海洋生态学考点

绪论1869年德国生物学家Haeckel于提出生态学一词1954年澳大利亚Andrev/aitlia:强调种群的动态1971年美国Odum：研究生态系统的结构和功能的科学1935年英国生态学家Tansley提出生态系统概念第一章生态系统概述生态系统：指一定时间和空间范困内，生物与非生物环境通过能量流动和物质循环所形成的一个相互联系、相互作用并具有自动调节机制的自然整体。生态系统的组分按其功能划分包括非生物环境、生产者、消费者和分解者四个基本成分自养生物与异养生物的区别能利用太阳能进行光合作用，将CO?、HQ和无机营养盐类合成碳水化合物、脂肪、蛋白质、核酸等有机物用于本身的生产不能从无机物制造有机物的全部动物，间接或直接依靠生产者制造的有机物为主食物链：指生物之间通过食与被食形成一环套一环的链状营养关系。牧食食物链碎屑食物链微型生物食物环二叠纪（简答）古生代最后一个纪（第6个纪），约开始于距今约2.95亿年，延至2.5亿年，共经历了4500万年。是重要的成煤期。地壳运动比较活跃，占板块间的相对运动加剧，世界范围内的许多地槽封闭并陆续地形成褶皱山系，古板块间逐渐拚接形成联合古大陆（泛大陆）。陆地面积的进一步扩大，海洋范围的缩小，自然地理环境的变化，促进了生物界的重要演化,预示着生物发展史上一个新时期的到来。二叠纪早期的植物群与晚石炭世相似，以真嗷和种子蕨为主。晚期植物群有较大变化，鳞木类、芦木类、种子嗷、柯达树等趋于衰微或濒于绝灭，代之以较进化或耐旱的裸子植物，松柏类数目大为增加，苏铁类开始发展。爬行动物虽然发生在石炭纪，但其首次大量繁盛是发生在二叠纪。爬行动物的杯龙目、盘龙目和兽孔目3个主要分类在二叠纪时均有存在。它们作为现代爬行类、鸟类和哺乳动物的先祖（或其近亲）相当活跃地生活于南美和前苏联欧洲部分等内陆地区。二叠纪物种大灭绝，是历史上最为严重的一次，但却也是最具意义的一次。由于占领海洋近3亿年的主要生物从此衰败并消失，地球上的物种进行了一次彻底的更新换代，地球史也从占生代进入到中生代。经历了这次洗牌，在进入三叠纪之后，爬行动物成为地球上的绝对统治者,而恐龙、哺乳动物也开始出现。地球生命在经历这次重大的打击之后，又重新上路，向着更为高级、更具智慧、适应能力更强的形态不断进化，为最终人类的出现奠定着基础。第二章海洋环境与海洋生物生态类群海水某些物理特性的生态学意义（简答）海水的溶解性、透光性、流动性、浮力及缓冲性能等特性为所有海洋生物提供了良好的生存条件。包括为浮游植物的光合作用提供必需条件，为水层的各种生物提供氧气、浮力和对水层生物提供的支撑作用，海水的热容量及流动性使水温、pH值环境因素保持相对稳定和有利于生物的分布和扩散。必需成分融解在水中浮力的支撑，大量结构简单微小的生物得以生存海洋环境的稳定性浮游生物、游泳生物、底栖生物是海洋生物的三大生态类群第三章海洋非生物生态因子及其生态作用生态因子：生态学上将环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素限制因子：生态因子中接近或超过某种生物的耐受极限而影响其生存的因素就成为限制因子。利比希最小因子定律和谢尔福德耐受性定律是限制因子概念的两个基本内容。利比希最小因子定律利比希的研究试验：利用作物的生长对土壤中微量元素的需求量利比希最小因子定律通常局限于生理上的生长、繁殖所必需的化学物质。该定律是限制因子概念的一部分。Odum提出两个辅助原理，补充了利比希的最小因子定律：利比希只在严格稳定条件下成立；应注意到因子的相互影响问题。谢尔福德耐受性定律生物只能在耐受限度所规定的生态环境中生存。分布广的具有较宽生态幅的生物成为广适性生物，反之则为狭适性生物。对耐受性定律的补充原理：对某一个因子耐受性很强，但另外一种却很弱；某种因子不在生物的最适宜的范围时，对另一种因子的耐受性下降；生物并不总是处在某因子的最适合区域；对生态因子的耐受限度随生活史的不同时期而变化。限制因子概念在实践上的意义如何确定那些因子为限制性因子？首先考虑接近临界的因子；在环境中容易变化的因子。