1、第十章 海洋主要生态系统类型1第一节 沿岸、浅海生态系统概述2v一、环境特征v沿岸、浅海区包括从潮间带至大陆架边缘内侧的水体和海底。v潮间带(intertidal zone)海陆过渡带。v温度变化最剧烈(包括日变化和季节变化)。v海水盐度变化幅度大（蒸发、降水和大陆排水）。v波浪、潮汐的冲刷作用明显,底质复杂。v底质：岩岸、沙滩和泥滩及其混合过渡底质。v不同类型的底质栖息着与之相适应的生物,形成各具特点的生物群落。v陆源污染物质容易积累。3v潮间带生物的最主要特征：能耐受恶劣环境条件的考验,对温度、盐度、干燥有很大的耐受力。v对干旱有特殊的适应方式：坚厚的外壳、能呼吸空气中氧气。v耐干燥能力是
2、潮间带生物垂直分带的主要原因。4v浅海：盐度、温度和光照的变化比外海大。v温度:受大陆影响,与纬度有关。v盐度:受降水和径流影响，呈季节性变化。v变化程度从近岸向外海逐渐减弱。v沿岸、浅海区的海流通常包括沿岸流和受大洋流系侧支的影响。v例如,中国沿岸有很多河流入海,这些大陆淡水在沿岸浅水区域与外海水混合形成明显的沿岸流,包括渤海沿岸流、黄海沿岸流、东海沿岸流和台湾海峡沿岸流。5v沿岸区往往有一些风生或地形因素产生的上升流。v沿岸区水文、物理、化学、底质等要素比较复杂,对生物(特别是底栖生物)的组成和分布影响很大。v浅海区常形成重要的渔场陆原营养物、波浪和潮汐、上升流。平均食物链较短。6二、生物
3、群落的特点v1.浮游生物v浮游植物：主要是硅藻和甲藻。v硅藻在北方水域及近岸、上升流区比较重要；v甲藻常是热带、亚热带水域的重要种类。v温带海区,甲藻经常在硅藻之后大量出现。7v超微型的自养生物也是很重要的类群。近岸浮游植物(至少在温带地区)的数量有季节周期变化,初级生产力比大洋区的高,平均达300gC/(m2a)。v浮游动物种类繁多,其中一个重要的组分是季节性浮游动物。v这是由于大多数底栖生物和很多游泳生物在幼体阶段是营浮游生活的,从而参与浮游生物的组合。v如藤壶的腺介幼虫,腔肠动物的浮浪幼虫,软体动物的面盘幼虫、担轮幼虫以及鱼卵或仔鱼等。89v由于它们亲体的产卵季节不同,从而保证各个季度都
4、有大量的季节性浮游动物。v终生浮游动物主要是桡足类、磷虾类等甲壳动物,其他浮游动物还有原生动物的有孔虫类、放射虫类和砂壳纤毛虫,软体动物的翼足类和异足类,小型水母类和栉水母,浮游性被囊类(如纽鳃樽),浮游多毛类和毛颚类等。10v2.底栖生物v底栖植物：主要是底栖硅藻和大型海藻，后者包括绿藻类、褐藻类和红藻类等。v北温带和温带潮下带的硬质底部,常生长着繁盛的褐藻类大型海藻(称大型海藻场)。v多数潮下带软质底上,有根开花植物(海草)常形成海草场,其潮上带有沼草(温带)或红树林(热带)生长,这些大型植物有很高的产量。11v底栖动物：几乎包括各个门类的代表。与底质类型关系密切。v在一个特定的地区,由海
5、岸到大陆架边缘,根据底质类型,可以看到一系列底栖亚生物群落的互相替代现象。v例如,在岩岸有滨螺带(高潮区)、藤壶或贻贝带(中潮区)、海藻带(低潮区)。当然,在滨螺带和藤壶带也有大量藻类,而海藻带也有许多动物.1213v沙质海底也可分出潮上带、潮间带和潮下带,各垂直带上都有其特有的优势种类。1415v海底垂直方向：底上动物和底内动物的分带现象。v底上动物：营固着生活或比较不活动的动物，特化的鱼类,如鲽类和鳐类（体色与沙质、淤泥的颜色一致）。v底内动物：多毛类、甲壳类、双壳类和其他无脊椎动物,数量很多。v在近岸较深处,生物组成常形成混杂的或镶嵌状的分布,不同的底质种类组成有差别。16v3.游泳生物
