第十一讲(海洋环境)

第十一讲海洋环境海洋是生物生存的重要环境，也是生命的起源，因此海洋对我们来说是非常重要的。近年来不断传出海水污染、海洋生物面临绝种的危机等，这些都是我们应该重视的问题，尤其现在温室效应越来越严重了，所以我们更不能忽视。现在海洋生物逐渐减少，主要的原因是因为人类大量的补杀、渔船漏油、乱丢垃圾、排放污水、外来种入侵等，这些因素使许多的小鱼来不及长大就被捕捉了，也造成生态系的破坏、不平衡，也因为如此所以近年来的鱼获量才会越来越少。希望能有更多的人关注我们的海洋世界！《中华人民共和国海水水质标准》于1982年4月6日发布，并于同年8月1日起实施。按照海域的不同使用功能和保护目标，海水水质分为四类：第一类：适用于海洋渔业水域，海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区。第二类：适用于水产养殖区，海水浴场，人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接有关的工业用水区。第三类：适用于一般工业用水区，滨海风景旅游区。第四类：适用于海洋港口水域，海洋开发作业区。一、海洋简介二、海洋环境三、海洋灾害的种类四、海洋污染五、我国海洋环境地球就象一个广阔无垠的蔚蓝色“水球”。1、海大洋的边缘部分称为海，是由大陆、半岛和岛屿与海洋隔开的水域。面积比洋小得多，占海洋总面积的11％，一般深度较浅，水温受大陆的影响较大，有显著的季节变化。按所处的地理位置又可分为边缘海、地中海和内海等。边缘海又称“陆缘海”或“边海”，位于大陆边缘，并与大洋相通，如我国的黄海就是边缘海。地中海是介于两块主要的大陆之间的海，又称“陆间海”，地中海有海峡和邻近海区或与洋相连，如欧亚、非之间的地中海等。内海是指深入大陆内部的海，一般有狭窄的水道与大洋相连，如我国的渤海就是内海。2、洋海洋的中心部分，是指远离大陆、深度较大的广大水域。面积约占海洋总面积的89％，一般深度在2000～3000米以上。水色因含盐分较多（平均为35‰。）而呈现蓝色，海洋的沉积物多为钙质软泥、硅质软泥和红粘土等。全球有四大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。海洋占地球表面的71％，总面积为3.6亿平方公里。海洋是一个“蓝色宝库”，富含金、铁、锰、锡等矿产资源和多种化学元素、稀有元素。海洋还有丰富的生物资源，地球上的生物资源80％以上都在海洋里。近年来，人们在研究利用海洋的潮汐能发电，这将为人类带来取之不尽的能量来源。3、海洋的功能海洋形成我们这个星球的特色，对天气和气候起决定作用，对气温起稳定作用，为大气提供湿气。这些湿气又变成雨落到地上，补充地球上流入江河、湖泊、溪流以及我们所需要的淡水。我们进行的每一次呼吸都有赖于充满生命和孕育生命的海洋，因为氧气是在海洋中产生的，二氧化碳是被海洋吸收的，雨林和其他地球生物系统固然重要，但没有充满活力的海洋，就不会有陆地上的生命，地球的大部分生存空间—生物圈—是海洋。（一）海水某些物理特性的生态学意义1、溶解性：溶解大量营养物质。2、透光性：光合作用。3、流动性：扩大分布范围。4、浮力：个体小、结构简单而脆弱的生物得以生存。5、缓冲性能：维持环境稳定性。（二）海洋环境的主要分区1、水层部分（pelagicdivision）2、海底部分（benthicdivision）图2.1海洋环境主要分区（引自Tait1981）上层中层深海海面200m1,000m4,000m11,000m深渊大陆缘水层区大洋区浅海区海岸（沿海带）浅海带深海带深渊带陆地陆地大陆架大陆坡海底山脉大洋盆地（三）海洋沉积物（marinesediments）1、大陆边缘沉积（陆源沉积）经河流、风、冰川等作用从大陆或邻近岛屿携带入海的陆源碎屑2、远洋沉积（深海沉积）（1）红粘土：从大陆带来的红色粘土矿物以及部分火山物质在海底风化而成。此外，还包括一些自然矿物（如锰结核）和一些生物成分（如放射虫软泥）（2）钙质软泥：主要由有孔虫类抱球虫和浮游软体动物的翼足类以及异足类的介壳组成，一般分布在热带和亚热带，水深不超过4,700m的深海底。