水生生物学讲义new

第五章水生动物

第三节底栖动物一、概念底栖生物（benthos）：是指生活史的全部或大部分时间生活在水体底部或沉积物中的各种生物群，即一类以水体底部作为它们的栖息、觅食、生殖等活动的场所的生物。底栖生物种类繁多，底栖生物群落有多种生产者、消费者和分解者。二、底栖生物种类组成2.1底栖植物

2.2

底栖动物

2.1

底栖植物

底栖植物有单细胞底栖藻类、海藻和维管植物。单细胞藻类生活在砂粒、沙滩或其他基底（如大型藻类叶片）的表面。它们的数量很大，是浅水区初级生产者的重要成员。甲藻有营自由生活的，也有与珊瑚虫共生的。微型蓝藻细菌在某些海区可年复一年地生长，形成岩石状的礁藻，与碳酸钙沉积形成连续的堆积层，每年沉积速率约为0.5mm。

大型海藻最常见的是生活在浅水区的绿藻。稍深处褐藻占优势，其中特别重要的是生活在温带海区硬质底上的巨藻，它们可形成大片的水下森林。红藻多生活在潮下带。海藻这种垂直分布格式与其含有不同色素对不同波长光的吸收与反射特性有关。不过，在潮间带也常见集中海藻混杂生活在同一层次，因此，海藻的分布也与环境（如波浪、干露影响）和动物的选择性摄食有关。海藻对分布的变化有生理适应性，例如，生活在浅水处的红藻具有大量类胡萝卜素，甚至使藻体呈褐色，这些色素的作用很可能是阻挡太强的蓝光。

红树是生活在热带、亚热带潮间带的双子叶被子植物，它们从潮间带向陆地方向延伸，依次生长着不同的种类。河口盐沼则以大米草这类盐沼植物占优势，红树植物与盐沼植物都属于半陆生性质的植物。大叶藻这类海草则多集中于潮间带的下部，是完全海生的，只有少数几个种延伸到潮间带。

底栖单细胞植物和大型藻类都可以被海洋动物直接摄食，且大型藻类（沼泽植物和海草也一样）形成大量的碎屑，被食碎屑的动物所利用。

2.2

底栖动物

底栖动物门类种类、数量很多，分布在各大分类单元（门、纲）中。软体动物有5万种，其中的瓣鳃类（双壳类）就有1.5万种。甲壳类已发现的有3万～4万种。环节动物（多毛类）。棘皮动物也是很重要的底栖动物。统称蠕虫的一类底栖动物（线虫、扁形动物、星虫、缢虫等）的数量也很大，例如，海洋线虫有4000多种，在有的海区每平方米海底淤泥中竟有上百万条小型底栖线虫。

三、底栖生物的生态类群

3.1

底栖生物与地质关系划分的生态类群

3.2

根据个体大小划分的底栖类群

3.1

底栖生物与地质关系划分的生态类群

水底本身的物理性质，如岩石、砾石、砾滩、泥滩的区别，以及水底环境，特别是沿岸浅水海域光线、温度、波浪、潮汐、水流等理化因素的千变万化，这就促使生活在其间的有机体在形态构造、生活习性上的复杂变化。根据底栖生物与底质的关系，可以区分为底表、底内和底游3种生活类型。

3.1.1底表生活型

（1）

固着生物包括固定在基物上营固着生活的植物和动物。它们自孢子或幼体固着变态后，终生不再移动。固着动物包括几乎全部海绵动物、苔藓动物和大部分腔肠动物及其他门类的一些动物。固着动物由于它们固着不动的生活方式，所以它们营被动的摄食方式，主要依靠海水流动带来的食物以供它们的营养。它们的卵和幼虫也是依靠海流的携带而扩大它们的分布区域。因此，这类生物的分布和生活与海水的流动有密切关系，往往在流速大的海区种数和密度都较大，例如藤壶的幼体就有迎着水流附着而在静水中不附着的习性。固着动物由于它们这种不活动的生活方式，引起了它们在形态上、生理上和生态上的一系列变化和适应。这类动物身体的构造通常都较简单，除感觉器官（如触手、触丝）相对发达外，一些器官还有退化现象。如壳菜的足完全消失；滕壶虽仍保持附肢，但已丧失运动功能，而成为捕食器官。长期固着生活的种类有：

较低等的种类（如海绵动物和刺胞动物），都具有辐射对称的体形，以便与周围环境保持平衡。

较高等的永久固着动物有淡水壳菜，成体以足丝固着于坚硬的底质上。

（2）

附着生物这类生物附着生长后仍可移动。例如贻贝、扇贝、珠母贝等。常以发达的足丝附着在基底上，这些附着的贝类，可以把旧足丝放弃稍作移动，再分泌新的足丝附着在新的环境。临时固着种类较多，方式也不同。如蛭类用吸盘固定，某些摇蚊及石蛾幼虫则固定于底质上的巢、管等。（3）