6、v包括鱼类、大型甲壳类、爬行类（龟、鳖）、哺乳类（鲸、海豹等）和海鸟组成的主动游泳者和海洋表层居住者。v主要是各种鱼类，尤以食浮游生物的鲱科鱼类(包括鲱、沙丁鱼、鳀等)特别重要,世界主要渔场几乎全部位于大陆架或大陆架附近。17v按FAO于1967年统计,占世界海洋鱼类总产量一半的6种鱼依次是:鳀、大西洋鲱、大西洋普鳕、鲭、阿拉斯加狭鳕和南非沙丁鱼。其他重要类群是比目鱼(鲆、鲽等)、鲑、金枪鱼。v海鸟和海龟、海豹等是在陆地上繁殖,而其食物则来源于海洋。它们是海洋与陆地的联系环节,其中鸟类多集中于近岸富有生产力的区域。18v我国近海主要的传统经济鱼类是大黄鱼、小黄鱼、带鱼、墨鱼(软体动物)等“四大
7、家鱼”,以及鲱、马面鲀、鲳、鲐等。但是,自20世纪60年代以后各海区的主要捕捞对象也有较大变化,过度捕捞是其重要原因之一。19第二节 岩岸潮间带和大型海藻场v一、岩岸潮间带v（一）垂直分布v海水淹没暴露在空气中的交替是岩岸生境最重要的环境特征,也是决定栖息于岩岸的生物垂直分布的重要原因。v岩岸潮上带(supertidal zone)常见生物：v海藻与真菌结合的成藻壳状的黑色地衣和蓝绿藻。v啃食性滨螺(Littortina)和较大型的等足类(海蟑螂)。20v潮间带较上部的代表种藤壶,可达很大的种群数量(有时可达每平方米几千个的密度)。v藤壶带下方常是牡蛎(Ostrea)占优势,也可以见到不少的藤
8、壶。v再下方以贻贝(Mytilus)数量较多。v一些底栖藻类(如墨角藻Fucus)在岩岸也表现出分带现象。21v能移动的动物,如帽贝(Acmaea)、蜗牛(Nerita)、荔枝螺(Thais)等，它们的分布模式较复杂,某些种类甚至具备在一个或几个潮汐周期内穿越整个潮间带的潜在能力。22(二)决定分带的因素v岩岸附着生物分带的决定因素包括物理因素(主要是暴露在空气中的时间)生物因素(捕食作用和空间竞争),v而且常常是两类因素共同作用的结果。2324v一些大型藻类的分带与它们在空气中保持光合作用的能力有关。v海岸下部的种类在空气中的光合作用能力比在水下时差;v上部和中部的种类在空气中光合作用速率可
9、能比在水中的高(当然不是指暴露在空气中的时间可以不受限制)。v人们还不了解这一现象的生理机制,适应于上部的种类其脱水速率可能较慢,使得它们能在整个潮汐期间暴露出水面时保持高的光合作用速率。25(三)生产力及营养关系v岩岸潮间带群落的初级生产者包括单细胞藻类和底栖大型藻类。v全球岩岸潮间带的年平均生产力约为100 gC/m2,在有利的个别海区,年生产力可达1000 gC/m2。v不同纬度地带岩岸底栖藻类的生产量有较大差别。v热带海区,高温和强烈的光照是限制初级生产力的重要因素;v极区和亚极区潮间带,冰冻和侵蚀也限制海藻的生产力。v温带底栖藻类可得到充分发育,但存在种间竞争。26v岩岸潮间带群落的
10、食草动物主要是海胆、帽贝、石鳖和滨螺,它们主要摄食底栖藻类。v贻贝、藤壶、蛤、海鞘、海绵等则依赖于滤食浮游生物。v等足类和蟹类则是主要食腐动物。v捕食性腹足类软体动物捕食蛤、贻贝和藤壶。v海葵的食物包括小虾、小鱼和蠕虫。v岩岸潮间带主要的肉食性动物是海星,它摄食帽贝、腹足类软体动物、藤壶、贻贝和牡蛎等,是控制群落的关键种。v岸鸟对潮间带生物也有相当的捕食影响。27二、大型海藻场(一)海藻场的生境特征和分布v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。底质:这些大型海藻要求硬质底部以提供藻体的固着基。光线:底部要有光线透入，以便藻类的幼苗期能进行光合作用。在清澈的海区,藻