（3）硅质软泥：主要由硅藻的细胞壁和放射虫骨针所组成的硅质沉积。硅藻软泥主要分布在高纬度；放射虫软泥则分布在低纬度，而且多出现在深度超过4500m的洋底。（四）海洋生物1、浮游生物：包括浮游植物和浮游动物，十分重要。（1）数量多、分布广，是海洋生产力的基础，也是海洋生态系统能量流动和物质循环的最主要环节。（2）水团，海流的指示种。（3）有些化石种类的分布有助于勘探海底石油资源。（4）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。磷虾类水母类水漂生物2、游泳生物（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：产卵洄游、索饵洄游、越冬洄游。（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）图2.9底栖植物的代表（引自Barnes&Hughes1982）（a）底栖硅藻；（b）丛状藻类；（c）珊瑚藻；（d）墨角藻；（e）浒苔；（f）大型海藻Postelsia；（g）海草图2-83、底栖生物（1）底栖植物单细胞底栖藻类、海藻和维管植物。（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）（i）图2.10底栖动物的代表（一）（引自Barnes&Hughes1982）（a）线虫；（b）猛水蚤类；（c）多毛类；（d）双壳类；（e）星虫类；（f）柄海百合类；（g）海胆；（h）蟹类；（i）苔藓虫图2-9456783121cm图2.11底栖动物的代表（二）（引自Parsonsetal.1984）糠虾[Heteromysis(1)]；半索动物[Saccoglossus(2)]；端足类[Bathyporeia(3)]；软体动物[Mya(4)，Tellina(5)，Mercenaria(6)，Ensis(7)]；多毛类[Dodecaceria(8)]图2-10（2）底栖动物海底的鱼儿七彩霓幻珊瑚虫彩色世界2、人为因素造成的海洋灾害1、自然因素造成的海洋灾害风暴潮海浪海啸赤潮溢油（一）海洋污染和污染物质的迁移与转化1、海洋污染的定义及其特点（1）污染源广；（2）持续性强、危害大；（3）扩散范围广；（4）防治困难。2、海洋污染物质分类海洋污染物质按其来源、性质和毒性，有多种分类方法。通常按污染物质来源分为以下几类：（1）石油及其产品（包括原油和从原油分馏出的许多产品）；（2）重金属；（3）农药；（4）有机废物和生活污水；（5）放射性物质；（6）热污染3、海洋污染物的迁移与转化（1）物理过程；（2）化学过程；（3）生物过程4、海洋的自净能力和环境容量（1）海洋自净能力1）物理净化2）化学净化3）生物净化（2）环境容量1）绝对容量2）年容量（二）海洋污染的生物学效应和生物监测1、海洋污染的生物学效应（1）个体生物的生物学效应1）生物浓缩与生物积累；2）急性中毒与慢性中毒；（2）种群―群落的生态效应2、海洋污染的生物监测（1）利用指示生物进行监测（2）利用生物群落结构的变化进行监测3、毒性试验和残毒测定（1）急性毒性试验：（2）慢性毒性效应：（3）残毒测试：（三）赤潮和赤潮生物1、赤潮（redtide）的定义：是海洋中某些微小的浮游生物在一定条件下暴发性增殖面引起海水变色的一种有害的生态异常现象。2、赤潮生物类别全世界已记录的赤潮生物有300种左右（可能个别存在同种异名），隶属于10个门类。我国海域分布的约有127种，隶属于8个门类（国外已报道的10个门类中的细菌和绿藻赤潮生物尚未在我国发现）。其中在我国沿海发生赤潮的赤潮生物有30多种，主要是甲藻类（15种），其次是硅藻类（7种）和蓝藻类（4种）。赤潮是各种色潮的统称。3、赤潮生物的生长与分裂速度μ＝[(lgNt-lgN0)/t]/lg2上式μ为生长速度，以每天分裂次数表示，N0和Nt分别为单位水体中藻类细胞的起始数量和经过t天后的细胞数量（cell/L）。