海洋与海洋生物间的省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章第三章 海洋与海洋生物间海洋与海洋生物间 相互关系相互关系第1页第一节 海洋概论第二节 海洋环境原因及其与海洋生物 间相互关系 主要内容主要内容第2页第一节 海洋概论海洋概论一、导论二、海水特征及其对海洋生物生活意义三、世界大洋四、中国海五、海洋环境划分第3页一、导论导论（一）基本知识地球面积：5.1108Km2海洋面积：3.62108Km2平均深度：3800m最大深度：11034m海洋体积：13.7108Km3第4页世界地图世界地图马里亚纳海沟底马里亚纳海沟底部计算机三维图部计算机三维图第5页（二）海与洋区分海洋海是洋边缘部分，隶属各大洋，以海峡或岛屿与洋相通或相隔，面积较小，约占海洋总面积11是地球上连续咸水水体主体部分，面积辽阔，远离大陆离大陆近，深度较浅，普通在m以内水体深，普通在m以上不含有独立潮波系统和时尚系统含有独立潮波系统和时尚系统水文情况受大陆影响，各种环境因子改变猛烈，并有显著季节改变水文情况不受或极少受到大陆影响，相对比较稳定沉积物多为陆相沉积沉积物多为海相沉积第6页1、最大海是位于太平洋珊瑚海（CoralSea），面积为4.79106Km2。2、最小海是马尔马拉（Marmara），面积为1.1104Km2。第7页（三）海分类依据所处位置，能够分为：边缘海、陆间海、内陆海、海湾、海峡等。边缘海：靠近大陆边缘海，它以岛屿、群岛或 半岛与大洋相隔。黄海、东海和南海。内陆海：深入大陆海成为内陆海。渤海、波斯 湾、红海、黑海和波罗海。第8页二、海水特征及其对海洋生物生活意义二、海水特征及其对海洋生物生活意义1、海水中溶解物质第9页2、海水热学特征 热容量、蒸发潜能、比热容和热导率都是海水热力学特征。海水热容量和蒸发潜热很大，所以含有相当高组织温度大幅度突发性改变能力。导热性很小，热量向周围扩散很慢，水域温度比较稳定。海洋为其中生物生存及生命活动提供了一个相对稳定温度环境条件。第10页3、海水为微碱性缓冲溶液4、海水密度海水密度是温度、盐度、压力函数，通常是随温度升高而减小，随盐度和压力增加而增大。海水密度大，重力效应对海水中生物影响较小，不需要坚强骨骼系统。第11页5、海水黏性其实质是海水对流动阻力，通常随温度升高而变小，随盐度增加而变大。6、海水表面张力随温度和盐度升高而增大。海蜘蛛依靠表面张力生活在海洋表面。海蜘蛛第12页三、世界大洋第13页四、中国海1、渤海2、黄海3、东海4、南海第14页中国海及相邻海域第15页五、海洋环境划分五、海洋环境划分（一）海洋三大环境梯度（二）海洋环境划分第16页（一）海洋三大环境梯度 1、从赤道到两极纬度梯度2、从海面到深海海底深度梯度3、从沿岸到开阔大洋水平梯度第17页1、从赤道到两极纬度梯度主要表现为赤道向两极太阳辐射强度逐渐减弱，季节差异逐步增大，每日光照连续时间不一样，从而直接影响光合作用季节差异和不一样纬度海区温跃层模式。第18页2、从海面到深海海底深度梯度主要因为光照只能透入海洋表层（最多不超出200m），其下方只有微弱光或是无光世界。温度也有显著垂直改变，底层温度很低且较恒定，压力也随深度而不停增加，有机食物在深层很稀少。第19页 3、从沿岸到开阔大洋水平梯度从沿海向外延伸到开阔大洋梯度主要涉及深度、营养物含量和海水混合作用改变，也包含其它环境原因（如温度、盐度）波动展现从沿岸向外洋减弱改变。第20页（二）海洋环境划分水层环境：从海水表层到大洋最大深度，即覆盖于海底之上全部海域。水底环境：包含全部海底以及高潮时海浪所 能冲击到全部区域。第21页水层环境水平方向划分近海带（neritic）：又称沿岸区和近岸区。