海洋生態(tài)學(xué)-第11章-深海區(qū)、熱液口和極地.教案資料

1、海洋生態(tài)學(xué)海洋生態(tài)學(xué)-第第11章章-深海區(qū)、深海區(qū)、熱液口和極地熱液口和極地.（二）深海動物的適應(yīng)機制（二）深海動物的適應(yīng)機制 1對黑暗的適應(yīng)對黑暗的適應(yīng) 許多深海動物通過發(fā)光器產(chǎn)生它們自己的光線（如許多深海動物通過發(fā)光器產(chǎn)生它們自己的光線（如燈籠魚和星光魚等）。燈籠魚和星光魚等）。 2對食物稀少的適應(yīng)對食物稀少的適應(yīng) 廣食性，很大的口、尖銳的牙齒和可高度伸展的頜廣食性，很大的口、尖銳的牙齒和可高度伸展的頜骨，背鰭上有發(fā)光器官。骨，背鰭上有發(fā)光器官。 3對種群稀少的適應(yīng)對種群稀少的適應(yīng)： “補雄補雄” 4對高壓的適應(yīng)對高壓的適應(yīng) 多數(shù)深海動物缺少鈣質(zhì)骨骼，多數(shù)魚類沒有鰾。多數(shù)深海動物缺少鈣質(zhì)骨

2、骼，多數(shù)魚類沒有鰾。5對柔軟底質(zhì)的適應(yīng)對柔軟底質(zhì)的適應(yīng) 長的附肢，豐富的刺、柄和其它的支持方式。長的附肢，豐富的刺、柄和其它的支持方式。（三）生物群落組成（三）生物群落組成 n生產(chǎn)者以生產(chǎn)者以“微微型浮游植物微微型浮游植物”占優(yōu)勢占優(yōu)勢 ，生產(chǎn)力低于近，生產(chǎn)力低于近海。海。n浮游動物基本上是浮游動物基本上是“終生浮游生物終生浮游生物”。n大洋上層的動物最為豐富，經(jīng)濟價值比較大的有烏賊、大洋上層的動物最為豐富，經(jīng)濟價值比較大的有烏賊、金槍金槍 魚、鯨等。魚、鯨等。 n大洋水層食物鏈長，營養(yǎng)物質(zhì)基本上在透光層礦化和大洋水層食物鏈長，營養(yǎng)物質(zhì)基本上在透光層礦化和再循環(huán)。再循環(huán)。n深海也有許多種類，包

3、括多個門類深海也有許多種類，包括多個門類AnglerfishSquidHatchetfish圖圖10-22 示深海魚示深海魚二、深海底棲動物的多樣性二、深海底棲動物的多樣性 u現(xiàn)在調(diào)查已表明，深海有較高的多樣性?，F(xiàn)在調(diào)查已表明，深海有較高的多樣性。u據(jù)報道深海底是發(fā)現(xiàn)新種的重要地方。據(jù)報道深海底是發(fā)現(xiàn)新種的重要地方。 u在超過在超過6,000 m的超深淵也有很多種類，即使在的超深淵也有很多種類，即使在10,000 m的深的深處，也發(fā)現(xiàn)有?？⒑?、多毛類、雙殼類等底棲動物。處，也發(fā)現(xiàn)有?？?、海參、多毛類、雙殼類等底棲動物。 解釋解釋： 1、環(huán)境長期穩(wěn)定導(dǎo)致小生境的分化，每個種有狹窄生態(tài)位；環(huán)境

4、長期穩(wěn)定導(dǎo)致小生境的分化，每個種有狹窄生態(tài)位； 2、是捕食性動物不加區(qū)別地捕捉被食動物，避免了產(chǎn)生競爭排斥。是捕食性動物不加區(qū)別地捕捉被食動物，避免了產(chǎn)生競爭排斥。 3、有的學(xué)者認為深海物種多樣性水平高是與水溫低而導(dǎo)致生物代有的學(xué)者認為深海物種多樣性水平高是與水溫低而導(dǎo)致生物代謝和生長率低，達到性成熟所經(jīng)歷的時間也長，減少了競爭優(yōu)勢謝和生長率低，達到性成熟所經(jīng)歷的時間也長，減少了競爭優(yōu)勢種的出現(xiàn)機會。種的出現(xiàn)機會。u另一個特點是土著種的比例很高另一個特點是土著種的比例很高 三、深海底棲動物的生物量三、深海底棲動物的生物量 q食物稀缺，深海底棲動物的生物量明顯隨深度而下降。食物稀缺，深海底棲動物

