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海洋生物学第一章绪论第二章海洋环境与生物适应第三章海洋生物的繁殖与发育（51-76）第四章海洋动物生理研究（77-86）第五章海藻引种驯化、种质保存及种质鉴定第六章海洋微生物第七章海洋浮游生物第八章海洋底栖生物第九章海洋游泳生物第十章捕捞对海洋生物资源的影响第十一章海水养殖与近岸环境的相互作用第二章海洋环境与生物适应第一节海洋环境第二节海洋生物的适应策略第一节海洋环境一、海洋环境的类型和特性二、海洋环境分区三、海洋环境问题与保护第一节海洋环境一、海洋环境的类型和特性（一）基本知识地球的面积：5.1×108Km2海洋的面积：3.62×108Km2海洋体积：13.7×108Km31、最大的海是位于太平洋的珊瑚海（CoralSea），面积为4.79×106Km2。2、最小的海是马尔马拉（Marmara），面积为1.1×104Km2。(三)海洋环境的类型按海洋环境的区域性可分为河口、海湾、沿岸海域、近海、外海、大洋等；按海洋环境的要素，可分为海水、沉积物、海洋生物及海面上空大气等环境；从环境功能和管理的角度，可分为旅游区、海滨浴场、自然保护区、渔区、养殖区、石油开发区、港口、航道区等，不同的功能区对环境质量的要求不同，保护的程度、管理的方式和要求亦不相同。(四)海洋环境的自然属性1.海水2.深度和光照3.温度4.海水的运动(四)海洋环境的自然属性1.海水盐度（salinity）：溶解于1kg海水中的无机盐总量（克数）。尽管大洋海水的盐度是可变的，但其主要组分的含量比例却几乎是恒定的，不受生物和化学反应的显著影响，此即所谓“Marcet”原则，或称“海水组成恒定性规律”。（1）海水中的溶解物质表3.2海水的主要和次要组分（盐度：34.8）离子重量百分比Cl－55.04Na＋30.61SO42－7.68Mg2+3.69Ca2+1.16主要组分K+1.1099.28HCO3－0.41Br－0.19H3BO30.07Sr2+0.04次要组分0.71合计99.992.1海水中可溶解物余下的0.01％是几种对海洋生物的生存、生长起决定意义的无机盐，其中包括磷酸盐、硝酸盐和二氧化硅，它们被称为生物的常量营养物质(macronutrients)。海水中一些以痕量状态存在的元素(如铁、锰、钴和铜)对生命活动过程也很重要，例如铁是某些浮游植物生长的限制因子。海洋盐度分布远离海岸的大洋表层水盐度变化不大（34~36），平均为35。浅海区受大陆淡水影响，盐度较大洋的低，且波动范围也较大（27~30）。赤道（34.5）副热带海区（36）两极（34）（2）海水的热学特性：海水热容量和蒸发潜能很大，因此具有相当高的阻止温度大幅度突发性变化的能力。导热性很小，热量向周围扩散很慢，水域温度比较稳定。海洋为其中生物的生存及生命活动提供了一个相对稳定的温度环境条件。（3）pH范围7.4~8.5，稍呈碱性，对以碳酸钙为介质的生物比在中性介质中有利。2.深度和光照(1).深度平均深度：3800m最大深度：11034m太平洋中菲律宾东部的马里亚纳海沟光在海洋中的垂直分布和水平分布海水中光的衰减及海水的透明度因反射、海水吸收、悬浮与溶解物质的吸收与散射，光照强度迅速衰减。(2)光照I0：海表面光强；ID：深度D处光强；K：平均消光(衰减)系数K值大小与水体干净程度有关，一般近岸K≈1；多数浅海K≈0.1；大西洋马尾藻海K≈0.025K＝lnI0－lnIDDID＝I0e－kD1．透光层，也称真光层（euphoticzone或photiczone）：有足够的光可供植物光合作用，光合作用的量超过植物的呼吸消耗。2．弱光层（disphoticzone）：在透光层下方，植物在一年中的光合作用量少于其呼吸消耗，但光线足够动物对其产生反应。3．