暨南大学海洋生态学必考资料.docx

海洋面积3.61108 km2，占地表70.8%；平均深度3800m,最深处超过10000m。海洋具有三大环境梯度：从赤道到两极的纬度梯度：从海面到深海海底的深度梯度：从沿岸到开阔大洋的水平梯度：深度、营养盐含量、海水混合作用等海水表层温度、盐度随纬度的变化：南北上均匀层/上混合层(upper mixed layer)主/永久性温跃层（the main/permanent thermocline):季节性温跃层(the seasonal thermocline):海水某些物理特性的生态学意义：溶解性：溶解大量营养物质、透光性：光合作用、流动性：扩大分布范围、浮力：个体小、结构简单而脆弱的生物得以生存 、环境比较稳定、组分稳定，缓冲性能好海水某些物理特性的中英文对照（出两个）：透明度、真光层（透光层）/弱光层/无光层euphotic zone、盐度、上升/下降流、营养盐、溶解氧海洋分水层部分，水底部分。（一）水层部分（填空简答）：浅海区：大陆架上的水体，平均深度一般不超过200米.大洋区：大陆缘以外的水体，理化环境较浅海区稳定。 1 上层：表层至150200米， 光、温变化大; 2 中层：表层下限至8001000米水层，光线微弱，温度梯度不明显，常出现氧最小值和硝酸盐、磷酸盐最大值; 3 深海：10004000 米深水层，水温低，水压大; 4 深渊：超过4000米的深海区，压力最大，黑暗，寒冷（2） 海底部分1 滨海带（海岸带）：包括潮间带和高潮时浪花可以溅到的岸线。2 浅海带：海岸带下缘到大陆架边缘的大陆架海底。地形平缓，坡度小。3 深海带：大陆架以外的海底 深海带： 大陆缘至约4000 米深的海底 深渊带：超过4000 米海洋沉积物（填空、名词解释）：大陆边缘沉积物（陆源沉积）：岸滨及陆架沉积、陆坡及陆裙沉积、远洋沉积物（深海沉积）：红黏土、（钙质软泥、硅质软泥）生源沉积生源沉积 Biogenic sediment：定义：由生物体的坚固部分产生的粒径不一的颗粒。如贝壳与骨骼残骸。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。（浮游植物 phytoplankton、浮游动物zooplankton、漂浮生物neuston）漂浮生物英译中浮游生物的共同特点？缺乏发达的运动器官，具有适应浮游的结构，个体小浮游生物的分类：（重点）划分的生态学意义：有助于对初级生产力进行归类，便于研究食物链中的能量分布。按个体大小：微微型浮游生物（picoplankton）：20mm按生活史：终生浮游生物、阶段浮游生物、偶然浮游生物按类别：浮游植物、浮游动物浮游生物是如何适应浮游生活的？（简答）扩大个体表面积：缩小体积（增加比表面积）、具有刺毛、突起组成群体、减轻比重：产生气体、油（水母、哲水蚤、硅藻）、分泌胶质（海樽类）、增加水分（水母类）、外壳和骨骼退化或消化（浮游腹足类）纤毛或鞭毛的摆动游泳生物(nekton)（英译中）：运动器官发达，游泳能力很强的一类大型动物包括海洋鱼类、哺乳类(鲸、海豚、海豹、海牛)、爬行类(海蛇、海龟)、海鸟以及某些软体动物(乌贼)和一些虾类等。适应机制：流线形体型、气鳔、增加脂类物质。洄游（migration）（不考英文，考名词解释）产卵洄游：产卵季节前集群游向产卵场的洄游。又分为由外海向近岸浅海的洄游、溯河洄游、降海洄游。索饵洄游：为寻找或追逐食料所进行的洄游，在产卵后的亲体群和性成熟前的群体表现得较为明显。 越冬洄游：主要是暖水性游泳动物的一种习性，通常是在晚秋和初冬水温下降时集群游至适于过冬的海区。 污损生物（fouling organism）（名词解释）：指附着在船底、浮标和一切人工设施上的动、植物和微生物的总称。藤壶、牡蛎、贻贝、盘管虫分解作用decomposition（名词解释，英译中）是指生态系统中各种动植物排出的粪团和死亡的残体通过分解者的分解作用最后转变为无机物质，同时其潜能也以热的形式逐渐耗散的过程。主要分解生物类别：细菌、微型食植者、有机凝聚体、后生动物为什么说细菌是最重要的分解者？（简答）细菌具有分解有机物的各种酶类，吸收利用分解过程中产生的可溶性有机物质，并通过代谢释放出无机物质。表面积大：海水中的细菌数量1012-1013个/m3，总表面积为浮游生物总表面积的73%；细菌还可吸收环境中的无机物质，可与浮游植物竞争无机营养盐。原生动物在微型食物环的作用与地位（简答）：原生动物是海洋生态系统中重要的营养物质再生者，主要摄食细菌和超微型浮游植物；原生动物是海洋微型食物环中物质循环和能量流动的调节枢纽以及中心环节之一。海洋有机凝聚体（简答题）：在海洋有机碎屑分解过程中，通过细菌的作用而凝聚成的絮状物，大小为501000um之间。由于这些絮状物常常呈白色，故称海雪（marine snow）为什么说海雪是营养物质快速循环的活性中心？它们普遍存在于沿岸和大洋中，较大的絮状体具有自养、异养相互作用的群落；而小的凝聚体下沉速度很慢，可长时间停留在水体，在海洋营养物质再生和循环过程中取着重要的作用（3、4分）富营养化海区，高营养物质传递效率（上图）；贫营养化海区，高营养物质再生效率（下图）分解作用的意义：是维持生态系统生产与分解平衡、维持生态系统可持续性的重要机制。