非生物因子.

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1、第三章 海洋非生物生态因子 及其生态作用 学习目的 掌握环境和生态因子的基本概念，生态因子作用的一 般规律，以及生物与环境之间的辨证关系。 了解海洋环境中光、温度、盐度、海流等主要生态因子 的分布特征及其生态作用。 了解溶解气体主要组分的来源与消耗途径及其与生物 代谢活动的关系。 第一节 环境(environment)与生态因子 (ecological factors) （一）环境 生物栖息的空间和直接或间接影响生物的各种 环境因素，这些因素形成一个相互作用的系统。 （二）生态因子 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。如光照、温度、盐 度、海流和各种溶解气体。

2、 （一）海水中光的衰减及海水的透明度 因反射、海水吸收、悬浮与溶解物质的吸收与散射，光 照强度迅速衰减。 第二节 光 照 I0：海表面光强；ID ：深度D处光强；K： 消光(衰减)系数 K lnI0lnID D ID I0 ekD 透明度T（transparency）： T=I/I0 因而 lnT=|K | 间接地估算调查海区的消光系数K 光合作用有效辐照 n补充图李冠国P23 n波长大于700nm的红外线辐射被 吸收转为热能，波长波长小于 380nm被吸收散射。只有 400700nm的可见光可透入水层 供光合作用使用，这部分光为光 合作用有效辐照（PAR） n在清澈的大洋中，蓝光透射深度 最

3、大，红光最小；在沿岸水域通 常含有一些物质，所以蓝光被吸 收，绿光透射深度最大。 1透光层，也称真光层（euphotic zone 或photic zone）： 有足够 的光可供植物光合作用，通常以光照强度为1%海面光照强度的深 度表示透光层的深度。 2弱光层（disphotic zone）：在透光层下方，植物在24h内的光合 作用量少于其呼吸消耗，深度由80100m向下延伸至200m左右， 鱼类和某些无脊椎动物有视觉感。 3无光层（aphotic zone）：弱光层下限至海底，没有从海面透入的 具有生物学意义的光照，植物不能生存。生活在这里的动物主要是 一些肉食性和碎食性的种类。 根据在垂直

4、方向上的光照条件分为几个层次： 光在海洋中的水平分布 太阳辐射具有明显的纬度梯度： 热带海区一天中白天与黑夜各约12h, 温带海区夏季光照时间超过12h, 冬季少于12h 在极区，持续6个月的低能光照与6个月的黑暗交替。 光照强度与浮游藻类光合作用速率的关系 n最适光强：光合作用强度最大值所需之光强 n饱和光强：光合作用不随光强增加而增加或下降 n光抑制： 光强继续增加，光合作用出现明显下降 海洋藻类的光合作用与辐照度的关系因种而异 图3-7 浮游植物的光饱和值还与纬度有一定关系 海洋藻类光合色素对不同波长的吸收 nChl-a主要吸收蓝光、红光 n -胡萝卜素吸收绿光 n辅助色素使藻类吸收可见

5、 光范围扩大为400700nm 太阳辐射与海洋动物的体色 n海洋动物的体色表现出对光照的适应性。主要表现在动物体色与生活背景的一 致性和光照条件或生活环境改变时的变色现象。 n生活在浒苔和石莼等藻体间的藻虾属，肢体颜色为绿色。在热带珊瑚礁区域的贝类、甲壳 类、鱼类因为生活环境背景的颜色五彩缤纷，其体色也一样鲜艳夺目。 n大洋和海水上层的动物体色一般都十分透明或显示很淡的颜色。如纽鳃樽、桶海樽、水母 类、桡足类。蓝色也是生活在外海表层动物体色的显著特征，包括飞鱼、鲭、金枪鱼、银 币水母、帆水母、大眼剑水蚤。 n水深300500m的水层中，红色和深色动物显著增多，如深色的圆罩鱼、长轴螺，红色的 虾

6、类和桡足类中的真刺水蚤属，棕色的深水水母。 n光照条件影响下，还能变色。如藻虾属以变色著称。背景颜色改变时随之改变，不管白天 体色如何，夜间一律变为透明的蓝色。 n动物的保护色分为伪装色和警戒色，警戒色在陆生动物中极为常见，而伪装色在水生生物 ，特别是海洋动物中比较普遍。 n海洋浮游动物在夜晚升到表层，随之黎明来临又重新 下降。 n种类：包括浮游甲壳类、水母、管水母、栉水母、毛 颚类、翼足类及很多鱼类、头足类。 浮游动物昼夜垂直移动现象 生物发光 n细胞内发光：夜光虫为代表，当其细胞受到刺激时，细胞质中发光 颗粒收缩时发出浅蓝色光 栉水母中的带水母发光是依靠体内一种特殊 蛋白。它们借助极度变态

