海洋环境生态学课件-第4章 生态系统生态学(3)海洋生态系统的主要类型(专业知识模板).ppt

第三节海洋生态系统的主要类型,一、沿岸、浅海生态系统二、岩岸潮间带和大型海藻场三、河口生态系统四、红树林沼泽五、珊瑚礁生态系统六、近岸上升流生态系统七、大洋生态系统八、热液口区与冷渗口区,一、沿岸、浅海生态系统,1、环境特征潮间带（intertidalzone）：高低潮线之间的海域，海洋与陆地之间的过渡带，受潮汐的强烈影响，环境梯度明显，环境类型多样。退潮后暴露于空气，干旱及影响摄食；温度变化剧烈，可能超过耐受上限或使其体质变弱，易受其它因子的二次伤害；盐度变化剧烈，尤其是潮池地带（低潮时大雨或剧烈蒸发）；波浪：冲刷作用可剥离或冲走一些生物、改变生物的分布、增加溶解氧、减少光照；底质很复杂，不同类型的底质栖息着与之相适应的生物；由于潮间带濒临大陆，污染物质容易在此积累。,一、沿岸、浅海生态系统,1、环境特征（1）潮间带各种理化因子变化复杂多变，生境最主要的特点是交替暴露于空气和淹没于水中。环境条件恶劣，要求生物不仅对温度、盐度的变化有较大的适应性，而且对干燥有很大的耐受力。抗旱抵抗高、低温抵抗机械性冲击呼吸盐度,藤壶,弹涂鱼,海藻,一、沿岸、浅海生态系统,1、环境特征（2）自潮间带向外海延伸，水文、理化因子变化梯度逐渐减小。（3）浅海区由于大陆输送以及水体垂直混合，营养物质得到充分供应，因而水域生产力水平高，生物资源丰富，常形成重要的渔场，近90%的海洋捕捞来自沿岸、浅海区。（4）沿岸、浅海区是受人类干扰最严重的海区。,一、沿岸、浅海生态系统,2、生物群落特征（1）潮间带的生物种类能耐受恶劣环境条件的考验，特别对干燥有很大的耐受力。耐受干燥的能力大小是潮间带生物垂直分带的主要原因。,藤壶,红海葵,一、沿岸、浅海生态系统,2、生物群落特征（2）浅海区生物群落的特点浮游植物：硅藻和甲藻是主要类别。超微型的自养生物也是很重要的类群。浮游动物：种类繁多季节性浮游动物：底栖生物和游泳生物的幼体。终生浮游动物：主要是桡足类、磷虾类等甲壳动物，有孔虫、放射虫、纤毛虫及水母类也常见。,圆筛藻,钟虫,Salpafusiformis,硅藻,一、沿岸、浅海生态系统,2、生物群落特征（2）浅海区生物群落的特点,鲱鱼,小黄鱼,底栖生物：潮间带尤为重要植物：底栖硅藻&大型海藻底栖动物：几乎包括各个门类的代表，种类组成与底质类型有密切关系。游泳生物：种类多，数量大。主要是各种鱼类，世界主要渔场几乎全部位于大陆架或大陆架附近。按FAO统计，占世界海洋鱼类总产量一半的6种鱼依次是：鳀鱼、大西洋鲱、大西洋普鳕、鲭鱼、阿拉斯加狭鳕和南非沙丁鱼。,二、岩岸潮间带和大型海藻场,1、岩岸潮间带（1）岩岸潮间带包括附着藻类、附着或固着动物和能移动的各种动物。（2）生物群落垂直分带非常明显。【举例】潮间带较上部生活的代表种类是藤壶，藤壶带下方牡蛎占优势，再下方以贻贝数量较多。,二、岩岸潮间带和大型海藻场,1、岩岸潮间带（3）决定分带的主要原因：物理因素：主要是暴露在空气中的时间长短生物因素：捕食作用和空间竞争生物的适应性,苏格兰海滨两种藤壶的垂直分布,二、岩岸潮间带和大型海藻场,1、岩岸潮间带（4）全球岩岸潮间带底栖藻类的生产量有较大差别。热带地区的生产量主要受高温和强烈光照所限制高纬度地区受冰冻和侵蚀的限制温带地区水下大型海藻得到充分的发展。,二、岩岸潮间带和大型海藻场,2、大型海藻场（1）冷温带的潮下带附近多分布着大型褐藻类。这些褐藻类生物量很大，故被称为“海藻森林”。（2）生境特征底质：硬质底部光线：清澈海区，藻场可延伸至2030m深处。温度：仅分布在冷水区。暖温带和热带海区则不出现大型藻场。,（3）大型海藻多具一年周期的生长和枯死节律。