建立和维持全球生态系统的动态平衡;通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生产者提供营养物质;维持大气中CO2浓度;为碎屑食物链以后各级生物生产食物海洋水层有机颗粒物的沉降与分解海水中悬浮的颗粒有机物（会写中文）（particle organic materials, POM）主要是浮游生物的粪便、皮壳、尸体等有机碎屑；POM的沉降速率与粒径大小有关。POM在大洋的分布规律：大洋区表层和次表层数量最丰富，并随深度逐渐减少；在深洋水保持相对恒定的低值；在浅水内湾，POM含量很丰富，而且从表层到底部垂直分布较均匀海洋营养物质的再生：在氧气充足的海洋水层，有机物质通过细菌等分解者生物的摄食和代谢作用而氧化、分解为无机营养物质，供真光层的浮游植物再利用的过程。大洋区营养物质再生效率沿岸区；再生效率与初级生产力的关系为什么沿岸真光层的再生效率小于大洋?（简答题）初级生产力高；微型生物食物网比重低；营养物质传递效率高，高营养级生物量大；水深浅；透光率低；真光层下方营养物质再生沉积环境中有机物质的分解和营养盐再生底栖水层系统耦合（benthic-pelagic coupling）（名词解释，问答）：海洋生态系统通过能流和物流的传递而将水层系统和底层系统融合为一体的各种相互作用的过程。海洋生物泵（biological pump）（什么都考！）：由有机物生产、消费、传递、沉降和分解等一系列生物过程，使碳从表层向深层的转移，称为海洋生物泵海洋生物泵对大气CO2吸收作用1）海洋初级生产者的固C作用2） 可燃冰：沉积在海底的CO2被还原细菌分解，产生的CH4在海底低温高压情况下，形成白色固体状天然水化物，称为“可燃冰”。3）海洋新生产力：利用真光层以外的C作为C源的那部分海洋初级生产力。包括大气中的C和深海层以及沉积物中的C使表层CO2转变成颗粒有机碳并有相当部分下沉，通过这样的垂直转移过程，就可以使海洋表层CO2分压低于大气CO2，从而使大气中的CO2得以进入海洋，实现海洋对大气CO2含量的调节作用。马丁铁理论（the iron hypothesis ）营养物质循环N循环（填空题）：海水中无机N主要有NH4、NO2 和NO2 ；N在表层水体含量较低，在混合期或上升流区含量较高。海水中还含有大量的N2，一些固N蓝藻可利用N。浮游植物优先利用氨氮，氨氮可以不被改变、不需要能量就被结合成氨基酸分子，而硝氮则需还原成氨氮才能被利用氮的再生主要以氨氮的形式，主要有以下途径：浮游动物的排泄，以氨氮形式；代谢产生的DON被降解为氨氮；浮游动物的排粪以及动植物尸体中的颗粒有机N在下沉过程中降解矿化。N的补充：陆源补充：地表径流，污水排放、大气补充：闪电和宇宙射线将氮气变为氨；酸雨、固氮作用；在N缺乏的大洋中，植物生长所需的N有20是通过颤藻固定的。N的损失：海洋产品的收获；颗粒和碎屑的沉降。海洋生物泵海水中P的化学特征1）P的存在形式（英译中）颗粒性磷：particle organic phosphorus, POP溶解性有机磷：dissolved organic phosphorus, DOP溶解性无机磷：dissolved inorganic phosphorus, DIP由于浮游植物对DIP吸收迅速，海水中颗粒磷含量最高。同样PON、DON、DIN含义P的损失：磷酸盐可以与海水中的颗粒物质以及金属离子结合成不溶性化合物，从而导致DIP的损失。 P的再生：在缺氧的沉积物中，硫化细菌在H2S的存在下，能将Fe3 +还原成Fe2 + ，而磷酸铁的溶解性低于磷酸亚铁，从而使P从沉积物中释放出来。 海藻摄取环境中的S合成半胱氨酸、胱氨酸、高半胱氨酸和蛋氨酸，蛋氨酸经脱氨和甲基化形成二甲基巯基丙酸内盐(CH3) 2S+ CH2CH2COO - ，DMSP）。DMSP在藻体内起调节细胞渗透压的作用，DMSP分解成DMS和丙烯酸DMS与气候的关系海洋浮游植物释放的DMS在海水形成一个巨大的DMS库。DMS进入大气后，主要被OH自由基氧化生成非海盐硫酸盐（NSS- SO42 ）和甲基磺酸盐（MSA）。这些化合物容易吸收水分，可以充当凝结核，使云层加厚，从而增加太阳辐射的云反射，使地球表面的温度降低。海洋表层输入大气DMS量为全球天然输入总量的2/3。海洋污染（marine pollution）（英译中）由于人类活动，直接和间接地将物质或能量引入海洋环境，造成或可能造成损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋活动、损坏海水和海洋环境质量等有害影响，成为海洋污染海洋污染的特征；污染源广；持续性强、危害大；扩散范围广；防治困难海洋污染物质分类（填空题3-4个）；按污染物的来源分为：石油及其产品污染；重金属；农药和渔药；有机废物和生活污水；有机污染物；放射性物质；热污染海洋自净能力：海洋通过其自身的物理、化学、生物作用，是污染物浓度降低甚至完全降解消失的能力。物理净化（物理净化是海洋自净的最重要的途径）、化学净化（包括氧化还原、化合分解、交换和络合等。