第三章-海洋生物多样性

第三章海洋生物多样性第一节海洋微生物第二节海洋植物第三节海洋无脊椎动物第四节海洋脊椎动物第五节深海热液喷口附近生物第六节海洋生物多样性及其保护第三章海洋生物多样性第六节海洋生物多样性及其保护一生物多样性概念二海洋生物类群划分三我国海洋生物多样性现状及保护一生物多样性概念及内涵1生物多样性的定义生物多样性（biodiversity）是指栖息于一定环境的所有动、植物和微生物物种、每个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态系统的总称。因此，生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个基本层次。生命有机体的种类和变异性及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统和自然景观。生物多样性是人类生存和发展的基础，它与全球变化和可持续发展被列为当代生态学和环境科学的三大前沿领域。物种多样性（speciesdiversity）是指地球上生命有机体的多样化，它是生态系统的基本组分，也是基因和染色体的载体，在生物多样性三个基本层次中，物种多样性是最明显、最直观的一个层次。物种多样性产生的根本原因在于物种的形成与不断分化。物种形成是指物种数量的增加，主要形式为地理成种(异域成种)，其次为非地理成种（包括杂交成种和多倍化成种）。2物种多样性表13.1地球上现存生物已描述的种数（McNeely1990，Wilson&Peter1988）类别种数（103）类别种数（103）细菌和蓝藻真菌藻类高等植物（苔藓、种子）原生动物海绵动物腔肠动物环节动物甲壳动物4.7646.9826.90267.7530.805.009.0024.0038.00昆虫其他无脊椎动物软体动物棘皮动物硬骨鱼类两栖、爬行类鸟类哺乳类合计751.00132.4650.006.1016.0910.489.204.171,435.66①关键种假设：一些物种对维持系统稳定性和完整性具有重要作用。②冗余假设（功能补偿假设）：物种在功能上有相当程度的重叠，一个种的丢失不会对生态功能发生影响。③铆钉假设：物种相互制约，一个种丢失，都存在使群落或系统过程发生改变的概率，每一物种具有同样重要的功能。物种在生态系统中功能中的作用：遗传多样性也称基因多样性（genediversity），广义上可以理解为蕴藏于所有动、植物和微生物有机体中的遗传信息的总合；狭义上可以理解为种内不同种群之间或一个种群内不同个体之间的遗传变异的总和。等位基因（alleles）、基因型（genetype）、个体表现型（phenotype）、基因重组（generecombination）3遗传多样性××××不同的基因型相同的环境不同的表现型相同的基因型不同的环境不同的表现型发育（B）（A）图13.1个体基因型在特定环境中是表现示意图（引自Primack1993）生态系统多样性（ecosystemdiversity）是指生物群落与生境类型综合体的多样性（栖息地、生物群落和生态过程的多样化，以及生态系统内栖息地差异和生态学过程变化的多样化），它是生物多样性的最高层次，也是物种多样性和遗传多样性存在的基本保证，同时也是人类必不可少的发展空间和生存条件。包括生境多样性、群落多样性、生态过程多样性。4生态系统多样性（一）食品、药物和工业原料海洋为人类提供的食物总量仅占人类消费总量的2%，但人类消费的高质量蛋白质约有20%来自海洋。大型海藻（如海带、紫菜、石花菜等）也是重要的食物品种。海洋生物可能是一个潜在的药材宝库，开发利用前景十分广阔，不过必须注意保护和管理。化工原料：江蓠、石花菜是生产琼脂和鹿角胶的原料、螺旋藻、红树林的药用价值、造礁珊瑚的骨骼。二、海洋生物多样性与人类的关系生物泵是调节大气CO2水平、维持全球气体平衡、减轻温室效应的最重要过程。沿海海草场、红树林和珊瑚礁等生态系统却有保护海岸的作用。