大洋区（oceanic）：又称远洋区，占世界海洋大部分。近海带与大洋区在水层垂直方向界限通常是在200m等深线处。此处普通是大陆架边缘，同时大致上相当于水层环境中真光带和无光带界限。第22页1、近海带特点：（1）盐度改变幅度较大，普通盐度低于大洋；（2）环境理化原因含有季节性和突然性改变；（3）因为受大陆径流影响，营养元素和有机物质丰富；（4）生物种类和生物量大，生物多为广温性和广盐性；（5）是许多经济生物产卵场、索饵场和栖息地。第23页2、大洋区环境特点（1）空间辽阔，垂直幅度大；（2）透明度大，展现深蓝色；（3）化学成份稳定，盐度较高，营养成份较低；（4）生物种类和生物密度低；（5）理化性质在空间和时间上改变不大。第24页3、大洋区分层上层（epipelagiczone）：0200m，亦称有光带。中层（mesopelagiczone）：2001000m，有光透入但满足不了浮游植物光合作用需求。深层（bathypelagiczone）：10004000m。深渊层（abyssopelagiczone）：40006000m。超深渊层（hadalpelagiczone）：6000m以下。深层和深渊层统称无光带，或称黑暗带。第25页第26页水底环境1、水底环境划分潮上带（supratidalzone）：高潮线以上。潮间带（intertidalzone）：有潮汐现象和受潮汐影响区域。潮下带（sub-tidalzone）：潮间带下限至水深200m。深海带（bathyalzone）：水深200至10004000m。深渊带（abyssalzone）：深海带以下至6000m。超深渊带（hadalzone）：深渊带以下。第27页2、深海海底环境特点光线极微弱或完全无光；部分海底温度终年很低（-15），无季节改变，但在热液喷口海底水温改变急剧；海水极少垂直循环，仅微弱水平流动；没有光合作用植物生长，但有化能合成细菌作为生产者，所以生活着不少种类底栖生物。第28页第二节第二节 海洋环境原因及其与海洋海洋环境原因及其与海洋 生物之间相互关系生物之间相互关系环境概念广义概念：是指某一特定生物体或生物群体以外空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体一切事物总和。在生物科学中概念：环境是指生物栖息地，以及直接或间接影响生物生存和发展各种原因。在环境科学中概念：人类是主体，环境是指围绕着人群空间以及其中能够直接或间接影响人类生活和发展各种原因总和。第29页主要内容主要内容（一）生态因子与海洋生物间相互关系（二）海洋沉积物与海洋生物间相互关系第30页（一）生态因子与海洋生物间相互关系1、生态因子定义2、生态因子作用普通特征3、生态因子限制性作用4、生态因子生态作用第31页 1、生态因子定义 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环境要素。包含温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其它相关生物等。第32页2、生态因子作用普通特征（1）综合作用（2）主导因子作用（3）直接作用和间接作用（4）阶段性作用（5）不可替换性和赔偿作用第33页3、生态因子限制性作用 限制因子（limitingfactors）：任何一个生态因子只要靠近或超出生物忍受范围，就会成为该物种限制因子。利比希最小因子定律（LiebigsLawofMinimum）：当一个植物对某一营养物质所能利用量已靠近其所需量最小值时，该营养物质就必定会对该植物生长和繁殖起限制作用并成为限制因子。第34页谢福德耐受定律（ShelfordsLawofTolerance）：生物存在与繁殖，要依赖于某种综合环境因子存在，只要其中一项因子量或质不足或过多，超出某种生物耐性极限或生态幅，则使该物种不能生存，甚至灭绝。