在體壁間的擴散來攝取溶氧。但此種攝取機制在體壁超過幾毫米時就無法使用。體型較大的軟體動物和大部份的甲殼類使用鰓和循環系統來作呼吸交換。鰓都有大面積的呼吸表面，因此當水流經過時可以很快地進行氣體交換。鑿洞之生物，往往會製造出一股流經洞穴之水流，使洞穴內充滿溶氧高之海水。魚類在鰓弓上具有呼吸作用之鰓。在很多的狀況下，鰓可以同時用作攝食(例如軟體動物)和離子交換(例如甲殼類和魚)，以及呼吸作用。海洋無脊椎動物對溶氧的適應溶氧量週期性的改變會影響到海洋無脊椎動物之代謝。在低潮時，需要從水中攝取溶氧的動物要忍受一段長時期的缺氧狀態。在高緯度地區的冬天時，呼吸作用會受到壓抑，且低溫也會減低氧送到細胞的輸送率。在這段時期，很多海洋無脊椎動物以無氧呼吸的途徑來進行代謝。當低潮時，無氧代謝之終端產物丙氨酸(alanine)和丁二酸(succinicacid)會在組織內累積。在軟體動物，一部份的丁二酸會因碳酸鈣的分解而被中和。需氧量大或者是