匍匐动物指栖居于水底表面稍能移动的动物。它们包括大部分腹足类软体动物、海星类、海胆类、一些蛇尾类和双壳类软体动物。它们一般都具有宽大基部和扁平的体型，以便在海底上保持平衡状态。

污损生物（foulingorganism）过去也称周丛生物、固着生物或附着生物，系指附着在船底、浮标和一切人工设施上的动、植物和微生物的总称。污损生物是包括以固着生物为主体的复杂群落，其种类繁多，包括细菌、附着硅藻和许多大型的藻类以及自原生动物至脊椎动物的多种门类。据统计，世界海洋污损生物约2000种左右，我国沿海主要污损生物约200种。其中危害性最大的有藤壶、牡蛎、贻贝、盘管虫等种类。

（4）攀爬动物（climbingbenthos）泛指爬行于底质表面和攀缘于水底突出物（包括水草）上的动物。种类组成复杂，一般而言，在底质表面爬行的类群个体都较大，常有较厚的贝壳或被甲。如腹足类的环棱螺、圆田螺以及甲壳类的各种蟹类和螯虾等。昆虫中的红娘华等。在突出物和植物上攀缘的种类大都体形较小，贝壳也相对较单薄。如寡毛纲的仙女虫科种类。适应特性攀爬动物中有不少种类有营造负管或负囊的习性，负管由砂粒或植物种子构成，并随虫体而移动。有厚重负管的种类多只在泥表爬行，而负管轻巧的种类则常见于水生植物上。3.1.2底内生活型

（1）

管栖动物这类动物主要包括一些能分泌管子埋栖于沙泥中的种类。如有的沙蚕生活在“U”形革质管内，管外壁黏附砂粒和壳片，绝大部分埋入泥沙中，管的两端有开口。虫体终生栖居管中，身体中段疣足的腹肢变为腹吸盘吸住管壁；背肢变为扇状体（或称鼓动器），可鼓动管内的水流动，这些变异是对管栖生活适应的结果。

（2）

埋栖动物（底埋动物）栖息于泥沙中的一类动物，也包括挖洞穴居的动物。有多毛类环节动物、双壳类软体动物、部分甲壳动物、棘皮动物（海蛇尾）和部分脊索动物（柱头虫、文昌鱼）等。

（3）

钻蚀生物（钻孔生物）有些海洋生物具有特殊的机能，可以通过机械的或化学的方式，钻蚀坚硬的岩石或木材等物体，它们生活在自己所钻蚀的管道中，所以称为钻蚀生物。按照钻蚀物体的性质，又可分为两类：凿石类钻蚀生物和钻木类钻蚀生物。①凿石类钻蚀生物：包括微小的藻类，乃至10cm左右的动物（海笋）。它们分布极广，通常钻蚀比较松软的石或贝壳（紫菜在其生活史上的果孢子阶段，就是钻蚀贝壳上的）；但个别种类（如某些软体动物），甚至可以钻蚀坚硬的花岗岩。②钻木类钻蚀生物：包括一些等足类甲壳动物和双壳类软体动物，其中最有名的是双壳类软体动物中的船蛆科（Teredinide）。另一类凿木动物是等足类的蛀木水虱（Limnoria

lignorum）和光背团水虱（Sphaeroma

retroavis）,前者是世界性广分布种，后者局限在暖海。对底内生活的种种适应：多数种类具有细长的体形，使之易于在底质中穿行。如蠕虫。蛏类的贝壳相当纵长。为解决底质中氧气（或食物）供应不足问题，穴居动物常有部分身体暴露出于底质外。如颤蚓类，常将尾部暴露出并不断摇摆，造成水流以获取氧气；有些种类如尾鳃蚓则在尾部各节有成对的指状鳃，以提高气体交流效率。蛏类则有很长的进出水管，以便从水中取得氧气和悬浮食物颗粒。许多蚌类具有肌肉发达的斧足也是底质穴居使开凿穴道的一种适应。3.1.3底游生活型

这是一类经常在水底游动的动物，它们具有较发达的运动器官（如附肢），具有一定的游泳能力。这类动物主要是水底生活的甲壳动物（蟹类、虾类和口足目等）和某些鱼类。水底游动动物有各种各样的运动方法，甲壳动物在游泳时是利用胸肢（蟹类）或腹肢（虾类），这些附肢的动作和普通划桨相似，双壳类软体动物中的扇贝利用反射原理活动，它们把水从经常活动的壳瓣下射出而移动。

