海洋生物资源.doc

05. 31海洋环境对海洋生物的影响一海洋生物资源海洋覆盖着地球表面积的71%，是生物进化的发源地，海洋中蕴藏着极其丰富的海洋生物资源，海洋生物物种约占地球生物物种总数的80%以上据统计，已知的海洋生物大约有300 000种，而且这些可能仅仅只占所有海洋生物种类的一小部分，海洋生物环境所具有的这种物种多样性构成了资源化学多样性的基础。海洋生物以它独特的生活方式栖息、运动、洄游、摄食、排泄、生长繁殖、御敌等，生活在复杂而多变的海洋环境里，海洋环境具有高盐、高压、低温、寡营养等迥异于陆地环境的特点，海洋生物也随之产生了与陆地生物不同的代谢途径和机体防御机制，具有陆上生物所不具有的化学结构奇特、新颖以及特异的高活性、高药效的活性物质。l 浮游植物一类自养性的浮游生物，具有叶绿素或其它素体，能吸收光能（太阳辐能）和二氧化碳进行光合作用，而自己制造有机物(主要是碳水化合物)。这类浮游生物主要包括细菌和单细胞藻类-硅藻、甲藻、绿藻、蓝藻、金藻、黄藻等。它们是水域生态系统中的主要生产者(producer，属于初级生产力，其中有些细菌又是还原者decomposer)。由于需要吸收日光能，一般分布于海洋的上层或称真光层(euphotic layer)。l 浮游动物这是一类异养性的浮游生物，也就是不能自己制造有机物，而必须依赖已有的有机物作为营养来源。这类浮游生物主要包括原生动物的有孔虫、放射虫和纤毛虫；水母类的水螅水母，钵水母和栉水母；轮虫类的单卵巢轮虫；甲壳类的枝角类、桡脚类、磷虾类、樱虾类及部分介形类(状肢类)、端足类和糠虾类等；毛颚类；软件动物的翼足类和异足类；被囊动物的有尾类和海樽类；以及各类无脊椎动物和低等脊椎动物的浮游幼虫(包括鱼类的仔鱼、稚鱼等)。它们的生活水层不限于真光层，可以分布到较深水层；大多是滤食性的，也有捕食性的，是海洋生态系统中的消耗者(consumer)，主要属于次级生产力。l 小型底栖动物小型底栖动物对异养微生物的摄食、胁迫和调控过程具有全球尺度的效应，因此深入开展海洋生态系统中的过程研究与生态模拟，离不开小型底栖动物这一重要生物参数。由于小型底栖动物特有的生殖对策，生命周期短(每年平均3一5代)，生长繁殖速度快，生活史中无浮游幼虫阶段，便于野外取样和实验室培养等，使其成为海洋环境监测和对生态系统健康评估的理想指示类群，特别适于在实验室和现场用来测定人类扰动对水域生态系统影响的污染评价。近几十年小型底栖生物作为海洋生态监测和生态系统健康评估体系的一个指标，已被广泛应用于海洋环境监测。此外，在海洋中生活的小型底栖动物，特别是在极端条件下(高温、低温、无氧)生活的海洋线虫是研究转基因和细胞程序性死亡的很好的分子生物学模型二海洋环境对海洋生物的影响（一）海洋环境污染l 河口污染物富集河口海岸水域处于特殊的地理位置，径潮流相互作用，盐淡水交汇混合。流域来水来沙中的大量细颗粒粘土、金属氧化物、硫化物、有机质等颗粒态物质与海水中丰富的电解质相混合，在河口海岸区域发生了复杂的变化过程，特别是在固液界面、盐淡水界面、气液界面等发生了许多纯淡水或纯海水中不可能出现的地球化学反应过程，形成了具有鲜明特色的河口海岸界面化学过程。河口海岸水域环境中细颗粒泥沙的絮凝沉降是引起河口、海岸泥沙沉积的主要原因之一。由于受径流和潮流的相互作用及盐淡水交汇等因素的影响，使河口区细颗粒泥沙发生絮凝(吸附)一沉降一再悬浮一解絮(解吸)一扩散一沉积等复杂的变化。特别是絮凝作用，对河口生物地球化学过程中许多重金属元素和有机物的化学行为、迁移和归宿有显著影响，必将对河口沉积过程中泥沙的聚集和输移，以及河槽和浅滩的发育演变有很大的影响。污染物在海洋的沉积会对生态健康产生威胁，而河口往往是污染物被带入海洋的富集地。以重金属为例，污染物被带入河口的动力包括：(l)水动力迁移，它依靠潮汐和水体的运动主要有混合作用和输运作用；(2)物理化学迁移，起因于水体环境中各种物理化学变化，主要包括吸附和解吸作用、絮凝和解絮作用、沉淀和共沉淀作用、泥沙再悬浮及离子交换作用等，其中絮凝和解絮作用在河口生物地球化学过程中对许多重金属元素和有机物的化学行为、迁移和归宿有着显著影响。(3)生物迁移，它由水生生物活动引起，包括同化作用和甲基化作用等等。关于污染物对于河口海域的影响，以长江口为例，长江流域接纳工业废水和生活污水分别占全国排放总量45.2%和35.7%。