光合作用有效辐射：很少量波长小于380nm的紫外辐射进入海水后也迅速地被吸收、散射，其余50%左右的可见光可透入较深水层，基本上是光合作用所利用的波长昼夜垂直移动现象：在夜晚升到表层，随着黎明的来临又重新下降。白天，靠近特定的水域:黄昏，上升到表层；临近天亮，先在表层聚集，然后迅速下降。两极同源:南北两半球中高纬度的生物在系统分类上表现出密切的关系，有相应的种、科存在，这些种类在热带海区消失。热带沉降：某些广盐性和广深性的冷水种，从南北两半球高纬度的表层通过赤道区的深水层而成为一个连续的分布。温度系数：温度与生物代谢速率的关系O_ TT时的代谢速率°。（T—10。0时的代谢速率生物学零度：有机体必须在温度达到一定的界限以上，才能开始生长发育。一般把这一个界限成为生物学零度。海水组分恒定性规律:尽管大洋海水盐度是可变的，但其主要组分的含量比例却几乎是恒定的。各大洋溶解氧特征（问答题）第四章生态系统中的生物种群阿利氏规律：种群密度过疏和过密对种群的生存与发展都是不利的，每一种生物种群都有自己的最适密度。内禀增长率：种群处于最适条件下，此时种群的瞬时增长率。 竺=rN〔KN（t-T）］•逻辑斯谛方程 出IKJ逻辑斯谛方程描述这样一种机制，当种群密度上升时，种群能实现的有效增长率逐渐降低。在种群密度和增长率之间，存在着负反馈机制，这是一种十分明显的密度制约作用。选择和K-选择的典型特征每一种生物都具有独特的出生率、寿命、大小和存活率等特征，这些特征反映其生活史类型,是它们适应栖息地环境和生物特点所选择的进化对策。r-对策者适应于变化大的环境，具有产生后代多，死亡率高、生活周期短、扩散能力强等生活史特征。K-对策者生活于较稳定的环境中，具有出生率低、死亡率也低、寿命长和扩散能力差等生活史特征。r-对策者把较多能量用于繁殖，而K-对策者把较多的能量用于提高竞争能力。导致种群灭绝的内在机制遗传变化一一遗传变异性的丧失小种群内，等位基因的频率从一个世代到下个世代易发生较大变化，从而引起种群遗传变异性的逐渐丧失。遗传变异的丧失将限制一个种群对环境长期变化作出反应的能力，小种群的稀有等位基因丧失以及杂合性下降，导致没有多少合适的遗传选择来适应环境变化，结果促使该种群的灭绝。当种群数量由于某种原因大幅度卜降成为“小种群”时，由于近亲交配可导致遗传变异性丧失（近亲衰退）、子代数量少、存活率低。统计变化一一种群数量的剧烈波动同时小种群中出生率和死亡率的变化（统计变化）比大种群更容易导致种群数量的剧烈波动。当种群数量可能波动时，小种群对这种统计变化更加敏感。因而，由于小种群的近交衰退和统计变化共同效应使得由一个因素引起的种群数量下降反过来又加剧对其他影响因素的敏感性，加速种群走向衰退甚至灭绝。第五章生物种群的组成结构、种间关系和生态演替边缘效应：群落交错区可■能具有较多的生物种类和种群密度优势种：是生物量和数量占优势的种类，反映着群落的基本特征关键种：是对群落的组成结构和物种多样性具有决定性作用的物种冗余种：从群落中被去除时，功能作用可被其他物种所代替而不会对群落的结构、功能产生太大影响的物种。种间竞争：是指两个或更多物种的种群对同一种资源的争夺。生态位：概念基本点是描述一种生物在生境中占据的空间部分、取食的对象、活动的时间以及它在群落中的功能与作用。基础生态位：是在没有种间竞争的情况下，生物群落中某一物种所栖息的理论上最大空间。实际生态位：在存在种间竞争的情况下，某一生物实际所占有的生态空间。生态位分化的方式：栖息地的分化领域的分化食性的分化生理的分化体形的分化共生现象：有的对双方无害，更多的是对双方或其中一方有利，这种两个不同生物种之间的各种组合关系总称为共生现象。典型的是蓝藻与某些硅藻的共生。共栖：一方受益，另一方不受害双鳍鱼和僧帽水母御鱼和鲨鱼或海龟影响种群组成结构形成的因素1捕食作用对群落结构的影响广食性捕食者和狭食性捕食者捕食作用的结果都可能影响群落的种类组成。优势种和劣势种具有一定的差距。例如，海星。竞争对群落结构的影响种间竞争可能通过生态位分化使更多的物种共存。空间异质性对群落结构的影响空间异质性程度高的生境有更高的物种多样性空间异质性可以显著的提高各类小生境的数量。