第10章海洋生物2011.ppt
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1、第11章 海洋生物,The blue planet(蓝色星球) 或人与自然的系列节目(蓝色星球中文配音),一、海洋生物的环境分区,海洋生物与环境之间是一种既适应又制约,又反馈的相辅相成的统一体。 海洋生物的栖居环境分水层和底层两部分。 海水的性质、海水运动、海底地形及沉积物(底质)类型 海洋生物环境从水平方向分为浅海和大洋两部分,二、海洋生物多样性,概念:生物多样性(biological diversity或简写为biodiversity):可简单表述为“生物之间的多样化和变异性及物种生境的生态复杂性”(OTA,1987)。生物多样性是所有生物种类,种内遗传变异和它们的生存环境的总称,包括所有
2、不同种类的动物、植物和微生物,以及它们所拥有的基因,它们与生存环境所组成的生态系统(汪松、陈灵芝1990),海洋生物多样性 遗传多样性:遗传信息的总和 ,受自然界和生物本身许多因素的变化影响 物种多样性:物种多样性是指地球上生命有机体的多样化 生态系统多样性 :生态系统多样性与生物圈中的生境、生物群落(Bioticcommunity)和生态过程等的多样化有关 近海生物群落 大洋生物群落 ,生命体的划分:原核、细菌、真核三大类(domain),下面又分为五类(kingdoms),包括真菌、动物、植物,而这些类下面又分为门(phylum)、纲(class)、目(order) 、科(family)、
3、属(genus)、种(species),海洋生物多样性 利用:食物、医药材料、工业材料、影响海洋环境、调节海洋气候 面临威胁:过度利用、自然条件改变的危害 、来自海洋污染的威胁 、外来物种的入侵 等,三 海洋生物生态类群的划分,根据海洋生物的生活习性、运动能力及所处海洋水层环境(pelagicenvironment)和底层环境(benthicenvironment),分三大类 浮游生物 游泳生物 底栖生物,浮游生物,浮游生物:是指在水流运动的作用下,被动地 漂浮在水层中的生物群。,为什么说浮游生物在海洋生态系统中占有非常重要地位?,1、浮游生物虽然个体小,但它们的数量多、分布广、是海洋生产力的
4、基础,也是海洋生态系统能量流动和物质循环的最主要环节。 2、浮游植物生产的产物基本上要通过浮游动物这个环节才能被其他动物所利用。 3、浮游动物通过摄食影响或控制初级生产力,同时其种群动态变化又可能影响许多鱼类和其他动物资源群体的生物量。 4、有些浮游生物本身就是渔业对象。 5、有些浮游生物可以作为判别水团、海流的指示种。 6、浮游生物尸骸沉积海底形成的沉积物对海洋地质及海洋环境的研究具有重要作用。,浮游生物适应浮游生活具有的结构和能力的几种类型,1、 扩大个体表面或成群体增加浮力 缩小体积可增大相对表面积,从而增加抵抗下沉的阻力。 具有刺毛、突起或连结群体,抵抗下沉。 2、 减轻比重增加浮力
5、产生气体、油等比重轻的物质 分泌胶质。 增加水分。 外壳和骨髂退化或消失。 3、依靠纤毛或鞭毛的摆动及依靠肌肉的收缩运动产生微弱的“主动 性运动” 使生物体向前移动并可使生物保持悬浮状态。,浮游生物的类别,浮游生物是一个大的生态类群,包括浮游植物和浮游动物两大类别。 (1)按浮游生物的个体大小分类 (2)按浮游生活阶段在生活史中所占时期长短 分类,按浮游生物的个体大小分类,A、微微型浮游生物:2m B、微型浮游生物: 220m C、小型浮游生物: 20200m D、中型浮游生物: 2002000m E、大型浮游生物: 2000m20mm F、巨型浮游生物:20mm,按浮游生活阶段在生活史中所占