底栖生物的生态适应大部分底栖动物活动范围很小，有的甚至固着不动。具有不同的防御捕食者的适应机制。藤壶、牡蛎、蛤类、螺类等很多种类坚固的石灰质外壳。海胆尖利的棘刺以及腔肠动物的刺胞，都有防御捕食者的作用。那些营底埋生活方式的种类，利用了沉积物的隐蔽作用，管栖沙蚕还具有革质管。钻蚀种类以钻蚀对象（木头、岩石）保护自己，天敌很难侵害它们。

3.2

根据个体大小划分的底栖类群

①微型底栖生物（microbenthos）：可通过0.1mm筛网的种类，包括细菌、微型藻类（滨海带）、原生动物。②小型底栖生物（meiobenthos）：可被0.1～1.0mm筛网截留的种类，通常由少数较大的原生动物（特别是有孔虫）以及线虫、介型类、涡虫类、腹毛类和猛水蚤类组成，也包含有大型底栖动物（如多毛类、双壳类）的幼体。③大型底栖生物（macrobenthos）：不能通过1.0mm筛网的类别。除在滨海带之外，大型底栖生物都是动物类。

按大小分大型底栖动物（macrofauna）：大于500μm小型底栖动物（meiofauna）：42-500μm

微型底栖动物（nanofauna）：小于42μm3.3根据起源划分的底栖类群原生底栖动物（primaryzoobenthos）：

底栖甲壳类、双壳类软体动物

次生底栖动物（secondaryzoobenthos）：

各类水生昆虫四、习见底栖动物门类海绵动物门（Spongia）刺胞动物门（Cnidaria）扁形动物门（Platyhelminthes）线虫动物门（Nematoda）环节动物门（Annilida）软体动物门（Mollusca）节肢动物门（Arthropoda）棘皮动物门(Echinodermata)

五、功能摄食类群功能摄食类群（functionalfeedinggroups）是根据摄食对象和方法的差异对水生动物进行的一项生态分类，它包括撕食者、收集者、刮食者和捕食者。底栖种类摄食方式

颤蚓

直接摄食方式

双壳类

过滤收集者螺类和仙女虫类

刮食性

蟹类

撕食性

独齿线虫

吞食性予线虫

刺吸植物组织液六、生活史无性生殖

出芽生殖（budding）：由体壁向外凸出形成芽体，芽体在一个个体上可能同时出现2-3个。如水螅虫。

牙裂生殖（fission）：在身体的某一部位出现组织增生并形成牙裂。以低等寡毛类为例，通常在中部的某一体节形成芽区，在该区增生若干薪节，前面若干薪节形成母体尾部而后面薪节则发育为幼体的头部，待幼体成熟后脱离母体。这在扁形动物及低等环节动物中常见。

断裂生殖（fragmentation）：由虫体自切为若干段，每段再生出薪的头部和尾部，形成完整的成体。这在寡毛类的带丝蚓最为常见。有性生殖无论雌雄同体或雌雄异体，生殖时都须经过异体受精，形成受精卵并发育成幼体。不少种类能分泌膜状物将或多或少的受精卵包裹起来，以利于幼体在其中孵化，这个构造通称卵茧。个体发育直接发育是幼体孵化后，其形态与成体无大差异。淡水生的昆虫、涡虫类、寡毛类以至软体动物。间接发育是幼体形态与成体不同，须经简单或复杂的变态阶段。如虾类。海水生的涡虫类、寡毛类以至软体动物。七、底栖动物与环境的关系底质水体的底质，根据颗粒的大小以及有机质的多寡大体可分为岩石、砾石、粗砂、细砂、粘土和淤泥等。底质特性底栖生物代表种粗砂、细砂最不稳定生物量最少岩石、砾石多见急流区有一定适应性的附着或紧贴石表的种类蛭类、螺类粘土和淤泥富含沉积物碎屑，饵料基础丰富生物量大，但多样性不如岩石底质流速流速对底栖动物的现存量和种类组成有较大影响。水流体制可以相当精确地控制底质颗粒大小，还能影响颗粒的积累和生物特征，如水生维管束植物的生长。有学者推测流速是通过作用于底质等生境来影响底栖动物的。静水水体的生物量和物种多样性大于流水水体，但要求较清水的种类有时在江河中反而较常见。水深底栖动物数量明显地随水深的增加而不断递减。也有例外，如寡毛类。对穴居于淤泥中的底栖动物，一般认为20cm深内的底质可获得90%的生物。八、底栖动物的生态和经济意义通过底栖生物的营养关系，水层沉降的有机碎屑得以充分利用，并且促进营养物质的分解，在海洋生态系统的能量流动和物质循环中起很重要的作用。由于底栖生境十分多样化，因此底栖生物是一个很大的生态类群，其种类组成和生活方式都比浮游生物和游泳生物复杂。