如沉淀和络合是海洋中重金属的净化的重要途径）、生物净化（通过生物的吸收转化而使污染物浓度下降、毒性降低。如微生物的降解）个体生物的生物学效应：生物浓缩（bioconcentration）,是生物机体内某种物质的浓度和环境中的浓度相比；生物积累（bioaccumulation）,是同一生物个体在不同代谢活跃阶段机体内的浓度相比；生物放大（biomagnification）是同一食物链上不同营养级的生物机体内某种物质的浓度相比；急性毒性（acute toxicity）,慢性毒性（chronic toxicity）种群群落的生态效应（简答题）海洋污染导致海洋生物在群落水平上的变化；耐污性种类增加，敏感性种类大量减少，甚至消失；有机污染或者富营养化使物质组成趋于小型化；生物多样性降低；群落结构发生变化;生物放大（biomagnification）海洋污染的生物监测1、利用指示生物进行监测污染指示生物（indicator organism）（名词，英译中）：指对环境的污染物质产生各种反应或信息而被用于监测和评价环境质量现状和变化的生物。污染指示生物包括敏感生物和耐污生物2、利用生物群落结构的变化进行监测浮游生物：种类多样性、均匀度下降，优势度增加；种类组成向小型化、r选择生物发展；大型底栖无脊椎动物是应用最为广泛的污染指示生物？（简答）大型底栖动物活动性小，生活时间长，对污染物的耐受能力各不相同。耐污种类：一般随着污染的加剧，甲壳类和贝类逐渐减少，而多毛类增加，特别是小头虫耐污染能力强，分布广泛，是海洋污染生物监测的最合适的指示生物。敏感种类：棘皮动物对石油和重金属污染敏感，通常用海胆受精卵来判断重金属污染程度；牡蛎可判断有机氯农药污染。严重污染区：所有底栖生物不能生存，为无生物区；污染区：底栖动物种类很少，耐污种类增加；轻度污染区：底栖动物群落发生变化，敏感种类数量开始减少；非污染区：底栖动物群落组成正常，没有受到污染的影响。赤潮（red tide）（名词解释）是海洋中由于某种或多种海洋浮游生物（大多是浮游植物）在一定环境条件下暴发性增殖或聚集，而引起的一种能使局部水体变色的生态异常现象。但是不一定需要海水变色才会对海洋环境造成危害，某些有害藻类在低密度时，就可以产生有害效应。因此，国际上把造成危害的藻华（Algal bloom）称之为有害藻华（Harmful Algal Blooms），简称之为HABs。赤潮生物类型（填空）；1）蓝藻：大部分有毒有害2）硅藻：通常无毒无害3）甲藻：有毒种类较多4）针孢藻：大部分有毒有害5）定鞭藻：大部分有毒有害赤潮发生过程 （简答题）1）起始阶段：种源存在 2）发展阶段：呈对数增长3）维持阶段：占据绝对优势4）消亡阶段：营养盐的耗尽以及环境条件的改变赤潮的主要危害：毒素释放、粘物分泌、消耗氧气、遮挡阳光：有机物污染持久性有机物（persistent organic pollutant, POP）：指一类毒性高、难降解、易积累和生物富集，能经大气、水和生物等媒介实现长距离迁移，对生物乃至生态系统造成严重负面影响的天然或人工合成的有机物。（名词解释，英译中） 1）持久性：POPs物质具有抗光解性、化学分解和生物降解性, 例如, 二噁英系列物质其在气相中的半衰期为8400天, 水相中为166天到2119年, 在土壤和沉积物中约17年到273 年。（2）生物累积性：POPs具有高亲油性和高憎水性, 能在活生物体的脂肪组织中进行生物积累, 可通过食物链危害人类健康。 如DDT的生物积累与放大。3）迁移性：POPs可以通过风和水流传播到很远的距离。 4）高毒性POPs物质在低浓度时也会对生物体造成伤害；POPs物质还具有生物放大效应, POPs也可以通过生物链逐渐积聚成高浓度,从而造成更大的危害。生物入侵（exotic invasion)：（英译中） 人类有意或无意引入某一地区尚未出现的物质，从而造成或可能造成入侵地生物群落和生态功能的巨大变化。海洋生物生态入侵途径：1）船舶运输（压舱水、污损生物、货仓内污染）2）引种第一节 非生态因子作用的一般规律环境(environment)和环境因子(environmental factors) ：环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接、间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和，由许多环境要素构成，这些环境要素称环境因子。环境因子的分类： 1）条件：不可消耗的环境因子； 2）资源：不可消耗的环境因子。生态因子(ecological factors) ：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。生态因子是环境中对生物起作用的因子，而环境因子则是指生物体外部的全部要素。1）biotic factors 生物因子 有机体（同种和异种），包括环境中的植物、动物、微生物；2）abiotic factors 非生物因子 环境因子，或者物理、化学因子，如温度、光、湿度、pH、氧气、盐分等。