此外，红树林也有清除溶解营养物质和净化水质的作用。陆地：涵养水源、保护农田等（二）保护人类生存环境的作用休闲旅游：生态旅游业的基础，具美学、娱乐价值。科研：进行从基因到生态系统的各个层次的的研究，如基因工程（转基因、杂交等）。教育：涉及伦理道德的范畴，呼唤人类天性以及教育人类与自然协调相处。（三）海洋生物多样性的其他功能食物医药生活资料维护水平衡调节气候保持土壤控制沙漠化动物微生物植物自然群落（生态系统多样性）物种多样性遗传多样性人类生存基础三海洋生物类群划分1按生物界系统划分2按水生生物的生态分类3浮游生物的个体大小可分为4.按浮游生活阶段在生活史中所占时期长短分1按照生物界系统划分创立人时间依据内容两界系统18世纪Linne肉眼，能否运动动物、植物界三界系统19世纪60年代J.HoggE.Haeckel显微镜，单细胞生物兼有动物和植物特性原生生物、动、植物界四界系统20世纪30年代H.F.Copeland电子显微镜，细胞是否具有成型的细胞核（细菌和蓝藻）原核、原始有核、动、植物界五界系统1969R.H.Whittaker电镜技术和生化知识，细胞结构的复杂程度和营养方式原核、原生、真菌、动、植物界六界系统1979陈世骧五界系统没有反映出非细胞生物阶段（病毒），提出三总界六界系统。非细胞总界、原核总界、真核总界2、水生生物的生态分类水生生物可分为：浮游生物(Plankton)游泳生物(necton)底栖生物(benthos)附着生物(periphyta)（一）概述1.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。2.适应机制：流线形体型、气鳔、增加脂类物质。3.洄游（migration）：产卵洄游、索饵洄游、越冬洄游。游泳生物（二）主要类别1.鱼类(1)圆口纲：属最古老种类，如七鳃鳗和盲鳗——口部有吸盘，寄生性种类。(2)软骨鱼纲：也称板鳃鱼类，其特征是软骨，无骨鳞，如鲨、鳐和魟，现存大约300种。(3)硬骨鱼纲：硬骨鱼类具有硬骨骼，现存海洋鱼类多属这一纲，约有2万多种。图2-62．其他游泳动物：甲壳类、头足类、海洋爬行类、海洋哺乳类、海鸟（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）图2.7游泳动物的代表（引自Barnes&Hughes1982）（a）乌贼；（b）鲨鱼；（c）金枪鱼；（d）鲆；（e）海豹；（f）海龟；（g）企鹅；（h）鲸图2-71．底表生活型固着生物：海绵动物、苔藓动物附着生物：贻贝、扇贝、珠母贝匍匐动物：大部分腹足类软体动物、海星类、海胆类污损生物（foulingorganisms）过去也称周丛生物、固着生物或附着生物。藤壶、牡蛎、贻贝等。根据底栖生物与底质关系划分的生态类群2．底内生活型管栖动物：沙蚕生活在“U”形革质管内埋栖动物：双壳类软体动物钻蚀生物：a．凿石类钻蚀生物：海笋b．钻木类钻蚀生物：船蛆3．底游生活型甲壳动物（蟹类、虾类和口足目等）和某些鱼类⑴微微型（picoplankton）：＜2µm⑵微型（nanoplankton）：2~20µm⑶小型（microplankton）：20~200µm⑷中型（mesoplankton）：200~2,000µm⑸大型（macroplankton）：2,000µm~20mm⑹巨型（megaplankton）：＞20mm生态学意义：①不同粒径的浮游生物基本可代表一定的生物类别。②不同粒径浮游生物存在一定的食物关系，对研究海洋生态系统的能流有重要意义。3.浮游生物的个体大小可分为⑴永久性浮游生物（holoplankton）如桡足类和磷虾⑵阶段性浮游生物（meroplankton）⑶暂时性浮游生物（tychoplankton）4.按浮游生活阶段在生活史中所占时期长短分中国海洋生物的多样性中国海域现已记录物种20278个,隶属于44门,其中鱼类约占世界总数的14%,蔓足类约占24%,昆虫约占20%,红树植物约占43%,海鸟约占23%,头足类约占14%,造礁珊瑚物种约占印度——西太平洋区总数1／3。