11、场可延伸至2030m深处;如果海底坡度小,藻场可延伸至离岸几公里。温度:由于形成藻场的主导植物适应的温度较低,所以仅分布在冷水区。在南、北美太平洋沿岸有冷水涌升的海域也有分布,暖温带和热带海区则不出现大型藻场。2829(二)大型海藻植物的基本形态结构v形成藻场的褐藻类个体很大,如美国太平洋沿岸的巨藻可生长至2030m,而且生物量很大,故被称为“海藻森林”(kelp forest)。v大型海藻有一年生的,也有多年生的。有些种类可从原有的固着器上在一年或几年内再生出新的藻柄和叶片。在生活周期中,交替出现无性孢子体和有性配子体。30313233343536(四)生物群落及其关键种v大型海藻提供藻场生
12、物群落的框架“v硅藻、微型生物和群体的苔藓和水螅v滤食性动物：海绵动物、腔肠动物等,v食腐动物：沙蚕、甲壳动物等v鱼类v敌害生物主要是海胆,它们可大量摄食幼嫩的藻体。v海獭(美国太平洋沿岸)对海胆种群数量起调节作用,其他捕食海胆的还有海星、龙虾(加拿大)和某些鱼类。37v尽管这些大型海藻类有很高的生产力，但是只有少数无脊椎动物(如海胆和草食性腹足类)能直接啃食这些海藻。据估计只有10%的初级产量是通过直接摄食进入食物网,其余90%是通过碎屑或溶解有机质进入食物链的。v海藻多为一年生。另外藻场在平时也会受到波浪的作用而被部分破坏。38(五)生产力和营养关系v大型海藻不仅是海洋中最大的藻类,也是生
13、长最快的植物。据报道,大型藻每日625cm的生长率是很常见的,最高日生长率可达到5060cm。其初级生产力大约介于600 gC/(m2a)至3000 gC/(m2a)之间。39v阿留申的安琪加岛近海,大型藻年产量是13002800 gC/(m2a),这一产量是曾经支持着200多年前灭绝的斯泰勒海牛的食物,这种哺乳动物体长达10m,重达10t。40v加拿大新斯科舍近海海带森林的生产力大约每年1750gC/m2,南非大型藻的每年生产力约为600 gC/m2。美国加州巨藻开发量每年干重达1000020000t。41v大型海藻的生产量被生物群落中的各种消费者消费，包括海胆、螺类、鲍鱼等牧食者和各种滤食
14、者以及食沉积物的底栖动物。植物渗出的和分解产生的溶解有机物被细菌利用。v总之,大型藻床生物提供了空间异质性和高度多样化的生境,初级生产力很高,支持着各种消费者的生活,食物链以碎屑食物链为主。42第三节 沙滩一、环境特征v通常由不规则的石英颗粒、贝壳类的碎壳组成,其粒度主要取决于波浪作用的程度。沙粒里还含有源于陆地或海洋的各种碎屑。v水平方向上形成近岸沙粒粗、远岸细的分布特征；v垂直方向上形成底部粗、上部细的沉积层。43v沙粒的移动性不利于固着和底上种类生活。v沙滩沉积物的通气性较泥滩的好,但由于微生物呼吸作用以及化学物质氧化耗氧,其含氧量也随深度增加而减少,最终出现还原层,还原层的深度取决于有
15、机质的含量。不过,总的来说,沙滩的有机质含量比泥滩的低得多。44二、生物组成v沙滩的生产者主要是生活于沙粒表面层的底栖硅藻、甲藻、蓝藻和绿藻,它们不会出现在没有光线可利用的沙层里。初级生产力很低,通常不超过15gC/(m2a),比岩岸或泥滩的初级生产力至少低一个数量级。不过,底栖甲藻有时也能够形成相当大的个体密度从而使成片的海沙改变颜色,即“colored sand”现象。另外,通过主动的垂直移动,许多异养种类在沙质沉积物中能够分布到一定的深度,并可生活在缺氧富硫的还原层中。这些现象表明海洋底栖甲藻对沙质潮间带沉积物中的物质循环和海滨环境净化有重要意义。45v沙滩生态系统消费者主要依赖从周围水