生态因子作用特点：综合性、非等价性（主导因子作用）、直接性和间接性、限定性、生态因子的不可替代性和互补性。“最小因子定律”(Liebigs law of minimum) 植物的生长取决于那些处于最低量的营养元素，这些处于最低量的营养元素称最小因子。1）严格的稳定状态；2）因子补偿作用(factor compensation) ：生物在一定程度和范围内，能够减少温度、光、水等生态因子的限制作用。如增加CO2的浓度，可补偿由于光照减弱所引起的光合强度降低的效应。“耐受性定律”(Shelfords law of tolerance)(V.E.Shelford,1913，美国)：每种生物对一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态学上的最低点和一个生态学上的最高点，在最高点和最低点之间的范围就称为生态幅 (ecological amplitude) 或生态价(ecological valence)。生态幅（ecological amplitude）指每种生物有机体能够生存的环境变化幅度，即最高、最低生态因子（耐受上、下限）之间的范围。生态幅分类1）广生种：广生态幅，如广食种、广温种、广盐种等；2）狭生种：狭生态幅，如狭食性、狭温性、狭盐性等。 生态位(niche)与栖息地(habitat)生态位有机体在环境中占据的地位；栖息地有机体所处的物理环境。超体积生态位(hypovolume)生态位的每一个环境变量称一维，生态位空间的环境变量可以是多个，超过3个维度的生态位空间称超体积生态位。基础生态位(fundamental niche)和实际生态位(realized niche)物种理论上占据的生态位空间称基础生态位；实际占有的生态位空间称实际生态位。限制因子(limiting factors) 不是所有的生态因子都有同样的重要性，在众多生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散的因子称限制因子。第二节 光照光照强度在海水中的衰减规律： 其中ID和I0分别表示在深度D处和海面的光强；K是平均消光系数或称衰减系数(extinction coefficient)；e为自然对数的底；D是深度。不同水域(近海、外海)的K值不同。海洋水体的垂直分布根据透光度，可将海洋水体垂直分成三部分：1）真光层 Euphotic zone（epipelagic zone 海洋光合作用带）真光层下限点称为光补偿点，此处光照强度只有表层的1，且浮游植物光合作用放出的氧气量与呼吸作用吸收的氧气量相等。真光层的深度在不同海域变化很大，但不超过200m，随着纬度（在热带海域，真光层深度要比温带海域大一些）、混浊度（浑浊水体的真光层比清洁水体的浅）、季节（夏季会更深一些）而不同。2）弱光层 Dysphotic zone真光层和无光层之间的过渡带，此处的光强低于表层的1，不足以维持有效的藻类生产力，呼吸作用超过光合作用。3）无光层 Aphotic zone从1000m到海底的无光层在温度和盐度上基本没有昼夜变化和季节变化，从两极到赤道海域，水深超过1000m处水温全年均低于4 ，因此深水动物有着表层动物所没有的广泛地理分布。在无光层生活的动物，全部都是依靠海洋有光层藻类或海草所生产的有机物质生存光质：当光进入水体中，一部分散射掉，一部分被吸收，随着水深增加，光照减弱，光质量也发生变化。深层水体中，由于缺少红光，绿色光又难以被叶绿素所利用，所以植物形成辅助色素，利用深层光，类胡萝卜素可把吸收的能量传给叶绿素进行光合作用。海洋植物 光合作用色素对光谱变化具有明显的适应性:海水表层植物色素吸收蓝、红光；深水植物光合色素有效地利用绿光。红外线和紫外线在水的上层被吸收，绿藻分布在上层水中，褐藻分布在较深水层中，红藻分布在最深层，可达200 m左右。光强植物光合作用率在光补偿点 附近与光强度成正比，但达光饱和点后, 不随光强增加。 光补偿点(light compensation point) 光合作用吸收二氧化碳量与呼吸作用释放的二氧化碳量,处于动态平衡时的光照强度。光饱和点(light saturation point) 当达到某一光强时,光合速率就不再随光强的增高而增加,这种现象称为光饱和现象。开始光合速率最大值时的光强称为光饱和点。水生植物在水中的分布与光照强度有关。光与海洋生物的垂直分布 海洋动物对光照强度有一定的要求 昼夜垂直移动现象(diel vertical migration) 海洋动物在夜晚升到表层，随着黎明的来临又重新下降。昼夜垂直移动是生物的适应机制；逃避捕食者；能量代谢上的好处；有利于遗传交换；集群习性可减少被捕食的几乎；避免紫外线的伤害荧光素-荧光酶发光系统：在有氧的情况下，由一种荧光酶（luciferase）对荧光素（luciferin） 发生作用的产物。旋沟藻、海萤、海笋（Pholas）.发光类型：细胞内发光、细胞外发光、共生细菌发光 发光现象：弥漫状或乳状海光、火花状海光、 闪光海光温度：表层水温变化高纬度、0-2、 低纬度26-30在低纬度海区，表层海水吸收热量，产升一温度较高、密度较小的表层水，其下方出现温跃层(thermocline)，通常位于100-500m之间，温度随深度增加而急剧下降，这一水层即所谓不连续层(discontinuity layer)，其上方海水由于混合作用而形成相当均匀的高温水层，称为热成层(thermosphere)。