5、的生物量明顯隨深度而下降。 q從生物量組成看，海綿、海參和海星常是深海底棲大型動從生物量組成看，海綿、海參和海星常是深海底棲大型動物中最重要的種類（圖物中最重要的種類（圖10.20）。）。 四、深海底棲動物的食物源和產(chǎn)量四、深海底棲動物的食物源和產(chǎn)量 （一）食物源（一）食物源 1死亡動植物殘體下沉死亡動植物殘體下沉 季節(jié)性浮游植物水華形成的植物碎屑季節(jié)性浮游植物水華形成的植物碎屑沿岸的海藻、海草碎屑有相當部分能被輸送到外海沿岸的海藻、海草碎屑有相當部分能被輸送到外海大型動物（魚類、頭足類、哺乳類）的尸體。包括被漁民大型動物（魚類、頭足類、哺乳類）的尸體。包括被漁民倒回海中的漁獲物低值副產(chǎn)品。倒

6、回海中的漁獲物低值副產(chǎn)品。2糞粒和甲殼類的蛻皮糞粒和甲殼類的蛻皮 n浮游動物糞粒很多和甲殼動物的周期性蛻皮浮游動物糞粒很多和甲殼動物的周期性蛻皮 n糞粒和蛻皮在沉降過程中可由微生物作用轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸锷锪浚S粒和蛻皮在沉降過程中可由微生物作用轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸锷锪?，供底棲動物利用。供底棲動物利用?3動物的垂直遷移導(dǎo)致有機物質(zhì)的加快向下轉(zhuǎn)移動物的垂直遷移導(dǎo)致有機物質(zhì)的加快向下轉(zhuǎn)移 n有垂直移動習(xí)性的海洋動物在表層攝食后在深層水中排出糞便，有垂直移動習(xí)性的海洋動物在表層攝食后在深層水中排出糞便，或在垂直移動中本身被深水層的捕食者所獵獲?；蛟诖怪币苿又斜旧肀簧钏畬拥牟妒痴咚C獲。 n某些深海魚類（如鮟鱇

7、魚）在幼體階段是生活在表層，而后移棲某些深海魚類（如鮟鱇魚）在幼體階段是生活在表層，而后移棲到深層，也可成為深海捕食者的食物。到深層，也可成為深海捕食者的食物。（二）深海底棲生物的生產(chǎn)力（二）深海底棲生物的生產(chǎn)力 由于低溫、高壓環(huán)境的限制，產(chǎn)量很低。由于低溫、高壓環(huán)境的限制，產(chǎn)量很低。 生物生長緩慢生物生長緩慢 熱液口區(qū)與冷滲口區(qū)熱液口區(qū)與冷滲口區(qū) 一、海洋中的獨特生態(tài)類型一、海洋中的獨特生態(tài)類型 n1977年，加拉帕戈斯（年，加拉帕戈斯（Galapagos）群島附近群島附近2,500 m深處中央海脊的火山口周圍首次發(fā)現(xiàn)熱液深處中央海脊的火山口周圍首次發(fā)現(xiàn)熱液口（口（hydrothermal

8、vents），），出口處溫度出口處溫度250400。周圍水體溫度也明顯高于正常海底。周圍水體溫度也明顯高于正常海底。n淺水熱液口（淺水熱液口（shallow vents） n冷滲口（冷滲口（cold seeps） n硫化物含量高、缺氧，有豐富的硫化細菌，還有一硫化物含量高、缺氧，有豐富的硫化細菌，還有一些巨大的蠕蟲及雙殼類。些巨大的蠕蟲及雙殼類。a hydrothermal vent on the Axial volcano in the Pacific OceanHydrothermal ventA string of clams winds across a ventMenagerie a

9、t a hydrothermal ventMussels, worms and spider crabs in a seep community of the Gulf of Mexico圖圖10-13 示熱液口區(qū)環(huán)境及生物示熱液口區(qū)環(huán)境及生物 含硫化物的熱水 多毛類 煙囪 螃蟹 巨大的貽貝 死亡的煙囪 圖10-23 深海熱液口及大型動物（Haymon & McDonald 1985，轉(zhuǎn)引自邵廣昭 1998） 二、化學(xué)合成生產(chǎn)二、化學(xué)合成生產(chǎn) CO2 H2S O2 H2O CH2O H2SO4 （碳水化合物） 嗜硫細菌 另一種占優(yōu)勢的蛤（另一種占優(yōu)勢的蛤（Calyptogena magnifi