另外，藻场在平时也会受到波浪的作用而被部分破坏。,二、岩岸潮间带和大型海藻场,二、岩岸潮间带和大型海藻场,2、大型海藻场（4）生物群落及关键种大型海藻提供了藻场生物群落的框架，其巨大叶片上附着微型或小型动植物，各种定居的或临时性栖居在这里的无脊椎动物和鱼类构成复杂的生物群落，群落中的顶级捕食者（如海獭等）构成这类生物群落的关键种。,（5）生产力和营养关系尽管大型海藻类有很高的生产力，但只有少数无脊椎动物（如海胆和草食性腹足类）能直接啮食这些海藻。估计只有10的初级产量通过直接摄食进入食物网，其余90通过碎屑或溶解有机质进入食物链的。,三、河口生态系统,1、环境特征（1）盐度具周期性和季节性变化。周期性变化与潮汐、流量有密切的关系。（2）河口区的温度变化也较开阔海区和相邻的近岸区大，表层水比底层水温度变化范围大。（3）河口区的底质基本上是柔软的泥质底，而沉积的颗粒有机物，使河口底质富含有机质。,三、河口生态系统,1、环境特征（4）河口水中有大量的悬浮颗粒，其混浊度较高。在混浊度很高时，浮游植物的产量能达到可忽略不计的程度。（5）河口区除了陆源营养补充之外，还具有滞留营养物的水文和生物机制。,河口湾的水循环模式-“营养物收集器”,三、河口生态系统,2、群落特征（1）河口区生物种类种类多样性较低，但某些种群的丰度却很大。广温、广盐和耐低氧是河口生物的重要特征。（2）河口湾植物在整年内都能进行光合作用，这些植物包括浮游植物、小型底栖藻类和海草、沼泽草和海藻等大型水生植物等。（3）河口浮游动物的特点是季节浮游动物种类较多，而终生浮游动物的种类较少。,三、河口生态系统,2、群落特征（4）游泳生物终生生活在河口区的只有一些少数种类，而阶段性生活在河口区的却是大量的。特别是许多海洋经济动物的产卵场和幼年期（幼鱼、幼虾）的索饵肥育场都在河口附近水域。（5）河口区底部有大量有机碎屑，因而底栖动物的碎屑食性和滤食性种类比捕食性较种类多。,四、红树林沼泽,1、红树林沼泽是热带、亚热带海岸淤泥浅滩所特有的生态系统。具有稳定和保护热带海岸的重要作用。2、红树植物是能耐受海水盐度的挺水陆地植物，具有表面根、支柱根、气生根等根系帮助其呼吸及抵抗风浪冲击。果实在树上发芽形成幼苗，等到成熟时才下落，插入松软的海滩淤泥中。,红树林海岸,红树植物的叶、花,典型的红树生活周期,四、红树林沼泽,3、红树林沼泽常有一些陆生动物，树干和树根部生活着各种附着底栖动物和各种表上、表内无脊椎动物，还有随潮水进入红树林区觅食的各种海洋动物。但总的生物多样性并不很高。4、红树林沼泽生产力很高，生产者除红树外，还包括很多藻类；碎屑有机物丰富，为红树林沼泽和邻近海区消费者提供充足的食物。,五、珊瑚礁生态系统,1、珊瑚礁生物群落在热带沿岸区的广大海域。珊瑚礁是由造礁珊瑚（体内有共生动黄藻）死亡骨骼、含钙藻类以及各种软体动物的贝壳共同形成的碳酸钙沉积环境。,五、珊瑚礁生态系统,2、珊瑚礁生物群落是海洋中多样性程度最高的群落，原因在于，珊瑚礁生境复杂以及每个种占据很狭窄的生态位。3、在珊瑚-藻类的互利共生当中，藻类的光合作用供给珊瑚虫能量，而珊瑚虫的代谢供给藻类营养物质，从而使营养物质并不丰富的海域具有很高的营养循环效率。,环礁,五、珊瑚礁生态系统,4、珊瑚礁生物群落代表自然生态系最高初级生产力水平，同时，其食物链、食物网结构复杂。5、珊瑚礁生物群落的初级生产与群落呼吸消耗基本平衡，具有顶极群落的特征。,六、近岸上升流生态系统,1、上升流区理化环境特征相对于其邻近海区：（1）低温：上升流区表层水温比同纬度海区的表层水温低；（2）低溶氧：上升流区表层水溶氧的饱和度较低；（3）高营养盐含量：因底层（或次表层）海水无机氮、磷等营养盐较丰富；（4）高盐度、高密度。