16、体输送来的初级产量以及外来的有机碎屑以维持能量需求。46(二)小型动物v沙间小型动物有多种摄食类型,例如,介形类与猛水蚤类摄食底栖硅藻和鞭毛虫,腹毛类和线虫是食碎屑的种类,水螅和涡虫则属捕食性动物。少数一些种类(如苔藓虫和海鞘)是食悬浮物的种类。v这些小型沙间动物是大型沉积食性的小虾和幼鱼的食物。4748沙间小型动物因其个体小及相应的物理条件,限制它们产生大量的配子,所以繁殖力很低,许多种一次只产几个卵,而且约有98%的种类缺少浮游性幼虫阶段。但是,幼体受到亲体的保护,直接孵出底栖性幼体。这种生活史特征有助于减少被浮游捕食者或底栖滤食者摄食的机会,从而有利于确保种群的生存。(三)大型动物v沙滩
17、的大型动物(macrofauna)多样性较岩岸和泥滩群落的低,就生物量而言以多毛类、双壳类和甲壳类动物占优势。v沙滩潮上带主要栖息一些甲壳类动物,在温带常见到端足类和等足类,它们白天穴居,夜间在沙滩上摄食海藻碎屑,热带潮上带常见到沙蟹属的种类,白天也多隐匿在沙穴中。49v在沙滩的中、低潮区,软体动物中的蛤类常占优势,双壳类软体动物的食性包括食悬浮物者和食沉积物的种类,有的两种食性兼有。v潮间带沙滩玉螺(Natica)等一些腹足类软体动物是捕食者,摄食双壳类软体动物,因此,玉螺的数量对潮间带沙滩群落的结构有重要影响。50v另一类沙滩大型动物是多毛类,它们多数是食沉积物者,但也有少数种类摄食浮游生
18、物或再悬浮的有机物质。有的种类(如吻沙蚕)能在沙里活动和寻找食物。分布在中潮区的还包括对虾、糠虾和其他一些沙岸底栖甲壳动物,包括大型底上捕食者蟹类。51v在低潮区,有各种类型的棘皮动物生活,包括穴居的海参和海胆,它们也是食沉积物者,此外也可见到少数海星。生活在低潮区的鱼类有的是挖穴的永久性栖居者(如沙鳗鲡),有的是暂时性栖居者(如比目鱼类常在高潮时游入觅食)。52第四节 红树林沼泽53v“红树林”这一名词并不是指单一的分类类群植物,而是对一个景观的描述(红树林沼泽)。红树林沼泽是热带、亚热带海岸淤泥浅滩上的富有特色的生态系统。热带海区6075%的岸线有红树林生长。和珊珊礁不一样,红树林更向亚热
19、带扩展。v红树植物(mangrove plant)是为数不多的能耐受海水盐度的挺水陆地植物之一。我国的红树林分布于海南、广东、广西、福建和台湾等省(区)有16科20属31种(林鹏1984）。印度太平洋海域的红树林种类比大西洋多。54一、生境特征及红树的适应机制(一)生境特征v1.温度v红树林分布中心的海水温度年平均约为24-27,在年平均温度较低的地区,其种类和数量也随之减少。我国海南岛海口的水温平均25左右,而厦门港年平均水温为21左右,后者的红树林种数比海南岛的少。55v2.底质v红树林适合生长在细质冲积土。在冲积平原和三角洲地带,土质由粉粒(silt)和黏粒(clay)组成。红树林区的土
20、壤一般是较初生的土壤,在沉积下来之前已被河水分选过,多数为精细颗粒,沉积物含有丰富的有机碎屑(主要是红树叶子碎屑),pH值常在5以下,沉积物下部形成黑色软泥。56v3.地貌v红树林多分布于隐蔽的堆积海岸、自然发育的滩面,那里广阔而平坦,而且常沿着河口海湾、三角洲地区或沿河口延伸到内陆一段距离。红树林大部分分布在潮间带,而主要是在中潮区以上滩面。57v4.盐度v红树林常生长在河口内湾区,盐度变化很大。红树生物都不同程度具有耐盐的特性,使它们成为海岸植物的优势种,不同红树种类对盐度的耐受性使它们有相应的分带模式。58v5.潮汐v红树林受潮汐的强烈作用。这个水交换过程可以输出部分物质(包括有机碎屑、