6、 时期长短分类,A、终生浮游生物:大多数浮游生物属于这一类。 B、阶段浮游生物:即在生活史的某一阶段(一般为幼体阶段)营浮游生活,成体则营底栖生活,特别是在热带、亚热带沿岸浅海区常见。 C、偶然浮游生物:这类原非浮游生物,仅有时(如夜晚)短暂地离开底层营浮游生活,如涟虫类、糠虾类、等足类和介形类等底栖动物。,浮游植物主要类别,单细胞浮游植物是海洋生态系统最主要的自养生物,包括硅藻、甲藻、蓝藻、金藻、绿藻、黄藻等。,浮游动物主要类别,1、原生动物 2、浮游甲壳动物 3、水母类和栉水母类 4、毛鄂动物 5、被囊动物 6、其他浮游动物,(二)、游泳动物,海洋鱼类、哺乳类(鲸、海豚、海豹、海牛)、爬行
7、类(海蛇、海龟)、海鸟以及某些软体动物(乌贼)和一些虾类。,游泳动物的主要类别,1、 鱼类 (1)圆口纲 (2)软骨鱼纲 (3)硬骨鱼纲,2、 其他游泳动物 (1)甲壳类 (2)头足类 (3)海洋爬行类 (4)海洋哺乳类 鲸目 鳍足目 海牛目,三、底栖生物,底栖生物的主要类别 1、底栖植物: (1)单细胞底栖藻类: 蓝藻细菌(蓝绿藻)硅藻类(羽纹硅藻)甲藻类 (2)海藻 (3)维管植物 A、双子叶植物(如红树、秋茄、木榄、桐花树等) B、单子叶植物(如大叶藻、喜盐藻、大米藻等) 2、底栖动物,1、底表生活型 (1) 固着生物 (2) 附着生物 (3) 匍匐动物 2、底内生活型 (1)管栖动物
8、(2) 埋栖动物(底埋动物) (3)钻蚀生物(钻孔生物) 3、 底游生活型,根据底栖生物与底质关系划分的生态类群,1、微型底栖生物:可通过0.1mm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:可被0.11.0mm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、介形类、涡虫类、腹毛类和猛水蚤类组成,也包括有大型底栖动物(如多毛类、双壳类)的幼体。 3、大型底栖生物: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。,根据个体大小划分的底栖类群,五 海洋中悬浮的海洋动物,海洋动物是如何在海洋中停留或生长的呢? 鱼的鳍有哪些类型?是如何工作
9、的呢? 生活在深海大洋中的海洋生物是如何适应该环境的呢? 大洋中有哪些哺乳动物?,远洋环境中的海洋生物主要悬浮在水中生活而不是在洋底上活动。 如前所述,海洋的初级生产者浮游植物主要分布在太阳辐射能可以到达的海水上层透光层。而以此为食的海洋动物为了获得食物,也主要分布在海表层活动。大洋是如此之深,这些海洋生物又是如何适应这个环境,使自己可以保持悬浮在近表层海水中呢?,远洋浮游植物以微型海藻占主导,以其体轻面大沉降阻力大而使其一直悬浮在海水上层。而海洋动物的密度则明显大于水,其表面积小、沉降阻力也小,若没有其他的机制,大部分海洋动物都会沉到海底。而为了使自己一直浮在海水上层,远洋动物必须增加其本身