恒定温跃层 (permanent thermocline)：由于低纬度海区太阳辐射强度常年变化不大，因此其形成的温跃层为恒定温跃层。季节性温跃层(seasonal thermocline)：在中纬度，夏季水温增高，接近表面(通常在深15-40m左右)形成一个暂时的季节性温跃层。根据海洋生物对外界温度的适应范围分为广温性的eurythermic)和狭温性(stenothermic)的种类温度对生态的作用：直接作用：直接影响有机体的代谢强度，温度升高，新陈代谢加快，耗氧量升高；间接作用：影响食物丰度和水中的理化状态，间接支配生物的生存。温度与海洋生物的地理分布生物对分布区水温的适应能力：暖水种 生长、生殖 20，自然分布区高于15；热带种 25；亚热带种 20-25温水种 生长、生殖温度 4-20；0-25 冷水种 生长、生殖温度 4；10两极同源和热带沉降 南北两半球中高纬度的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。这种情况称为两极分布(bipolar distribution)或称为两极同源(biopolarity) 某些广盐性和广深性的冷水种，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，称为热带沉降(tropical submergence)。温度与海洋生物的迁移：海洋动物的迁移(如鱼类的洄游)与海水的温度有关。温度对新陈代谢和发育生长的影响：温度与新陈代谢速率的关系（体温(Tb)与生物代谢速率的关系可以用温度系数(temperature coefficent, Q10)来描述(体温每升高10时反应速率的变化)生殖区与不育区有的时候海洋动物能在某一海区生活，但由于不能满足繁殖和发育所要求的条件(包括事宜温度及持续的时间)，则这些动物在这一海区就不能完成繁殖和发育，因而有所谓生殖区和不育区之别有效积温法则有机体在生长发育过程中必须从环境摄取一定的热量才能完成某一发育阶段的发育过程，而且各个发育阶段所需的总热量是一个常数，称总积温或有效积温，因此可用公式： NTK 表示，考虑到生物开始发育的温度，又可写成： N ( TC )K, TCKN ，其中，N为发育历期，即生长发育所需时间，T为发育期间的平均温度，C是发育起点温度，又称生物学零度，K是总积温（常数）。有效积温法则的意义预测生物发生的世代数；预测生物地理分布的北界；预测害虫来年的发生程历；制定农业气候区划，合理安排作物；应用积温预报农时盐度(salinity)是海水总含盐量的度量单位，它的定义是：当碳酸盐全部转化为氧化物，溴和碘已为氯所取代，所有有机物均已完全氧化时，1kg海水中所含全部可溶性无机物的总质量(g)，或简单地定义为溶解于1kg海水中的无机盐总质量(g).狭盐性生物(stenohaline):对盐度变化很敏感,只能生活在盐度稳定的环境中。广盐性生物(euryhaline):对于海水盐度的变化有很大的适应性，能忍受海水盐度的剧烈变化，沿海和河口地区的生物以及洄游性动物都属于广盐性生物。表层流因地球自西向东旋转的缘故，物体在北半球运动时，将感受一个向右的偏向力；而在南半球运动时，将感受一个向左的偏向力，此力称为科氏力（Coriolis force）。溶解气体影响海水中溶解气体的主要因素：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。溶解氧；海水中O2为0-8.5mg/L、表层海水含氧量很高、透光层缺乏光合作用的O2补充，溶解氧含量逐渐下降、超过1000m的深水层，氧含量先下降，后上升捕食者和被捕食者的辩证关系：捕食者不仅吞食被食者，同时对被食者的种群调节也起重要作用海洋初级生产力Marine Primary Productivity生物生产：是生态系统重要功能之一。生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量、物质重新组合，形成新的产品的过程，称生态系统的生物生产。生物生产常分为个体、种群和群落等不同层次。生物生产力：是生物通过同化作用生产（或积累）有机物的能力。生态系统中自养生物通过光合作用，吸收和固定太阳能，从无机物合成、转化成复杂的有机物。由于这种生产过程是生态系统能量贮存的基础阶段，因此，绿色植物的这种生产过程称为初级生产（primary production），或第一性生产。初级生产力 (primary productivity)即自养生物通过光合作用或化学合成制造有机物的速率。初级生产力包括总初级生产力（ gross primary productivity , GPD）和净初级生产力（ net primary production, NPD)。