21、代谢废物),也可输入营养物质。同时,红树林的各种动、植物能适应潮汐诱发的波动,在潮汐落差大的区域,红树林生长最好。此外,鱼虾等海洋生物也能随潮汐进出红树林区。59(二)适应机制v1.根系v红树林植物很少具有深扎和持久的直根。在淤泥和缺氧的环境,又受到周期性潮沙的浸渍和冲击,红树根系产生各种生态适应,有表面根、支柱根或板状根、气生根等,这些根系有助于植物的呼吸和抵抗风浪冲击的固着作用。6061v2.胎生v不少红树植物的果实在成熟后仍然留在母树上,种子在母树上果实内发芽。红树植物的幼苗是很长的,具有棒棍形或纺锤形的胚轴,长2040cm,露出果实之外,等到幼苗成熟时才下落,插入松软的海滩淤泥中,几天
22、后即可生根而固定在土壤中,这种生活史类型是对沼泽地区的一种适应机制。6263v3.旱生结构与抗盐适应v红树林处于热带海岸,这里云量大、气温高、海水盐度也高,因而所处的条件是生理干旱环境。红树林对这种生境的适应形态主要表现在:叶片的旱生结构(如表皮组织有厚膜而且角质化、厚革质);叶片具高渗透压;树皮富含丹宁(抗腐蚀性);拒盐或泌盐适应,前者依靠木质部内高负压力,通过非代谢超滤作用从盐水中分离出淡水,后者通过盐腺系统将盐分分泌出叶片表面之外。64二、保护红树林生态系统的重要意义v红树林沼泽是海岸重要景观生态系统,保护红树林具有重要生态学意义和社会经济意义。v首先,红树林形成一道缓解或抵抗风暴、海浪
23、对海岸冲击的天然屏障,而且红树林及其根系有截留和累积沉积物的功能,因此,红树林与温带沼草一样具有稳定和保护海岸的重要作用。同时,红树林可过滤陆地输入的各种有机物质和污染物。65v其次,红树林为许多海生和陆生生物提供栖息地和食物,红树林自然掉落物分解形成有机碎屑,可作为浮游生物和底栖生物的食物,直接或间接形成以红树叶子开始的碎屑食物链支持着区域内各种生物的生存需要。红树林区的虾、蟹(如锯缘青蟹)、双壳类、腹足类以及鱼类(如河口最常见的鲻鱼、弹涂鱼)都很丰富,可提供持续性渔业生产的基础。66v还有,红树林的树干木材、叶子等用途很广,除了传统的作为燃料外,可以利用红树木材的抗水性建造船只、房屋。从红
24、树提取的丹宁用于增加渔网和帆布的耐久性。红树叶子除了充当牛羊饲料外还可作为优质纸制品的原料。总之红树植物用途很广,并且还在不断研究其更有价值的应用前景。67第六节 珊蝴礁v一、珊瑚礁的分布及其生境特征v分布在南北两半球20等温线范围内。68v造礁生物：珊瑚虫、含钙的红藻和绿藻、软体动物。v珊瑚礁生物群落是“所有生物群落当中最富有生物生产力的、分类上种类繁多的、美学上驰名于世的群落之一。”v我国的珊瑚礁海岸,大致从台湾海峡南部开始,一直分布到南海。但是真正完全由珊瑚及其他造礁生物所形成的珊湖岛(atoll)直到北纬16附近的西沙群岛才出现。6970v虫黄藻生活在造礁珊瑚虫消化道的衬层细胞内,数量
25、可达每立方毫米珊瑚组织30000个细胞。在受到胁迫的环境条件下(例如过高的水温),共生藻类从珊瑚虫中被排除。由于珊瑚虫的色彩多半是由虫黄藻而产生的,所以这一排除行为被称为漂白。71珊瑚珊瑚造礁珊瑚造礁珊瑚非造礁珊瑚非造礁珊瑚v能分泌石灰质的造礁珊瑚对生长环境有严格要求:v温度:要求温度在20以上,适宜温度为年平均水温25左右,因此,造礁珊瑚只能生长在热带海区。v光照:光照条件是珊瑚生长的又一重要的限制因子,因为只有充足的光线才能使共生藻类顺利进行光合作用以及促使碳酸钙沉淀。其适合的生存深度是25m以内,水深超过5070m就停止造礁。这说明为什么珊瑚礁生物群落只限于大陆或岛屿的边缘。72v盐度:
26、造礁珊瑚是真正的海洋种类,难于忍受海水盐度偏离正常值(3235)太多,因此,被河水冲淡的海边是不长珊瑚的。但是,在盐度较高的海区如波斯湾,盐度达42,造礁珊瑚仍很旺盛。v水质:绝大多数造礁珊瑚要求水质清洁和水流畅通的环境,因为污浊的淤泥能使珊瑚虫窒息而死,而且混浊的水也影响珊瑚虫共生藻类的光合作用。v要求附着在岩石的基底上。7374v二、珊瑚礁的类型和环礁的形成v珊瑚礁海岸有三种类型：v岸礁(fringing reef)(又称边礁、裙礁):珊瑚礁构成一个位于海面下的平台,它紧靠着陆地分布,好像一条花边镶在海岸上。v堡礁(barrier reef)(又称堤礁):它像长堤一样,环绕在离岸更远的外围
27、,而与海岸间隔着一个宽阔的浅海区或者隔着一个称为泻湖(lagoon)的水体。世界上最著名的堡礁是澳大利亚东北部长达2400km的大堡礁。v环礁(atoll):它是露出于海面上,高度不大的珊瑚礁岛,外形成花环状,中央的水体也称泻湖,湖水浅而平静,而环礁的外缘却是波浪涛涛的大海。我国南海诸岛的珊瑚礁多为环礁。7576环礁的形成77v三、珊瑚藻类共生关系及其意义v在共生藻类中,虫黄藻生活在珊瑚虫的组织中(即在动物体内生活的),另一些藻类生活在动物体周围和下方的钙质骨骼中,此外,其他一些含钙质和肉质藻类可以在石灰岩基质的各处找到。7879v珊瑚藻类共生现象有重要的生态学意义,主要是:v1.对动物能量需
28、求的意义v珊瑚虫虽然能捕食一些小型浮游动物,但研究表明,珊瑚礁上覆水体中的浮游动物数量往往不能维持珊瑚的能量需要。应用示踪方法和电镜观察已经证明,共生藻类(虫黄藻)的有机物质可以直接转移到动物组织中,这样,珊瑚虫可以依赖藻类光合作用得到食物的能量。80v2.补充植物营养物质的意义v珊瑚虫的代谢产物多是共生藻类所需要的营养物质,可直接被藻类利用。而且珊瑚虫捕食一部分小动物,从而是获得珊瑚和藻类都需要的稀有物质(如磷)的途径。这些营养物质在珊瑚的植物和动物成分之间不断进行再循环,这种有效的再利用意味着尽管周围水中的营养盐浓度很低,仍能保持高度的生产力。81v3.对碳酸钙沉积的意义v研究表明,在动物
29、体内生活的藻类能够极大地增加珊瑚虫建立骨骼的能力。在光照条件下,钙化作用比在黑暗中平均要强十倍,而在除去体内生活的藻类的实验中,珊瑚虫的钙化作用显著降低。这是由于藻类光合作用吸收CO2,从而明显促进碳酸钙生成。v此外,植物光合作用产生的O2可供动物呼吸需要。82四、珊瑚礁生物群落多样性v珊瑚礁生物群落是海洋环境中物种最丰富,多样性程度最高的生物群落。v珊瑚虫是构成珊瑚礁的基本结构的主要生物。根据现有资料,印度一太平洋区系共有造礁珊瑚500种以上(其中大堡礁就有350种左右)。大西洋珊瑚礁种类较少,大约仅75种。这种差异可能与海洋的年龄以及珊瑚礁演化所经历的地质年代不同有关(印度-太平洋及其珊瑚
30、礁比较古老)。除了造礁的石珊瑚外,还有一些非造礁珊瑚,包括火珊瑚、管珊瑚和软珊瑚也是珊瑚礁生物群落中的成员。83v在珊瑚礁生活的生物种类繁多,几乎所有海洋生物的门类都有代表生活在礁中各种复杂的栖息空间。礁栖脊椎动物主要是五彩缤纷的各种鱼类,它们的体型多侧扁,以适应在珊瑚丛中穿梭游泳生活。据报道,世界海洋鱼类中有25%是仅分布在珊瑚礁水域,大堡礁就有1500种以上,菲律宾礁栖鱼类达2000种以上。8485v除了鱼类外,海龟、海鸟也常出现于珊瑚礁生物群落。礁栖无脊椎动物种类也是十分丰富的。例如,太平洋珊瑚礁软体动物有5000种以上,主要是帽贝、腹足类和蛤类,大堡礁的软体动物就有4000多种。此外还