很多底栖生物是人类可直接利用的海洋生物资源。一些底栖动物如虾、蟹等具有很高的经济价值，大型蚌类可用于生产淡水珍珠。底栖动物与渔业的基本关系：作为鱼类的天然饵料，并有较高地能含量和转化效率。环境指示作用（水下哨兵）底栖动物寿命长，迁移能力有限，且有敏感种和耐污种之分，能长期监测有机污染物的慢性排放。（生物指数、多样性指数）污损生物

第六章水污染生物学水污染及其对水生生物学的影响化学污染物在水体中的生物降解和生物积累水污染的生物处理水污染的生物学监测水体富营养化问题一、水污染及其对水生生物学的影响1.水污染的基本概念水污染的定义:由于人为原因使水质发生变化，导致水的任何有益的用途受到现实的或潜在的损害。

2.水污染的途径由于还原化合物的生物氧化作用或非生物氧化作用而使溶解氧的含量下降。化学物及其降解产物可能有毒，如农药，杀虫剂、表面活性剂等。工厂排放的废水带有余热，由于温度的冲击和波动可能有害于水生生物。（影响生理活动，酶的活性）废水的生理性能，如因沉淀作用而引起水体底部产生剥蚀或光滑的变化。由于混浊度的增加以及其他原因而导致生境的改变。3.废水的几种主要类型惰性悬浮物有毒物质酸、碱、重金属、酚、氰化物、有机毒素、放射性物质。无机还原化合物有机废水热废水炼油废水二、化学污染物在水体中的

生物降解和生物积累（一）生物降解1.定义:凡生态系统中的生物能对天然的和合成的有机物质进行破坏和矿化的过程称为生物降解（biodegradation）。微生物的降解：具有2个专性（对基质的专一性；高度的化学专性），故所有有机物都可被微生物降解。水生生物的降解（弱）：分解SDS，100mg/L，小球藻需8昼夜；

600mg/L，细菌18小时可降解完（二）生物积累1.水生生物能通过吸附、吸收摄取污染物2.生物从周围环境中摄入污染物的量超过消除量时，污染物在体内的浓度可比周围水中的浓度高出许多倍，此现象称为生物积累。（1）生物浓缩：有机体直接从水中摄取污染物（2）生物放大：通过食物链从水中摄取污染物

3.污染物从生物体内消除的途径（1）排泄（2）排遗，随粪便排出（3）分泌（4）解毒（5）其他生理过程：甲壳动物的蜕壳，昆虫的蜕皮消除速度可用生物学半衰期表示。三、水污染的生物处理（一）生物处理的基本原理基于水体自净作用，并用人工的条件加以强化。利用处理装置创造有利于生物净化的条件，在空间和时间上强化河流自净的速度。

（二）废水生物处理的方法

1.好氧处理：借助于好氧微生物的分解作用

(1)活性污泥法：在工业废水中投加粪水，然后在曝气池中培养，数天后形成活性污泥。

培养活性污泥的方法接种——培养——驯化活性污泥法净化的步骤吸附和氧化最佳沉淀的活性污泥的参数食料/微生物（F/M）:0.3-0.6

(2)生物滤池：是一种装有填料的池子，废水从覆盖有生物粘膜的填料渗滤而过。2.厌氧处理：在厌氧条件下，厌氧菌也可彻底分解有机物。常用间歇流和连续流反应器，多用中温发酵（36-38°c）3.氧化塘法：利用自然界水体的自净能力废水经过适当处理后排入到天然的池塘、洼地、水坑中去。4.酶法处理（固定化酶法）：把各种细菌的有特殊功能的酶分离、结晶并固定在载体上，水通过专门的载体，载体上有处于活性状态的以转化污染毒物。四、水污染的生物学监测生物学监测的意义和任务用生态学方法进行生物学监测指示种类监测（污水生物系统）群落结构监测（多样性指数、异养性指数HI）

群落功能监测用毒理学方法进行生物学监测毒性试验（急性毒性试验、慢性毒性试验、生物积累试验）毒性试验中要考虑的几个问题毒性试验的数据在环境管理中的应用(MATC)公害评价的基本原理（同化容量、公害评价系列试验）异养指数计算公式

HI=BATP(mg/L)/叶绿素a(mg/L)BATP(mg/L)=ATP(ug/L)/2400

急性毒性试验的几个概念致死浓度和半致死浓度剂量反应曲线和剂量反应线

(B)毒性试验中要考虑的几个问题毒性