10、ca）其身體長度可達其身體長度可達3040 cm，血液中也有血紅血液中也有血紅蛋白，而不是象多數(shù)軟體動物那樣是血清蛋白。蛋白，而不是象多數(shù)軟體動物那樣是血清蛋白。血紅蛋白是一種更有效的攜氧者，具有這種血血紅蛋白是一種更有效的攜氧者，具有這種血色素的動物可能是對海水中氧含量低的一種適色素的動物可能是對海水中氧含量低的一種適應(yīng)機制。應(yīng)機制。 這類群落的物種多樣性并不高，不過某些種類這類群落的物種多樣性并不高，不過某些種類生物量很大。生物量很大。四、熱液口環(huán)境特征及生態(tài)學(xué)研究意義四、熱液口環(huán)境特征及生態(tài)學(xué)研究意義 熱液口只有熱液口只有2030年的活動期限，經(jīng)歷一段時間后會關(guān)閉，而在年的活動期限，經(jīng)歷

11、一段時間后會關(guān)閉，而在另一些地方則出現(xiàn)新的熱液口。熱液口環(huán)境以高溫、高另一些地方則出現(xiàn)新的熱液口。熱液口環(huán)境以高溫、高H2S含量和含量和低氧含量為主要特征，另外，超熱水會形成有毒的金屬硫化物沉低氧含量為主要特征，另外，超熱水會形成有毒的金屬硫化物沉淀。淀。 某些細菌具有能氧化某些細菌具有能氧化H2S的酶系統(tǒng)，并且從中獲得化學(xué)能。的酶系統(tǒng)，并且從中獲得化學(xué)能。 有的蠕蟲血液有特殊的結(jié)合硫的蛋白質(zhì)，體壁中有特殊的酶有的蠕蟲血液有特殊的結(jié)合硫的蛋白質(zhì)，體壁中有特殊的酶系統(tǒng)可氧化進入細胞的游離硫，從而產(chǎn)生對硫的解毒作用。系統(tǒng)可氧化進入細胞的游離硫，從而產(chǎn)生對硫的解毒作用。 r選擇特征適應(yīng)生境短期的問題

12、選擇特征適應(yīng)生境短期的問題.研究熱液口的環(huán)境與生物組成及其適應(yīng)機制具有重要的生態(tài)學(xué)意研究熱液口的環(huán)境與生物組成及其適應(yīng)機制具有重要的生態(tài)學(xué)意義：義： 有人認為，因為化學(xué)合成細菌是在光合作用藻類生物之前出現(xiàn)的有人認為，因為化學(xué)合成細菌是在光合作用藻類生物之前出現(xiàn)的古老種類，因此，最早的海洋食物鏈應(yīng)是以化能合成為基礎(chǔ)的。古老種類，因此，最早的海洋食物鏈應(yīng)是以化能合成為基礎(chǔ)的。 極地海區(qū)極地海區(qū)一、浮冰一、浮冰 與淡水冰體不同，海冰是一種含大量孔與淡水冰體不同，海冰是一種含大量孔隙和通道的、固隙和通道的、固-液兩相共生的混合體。液兩相共生的混合體。在海冰形成過程中，生長的冰晶排除鹽在海冰形成過程中，生長的冰晶排除鹽分，形成高濃度鹵水，鹵水和空氣在海分，形成高濃度鹵水，鹵水和空氣在海冰內(nèi)部形成鹽囊，鹽囊通過鹵道彼此相冰內(nèi)部形成鹽囊，鹽囊通過鹵道彼此相連。連。二、海冰中的生物二、海冰中的生物n包括病毒、細菌、硅藻、鞭毛藻、原生動物（鞭毛蟲、纖毛蟲）和后生動物，成為由微小生物組成的“海冰生物群落”。 冰藻是海冰中最重要冰藻是海冰中最重要 的生產(chǎn)者，能夠的生產(chǎn)者，能夠維持很高的生物量。對北冰洋、南大維持很高的生物量。對北冰洋、南大洋生態(tài)系統(tǒng)的維持貢獻巨大。洋生態(tài)系統(tǒng)的維持貢獻巨大。三、南極磷蝦、極地的底棲生物三、南極磷蝦、極地的底