生态幅：每一个种对环境因子适应范围大小，决定于各个种遗传特征。第35页4、生态因子生态作用生态因子非生物因子：也称理化因子，海洋环境(abioticfactor)非生物因子包含光照、温度、盐度、海流、各种溶解气体和悬浮物质等。生物因子（bioticfactor）第36页非生物生态因子A、太阳辐射（solarradiation）B、温度C、盐度D、波浪、海流和潮汐E、溶解盐类、溶解气体F、海水中有机物第37页A、太阳辐射a、概念太阳辐射，即光照是海洋环境中最主要生态原因之一，它直接影响海洋中有机物质生产。太阳辐射是海水中热量主要起源，不但对海洋生物生活有主要影响，对地球上生命活动都含有直接或间接主要作用。第38页太阳辐射在海水中不一样深度光照强度：ID和I0分别表示在深度D处和海面光强；K是平均消光系数或称衰减系数；e为自然对数底；D是深度。第39页饱和光强 在低光照条件下，光合作用速率与光强成正比关系。伴随光强继续增加，光合作用速率逐步到达最大值，这种光强称饱和光强，用IK表示，即光合作用速率不再随光强增加而上升。假如光强继续增加，光合作用会因光照过分而受到抑制，光合作用速率将下降。第40页b、光照与海洋植物垂直分布生活在浅海植物由沿岸浅海向下依次为绿藻、褐藻和红藻。成带分布原因：植物对光照强度适应结果；植物对水中光照性质适应结果。藻类对光照调整适应：增加光合作用辅助色素和增加叶绿素数量（浓度）以增加吸收光谱中间部分。第41页c、光照与海洋动物垂直分布光照条件地理差异，能够改变浮游动物分布水层。浮游动物垂直分布季节改变。一些种类不一样世代个体分布于不一样水层。生活史不一样时期分布于不一样水层。海洋动物昼夜垂直移动现象。“最适光强”假说：浮游动物停留在最适光强区，当光照超出其最适光强时，动物表现为负向光性；低于最适光强时，表现为正向光性。第42页d、光质生态作用第43页 不一样光质对植物光合作用、色素形成、向光性、形态建成影响不一样。光合作用光谱范围只是可见光区。可见光对动物生殖、体色、迁徙、生长、发育都有影响；不可见光对生物影响也有多方面。第44页不可见光对生物影响 昆虫对紫外光有趋光现象，草履虫则为避光反应。紫外光致死作用：波长360nm开始杀菌；波长340-240nm可使细菌、真菌、线虫卵及病毒停顿活动；波长200-300nm杀菌力强，能杀灭空气、水面及物体表面微生物。第45页紫外光杀生物机理细胞对光波吸收谱线有一个规律，在250270nm紫外线有最大吸收，被吸收紫外线实际上作用于细胞遗传物质即DNA，它起到一个光化作用，紫外光子能量被DNA中碱基对吸收，使DNA分子中相邻嘧啶形成嘧啶二聚体,抑制DNA复制与转录等功效。使细菌当即死亡或不能繁殖后代，到达杀菌目标。嘧啶二聚体第46页e、太阳辐射与海洋动物体色 海洋动物体色也表现出对光照适应性。主要表现在动物体色于生活背景一致性和在光照条件或生活（环境）背景改变时动物变色现象。第47页 水蜗牛身体已经完全透明，壳已经退化，脚进化成肌肉发达鳍。因为没有阳光，眼睛尤其发达，突出在身体外，捕捉细微光线，观察全部经过猎食对象。水蜗牛第48页 管水母体色以蓝色为主，在钟状头下，连着一串胃和触角，每个胃会利用触角自行觅食。管水母第49页一只变色鱿鱼正在吞噬自己同类，变色鱿鱼能随环境改变而改变身体颜色，在深海1800米以下，一些生物眼中海水是淡红色，所以它将自己变成红色。被吞噬鱿鱼低级一些，它不但不会改变颜色，还进化成致命白色。在深海，白色是最危险颜色。变色鱿鱼第50页B、温度a、海水温度水平和垂直分布第51页第52页 在开阔大洋表面混合层下，从200300m至1000m处，温度下降快速，这一水层被称为永久温跃层（permanentthermocline）。