第三章水生生物对环境的适应

第三章水生生物对环境的适应第1页，共24页，2023年，2月20日，星期三第三章水生生物对环境的适应

AEFN第2页，共24页，2023年，2月20日，星期三最小量定律：植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量(Liebig，1840)。适用范围：（1）只能在严格的稳定状态，即能量和物质的流入和流出处于平衡状态的情况下才适用；（2）要考虑因子的相互作用。

耐性定律：生物有一个生态学上的最小量和最大量，它们之间的幅度就是耐性限度(Shelford)。补充原理：(1)生物能够对一个因子的耐性范围很广，而对另一个因子的耐性范围很狭窄；(2)对所有因子的耐性范围都很广的生物，一般都分布很广；(3)当一个种的某一个生态因子不是处于最适度的状况下，另一些生态因子的耐性限度都会下降；(4)在自然界中，生物实际上并不在某一个特定的环境因子的最适范围内生活，这时，另外一些生态因子起到重要的作用；(5)繁殖期通常是一个临界期。

AEFN基本规律第3页，共24页，2023年，2月20日，星期三物候学：除了昼夜周期以外，生物界中还存在季节周期，研究生物的季节性节律变化与环境季节变化关系的科学叫物候学(Phenology).

物候期

AEFN物候学第4页，共24页，2023年，2月20日，星期三温度对水生生物的影响

AEFN第5页，共24页，2023年，2月20日，星期三陆地最高温度在沙漠地区（60℃）（火山区更高）。最低温度在西伯利亚（-70℃）。海洋最高温度记录在波斯湾，潮汐区温度约为36℃。温泉和喷泉可高达100℃。生物生存的温度范围-200℃─100℃。陆生维管束植物多数为广温性，其维持生命的温度范围通常为-5℃─55℃，但多数在5℃─40℃之间方具有繁殖能力。生活在极端温度下的生物，对温度的适应有几种不同的适应方式，其中一方面是属于生理方面的适应，此外还有形态构造和行为方面的适应。（郝道猛，1977）狭温性（Stenothermal）—广温性（Eurythermal）

AEFN环境温度与生物生存温度第6页，共24页，2023年，2月20日，星期三积温：生物生长发育期间所需温度的总和。活动积温：高于最低生物学有效温度的日平均气温之和。有效积温：植物生长期间日平均气温减去最低生物学有效温度的差的总和。李博，1993

AEFN生物积温第7页，共24页，2023年，2月20日，星期三形态和生理适应：休眠：冬眠：夏眠：滞育（Diapause）：节肢动物在发育的某一个时期如卵、幼虫等，其生长和发育都停顿下来，而进入休眠状态，称为休眠或滞育。迁移其它的行为适应郝道猛，1977

AEFN动物对极端温度的适应第8页，共24页，2023年，2月20日，星期三浮游植物通过改变细胞分裂速度（Eppley，1972）和单位叶绿素生产力（Talling，1955；Lchimura，1968）来适应水温的变化。如果在适宜温度范围内，水温每升高10℃，则培养液中细胞分裂速度可增加1-3倍（Fogg，1956）大叶藻（Zosteramarina）可生长的温度范围为0-40℃（Philips，1972），但有效生长温度范围为5-27℃（Thayer，1975）。

AEFN水生植物对温度的适应第9页，共24页，2023年，2月20日，星期三无脊椎动物的代谢率和活动率通常随温度升高而提高（Kinne,1970）代谢率变化常常改变了生物活动性的变化范围，但是活动率和代谢率的变化未必同时发生。Childress（1976）指出鱼类活动性研究方法和概念（Brett,1964;Fry,1971）不适合于水层无脊椎动物活动性的研究。温度可降低底栖动物幼体对其它环境条件的适应能力

Veberg，见郑义水等

AEFN水生动物对温度的适应第10页，共24页，2023年，2月20日，星期三盐度对水生生物的影响

AEFN第11页，共24页，2023年，2月20日，星期三狭盐性（Stenohaline）—广盐性（Euryhaline）

Kinne(1966)认为可以观察到4种类型与盐度变化有关的代谢率变化（1）低于正常盐度时代谢最高，高于正常盐度时代谢率最低；（2）正常盐度时代谢最低；（3）正常盐度时代谢率最高；（4）代谢率不受盐度影响。