中国海洋生物中有许多是中国特有种或世界珍稀物种,如国家一级保护动物中华鲟(Acipensersinensis)、大砗磲(Tridacnagigas),以及鹦鹉螺(Nautiluspompilius)、绿海龟(Cheloniamydas)等等。中国丰富的海洋生物多样性不仅具有世界范围内重要的自然保护价值,更是我国人民千百年来长期开发利用的重要自然资源。中国海洋生物的多样性中国海洋生物多样性具有以下特点:物种数由北向南递增;中国海域是西北太平洋某些温水种分布的南界,也是许多暖水种分布的北界;由于黑潮暖流使得许多暖水种分布的界限北移;海洋物种总数虽然比陆上少,但是门类却比陆地多,有12个门为海洋生物所特有．四海洋生物多样性的保护（一）海洋生物多样性面临的问题过度捕捞当前海洋捕捞船只急剧增加,捕捞手段日益完善,造成渔业资源急剧衰减或枯竭,许多优质品种无法再形成渔讯。而且,浪费性捕捞和副渔获物使得许多珍稀海洋生物遭受巨大破坏,底层拖网、毒鱼或炸鱼等方式严重影响了海洋生态环境。生境丧失主要由滩涂围垦、海洋及海岸工程或人工构造物、以及航道疏浚等活动造成。这些这活动重则使海洋生洋生境彻底丧失,轻则使海洋生物的正常活动受到严重干扰。如中国红树林分布面积由于围垦就减少了2/3,许多洄游鱼类的生活史受到航道工程的影响。环境污染主要由于陆源污染物的排放、直接向海洋倾废或排污、以及海洋石油开采或航运溢油等造成。污染物使得海洋生物被毒死或受到伤害,有的则影响其正常繁殖或导致有害的基因突变。三海洋生物多样性的保护生态入侵由于远洋船只携带或盲目引进外来种,导致本地海洋生态系统受到影响,许多原有物种因被排挤而消失。例如福建海域发现一种原产南美洲的沙筛贝(Mytilopsissallei),它占据了海岸基岩及养殖设施的表面,不仅使得当地的附着生物全部消失,还因争夺饵料使人工养殖的各种贝类产量下降。海水养殖单一化盲目发展的单一海洋养殖品种,不仅占据了大量野生海洋生物的栖息地,还因饵料分解造成了海域富营养化直至赤潮发生,进而造成大批海洋生物死亡。此外,高密度养殖的单一品种,往往造成大规模病害的流行。全球气候变化对海洋生物多样性的潜在威胁全球变化指地球生态系统在自然和人为影响所导致的全球问题及其相互作用下变化的过程。（1）海洋环流和上升流的改变；（2）温室效应使北极和南大洋海冰生态系统迅速萎缩；（3）很多热带生物与极区生物一样，是在接近于温度最高极限的条件下生存，温度再升高可能将造成它们的死亡；（4）温室效应引起气候的变化将使高纬度地区降水增加，河水入海量随之增加，低纬度自然河流水量减少，这两种情况对河口区生态系统都有重要影响。2004年编辑出版了新的《中国物种红色名录》第一卷，其中内容有了显著扩大，包括植物界的裸子植物门、被子植物门，动物界的无脊椎动物的主要门类和脊椎动物的盲鳗纲、圆口纲、软骨鱼纲、硬骨鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。物种受威胁等级：⑴灭绝种：在野外已有50年肯定没有被发现⑵濒危种：面临灭绝危险，如果致危因素继续存在，就不可能生存。⑶易危种：如果致危因素继续存在，可能很快成为濒危种的类群。⑷稀有种：在全世界总数量很少，但目前尚不属于濒危种、易危种的类群。⑸未定种：已知属于上述濒危种、易危种、稀有种，但无充分资料说明它究竟属于哪一类。全国（包括台湾、澎湖及南海诸岛）256种造礁珊瑚中，有26种被评估为“濒危”；软体动物中有23种被评估为“濒危”，另有22种为“极危”，12种已经“绝灭”；,1000多种十足甲壳类（虾、蟹类）中，58种已经“濒危”；被认为是“幸存的活化石”的3种剑尾类（鲎）中有2种为“濒危”，1种“近危”；蛛形类中有15种为“濒危”；棘皮动物中66种为“濒危”；鱼类中有270种“濒危”，19种“极危”，4种“绝灭”；其中最严重的是150种中国产海参中竟有53种由于无度采捕而成为“濒危”；一些过去产量很大的重要经济种、特有种，由于过度严重