永久温跃层与表层较暖低密度水和底层冷高密度水之间水密度改变是一致，这一海水密度快速改变去，被称为密度跃层（pycnocline）。它作为一个屏障影响着水垂直循环，同时还影响着对海洋生物产生作用一些化学物质垂直分布。温度和密度急剧改变对海洋动物垂直移动也有限制作用。第53页 季节跃层（seasonalthermocline）：温带气候夏季，在风力弱而太阳辐射强时，没有湍流混合使热量向下方移动，在近表层水中形成了热分层。第54页最高温度（maximumtemperature）：生物生命温度上限。群绝育蛋白质康凝固能力，或酵素耐热性能。最适温度（optiumtemperature）：广义得知生物能正常生活温度范围，狭义则指生命活动最旺盛时温度，这很可能是一个较狭小温度范围。最低温度（minimumtemperature）：及生物生命活动温度下限，在此温度以下，生命即死亡。第55页b、温度与代谢作用通常，在适温范围内代谢作用是随温度增高而加强。第56页温度系数（temperaturecoefficient,Q10）：体温每升高10时新陈代谢速率改变。Q10=Tb时代谢速率/(Tb-10)时代谢速率生物学上Q10普通介于23之间。第57页c、温度与海洋动物生殖每一个动物都有一个显著生殖季节。通常情况下，温带海洋动物主要生殖期是在春季，有时也会延续至夏季。通常，在一定范围内温度高即会加速发育过程，而且发育速度加紧与温度升高成正比。第58页生物学零度（biologicalzero）：生物进行生长发育最低温度（即发育界限）以下温度。有效积温法则：胚胎发育所必需总热量基本上是一个常数，称为热常数，即指发育期平均水温与发育所经过天数或时数乘积是一个常数。K=N(T-C)K为热常数，即完成某一发育阶段所需总热量；N为发育历期，即完成某一发育阶段所需天数；T为发育平均温度；C为生物学零度。第59页第60页d、温度与海洋动物个体大小及寿命生活在冷水中生物个体常比生活在暖水同类生物个体大。变温动物寿命在低温条件下通常较长。e、温度与海洋生物体内钙质积累在高温下，钙在动植物体内积累量远比低温时多。第61页e、温度与海洋动物形态结构鱼类尾椎骨数目和鳍条数目在冷水中显著增加，身体也增大。低温环境动物体表从属器官缩小。f、温度与海洋动物分布与行为鱼类洄游与温度亲密相关。第62页北极熊北极海豹第63页C、盐度a、盐度定义盐度是海水总含盐量度量单位，当碳酸盐全部转化为氧化物，溴和碘已为氯取代，全部有机物均已完全氧化时，1kg海水中所含全部可溶性无机物总质量（g）,或简单地定义为溶解于1kg海水中无机盐总质量(g)。第64页b、海洋盐度分布大洋表层水盐度改变不大（3237），平均为35。纬度2030海区较高。温带和两极海洋及热带海区赤道带盐度较低。原因不一样：赤道带盐度较低，是因为大量降雨和风速减弱缘故；两极海水盐度较低是因为低温蒸发弱和极地融冰。第65页“Marcet标准”（海水组成恒定性规律）尽管大洋海水盐度是可变，但其主要组份含量百分比却几乎是恒定，不受生物和化学反应显著影响，此即所谓“Marcet标准”，或称海水组成恒定性规律。第66页第67页半 咸 水 或 咸 淡 水：是 海 水 和 淡 水 混 合 而 盐 度 下 降海水，称为半咸水或咸淡水。浅海区盐度较大洋低，且波动范围也较大（2730）；半封闭海区（如波罗海）盐度则低于25；河口区受淡水影响更为显著，盐度改变更大（030）。超盐水：盐度超出40海区海水（如红海、热带近岸泻湖）称为超盐水。第68页红海卫星图片第69页c、盐度对海洋生物影响(a)盐度与海洋动物个体大小第70页(b)盐度与海洋生物渗透压变渗透压动物（poikilosmoticanimals）：渗透压调整适应不完全，与外界环境是等渗压或靠近等渗透压，大多数海洋无脊椎动物。