前者是指自养生物生产的总有机碳量；后者是总初级生产量扣除自养生物在测定阶段中消耗掉的量（呼吸作用通常估计为总初级生产力的10左右总初级生产(gross primary production,GP)与净初级生产(net primary production,NP)自养生物总初级生产（量）减去呼吸作用消耗掉的（R），余下的有机物质即为净初级生产（量）。二者之间的关系可表示如下： GPNP+R ； NPGPR次级生产力 (secondary productivity )即除生产者外的各级消费者直接或间接利用已生产的有机物同化吸收、转化为自身物质（表现为生长与繁重）的速率，也即消费者能量储蓄率。次级生产：初级生产以外的生态系统生产，即消费者利用初级生产的产品进行新陈代谢，经过同化作用形成异养生物自身的物质，称为次级生产（secondary production），或第二性生产。群落生产力 (net community productivity )：指在生产季节或一年的研究期间，未被异养者消耗的有机物的储蓄率。群落净生产力净初级生产力异养呼吸消耗生物量（biomass）:某一特定观察时刻，某一空间范围内，现有有机体的量，它可以用单位面积或体积的个体数量、重量（狭义的生物量）或含能量来表示，因此它是一种现存量(standing crop)。现存的数量以N表示，现在的生物量以B表示。现存生物量通常用平均每平方米生物体的干重(gm-2)或平均每平方米生物体的热值来表示(J m-2 )。生产量(production, P): 是在一定时间阶段中，某个种群或生态系统所新生产出的有机体的数量、重量或能量。它是时间上积累的概念，即含有速率的概念。生产量、生产力(production rate)和生产率(productivity)视为同义语。生物量和生产量是不同的概念，前者到某一特定时刻为止，生态系统所积累下来的生产量，而后者是某一段时间内生态系统中积存的生物量。周转率 (turnover rate): 是在特定时间段中，新增加的生物量与这段时间平均生物量的比率（P/B）。周转时间(turnover time)：周转率的倒数就是周转时间，它表示现存量完全改变一次或周转一次的时间。初级生产量测定方法：产量收割法：收获藻体烘干至恒重，获得单位时间内的净初级生产量。氧气测定法：总光合量净光合量呼吸量二氧化碳测定法：用特定空间内的二氧化碳含量的变化，作为进入植物体有机质中的量，进而估算有机质的量。pH测定法：水体中的pH值随着光合作用中吸收二氧化碳和呼吸过程中释放二氧化碳而发生变化，根据pH值变化估算初级生产量。叶绿素测定法：叶绿素与光合作用强度有密切的定量关系，通过测定体中的叶绿素可以估计初级生产力。放射性标记测定法：把具有14C的碳酸盐(14CO32-)放入含有天然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中，经过一定时间的培养，滤出浮游植物，干燥后，测定放射性活性，确定光合作用固定的碳量。由于浮游植物在黑暗中也能吸收14C，因此，还要用“暗吸收”加以校正。新技术；彩色红外影象，辐射计，SPOT 卫星等遥感器陆地生态系统中，初级生产量是由光、二氧化碳、水、营养物质(物质因素) 、氧和温度(环境调节因素)六个因素决定的营养盐（主要是氮和磷）供应：大洋中氮和磷的摩尔比通常为15：1）。大洋表层水中氮浓度通常比海底沉积物或陆地径流中的氮浓度低，因此低盐水和浅水中的氮和磷浓度通常较高；河口区的氮和磷的摩尔比通常低于15，氮经常是限制河口区浮游植物生长的营养盐。 光合作用对氮和磷的需求比例为16：1。浮游植物细胞内氮和磷的含量变异很大，浮游植物近似地以10：1的比例摄取氮和磷。 当外界磷供应超出需求时，藻类可将一部分磷以多磷酸盐的形式贮存在细胞内，具有这样储备的藻类能在不含磷的水中继续生长。当细胞内部的磷消耗完后，一种适应机制是通过产生碱性磷酸酶水解含磷有机物质来产生供光合作用利用的磷。碳供应：天然水体中的碳源包括溶解二氧化碳、碳酸、碳酸氢根离子等，根据对碳源的利用，可将初级生产者分为三种类型。海洋中溶解有机碳平均为700微克/升，总量大约为11018克碳；大洋中的POM （particle organic material ）大约为DOM (dissolve organic material )的3%左右，大约为20微克/升。近岸水域中POM通常比大洋中高12个数量级，而与DOM在同一个数量级上。 在一个区域内POC浓度与该区域浮游生物生产力间存在正相关，但POC浓度的峰值通常在浮游植物高峰期后相当一段时间出现，这意味着浮游植物生产扩大了DOC库，之后发生了DOC向POC转化。在底质水界面上POM浓度通常最高。Fe是植物生命活动必需的一种微量元素。叶绿素的合成需要Fe；硝酸和亚硝酸还原酶也需要Fe。在某些大洋区，Fe是影响海洋初级生产力的另一重要因子。 Fe在海水中分布很不均匀1、 透明度透明度是用测定萨氏盘（黑白间隔的圆板）的深度来间接表示光透人水的深浅程度。其大小取决于水的混浊度（指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的混浊程度）和色度（浮游生物、溶解有机物和无机盐形成的颜色）。