10、的浮力或一直不断地游泳。为了达到这个目标或适应这个环境,远洋动物都在某一方面进行调整改变。,1、悬浮在海洋中的海洋动物,一些海洋动物增加其浮力是其浮在海洋上层,或在其身体外形成固体储气容器以减少其身体的平均密度,或使其身体变软以增加其面积等。,储气容器(Gas container),空气的密度仅为水的千分之一。所以,若海洋生物中包含一小部分空气,就可以大大减少该生物的平均密度,显著增加其浮力。 比如头足类动物(cephalopods),在其身体上就有一个固体的外壳(储气容器)。,比如鹦鹉螺(Nautilus),就有一个外壳。而墨鱼(Sepia)、深海乌贼就有一个内壳。可根据其包含空气的多少来调
11、节其悬浮的深度。,随着水深增大,压力显著增加,所以这些拥有固体壳的海洋动物必须停留在其可以承受的压力之上,超过一定水深,静水压强就有可能将其固体壳压碎。鹦鹉螺一般需在500m水深以上活动,实际上,鹦鹉螺的活动范围一般都在250m水深以上。,鱼鳔或浮囊(swim bladder),一些游动速度非常慢的鱼类常常会利用其内置器官鱼鳔存放空气,增加其浮力。同时,根据其在海洋中的位置,通过调整其鱼鳔内空气的多少(增加或释放减少)使其悬浮在水中。,浮游动物(Zooplankton),包括微型及相对较大的浮游动物,除浮游植物以外,海洋中浮游动物数量最大,。 微型浮游动物一般都有固体外壳,是海洋中最初级的消费
12、者,是通过形成外壳增加其面积及浮力而保持悬浮在上层透光层水体中。包括 放射虫 有孔虫 桡脚类的动物,放射虫类,硅质外壳,有放射性的穿刺(都放大了约200倍);面积及浮力因此增大,可悬浮在水中;穿刺也可在一定程度上保护自己,有孔虫类,钙质外壳,桡脚类的动物,较大型浮游动物,不借助显微镜,肉眼可见的浮游动物很多。 比如磷虾(krill),非常重要数量也非常多的一类较大型浮游动物;海洋中磷虾的种类超过1500种,其大小普遍小于5cm。,磷虾(krill),被冲上海滩死亡,比如腔肠动物,有柔软的身体,95%以上由水组成。两个基本类型:管水母和钵水母类 管水母类:其气胞囊使其悬浮并随风漂移。有时候,风可
13、以将大量的管水母吹到近岸,随波浪冲上海滩。葡萄牙的僧帽水母的触须长可达数米,并可穿透人的皮肤,释放神经毒素致人伤亡。,图a左为葡萄牙的僧帽水母,右为钵水母;,海洋动物有各种适应方式使自己浮在透光层水体中,包括形成固体壳、鱼鳔、形成很多的刺、须等以增加受力表面积,或形成柔软的躯体以减少其密度。,游泳动物,许多比较大型的海洋动物都可轻易地在海水中游动。包括无脊椎动物鱿鱼、鱼类及海洋哺乳动物。 鱿鱼包括common squid、flying squid及巨型鱿鱼。利用一对鳍及长而苗条的身体在海水中游动,因为其没有气腔,所以需要更多的能量来维持其在水中浮游。鱿鱼的运动速度较快,与其大小类似的鱼的速度一
14、致;捕食时,利用其前端最长的两根触须将食物抓住,八根较短的触须则帮助将食物放到口中。,鱿鱼,鱼鳍,大部分游泳动物都有一对或多对鱼鳍;大多数的鱼类都具备背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍、尾鳍,就像我们的四肢,是鱼类的运动器官。 在游动速度快的鱼类中,尾鳍的作用最重要。,背鳍 - 是鱼类运动和维持身体直立的平衡器官。 胸鳍 - 相当于高等脊椎动物的前肢;位于左右鳃孔的后侧。主要的功用是使身体前进和控制方向或行进中 “煞车“ 的作用。 尾鳍 - 尾鳍位于尾部末端,在鱼的运动中为推进和舵的作用。 腹鳍 - 相当于高等脊椎动物的后肢,不同于胸鳍的是,它的位置随着种类而有很大的不同,是分类上的重要依据。一般而言,硬