7、的纤毛黏合而成的八条栉板进行运动发光。单 细胞甲藻类、放射虫、甲壳类的磷虾和某些鱼类都是细胞内发光。 n细胞外发光：头足类中的萤乌贼全身布满了发光器，它可以让全身 发光器同时发光，也可以协调身体各部分的发光器交替地发光并构成色 彩各异的图案引诱猎物。深海的鮟鱇雌性个体的发光器位于头部上方， 酷似头顶上的一盏灯笼，发光是依靠共生于发光器中的细菌发光。 n发光机制：公认的是绝大多数生物发光是在荧光素酶作用下氧化有机 物荧光素的结果。但腔肠动物水母体内有一种荧光蛋白代替了荧光素。 n海洋生物发出的光属于冷光：生物发光的化学反应中能量不是 以热的形式释放，没有二氧化碳产生，被激活的分子以光子形式将能力

8、 释放出来。人类以模拟发光物质的结构合成荧光素生产出五颜六色的冷 光源灯。 第三节 温 度 补充李冠国P29图 根据海水表面平均温度可划分生 物地理带： 热带：25 亚热带：15 温带：5 （北线），2 （南线 ） 寒带：02 或5 一、海洋表层水温变化 海洋表层水温变化 n日变化：大洋区25 15 南海南部、东海 东部和台湾东部 赤道附近的热 带海区 亚热带种2025 东海西部和东北 部海域、南海北 部海域近岸 温水种 暖温种1220 025 北部的渤海和黄 海海域 中纬度的温带 海域 冷温种 412 冷水种 亚寒种04 10 渤海和黄海近岸 极地海洋及临 近寒冷海区 寒带种 0 两极同源：

9、南北两半球中高纬度的海洋生物在系统分类上 表现有密切的关系 ，有相应的种、属、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海洋生物，其分 布可能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。 温度与海洋生物的迁移 n产卵洄游：我国东海带鱼在春季水温上升时从外海向近海移 动并向北，于5、6月份延续至10月份在鱼山、大陈近海和舟山近 海产卵。 n索饵洄游：生殖后鱼群在长江近海索饵，一部分鱼群往北， 有的年份可达青岛外海与黄渤海群体混群索饵。 n越冬洄游：秋末冬初水温下降，索饵鱼群往南洄游至嵊山海 域。随着水温继续下降，鱼群继续南下或向外海越冬。 Q1

10、0 = （R2/R1）10/（t1 t2） Q10一般介于23之间 如一种虾5 时心率每分钟100，25 时400，则： Q10 = （400/100）10/（255）= 2 温度对新陈代谢和发育生长的影响 温度系数： Q10 T 时的代谢速率 （ T10）时的代谢速率 温度与生殖、生长和发育的关系 1生殖区与不育区： 2有效积温法则： K N（T C） K热常数(thermal constant)：完成某一发育阶段所需总热量 C 生物学零度(biological zero)：发育起点温度 N 发育历期，即完成某一发育阶段所需的天数 T 发育期的平均温度 应用：在适温范围内，提高温度可促进性腺

11、发育、繁 殖、生长。 第四节 盐 度 （晒盐的话题） 盐度（salinity）：溶解于1 kg海水中的无机盐总量（克）， 1000克海水中含有35克溶解盐类，即盐度 为35 ，实际测量时根据海水的组成恒定性规律， 测定海水中的含氯量来换算成盐度。 实用盐度值： 用电导率换算成盐度值，无量纲，即盐度为35 实际应用中可用各类海水盐度计测量获得。 盐度的定义 海洋表层盐度分布 大洋表层水 3436， 赤道海区 34.5 纬度2030海区 36 温带海区： 盐度下降至与 赤道处相当。 两极海区 34 浅海区 2730 红海表面盐度大于4%，因为蒸发量大，死 海？。黑海位于欧洲和中亚之间是世界上 最大