二、补偿深度光照强度随水深的增加而迅速递减，水中浮游植物的光合作用及其产氧量也随即逐渐减弱，至某一深度，浮游植物光合作用产生的氧量恰好等于浮游生物（包括细菌）呼吸作用的消耗量，此深度即为补偿深度（单位：m）；此深度的照度即为补偿点（单位：E）。三、临界深度指在这个深度上方整个水柱浮游植物的光合作用总量等于其呼吸消耗的总量，或者说在这个深度之上，平均光强等于补充光强。临界深度通常大于补充深度，与补充深度上方和下方浮游植物的数量比例有关，并取决于垂直混合的深度。海洋新生产力新生产力：指来自真光层以外经上升流陆地注入海的补充营养盐所支持的那部分生产力。由Dugdale & Goreing于1967年提出。再生生产力：指生物再循环而来的营养盐所支持的那部分生产力 在真光测中再循环的N为再生N(regeneration nitrogen)或称再循环N(recycled nitrogen)主要是NH4+-N，由真光层之外提供N为新N(new nitrogen) NO3-N，由再生N源支持的那部分初级生产力为再生生产力(regenerated production)，由新N源支持的那部分初级生产力为新生产力(new production)，两者只和称为总初级生产力。新生产力来源浮游植物营养物来源：（1）透光带以下补充；（2）浮游动物再生；（3）微生物再生。在分层（上面的混合层和与之相隔的深水层）的水域里存在两种营养物来源：一种在混合层中再生出，能够被浮游植物迅速利用，被称为再生营养物（氨和尿素） ；另一种在较深层中再生，必须等深层水上升后才能够被真光层浮游植物利用，被称为新生营养物（硝酸氮）。新N来自：上升流或梯度扩散；陆源供应(如径流)；大气沉降或降水；新N2固定（蓝藻的固氮作用）。再生N来自：真光层中的代谢产物，如氨态N、尿素N和氨基酸N等。比 ( ratio)：新生产力与总生产力的比率。Pn/PG100%颗粒态营养元素下沉出真光层之前的循环次数与比 的关系 r=(1- )/ 表示新生产力占总生产力的比例越大，这些颗粒态营养物质越易沉降到透光层下方光合作用商(photosynthetic quotient, PQ):表示浮游植物光合作用生产的O2量与被吸收的CO2量的比值，可用来说明不同N源的初级生产化学过程的差异。新生产力的研究方法；15N法；沉积物捕集器法；234Th/238U不平衡法；物质通量模型法；比推算法；遥感法新生产力的研究意义新生产力研究有助于从更深层次阐明海洋生态系统的结构、功能新生产力的研究对阐明全球碳循环过程有重要意义。新生产力是海洋渔业持续产量的基础。生态系统（ecosystem）的定义: 指在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环和能量流动互相作用、互相依存而构成的一个生态学功能单位，这个生态学功能单位称生态系统。生态系统的特点:生态系统是生态学的一个主要结构和功能单位，属于经典生态学研究的最高层次；生态系统具有自我调节能力；能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能；生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能量和这些能量在流动过程中的巨大损失，因此，营养级的数目通常不超过56个；生态系统是一个动态系统，要经历一系列发育阶段。食物链（food chain）：食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。或者是指生态系统中初级生产者吸收的太阳能通过有序的食物关系而逐渐传递的线状组合。食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类:牧食食物链（grazing food chain）：又称捕食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食物链的一种特殊类型。腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。牧食食物链：生态系统中营养级数目：各营养级消费者不可能100%利用前一营养级的生物量各营养级同化率也不是100%，总有一部分排泄出去各营养级生物要维持自身的活动，消耗一部分热量能流在通过各营养级时会急剧减少，食物链就不可能太长生态系统中的营养级一般只有四、五级，很少超过六级林德曼效率林德曼效率：n+1营养级所获得的能量占n营养级所获得的能量之比：Le=In+1/In 林德曼定律（十分之一定律）：能量沿营养级的移动时，逐级变小，后一营养级只能是前一营养级能量的十分之一左右。生态锥体（ecological pyramid）: 能量通过营养级逐级减少，如果把通过各营养级的能流量由低到高用图型表示，就成为一个金字塔形，称能量锥体或能量金字塔。同样如果以生物量或个体数目来表示，可能得到生物量锥体（pyramid of energy）和数量锥体（pyramid of number） 。数量锥体以各个营养级的生物个体数量进行比较，忽视了生物量因素，一些生物的数量可能很多，但生物量却不一定大，在同一营养级上不同物种的个体大小也是不一样的。