15、骨鱼类进化程度愈高,腹鳍的位置愈位于体的前部。 臀鳍 - 位于体后腹面正中的肛门与尾鳍之间,功能与背鳍相似,为维持身体直立的平衡器官。,不同鱼类其尾鳍各有不同的特征,深海游泳动物,生活在深海中(透光层以下海底以上的水体,流动缓慢近似静水,无光完全黑暗、寒冷、巨大的压力等深海环境),且必须适应深海环境。 种类繁多; 食物来源:上层水体中浮游动物或游泳动物的尸体或生物碎片;各类深海游泳动物本身。 食物的缺乏限制了深海动物的数量及大小。因此深海动物基本上个体都比较小,大部分长度小于30cm。还有许多动物新陈代谢速率低以便节省能量。,深海鱼类都有一些特殊的技能或特征去寻找和捕捉食物。 如身体上有传感器
16、如长天线触须或灵敏度高的侧线,侦测水体中其它生物 有很大的眼睛,视力极好(约是我们视力的100倍),可以看到潜在的捕猎者。 大部分深海游泳动物的体表色都是黑色,与深海环境一致,以防止被捕食者发现。 有些动物眼睛是盲的,纯粹以来感官如气味来追踪猎物。,深海鱼,各有其特殊的生存技能(捕食和防止被捕食技能),超过一半以上的深海鱼类可以发光。它们的体内长出了一种能够发光的器官 (photophores),所谓发光器,就是能够产生一些荧光素,这些荧光素与血液中的氧结合,就能发出一种冷光。 还有部分动物是体内有一些能够发光的一些细菌共生,依靠细菌发光的物质来发光,鱼给这些细菌提供了生存的场所,细菌与鱼共生
17、,这些细菌发光,我们看起来就是鱼在发光。,深海鱼类发光的作用,吸引食物 定位,避开陆地 吸引异性,向异性发出信号 作为逃离前的攻击武器,为适应深海环境,深海游泳动物还具备其它一些相对应的特征。大而尖锐的牙齿、可展开的身躯、铰接钳以及大嘴(以便吞食比它本身大的食物)。因深海的食物稀少,一旦碰到食物,口越大,一口吃进的食物就越多,生存的机会就越大。像巨喉鱼的巨大口部成了鱼的主体,其余部分倒像是口的附属部分了。,2、深海游泳动物适应性捕食技能,为在食物缺乏的深海环境中获得食物,深海游泳动物在灵活性、速度、身体长度、身体温度及循环系统等方面都有其独特的特征以适应其深海环境中的生存需要。,灵活性,部分深
18、海动物在捕食时都会在旁边耐心等候,当时机成熟时,会以很快的速度瞬间扑向猎物,如虎头鱼。 也有部分深海动物一直不停地在深海中巡游,寻找猎物,如金枪鱼。金枪鱼游速快,每小时达20海里 。,图a为虎头鱼,图b为金枪鱼,速度及游泳动物的身体大小,一般鱼在巡游时速度较慢,捕食时速度快,逃命时速度最快。 一般而言,鱼越大,其游速越快。如金枪鱼。金枪鱼在巡游时维持一定的速度,其平均速度每秒钟可游过它三个身体长的范围。一种黄鳍金枪鱼的时速达74.6km,但只能维持很少一会儿这样的高速度。 理论上,一个4m长的蓝鳍金枪鱼其时速可达144km。 如鱼一样,鲸类的游动速度也极快,如海豚,其时速度达44km,而杀人鲸
19、在短时间内其时速度可达到55km。,深海冷血与暖血动物,大部分深海鱼类是冷血动物,其体温与周围海水的温度近似一致,一般而言,这些鱼类的游动速度较慢。 鲭鲨和金枪鱼都属于暖血动物,其体温比周围海水温度高。不管海水温度是多少,蓝鳍金枪鱼的体温一直维持在3032。一般而言,其体温与海水温度之差不超过5 ,所以,金枪鱼一般在暖水中活动。,金枪鱼的温度为什么会比周围水温高呢? 原来它身体两侧有皮肤肌肉血管网丛,经科学家周密研究,金枪鱼的体温比周围水温高出9。这种不知疲倦的快速游泳者,肌肉收缩力量是使它们体温升高的主要原因。沿金枪鱼脊柱两侧强有力的肌肉和皮肤上大量的血管网丛,表明这些部分的新陈代谢特别旺盛