干扰对群落结构的影响各种不同的干扰以及干扰的程度和频率都会影响群落的结构，中等程度的干扰是维持群落物种多样性的重要因素。岛屿与群落结构岛屿的群落结构及其稳定性与岛屿的大小、距离大陆的远近有直接关系。演替1按照演替的起始条件原生演替次生演替2.按照控制演替的主导因素自源演替异源演替污损生物群落演替初期阶段：微生物黏膜阶段中期阶段：发展阶段稳定阶段第六章海洋初级生产力光反应吸收光能，产生氧气、产生ATP和NADH*暗反应把二氧化碳还原成高能的碳水化合物，消耗ATP生成ADP海洋初级生产力的测定方法1“C示踪法原理是利用放射性同位素来检测浮游植物生产的速率。叶绿素荧光测定法黑白瓶测氧法白瓶光合作用的氧净增量，黑瓶呼吸作用的氧减少量，测定结果结合光合作用商就可计算“净”和“总”的初级生产量。4水色遥感扫描法在某一深度，一天中光合作用量与植物的呼吸作用量相等时，这个深度就是补偿深度。补偿深度：在某一深度层，植物24h中光合作用所产生的有机物质全部为维持其生命代谢消耗所平衡，没有净生产量补偿深度处的光强称为补偿光强米氏方程吸收半饱和常数g）的量值大小是衡量不同植物种群竞争限制性营养盐能力v=YK] K’+S的一个重要指标。Ks=生长率等于我max时的营养盐浓度铁限制假说铁是植物所需要的一种微量元素，是有些缺铁海区（如赤道附近太平洋和南大洋部分海区）的一个限制因子。近岸区的铁从陆源补充，开阔大洋的铁主要是通过大气补充。向缺铁海区进行人为加铁的实验，证明可使初级生产力提高。临界深度：在补偿深度下方的某一深度，其上方直至海面整个水体的总光合作用产量与浮游植物的呼吸消耗量相等时，这个深度称为临界深度。过剩摄食：当浮游植物密度高的时候，大量的植物细胞被迅速吞食,常常超过动物本身的需要，有一部分被吞食的植物细胞实际上并未很好被消化就从肠管中排出。温带海区初级生产力呈双峰型的季节分布特征（简答）冬季：海水表层的热量不断散发到大气中，使海水温度逐渐卜.降，对流混合和风混合扩散到深层，把无机营养盐带到表层，由于水温低、光照差、透光层很浅，同时浮游生物也容易被带到真光层下方，影响浮游植物光合作用，初级生产力全年最低。春季：由于口照增加，表层水温上升，水体开始出现分层现象而趋于稳定，而表层海水营养盐类因冬季的对流混合而得到大量补充，于是忽悠植物大量繁殖起来，初级生产力提高。夏季：表层水温升高，光照加强，而营养盐在春季被大量消耗后，含量也很低，同时出现季节性温跃层，深层富营养水难以上升，浮游动物的摄食和无机营养盐的缺乏，初级生产力减少。秋季：表层水温下降，光照逐渐减弱，季节性温跃层也逐渐消失，对流混合深度增加，从而使表层的营养盐重新得到补充，初级生产力回升。新生产力海洋初级生产力可分为再生生产力和新生产力两部分。前者是由透光层内再生的N（主要是NHf）支持的那部分生产力，后者是透光层之外（如上升流）提供的N（主要是NO3'）o新生产力是真光层群落净生产力。新生产力的研究方法15N法沉积物捕集器法^H/23^不平衡法f比推算法遥感法新生产力是海洋渔业持续产量的基础。新生产力是在总生产力维持透光层生物群落平衡的基础上向透光层之外输出的生产力，也是估计物质和能量向系统外净输出的依据。因此，新生产力是估记海洋水层渔业持续产量的基础,新生产力高的上升流区和沿岸区可供人类捕捞的经济鱼类的产量也高。第七章海洋食物网与能流分析海洋牧食食物链大洋食物链沿岸、大陆架食物链上升流区食物链细菌的二次生产溶解有机物中可以被海洋异氧细菌吸收的组分与溶解态有机物一起被细菌吸收并形成细菌本身生物量的增长的过程。微型生物食物环：将溶解有机物通过细菌二次生产后形成的异氧细菌T原生动物T后生动物的摄食关系微型生物食物网微食物网在海洋生态系统能流、物流中的重要作用（-）能流中的重要作用海洋初级生产产品中的DOC可以通过微型生物食物环重新进入经典食物链，而且大量自养生物也只有通过微型生物食物环才能被个体较大的浮游动物所利用，其中微型和小型浮游动物作为摄食和被摄食者是能流的重要中间环节。因此，微型生物食物环是整个海洋生态系统能流结构中很重要的组成部分，如果缺少微型生物食物环的话，能流结构是不完整的。