等渗透压动物（homoiosmoticanimals）：又称渗压调变生物，能够保持与环境不一样渗透压，能够高于环境或低于环境，并含有正常渗透压调整机能，全部海洋硬骨鱼类。第71页(c)盐度与海洋生物分布狭盐性生物：对盐度改变很敏感，只能生活在盐度稳定环境中。深海和大洋中生物，是经典狭盐性生物。广盐性生物：对于海水盐度改变有很大适应性，能忍受海水盐度猛烈改变，沿海和河口地域生物以及洄游性动物都属于广盐性生物。比如弹涂鱼能生活在淡水中，也能生活在海水中，这是它们长久适应不一样盐度环境结果。第72页D、波浪、海流和潮汐 海水在水平方向流动有海流和时尚两种。海流：在一年中，其流向几乎是恒定，流速流量则能够随季节改变。时尚：其流速、流向在一天中有周期性改变。第73页a、海流分类海流按温度特征可分为寒流和暖流。寒流：指水温低于流经海区水温海流，通常是从高纬度流向低纬度（如千岛寒流），寒流普通低温低盐，透明度较小。暖流：指水温高于流经海区水温海流，通常是从低纬度流向高纬度如（黑潮暖流），暖流普通高温高盐，透明度也较大。第74页第75页b、海流生态作用(a)海流对海洋生物最直接影响是在于海流散播和维持生物群作用。暖流可将南方喜热带性动物带到较高纬度海区。寒流则可将北方喜冷性动物带到较低纬度海区。海流也有利于一些鱼类完成“被动洄游”。第76页 海流将浅水区内底栖动物浮游性卵和幼体带到很远但又适宜栖息地方，在变态后就定居下来，扩大了底栖动物分布范围。在一些封闭海区，依靠海流作用，从外地输入幼体来维持其独立生物群。比如，在北大西洋藻海中，微弱反气旋型环境流形成一个半永久性闭合系统，这里堆积了伴随海流漂流而来大量岸边固着植物马尾藻，形成一个特殊生物群。第77页(b)海流与海洋生物生产力关系主要表现在海水辐散或辐聚与海洋表层浮游植物所需营养盐类能否得到补充相关。表层无机营养盐类（硝酸盐、磷酸盐等）含量很低，而这些营养盐却在深层大量积累。所以，凡是有海水涌升海区，表层营养盐很丰富，浮游植物繁殖茂盛，浮游动物和鱼类等消费者也可取得丰盛食物。第78页 海洋中几个强大暖流和寒流交汇海区，多形成世界上良好渔场。如太平洋北海道渔场、大西洋纽芬兰渔场和北海渔场。在中国海，台湾暖流和不一样性质水系（如沿岸水、冷水团等）交汇面，也都有良好渔场，如烟威渔场和舟山渔场等。第79页E、溶解盐类和溶解气体 a、溶解盐类磷和氮等盐类含量少，再加上植物利用和动植物代谢作用影响经常有显著改变，这类元素成为生殖元素。海水中溶解盐类中，只有N和P对海洋生物常有限制作用。磷在天然水中含量很低，相对数量比氮少，所以，磷是浮游植物生长主要限制因子。第80页 普通认为，铁、氮和磷同为浮游植物生长（尤其是叶绿素形成）所必需元素。过去认为铁可能是浮游植物生长限制原因之一。实际上，因为浮游植物身体表面吸附有相当数量铁化合物，而普通浮游植物利用少许铁能力很强，加以铁作用与氮和磷相关联，铁相对量往往超出所需量。所以，铁在自然水域中不一定有限制作用。第81页影响海水中溶解气体含量主要原因：各种气体在水中溶解度不一样；温度与盐度影响，通常是温度和盐度越低，溶解氧越高；与生物活动相关（光合作用、呼吸作用、分解作用）。第82页b、溶解气体(a)溶解氧(b)二氧化碳、pH和氧化还原电势差第83页(a)溶解氧 海水中溶解氧质量浓度约为08.5mg/L，生物对海水氧含量有非常主要作用。溶解氧起源：大气中氧气可大量地溶入表层海水；绿色植物进行光合作用所放出游离氧逸出。第84页溶解氧在不一样水层浓度 表层海水中溶解氧浓度最高。通常处于对应大气压和海水温度条件下饱和状态。