无光层（aphoticzone）根据在垂直方向上的光照条件分为几个层次：图3.3根据海洋垂直方向上光透射的性质划分的3个生物带示意图(Lallietal.1997)2004006008001200010-11100010-910-710-510-310-1101103105光强/(µW·cm-2)无光层弱光层真光层深海鱼的检出限颜色可视生物发光浮游植物生长日光月光日光最清晰的大洋水最清晰的大洋水清晰的近岸水深度/m光在海洋中的水平分布太阳辐射具有明显的纬度梯度：(太阳辐射强度与照射时间）1.光照强度从赤道向高纬度地区逐渐减弱，而且夏季光照最强，冬季最弱。2.低纬度地区短波光多，随纬度增加长波部分也增加。3.日照时间：热带海区一天中白天与黑夜各约12h,温带海区夏季光照时间超过12h,冬季少于12h在极区，持续6个月的低能光照与6个月的黑暗交替。3.温度a、海水温度的水平和垂直分布厄尔尼诺现象海水的生物地理带（根据海水表面温度）热带25℃亚热带15℃温带5℃（北线），2℃（南线）寒带0~2℃或5℃不同纬度差异海洋水温的垂直分布图3.5深海温度分布图（引自Tait1981）t/℃0100020003000深度/m高纬度低纬度中纬度a.低盐表层水b.入侵的中纬高盐水c.北极深层水a.表层混合层b.永久温跃层c.深冷层a.永久温跃层b.季节温跃层aaabbbcc-2.0-1.001.02.0051015202505101520图2－7在开阔大洋表面混合层下，从200~300m至1000m处，温度下降迅速，这一水层被称为永久温跃层（permanentthermocline）。永久温跃层与表层较暖的低密度水和底层冷的高密度水之间的水密度变化是一致的，这一海水密度迅速变化，被称为密度跃层。它作为一个屏障影响着水的垂直循环，同时还影响着对海洋生物产生作用的某些化学物质的垂直分布。温度和密度的急剧变化对海洋动物的垂直移动也有限制作用。季节温跃层（seasonalthermocline）：温带气候的夏季，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。温度与海洋生物的地理分布与迁移温度与海洋生物的地理分布温度和降水是影响生物在地球表面分布的两个最重要的生态因子，两者的共同作用决定着生物群落在地球分布的总格局。暖水种：生长、生殖温度高于20℃温水种：4－20℃冷水种：低于4℃冷温种（4-12℃）暖温种（12-20℃）热带种（高于25℃）亚热带种（20-25℃）寒带种（0℃）亚寒带种（0-4℃）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。(两极分布bipolardistribution，两极同源biopolarity如：曳鳃虫属的尾曳鳃虫分布在北极-北温带海区，刺管曳鳃虫则栖息于南极-南温带海区)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。热带沉降广温性与狭温性海洋生物温度的三基点：最高、最低和最适范围最高温度（maximumtemperature）：生物生命的温度上限。取决于蛋白质抵抗凝固能力，或酶的耐热性能。最适温度（optiumtemperature）：广义的指生物能正常生活的温度范围，狭义的则指生命活动最旺盛时的温度，这很可能是一个较狭小的温度范围。最低温度（minimumtemperature）：及生物生命活动的温度下限，在此温度以下，生命即死亡。（1）蛋白质凝固变性（2）酶活性被破坏（3）氧供应不足，排泄等功能失调（4）神经系统麻痹等1952秘鲁西海岸向北寒流发生改变，水温升高5~6℃，沿岸的浮游生物和鱼类大批死亡。高温致死原因：低温致死原因：（1）冰晶使原生质破裂（2）细胞形成冰晶时，胞内电解质浓度改变，引起细胞渗透压变化，蛋白质变性（3）脱水使蛋白质沉淀（4）代谢失调温度条件与海洋生物生命联系的几个主要问题（1）温度与代谢的作用通常，在适温范围内代谢作用是随温度的增高而加强。