河口是流域物质流的归宿，流域人类活动所导致的生态环境变化将在河口最终表现出来。长江河口徐六径以下在20世纪80年代初水质优良，而现在根据陆地水质标准基本为11类，岸边水质及南港局部河段为111类或劣111类(主要污染物为N)。河口拦门沙地区附近水质也呈显著的恶化趋势，硝酸盐含量近20年增加近4倍。然而，据2000年中国海洋环境质量公报显示，长江自徐六径以下均属劣W水质。虽然陆地水质和海洋水质标准有所差异，但近20年来长江河口水质恶化趋势则是一致的。近年来由于长江流域农药、化肥施用量的增加和工业化、城市化进程的加快，大量营养物质及其他污染物排泄入海，长江河口及邻近海域营养盐(主要为N、P)、污染物含量显著增加。长江口邻近海域水环境迅速恶化，现在口外水质已是W类或劣于W类，几乎每5年水质降低一个类别，而且恶化程度和趋势还在增加。长江口及邻近海域已成为我国沿岸海域水质恶化范围最大的区域。（二）海洋环境污染对海洋生物的影响l 赤潮赤潮是指在一定的环境条件下，海水中某些浮游生物由于爆发性增殖或高度聚集而引起海水变色的一种生态异常现象。世界上多数学者对赤潮的定义是“有害藻类的水华（Harmful Algal Blooms HABs）”。赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色，实际上是许多种藻类爆发现象的统称。赤潮由于发生的原因、种类和数量的不同，水体会呈现不同的颜色，有红色或砖红色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是，某些赤潮生物（如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起的赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。随着现代化工农业生产的迅猛发展，沿海地区人口的增多，大量工农业废水和生活污水排入海洋，其中相当一部分未经处理就直接排入海洋，因此导致近海和港湾地区富营养化程度日趋严重；同时，由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大，也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染的问题；另一方面，海运业的发展导致外来有害赤潮种类的引入；此外，全球气候的变暖也导致了赤潮的频繁发生。l 富营养化富营养化的直接影响是提高了浮游植物生产力和生物量，尤其是鞭毛藻类。相应地，以这些浮游植物为饵料的浮游动物的生产量也会大量增加，尤其是挠足类和甲壳动物。在浮游植物或动物生物量增加的同时，不仅它们的种群数量将减少，而且浮游植物的群落结构也将发生改变。例如，在水体富营养化之前通常是硅藻占支配地位；而在水体富营养化之后，鞭毛藻类有可能占支配地位。随着营养盐的耗尽，接着而来的是藻类的大量死亡和水体中有机物大量向底层转移，从而增加了底栖动植物的食物和养分。但是，水体中藻类的大量繁殖也同时降低了海水的透明度，从而限制了生活在较深水层的大型植物(如褐藻和红藻)的生长和繁殖。由于沉降到底层的大量有机物在分解过程中消耗大量的溶解氧，同时底栖动物的大量繁殖和生长也要消耗大量的溶解氧。因此，在一些垂直对流弱和水交换不良的海区，氧的消耗量就可能超过供应量，从而使底层水体处于低氧或厌氧状态。不仅鱼类和许多底栖动物不能在低氧或厌氧环境中生存，而且厌氧环境中会产生一些象硫化氢之类的有毒气体，从而导致底栖生物的大量死亡，这又给厌氧细菌提供了大量高质量的食物使其繁殖更迅速，从而形成恶性循环。水体富营养化在改变浮游植物结构的同时，也改变了整个生态平衡。例如，在水体富营养化之前通常是硅藻占支配地位，这时鲜鱼等高等鱼类的生产量较高。而在水体富营养化之后，鞭毛藻类有可能占支配地位，这样食植动物增加，食肉动物减少，高级鱼种开始减少，低级的普通鱼种增加，这对当地的渔业生产显然是非常不利的。此外，在浮游植物或动物生物量增加的同时，它们的种群数量将减少。由于海水富营养化，生存环境变得越来越只适合于少数种类的生长，生物多样性减少，破坏了原先的生态平衡。大量死亡的浮游植物在沉降过程中同时也吸附了大量悬浮物一同沉到海底，从而改变了海域的沉积模式和沉积物结构、以及沉积物氧化还原状态和