,因表层流场的水平辐散，使表层以下的海水垂直上升的流动,六、近岸上升流生态系统,2、上升流区生物群落的特征（1）生物群落中的浮游植物粒径较大；（2）浮游植物生物量和初级生产力水平很高；近岸上升流是重要的高生产力区，也是重要的渔场。【举例】秘鲁渔场、浙江沿岸渔场（3）浮游动物中冷水性种类和数量比例增加；（4）群落多样性水平较低；（5）食物链环节较少；（6）游泳生物（鱼类）生命周期较短，偏向于r-选择的类型。,七、大洋生态系统,1、生境特征（1）大洋区是大陆架之外的整个水体和海底。相对于近岸浅海区，大洋区的环境相对稳定。（2）大部分大洋表层的阳光充足，透光层深度多超过100m。透光层的下方是大洋最主要的部分，那里光线微弱或因无光而不能进行光合作用。（3）深海底部的广大面积都覆盖以微细的沉积物，通常称为“软泥”（北方主要是硅藻外壳，其他水域主要是含钙外壳，如球房虫的外壳）。,七、大洋生态系统,2、生物群落特征（1）大洋的初级生产者以“微微型浮游植物”占优势，生产力较低。（2）大洋水层食物链长（平均可达6个环节），营养物质基本上在透光层矿化和再循环。（3）深海动物对黑暗、低温、高压环境形成各种适应机制。（4）深海底栖生物的生物量随深度增加迅速递减，但多样性水平很高，并有很多特有种类。（5）深海动物的食物稀少，生产力很低，依靠上方水层沉降的一些未完全分解的动植物尸体和有机碎屑为生。,七、大洋生态系统,3、深海动物的适应机制,七、大洋生态系统,3、深海动物的适应机制（1）对黑暗的适应通过发光器产生光线（如灯笼鱼和星光鱼等）有特别发达的眼睛对微弱光线产生反应；在完全黑暗的水层，眼睛很小或完全退化。（2）对食物稀少的适应具有很大的口，能吞食很大的捕获物。有一些鱼类具发光器官起诱饵作用（如鮟鱇鱼的背鳍高度延伸特化）,七、大洋生态系统,3、深海动物的适应机制（3）对种群稀少的适应有些种类的雌性个体具有“补雄”，即雄性个体寄生在雌体上。（鮟鱇鱼）（4）对高压的适应深海不易形成钙的沉淀，多数深海动物缺少钙质骨骼；多数深水鱼类没有鳔，以减少动物体和外界环境的压力差。（5）对柔软底质的适应深海底栖生物都具有长的附肢，丰富的刺、柄和其他的支持方式。【举例】深海蟹类的附肢特别长，海绵、水蝗虫、海百合都具有长柄；鼎足鱼的胸鳍和尾鳍条特别细长，能以三角鼎立之势站在海底，还可跳跃前进。,八、热液口区与冷渗口区,1、热液口区（1）海底的裂缝中扩散出的热液H2S含量很高，支持周围生境中能氧化H2S的大量细菌依靠化能合成作用生活。（2）细菌的生物量很大，在海底形成厚厚的丝状细菌垫，并与个体巨大的蠕虫和双壳类动物共生。（3）软体动物、多毛类和甲壳类占所有热液口生物种类的90以上，其中，某些种类生物量很大，但这类群落的物种多样性并不高，而深海其他生境的种类多样性通常很高。,图10深海热液口及大型动物,图11深海热液口的巨型红色管栖蠕虫（Riftiapachyptila）（左上为热液涌出口）,图12冲绳海槽伊豆名海穴的热液涌出口,图13深海热液口的多毛类（左）及双壳类（右）,蛟龙号深潜,八、热液口区与冷渗口区,1、热液口区（4）热液口生物群落一般都很小，直径仅25-60m，通常只有20-30年的活动期限，旧热液口不断被关闭，新的又不断出现。（5）热液口的环境特征可能与生物圈进化初期的海洋环境相类似，也有地球上的生命来源并进化与热液口状况相似条件的可能。,八、热液口区与冷渗口区,2、冷渗口区（1）海底渗出的含有浓度很高的硫化物和甲烷的超盐水，含有浓度很高的硫化物和甲烷，但与热液口的高温不同，这里水温是低的，因此称为冷渗口。（2）大量密集成层的白色细菌覆盖在冷渗口底面，并出现一些特殊的动物，如巨大的蠕虫、贻贝、蛤类等。可见，热液口与冷渗口的群落有很