31、有棘皮动物的海星、海胆和海参,甲壳动物的刺龙虾和各种小虾,多毛类、蠕虫以及海绵等也是常见类别。86v礁栖无脊椎动物有各种各样的生活方式,这与珊瑚礁生境多样化有关。v固着生活的(海绵类、水螅虫类、海葵类、苔藓虫类、蔓足类以及双壳类的珍珠贝、牡蛎等)；v穴居生活的(砗磲、石蛏、长海胆和石笔海胆等)；v隐居在珊瑚丛中、缝隙和礁石之下的(各种海参、宝贝、某些蟹类和龙虾等)；v营爬行生活(寄居蟹、部分蟹类等)；v潜沙生活(笋螺)；v游泳生活(虾蛄、各种小虾)。87v珊瑚礁生物群落有如此高的多样性也说明种间食物和空间竞争也是很剧烈的,结果使各个种占据的生态位都很狭窄,每一个微生境都被适应于该特定场所的生物
32、所占据。同时,对食物也有高度的摄食食性特化和食物选择。v以鱼类为例,有的是食草者,啃食海藻或海草,有的是浮游生物的滤食者,还有的是食鱼者或捕食各种底栖无脊椎动物,这种摄食食性的特化可以充分利用每一种可获得的食物资源。另外,它们还通过种间觅食活动的昼夜差异来避开竞争。88五、生产力与能流特点v珊瑚礁的初级生产者组成是很特殊的,除了浮游植物、底栖藻类外,珊瑚体内的共生虫黄藻是很重要的一类生产者。但是对其生产力测定是比较困难的,需要测量珊瑚水螅体中植物和动物的比例才能了解这部分生产力的贡献。89v根据已有的研究结果,珊瑚礁初级生产力范围为1500-5000 gC/(m2a),这个数字表明它是代表自然
33、生态系统的最高初级生产力水平。但是,礁区海水的无机营养盐含量是不可能支持这么高初级生产力的,其营养盐供应主要是依靠系统内的高效再循环机制,其 f 比值小于0.1。因此,初级生产者和优势物种的共生以避免营养盐在水中“冲稀”是控制高生产力的重要机制。还有,初级生产者的呼吸消耗占总初级生产的比例很高,因此净初级生产力就比预料的低。最后,珊瑚礁的食物链比上升流区要长得多,通过整个生态系统的呼吸消耗量也高得多,其结果是相对于高的初级生产力而言,顶部捕食者的生产力却较低。90第七节 近岸上升流区v一、上升流及上升流区生态特征概述v上升流(upwelling)是深层海水涌升到表层的过程,根据上升流在海洋中的
34、分布可分为近岸上升流和大洋上升流。v近岸上升流是由特定的风场、海岸线或海底地形等特殊条件所引起的,如著名的南美西岸秘鲁上升流区和非洲西部和西北部上升流区。我国渤、黄、东海陆架区、台湾海峡以及海南岛近岸都存在上升流区。v大洋上升流主要出现于辐散区,例如北赤道流和赤道逆流之间由于海水产生水平辐散而引起次表层水向上补充形成的上升流。91v(一)上升流区的理化环境特征v由于上升流区存在深层海水的涌升,因此其典型的表层水团表现出如下主要特征:v低温：上升流区表层水温比同纬度海区的表层水温低;v低溶氧:如美国俄勒冈上升流区表层水溶氧的饱和度只有60%70%;v高营养盐含量:因为底层(或次表层)海水无机氮、
35、磷等营养盐较丰富;v高盐度、高密度。v以上是确定上升流的存在与范围变化的重要依据。92v(二)上升流区生物的生态学特征v通过富含营养盐的深层水涌升过程,使表层水变得肥沃,从而提高生物的生产力。其主要生态特征包括:v高的浮游植物生物量和初级生产力,单细胞浮游植物的粒径相对较大;v浮游动物中冷水性种类和数量比例增加;v群落多样性较低;v食物链环节较少;v游泳生物(主要是鱼类)生命周期较短,偏向于r选择的类型。93二、生物群落组成的特征v(一)浮游生物v浮游植物中硅藻种类和数最多,其次是甲藻v浮游动物中挠足类和水母类占一半以上。v(二)游泳生物v沿岸上升流区的鱼类主要是中上层鱼类,这些鱼类均属浮游生