Q10一般介于2~3之间如一种虾5℃时心率每分钟100，15℃时200，则：Q10=（200/100）=2温度与新陈代谢速率的关系温度系数：（temperaturecoefficient,Q10）：体温每升高10℃时新陈代谢速率的变化。Q10＝体温T℃时的代谢速率体温（T－10℃）时的代谢速率（2）温度与海洋动物生殖①温度与生殖季节②温度与发育③温度与生长④温度的周期性变化对生长发育的意义（2）温度与海洋动物生殖①温度与生殖季节每一种动物都有一个明显的生殖季节。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。营养广温性但生殖狭温性则在热带冬季产卵，在温带夏季产卵。（2）温度与海洋动物生殖②温度与发育通常，在一定范围内温度高即会加速发育过程，而且发育速度的加快与温度的升高成正比。生物学零度（biologicalzero）：有机体必须在温度达到一定界限以上才开始发育，一般把这一界限称为生物学零度。有效积温法则：胚胎发育所必需的总热量基本上是一个常数，称为热常数，即指发育期的平均水温与发育所经过的天数或时数的乘积是一个常数。K=N(T-C)K为热常数，即完成某一发育阶段所需的总热量；N为发育历期，即完成某一发育阶段所需天数或时数；T为发育的平均温度；C为生物学零度。（2）温度与海洋动物生殖③温度与生长高于或者低于一个适宜温度都要休眠。如食用牡蛎只在春季水温10~11℃和秋季水温14~16℃时成长。低温条件下，生长速度的减慢与食物的缺乏有关。如：北极藤壶在2~21℃蔓足伸出壳外的滤食频率随温度增加而增加，低于2℃则减少。（2）温度与海洋动物生殖④温度的周期性变化对生长发育的意义动物对食物的利用率不同，即使食物充足，冬季所需要的食物少于夏季，生长也缓慢。温度的季节变化与生长的交替，引起动物结构的改变。如，动物的鳞片、耳石的年轮。（3）温度与海洋动物个体大小及寿命生活在冷水中的生物个体常比生活在暖水的同类生物的个体大。（南极：原索动物的长带海鞘长7m，巨型藻类8m；飞马哲水蚤、鱼类、原生动物的放射虫和沙壳织毛虫）原因：1.水冷密度大；2.低温生长时间长变温动物的寿命在低温条件下通常较长。（4）温度与海洋生物体内钙质的积累在高温下，钙在动植物体内的积累量远比低温时多。冷水翼足类是裸体无壳；热带大砗磲壳2m体重可达200kg；珊瑚在20℃以上的海区。（5）温度与海洋动物形态结构鱼类的尾椎骨的数目和鳍条数目在冷水中明显增加，身体也增大。低温环境动物体表附属器官缩小。4.海水的运动海水在水平方向的流动有海流和潮流两种。海流：在一年中，其流向几乎是恒定的，流速流量则可以随季节变化。潮流：其流速、流向在一天中有周期性改变。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的海流，通常是从高纬度流向低纬度（如千岛寒流），寒流一般低温低盐，透明度较小。暖流：指水温高于流经海区水温的海流，通常是从低纬度流向高纬度如（黑潮暖流），暖流一般高温高盐，透明度也较大。①海流有扩大海洋生物分布的作用暖流可将南方喜热性动物带到较高纬度海区；而寒流则可将北方喜冷性动物带到较低纬度海区。海流也有助于某些鱼类完成“被动洄游”。在某些封闭海区，依靠海流的作用，从外地输入幼体来维持其独立的生物群。例如，在北大西洋的藻海中，微弱的反气旋型环流形成一个半永久性的闭合系统，这里堆积了随着海流漂流而来的大量岸边固着植物的马尾藻，形成一个特殊的生物群。②海流与海洋生物生产力的关系海水的辐散或辐聚关系到海洋表层浮游植物所需营养盐类能否得到补充。表层的无机营养盐类（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。因此，凡是有海水涌升的海区，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获得丰盛的食物。海洋中几个强大的暖流和寒流交汇的海区，多形成世界上良好的渔场。③影响气候黑潮输送热量相当于每秒燃烧38000吨石油。海流对海洋生物的作用海洋中几个