12、的内陆海，表层海水盐度极小 半封闭海区如波罗的海盐度低于25. 大洋盐度垂直分布 次表层（高盐水）：从南北两半球副热带高咸表层 水下沉后向赤道扩展。 中层（低盐水）：从南北两半球中高纬度表层水下 沉向低纬扩展。 深层和底层水：分别从高纬度和极地低盐低温上层 水下沉后向大洋底扩散。深层水盐度35，温度3 ；底 层水盐度34.6，温度-1.9 多数海洋无脊椎动物：不能主动调节渗透压，体液与海水渗透压相 等或相近，一般不能离开海水生活。 大部分海洋硬骨鱼：能主动调节渗透压，通过鳃把多余的盐排出体 外或减少尿的排出量或提高尿液的浓度，低盐 环境下鳃主动吸收离子，排出量大而稀的尿液 等方式来实现体液与周

13、围介质的渗透调节。（海水渗透压高于体内血液的渗透压，体内的水分 从鳃和体壁扩散到体外，海水的盐分不断进入体内。因此，它们属于低渗压类型，需要进行低渗压调节。调节的 目的是补偿水分和排出多余的盐分，调节途径通过鳃把多余的盐分排出体外，经常吞饮海水，肾小球退化，排出 的尿量很少，且尿中盐的浓度很高。） 软骨鱼：能主动调节渗透压，提高血液尿素含量来维持高渗透压。（如鲨赤豇和鳐等，其血液的渗透压略高于海水， 血液之所以能维持高浓度，主要是靠储存尿素的作用。尿素本来是有机体应排出的含氮废物，但在软骨鱼的进化 中，反而被作为有用物质重新利用起来了。） 洄游鱼类：1降低体表渗透性（如鳗鲡）2调整肾排尿量（淡

14、水中多排 尿，海水中少排尿）3海水中鳃排出盐，淡水中摄取盐。（包括溯河性的鲑、鳟鱼类和降河的鳗鲡。当它 们在海洋里生活时时低渗压类型，到淡水中又变成高渗压类型。它们的调节途径通过鳃在海水中帮助排盐，在淡 水中又能摄取盐；在海水中能大量吞饮海水；由于体表渗透性很低，通过肾脏功能的调节，可改变尿量，在淡水 中排尿量大，在海水中排尿量小。 论述题：当洄游鱼类从海洋中游进淡水河中，是如何进行调节体内渗透压的？海洋温度的季节变化有什么特点？ 盐度与海洋生物的渗透压 盐度与海洋生物的分布（狭盐性生物与广盐性生物） 1. 狭盐性生物（stenohaline）：对盐度变化敏感，如深海 和大洋中生物 2. 广盐

15、性生物（euryhaline）：能适应海水盐度剧烈变化，如沿海 、 河口地区生物，洄游性动物。弹涂 鱼、鲻鱼、梭鱼 不同盐度海区物种数量的差异 盐度的降低和变动，通常伴随着物种数目的减少，海洋动 物区系在生态学上的重要特点，是以狭盐性变渗压种类为 主的。 第五节 海流 反气旋环流：南北太平 洋表层各种形成一个以亚 热带为中心的环流 气旋环流 南极绕极流 （一）海流有扩大海洋生物分布的作用 暖流可将南方喜热性动物带到较高纬度海区；而寒流则可将 北方喜冷性动物带到较低纬度海区。 海流也有助于某些鱼类完成“被动洄游”。 （二）海流与海洋生物生产力的关系 海水的辐散或辐聚关系到海洋表层浮游植物所需营养

16、盐类能否得到补充。 海洋中几个强大的暖流和寒流交汇的海区，多形成世界上良好的渔场。 （三）影响气候 黑潮输送热量相当于每秒燃烧38000吨石油。 海流的生态作用 第六节 溶解气体 影响海水中溶解气体含量的主要因素： 各种气体在水中的溶解度不同； 温度与盐度的影响，通常是温度和盐度越低，溶解量越 高； 与生物的活动有关。 一、溶解氧（O2） 海水中溶解氧：08mg/L氧饱和度的含义白天水 生植物光合作用旺盛时水中溶氧可达 100140% 来源：大气溶解与浮游植物光合作用 消耗：海洋生物呼吸、有机物质分解、还原性无机物氧化。 表层：含氧量高 400800米处： 最小含氧层 1000米以下：含 量逐渐上升。 黑海地理位置图 n孤立海盆，海水停滞不动，含氧量不足 出现H2S，其最大深度为2104米，而动物 生存的下界只到130米190米，除了厌