4、赤潮生物的垂直移动和聚集（1）垂直移动：一般认为，白天移动到表层可有效地进行光合作用，当表层营养盐被大量消耗后通过垂直移动到较深处，可有效地摄取营养物质。（2）聚集：生物性聚集和物理性聚集5、赤潮的危害（1）赤潮生物大量繁殖，覆盖海面或附着在鱼、贝类的鳃上，造成呼吸困难甚至死亡；（2）赤潮生物在生长繁殖的代谢过程和死亡细胞被微生物分解的过程中大量消耗海水中的溶解氧，使海水严重缺氧，鱼、贝类等海洋动物因缺氧而窒息死亡；（3）有些赤潮生物体内及其代谢产物含有生物毒素，引起鱼、贝中毒或死亡。如链状膝沟藻产生的石房蛤毒素就是一种剧毒的神经毒素；（4）居民通过摄食中毒的鱼、贝类而产生中毒。目前已知的赤潮毒素有麻痹性贝毒、神经性贝毒和泻痢性贝毒等三大类。（四）赤潮发生的原因和基本过程1、赤潮发生的原因（1）富营养化富营养化（eutrophication）是指生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、内湾，引起藻类大量繁殖、水体溶解氧量下降、水质恶化的现象。（2）促进赤潮生物生长的有机物维生素B1、B12和维生素H（特别是B12）是最主要的生长促进物质，其他有机物质包括DNA、嘌呤、嘧啶、植物激素以及其他一些有机物质分解产物，也会促进赤潮生物增殖。（3）微量金属元素诱发和促进赤潮发生的因素近年来的研究表明，非金属元素硒（Se）也有促进赤潮发生的作用。（4）温度和盐度南方海区的赤潮多发生在春、夏之交，而北方海区的赤潮多见于7-10月，都与水温升高以及因雨季而引起的海区盐度降低相符合。应当指出，由于发生赤潮的原因是多方面的、综合的，目前尚未完全了解清楚，需要今后继续进行更深入的现场调查研究和实验生态研究。2、赤潮发生的基本过程（1）起始阶段：赤潮生物开始繁殖或胞囊大量萌发，竞争能力较强的赤潮生物逐渐发展到一定的种群数量。（2）发展阶段：赤潮生物呈指数式增长并迅速形成赤潮，同时原先的共存种多数被抑制或消失，也可能有个别种随赤潮出现而有增长。（3）维持阶段：这一阶段的时间长短主要取决于水体的物理稳定性和各种营养物质的消耗和补充状况。（4）消亡阶段：营养物质耗尽又未能及时得到补充，或遇台风、降雨等各种引起水团不稳定性的因素，或温度的突然变化超过该种赤潮生物的适应范围，造成赤潮生物大量死亡，赤潮现象就逐渐或突然消失。（五）赤潮的预测预报和防治对策1、赤潮预测预报（1）根据水化特征的预测：目前已提出一些以氮、磷、化学耗氧量等参数组成的富营养化程度判断公式可供实践上应用。应特别注意那些具有促进赤潮发生的微量物质的供应量，其中最受重视的是Fe和Mn。（2）根据水温、盐度和气象条件的预测：气象条件包括风、气压等因素，很多赤潮事例表明，当其他条件具备时，若天气形势发展比较稳定，海区风平浪静，阳光充足、闷热的日子里，就有可能发生赤潮。（3）根据生物学特征的预测1）赤潮生物的增殖速度2）叶绿素a的变化3）“种子场”的调查2、防治对策在实际工作中对上述几种预测赤潮的依据应尽可能考虑多项目连续跟踪和综合性分析判断，才能获得较为准确的预测预报效果。（1）富营养化物质入海负荷的控制。（2）海区自身污染控制。（3）富营养化水体和底质的改善。（一）全海海域全海海域海水中无机氮、活性磷酸盐、化学需氧量和石油类等指标的综合评价结果显示，2012年，中国管辖海域海水水质状况总体较好，符合第一类海水水质标准的海域面积约占中国管辖海域面积的94%(去年为95%)。（二）近岸海域2012年，全国近岸海域水质总体稳定，水质级别为一般。主要超标指标为无机氮和活性磷酸盐。按照监测点位计算，一、二类海水比例为69.4%，与上年相比，上升6.6个百分点；三、四类海水比例为12.0%，下降8.3个百分点；劣四类海水比例为18.6%，上升1.7个百分点。主要污染指标为无机氮和活性磷酸盐。四大海区中，黄海近岸海域水质良好，南海近岸海域水质一般，渤海和东海近岸海域水质差；9个重要海湾中，黄河口水质优，北部湾水质良好，辽东湾、胶州湾和闽江口水质差，渤海湾、长江口、杭州湾和珠江口水质极差。与上年相比，黄河口和闽江口水质变好，其他各海湾水