36、物食性。它们一般不作长距离洄游,并且是属r选择生活史类型。94v(三)底栖生物v底栖生物鉴定405种,依次为甲壳动物、软体动物、多毛类、棘皮动物、鱼类、腔肠动物、脊索动物。总的看来,底栖生物量比较低,生物量组成中以软体动物占优势。95第八节 深海区v一、概述v(一)生境特征v黑暗无光、低温(-14)、高压(200-600个大气压)、高、高溶氧、盐度恒定。96v(二)生物群落组成v深海鱼类有角鮟鱇、宽咽鱼、深海鳗和其他多种鱼类。无脊椎动物主要是甲壳类(如等足类、端足类)、多毛类和棘皮动物等,深海动物有不少是真正土生的,如玻璃海绵纲、深海海参纲的一些种类。有很多活化石种类,如有柄海百合、腕足动物和
37、玻璃海绵等。在万米以上的海沟里也发现有海葵、多毛类、等足类、端足类、双壳类等,可见,压力和寒冷似乎都不是海洋动物生存的障碍。深海动物的数量随深度增加而递减。绝大部分水域的生物量都在1g/m2以下,只有与大陆架相毗邻的深海和高生产力区的深海海底,生物数量才比较丰富。97(三)深海动物的适应机制v1.对黑暗的适应具有发光器官；有特别发达的眼睛：如Myclophidae科的鱼类。生活在200700m深的一些乌贼两只眼睛中有一个特别发达,大眼朝上,小眼朝下。大眼可对从上层来的微弱光线产生反应,而小眼可对其本身的发光器发出的光产生反应。98眼睛很小或完全退化：完全黑暗的水层；体色的适应：海洋中层的鱼类多
38、呈银灰色或深暗色,无脊椎动物则为紫红或亮红色,甲壳动物也常为红色。再深的大洋深处的动物则常是无色或白色的。99100101102103104v2.对食物稀少的适应v深海食物稀少,动物特别是鱼类,常具有很大的口、尖锐的牙齿和可高度伸展的颌骨,能吞食很大的捕获物。v背鳍特化为发光器官，以引诱猎物。105106107108109110111112v3.对种群稀少的适应v在深海种群稀少和黑暗条件下,有的种类的雌性个体具有“补雄”,即雄性个体寄生在雌体上。v例如鮟鱇鱼的雄性个体很小,通过嗅觉作用找到雌体后就寄生在雌体上。这种现象对种群的延续有重大的生物学意义。113v4.对高压的适应v由于深海常年低温高
39、压以及高的二氧化碳含量,使得钙的沉淀产生了困难,因此多数深海动物是柔软的,缺少钙质骨骼。此外,多数深水鱼类没有鳔,这样可以减少动物体和外界环境的压力差。114115v5.对柔软底质的适应v由于深海多为软泥底质,因此,深海底栖生物都具有长的附肢,丰富的刺、柄和其他的支持方式。v例如,深海蟹类的附股特别长,海绵、水螅虫、海百合都具有长柄,鼎足鱼的胸鳍和尾鳍条特别细长,能以三角鼎立之势站在海底,还可以跳跃前进。116117118119120二、深海底栖动物的多样性v深海底栖动物种类很丰富,大部分门类都有深海底栖种类。在超过6000m的超深渊也有很多种类,即使在10000m的深处,也发现有海葵、海参、
40、多毛类、等足类、端足类、双壳类等底栖动物,可见压力和低温并不是海洋生物生存的障碍。v从数量上看,那些穴居的小型多毛类在大型底栖动物中最占优势(有时可占总数量的一半以上)。甲壳类(端足类、等足类、异足类)、软体动物(蛤类为主)以及各种各样的蠕虫都是常见底栖种类。有的海域海蛇尾在大型底栖动物中占最重要地位。121v深海底栖动物多样性水平很高。据报道,即使在4700m深处,每次拖网都可以发现196个大型动物的物种,深海底是发现新种的重要地方。v关于深海底物种有高多样性的解释主要有两种意见:一是深海环境的长期稳定性导致小生境的分化,每个种有狭窄的生态位;二是捕食性的动物不加区别地捕捉被食动物,避免了产生竞争排斥。此外,还有的学者认为深海物种多样性水平高是与水温低而导致生物代谢和生长率低,达到性成熟所经历的时间也长,减少了竞争优势种的出现机会.122三、深海底栖动物的食物来源1.死亡动植物残体下沉2.粪粒和甲壳类的蜕皮3.动物的垂直迁移导致有机物质的加快向下转移123