同时，海洋DOC含量很高，各海区微微足自养生物的数量也很多，因而通过微型生物食物环的能流途径是海洋生态系统总能流中的重要是部分。（二）在物质循环中的作用微型生物食物坏的存在使生态系统的营并物质可以得到快速再生、循环，贫营养大洋区营养物质的矿化再生基本上是在透光层内完成的。这是因为：微型生物食物环中的种类组成个体很小、世代周期短、有很高的营奔物质更新速率消费者在所产生的粪粒等有机碎屑也很微细，在透光层中停留时间长这些微细的有机碎屑在细菌和微型异养生物作用下成为营养物质快速循环的活性中心营养层次：简化食物网是将营养地位相同的不同物种归并在一起粒径谱：海洋生态系统能流过程中，随着营养层次的升高，生物的个体变大、生命周期变长、个体密度下降。生物量谱：将粒径大小改为体重（含能量）大小，对应于它们的生物量双对数坐标作圈，就可得到一条斜率很小的生物量谱线。粒径谱、生物量谱概念在海洋生态系统能流中的应用同一生态系统的粒径谱、生物量谱在稳定状态下是一条斜率很小的直线。如果在这一生态系统的某些季节中谱线出现高峰，则反映能流过程存在过剩与积累（如水华期可能出现的情况），反之则存在空缺或不衔接。同样的，不同生态系统（如富营养水域和贫营养水域）的谱线差异反映了它们的生产力、食物网结构和能流特点的差异。此外，粒径谱生物量谱还可■作为从一个在度级去推算其他粒度级的生物量与产量的依据。粒径谱、生物量谱有很广泛的应用前景，目前还处在研究的早期阶段。影响消费者产量的因素（动物种群）的因素温度：新陈代谢食物：同化效率个体大小：与产量有关。第八章海洋生态系统的分解作用与生物地化循环分解作用是生态系统的重要功能之一，动、植物死亡尸体、动物排出的粪粒等有机颗粒通过分解者生物的作用逐渐降解，最后形成元机物质。糖、脂类和蛋白质比较容易分解，而纤维素、木质素和动物的几丁质、骨俗等较难分解。可溶性有机物与碎屑有机物的内部来源可溶性有机物：浮游植物在正常生长状况卜释放出DOC,衰老的细胞大量释放，底栖大型的藻类，珊瑚，生产者，有机碎屑的水解和微生物胞外能对有机碎屑的降解作用。海雪：有机聚集体海洋生物和被囊动物生成的黏性微细有机颗粒以及粪团通过随机碰撞吸引在一起，形成外形如同雪花的絮状物。生物泵通过生物泵的作用，海洋中的有机物不断向下传输，一部分难降解的有机物将长期埋藏在海底,开始形成化石能源的过程。另一方面，通过碳酸盐泵使一部分可溶性破形成碳酸钙沉积，也离开海洋生态系统的碳循环。因此，海洋通过生物泵对大气就可能有净吸收作用，这是海洋缓解全球温室效应的重要功能。微生物首先利用NH?,因为吸收NH；后可直接转化为氨基酸、蛋白质等含氮有机物海水中的N03-被浮游植物吸收后需要通过植物细胞内还原酶的作用才能结合为机氮化合物，还原过程是耗能的。浮游植物通常以N：P=16:l的比例吸收无机磷，吸收速率符合米氏方程。磷的再生主要在真光层DMS的结构植物细胞内含有的二甲基硫①MS）可释入海水中，海水中的DMS有一部分进入大气后逐渐形成云的凝结核，从而增加太阳辐射的云反射量，使地球表面温度卜.降（与温室效应相反的过程）。第九章海岸带与浅海生态系统（一）河II：海水和淡水交汇和混合的部分封闭的沿岸海湾，受潮汐的强烈影响。河口区的生物组成河II区是潮间带典型的软质底,环境主要特征是盐度变化大和具有滞留营养物质的水和生物学机制。具有广盐性、广温性、耐干燥（耐低氧性）长江「I崇明东滩湿地P219第十章海岸带与浅海生态系统（二）海藻场：冷温带的潮下带硬质底上生长着大型褐藻类植物，与潮间带岩岸群落相连接，形成独特的一类生态系统。海藻：低等假根结构：浮囊、藻柄、叶片、附着器海草：高等真根人T海獭今海胆-海藻海獭被认为是北太平洋藻林的关键种。海獭捕食海胆、蟹类、鲍鱼和其他软体动物。海獭捕食海胆调节着大型藻的生产和草食性海胆对大型藻摄食的平衡。当海獭由于商业性利用而局部灭绝后，大量海胆破坏海藻林。后来人们曾用CaO来毒杀海胆以取代海獭的捕食作用，希望能维持大型海藻的生产和商业利用。上升流：近岸上升流是海洋中重要的高初级生产力区，其共同的环境特征（相对于其