在浮游植物大量繁殖海区，水中溶解氧出现暂时过饱和现象，饱和度可达100%140%。透光层下方缺乏光合作用氧气补充，溶解氧含量逐步下降。超出1000m深水层，氧含量并不随深度增加而连续下降，而是在最小值后又开始上升。第85页(b)二氧化碳、pH和氧化还原电势差 二氧化碳是植物光合作用原料，试验证实：在光照强度增大同时，增加二氧化碳能够使植物光合作用速率加紧，不然，即使光照强度增大，而光合作用速率反而会逐步减弱。第86页 天然水体pH最为稳定。大洋表层pH在8.18.3之间，深海靠近7.5，在一些停滞海盆底层pH可能靠近于7。几乎全部生物都是狭酸碱性，能够忍受pH范围普通在68.5之间。第87页氧化还原电势差（oxidationreductionpotential）：是海洋环境特征之一，代表化学系统氧化另一化学系统之能力，是以其与氢极电势差来表示。因为与pH相关，所以普通须注明pH。氧化还原关系：强度：以电势差表示；容量：即氧化还原系统之容量或能力。第88页F、海水中有机物 海水有机物主要起源是海洋生物代谢产物、分解物、残渣和碎屑等。陆地全部生物活动所产生有机物也可经过大气或河流进入海洋。依据存在形态，海洋中有机物可划分为三类：溶解性有机物（DOM）、颗粒性有机物（POM）和挥发性有机物（VOM）。第89页溶解有机物作用：溶解有机物作为浮游植物营养物质起源；溶解有机物作为“生长原因”或称“辅助生长因素”，如，维生素B1（硫胺素）、维生素B12（钴胺素）；溶解有机物作为抑制生长原因，抗生素、抑制藻类生长物质、藻类大量繁殖对动物排斥和有机物螯合作用。第90页生物生态因子A、食物联络B、共生第91页（二）海洋沉积物与海洋生物间相互关系1、海洋沉积物起源及其类型海洋沉积物是经过物理、化学和生物沉积作用过程所形成海底沉积物总称。（1）海洋沉积物起源：来自陆地岩石风化和剥蚀所形成砂、粉沙和黏土；生物作用和化学作用所形成各种沉积物；火山碎屑；海洋裂谷溢发来自地幔内部物质；宇宙尘埃等。第92页（2）海洋沉积物类型：A、按深度划分近岸沉积物（0200m）；深海沉积物（10004000m）；深渊沉积物（40006000m）和超深渊沉积物（6000m至深海海底）。B、大陆边缘沉积陆隆沉积或“等深线流沉积”深海沉积第93页C、依据颗粒直径大小以及组成成份数量百分比划分第94页2、海洋沉积物与海洋底栖动物分布海洋基质为营底栖生活动物提供了栖息生存和发展空间。另外也防止捕食者威胁和环境突然改变提供一个有效保护。趋触性或向趋性：海洋底栖生物在不一样基质环境中生存与发展是其在长久进化过程中对外界各种环境条件适应结果，这一现象被称为趋触性或向趋性。负趋触性：底栖生物对特殊基质排斥现象。第95页3、海洋沉积物与海洋底栖动物生命活动海洋底栖动物生命活动使沉积物中有机质得以不停循环。底栖生物生活遗址成为研究海洋变迁等演变依据，对认识和判定古代底栖动物、寻找演化线索和促进古生态学发展都有主要意义。海蚯蚓吞食沉积物摄取有机质，然后将沉积物排出体外，一年中就可将1900t沉积物从底层又运至表层。第96页4、海洋沉积物与海洋底栖生物多样性关系关于海洋沉积物与多样性之间关系分析研究较少，但这一研究对深入分析探讨海洋底栖动物与其环境间关系以及评价海洋环境质量及其改变含有主要意义。第97页5、海洋沉积物与底栖生物群落A、底栖生物群落组成结构及其演替与沉积作用相互关系组成种类及其丰度和生物量是生物群落组成结构主要特点之一，其改变能够反应出底栖生物群落组成结构演替过程和序列。第98页B、海底-水层耦合1992年Ott提出水层和海底系统之间耦合。主要叙述海水水域中有机碎屑不停下沉到海底过程以及作为底表和底内动物食物起源意义。重点叙述了海底底表和底内动物摄食过程与沉积作用和沉积物结构间相互影响。第99页