Vernberg&Vernberg,郑义水，周秋麟1991译。

AEFN水生生物对盐度的适应第12页，共24页，2023年，2月20日，星期三许多浮游植物对环境因素具有生理和形态上的抗性适应。在海洋浮游植物中，河口浮游植物对低盐的适应性最大，而对低浓度营养盐的适应性最小（RiceandFerguson，1975）。浮游植物通过调节细胞内盐度使之稍微高于生长基质的盐度，从而达到对盐度的生理适应（Guillard，1962）。细胞开始分裂和保持分裂的盐度范围取决于细胞内盐度变化控制下的代谢速率。盐度高于18-24时，大洋种类的分裂速度高于最大分裂速度的一半，而河口种类在盐度高于0.5-8时分裂速度不受影响。浅海种类的反应介于大洋种类和河口种类之间。一些河口种类能够在淡水中分裂，而大部分淡水种类只能在盐度低于2时才能进行细胞分裂（Chu，1942）。

Veberg，见郑义水等

AEFN浮游植物对盐度的适应第13页，共24页，2023年，2月20日，星期三海草对盐度适应性强，其耐盐范围大约从1-70，但正常生长盐度底限一般约为15（McMillanandMosely，1967；McMahan，1968；McMillan，1974）海草不能长时间耐受淡水或极低的盐度，部分原因是与海水相比无机碳供应减少了（Hammer，1969）。

Veberg，见郑义水等

AEFN海草对盐度的适应第14页，共24页，2023年，2月20日，星期三第15页，共24页，2023年，2月20日，星期三光照对水生生物的影响

AEFN第16页，共24页，2023年，2月20日，星期三太阳常数：1.92g-cal/cm2/min（太阳光达到大气层外层的强度）

在北纬48o海平面上太阳辐射能很少大于1.5cal/cm2/min。来自太阳和其他辐射的波长为300-5000nm，只有380-720nm的光可用于光合作用，相当于总辐射能的50%，所以在海平面，可进行光合作用的能量不超过0.7-0.8cal/cm2/min。

Bougis,1976透明度（Transparency或Secchidepth）狭光性—广光性根据植物对光强度的关系分为阳性（喜光）植物，阴性（喜荫）植物耐荫植物上述三类植物光饱和点，补偿点以及色素含量均有差别（见李博，1993）。

AEFN水域环境光照条件第17页，共24页，2023年，2月20日，星期三由于浮游植物细胞分裂速度与光合作用产物碳的供应有关，所以细胞分裂速度取决于光的强度，同时浮游植物也通过改变细胞内色素含量和光合酶量来适应光强度的变化。当光强度增加时，蛋白核小球藻的反应是降低细胞内的色素量（Steeman-NielsenandJorgensen，1968），而梅尼小环藻是通过增加最大酶反应率来适应光强度的增加（Jorgensen，1964）（Veberg，见郑义水等）。浮游动物昼夜垂直移动的直接刺激源经常是光（Cushing,1951），有时也为温度或密度梯度所改变（Harder,1968;Boyd,1973）。垂直移动假说：（1）能量增益学说：McLaren（1963）提出了一种垂直移动适应值理论，认为垂直移动为移动者提供了能量效益。（2）躲避捕食。

AEFN浮游生物对光照强度的适应第18页，共24页，2023年，2月20日，星期三许多底栖动物幼虫期的行为是受光控制的。大多数种类的幼虫在孵出后的最初阶段是正趋光性的，它们通过趋光游泳开始其生活，随年龄增长它们逐步变成负趋光性。高温和低盐等环境因子可改变幼体对光的反应，它们常常减弱幼体的正趋光反应。

Vernberg&Vernberg,郑义水，周秋麟1991译。

AEFN淡水浮游生物第19页，共24页，2023年，2月20日，星期三食物对水生生物的影响

AEFN第20页，共24页，2023年，2月20日，星期三狭食性（Stenophagic）—广食性（Euryphagic）

AEFN浮游生物第21页，共24页，2023年，2月20日，星期三摄食方式：Yung(1928)提出了底栖动物摄食机制的几种类型：（1）通过体表直接从海水中吸收营养物质；（2）借助伪足、黏液、刚毛摄食小型颗粒或食底质的摄食机制；（3）吞食大颗粒饵料

Veberg，见郑义水等

AEFN第22页，共24页，2023年，2月20日，星期三沈国英主编.1999.海洋生态学(第二版).海洋出版社(北京).刘建康主编.1999.高级水生生物学.科学出版社(北京).何志辉.1999.淡水生态学.农业出版社(北京).

Barnes,R.S.K,Hughes,R.N.,1982.AnintroductiontomarineEcology.BlackWellScientificPublicationsBougisP.,1976.Marineplanktonecology.North-HollandPublishingCompany,Amsterdam.

JeffriesM.,MillsD.,1992.FreshwaterecologyprinciplesandApplications.CBSPublisheries&Distributors(P)LTA.Mann,K.H.,2000.EcologyofCoastalWaters(2ndEdition).BlackwellScience.Nybakken,J.W.,1993.MarineBiology:AnEcologicalApproach(3rdEdition).HarperCol