20、,因而金枪鱼的鱼肉似牛肉,是紫红色的。其中血红索含量很高,低脂而高强蛋白,所以营养价值高。 为什么这些鱼类消耗这么多的能量来维持其高体温呢?增加其寻找和捕获食物的能力。,3、游泳动物避免被捕获的适应性问题,由于深海食物的缺乏,寻找和捕获食物占据了深海动物的绝大部分时间。部分动物依靠其灵敏快速的移动捕获掠夺其它海洋动物,也有些滤食动物直接通过过滤海水来捕获小型的海洋动物。 大部分海洋动物都有其独特的适应性技能来避免被捕食的命运。如高速度、伪装、与环境同化等等。也有通过鱼群(schooling)来避免。,鱼群(schooling),所谓“群”是指数量庞大的鱼或鱿鱼或虾集中在一起形成组织良好的“社会
21、群落”。 在这个“群”中,单个个体间间隔均匀,都向同一个方向运动。 组成“群”的优点在哪里呢? 利于繁殖,最重要的是避免被捕食者捕获。,4、海洋哺乳动物,海洋哺乳动物具有哺乳动物的一般特性。 海洋哺乳动物包括食肉类、海牛类、鲸类三类至少116种哺乳动物。,海洋食肉类动物,海洋食肉类动物的代表包括海獭(sea otters)、极地熊(pole bears)以及鳍足类动物包括海象(walrus)、海豹(seal)、海狮(sea lion)等,海獭是肉食兽中唯一的海栖动物。成年雄海獭体长1.47米,体重45千克。雌海獭体形娇小,体长约1.39米,体重约33千克。海獭的尾巴长约3040厘米。它的头很小
22、,身躯肥胖,前肢短而裸露,后肢长而扁平,趾件间有蹼,成鳍状,适于游泳和潜水。海獭主要生活在海中,仅休息和生育时上岸,甚至睡觉时也在海里漂浮。海獭是海兽中会利用工具捕食的动物。海獭具有一层厚密的体毛。它的皮毛是哺乳动物中的密度最高的。,海獭,北极熊,海象,海豹,海狮,海牛类动物,海牛及懦艮,鲸类,包括各种鲸鱼、海豚 它们中的大部分种类生活在海洋中,仅有少数种类栖息在淡水环境中,体形同鱼类十分相似,体形均呈流线型,适于游泳,所以俗称为鲸鱼。因为鲸类动物具有胎生、哺乳、恒温和用肺呼吸等特点,因此属于哺乳动物。,鲸类动物的共同特点是体温恒定,大约为35.5左右。皮肤裸出,没有体毛,仅吻部具有少许刚毛,
23、没有汗腺和皮脂腺。皮下的脂肪很厚,可以保持体温并且减轻身体在水中的比重。头骨发达,但脑颅部小,颜面部大,前额骨和上颌骨显著延长,形成很长的吻部。颈部不明显,颈椎有愈合现象,头与躯干直接连接。前肢呈鳍状,趾不分开,没有爪,肘和腕的关节不能灵活运动,适于在水中游泳。后肢退化,但尚有骨盆和股骨的残迹,呈残存的骨片。尾巴退化成鳍,末端的皮肤左右向水平方向扩展,形成一对大的尾叶,但并不是由骨骼支持的,脊椎骨在狭长的尾干部逐渐变细,最后在进入尾鳍之前消失。尾鳍和鱼类不同,可作上下摆动,是游泳的主要器官。有些种类还具有背鳍,用来平衡身体。它们的骨骼具有海棉状组织,体腔内有较多的脂肪,可以增大身体的体积,减轻
24、身体的比重,增大浮力。,它们的眼睛都很小,没有泪腺和瞬膜,视力较差。没有外耳壳,外耳道也很细,但听觉却十分灵敏,而且能感受超声波,靠回声定位来寻找食物、联系同伴或逃避敌害。 用肺呼吸,左右各有一叶肺,其中有许多毛细血管,富有弹性,能有助于氧的流通,适应在水面上进行的气体交换,每隔一段时间需要浮出水面来进行换气,也能潜水较长时间。,杀人鲸捕食,海洋游泳动物种类繁多,其特征、生活习性等具体的内容请有兴趣的同学进一步参考海洋生物教材或网络文献。,六 不同生态环境的海洋生物,岩石基底的岸滩上有哪些类型的动物? 沉积物覆盖的海底上有哪些类型的动物? 珊瑚生长的必要条件是什么? 为什么珊瑚在营养物质耗尽的
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