生物量锥体以各营养级的生物量进行比较，过高强调了大型生物的作用。能量锥体表示各营养级能量传递、转化的有效程度，不仅表明能量流经每一层次的总量，同时，表明了各种生物在能流中的实际作用和地位，可用来评价各个生物种群在生态系统中的相对重要性。能量锥体排除了个体大小和代谢速率的影响，以热力学定律为基础，较好地反映了生态系统内能量流动的本质关系食物网 (food web)：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构，此即食物网。各营养层次之间有复杂相互作用的简单食物链来进行能流分析，这种方法称为简化食物网简化食物网实际上是将一些具有相似功能地位(生态位)的等值种(equivalent species)归为一类，成为功能群(functional group)，或称同种资源团(guild)在简化食物网研究中特别重视在营养层次转化过程中发挥重要作用的种类，这些种类称为营养层次关键功能种，或称关键种若把颗粒度级按一定对数级数排序，这种生物量在对数粒级上的分布就称为粒径谱(particle-size spectra).颗粒谱、生物量谱以生态学的观点和方法从总体上宏观地研究不同海洋生态系统的状态和动态及其机制和影响因素，同时也可以比较不同类型生态系统的差别，甚至还可以估计生产力和鱼产量生态系统的稳定性（stability）(生态平衡):生态系统通过发育和调节达到一种稳定的状态，表现为结构上、功能上、能量输入和输出上的稳定，当受到外来干扰时，平衡将受到破坏，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统仍能通过自我调节恢复原来状态。 生态系统稳定性包括了两个方面的含义 :一方面是系统保持现行状态的能力 ,即抗干扰的能力（抵抗力resistance）;另一方面是系统受扰动后回归该状态的倾向 ,即受扰后的恢复能力（恢复力resilience）。生态系统稳定性机制：生态系统具有自我调节的能力，维持自身的稳定性，自然生态系统可以看成是一个控制论系统，因此，负反馈（negative feedback）调节在维持生态系统的稳定性方面具有重要的作用。复习题一、名词解释1. 海岸带；是海洋与陆地交界的狭长过渡地带。生态学上的海岸带包括潮上带、潮间带、潮下带三部分。2.红树林：为热带、亚热带海岸潮间带所特有的盐生木本植物群落，并不止单一分类类群植物，而是对一个景观的描述。3.过渡捕捞：对资源种群的捕捞死亡率超过其自然增长率，从而降低种群产生最大持续产量长期能力的行为或者现象。4生长型过度捕捞：是指鱼类尚未长到合理大小就被捕捞，从而限制了鱼群产生单位补充最大产量（MYR）的能力，最终导致总产量下降的现象。5补充型过度捕捞：指对亲体（产卵群体）的捕捞压力过大，导致了资源种群繁殖能力的下降，从而导致补充量不足的现象。6生态系统过度捕捞；是指过度捕捞使致使生态系统平衡被改变，大型捕食者数量减少，小型饵料鱼数量增加，导致生态系统中的物种向小型化发展，平均营养级降低的现象。 7兼捕：是渔业捕捞的伴生物，指在对渔业对象的捕捞过程中捕获、抛弃或伤害其他海洋生物资源的行为或者现象。二、简答题1. 简述海岸带的环境特征与生物适应性；环境特征：1. 潮汐：影响潮间带生物最重要的生态因素，随着潮汐涨落，生物交替暴露于空气中和淹没于水中，使得沿岸生物在生理、生殖上也常显示节律。2. 底质：沿岸潮间带底质可分为三种基本类型：松散的砂质、致密的泥质、坚固的石质，影响生物分布。3. 温度：变化剧烈，有日变化和季节变化。受大陆影响，潮间带以外海域的温度变化也比大洋区显著。4. 盐度：由于蒸发、降水和大陆排水的影响，潮间带盐度变化幅度很大。5. 波浪：持续拍打岸边所带来的冲刷力，使得潮间带生物可分布至更上缘的波浪波及区；引起底质变动；增加OD，降低光照生物适应性：l 对干露的适应：涨落来回游动；提高耐旱能力（大型藻类）；离水能够呼吸空气中的氧气（弹涂鱼）；退潮时，降低其生理活动，减少耗氧（耐受干旱的能力不同是潮间带生物垂直分布的主要原因）l 对温度、盐度变化的适应：对高温的适应机制（淡色反射热量、长刻肋增加散热、面积、贝类在外套膜或壳内贮存多余水分，蒸发加温不易脱水）、对盐度的适应（渗透压顺便型生物，没有调节体液渗透压能力，只能靠紧闭其壳、防治干燥脱水等方式抵御盐度变化）l 对波浪冲刷的适应：固生在岩石上（藤壶）、光滑流线型体形减少水阻力、粘附在基岩表面（腹足类）、栖息于岩石缝隙躲避波浪冲击l 生殖适应：繁殖周期与潮汐或大潮同步（紫贻贝）2. 岩岸潮间带的带状分布与决定分带的因素；垂直带状分布，潮上带、高潮带（滨螺）、中潮带（牡蛎）、低潮带（藻类）、潮下带，划分依据：物理因素（暴露空气的时间，决定上限）、生物因素（捕食作用与食物竞争，决定下限）3. 红树植物对环境的适应机制l 根系：少具有深扎和持久的直根，多为表面根、气生根等，有助于植物呼吸与抵抗风浪冲击的固化作用。l 胎生：授粉后胚胎留在母株发育，成为幼体后落于水中漂浮扎根。若30天内不能扎根，可继续漂浮并存活一年以上。l 旱生结构与抗盐适应：叶片