海洋生態(tài)學(xué)第三章

海洋生態(tài)學(xué)第三章第1頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)生態(tài)因子作用的一般規(guī)律

一、環(huán)境(environment)與生態(tài)因子(ecologicalfactors)

（一）環(huán)境泛指生物周圍存在的一切事物；或某一特定生物體或生物群體以外的空間及直接、間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和。（二）生態(tài)因子環(huán)境中對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。如溫度、濕度、食物和其他相關(guān)生物等。第2頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、生態(tài)因子分類①傳統(tǒng)分類：非生物因子或稱理化因子、生物因子②按性質(zhì)分：氣候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人為因子③按穩(wěn)定程度分：穩(wěn)定因子、變動(dòng)因子2、生態(tài)因子作用特征

①綜合性②非等價(jià)性③階段性④不可替代性和可補(bǔ)償性⑤直接性和間接性第3頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月任何接近或超過(guò)某種生物的耐受極限而阻礙其生存、生長(zhǎng)、繁殖或擴(kuò)散的因素，就叫做限制因子（limitingfactors）。

1.利比希最小因子定律（Liebig'sLawofMinimum）

“植物的生長(zhǎng)取決于處在最小量狀況的必需物質(zhì)”。

兩個(gè)輔助原理：

（1）利比希定律只在嚴(yán)格的穩(wěn)定條件下，即能量和物質(zhì)的流入和流出處于平衡的情況下才適用。（2）應(yīng)用利比希定律時(shí)還應(yīng)注意到因子的互相影響問(wèn)題。

二、限制因子的原理

第4頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月耐受限度(limitsoftolerance)

生態(tài)幅(ecologicalamplitude)

廣適性生物(eurytropicorganism)

狹適性生物(stenotropicorganism)

一般說(shuō)來(lái)，一種生物的耐受范圍越廣，對(duì)某一特定點(diǎn)的適應(yīng)能力也就越低。與此相反的是，屬于狹生態(tài)幅的生物，通常對(duì)范圍狹窄的環(huán)境條件具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，但卻喪失了在其他條件下的生存能力。2．謝爾福德耐受性定律（Shelford‘sLawofTolerance）第5頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第6頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)耐受性定律的一些補(bǔ)充原理可概括如下：（1）生物可能對(duì)某一生態(tài)因子的耐受范圍很廣，而對(duì)另一個(gè)因子又很窄。（2）當(dāng)某種生物對(duì)某一特定生態(tài)因子不是處在最適度狀態(tài)時(shí)，對(duì)其他生態(tài)因子的耐受限度可能隨之下降。圖示（3）在自然界中?？煽吹缴飳?shí)際上并不在某一特定生態(tài)因子最適范圍內(nèi)生活.（4）生物對(duì)環(huán)境因子的耐受性限度在其生活史中往往不是恒定的，而是隨年齡（或發(fā)育階段）以及其他條件而改變。第8頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-3第9頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

馴化（acclimation）：長(zhǎng)期生活于生存范圍的一側(cè)，其生態(tài)幅就可能偏移。休眠（dormancy）：

生物體在不良環(huán)境下的不活動(dòng)狀態(tài)，對(duì)不利環(huán)境的強(qiáng)制適應(yīng)。休眠期耐受范圍變寬并最大限度地降低能量消耗，昆蟲(chóng)滯育(diapause)、冬眠、夏眠。3、生物對(duì)生態(tài)因子耐受限度的調(diào)整第10頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-4圖3-4圖3-5第11頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．生態(tài)因子的綜合作用光、溫度、溶解氧、二氧化碳、pH值2．生物與環(huán)境的關(guān)系是相互的、辯證的非生物因子通過(guò)其質(zhì)、量和持續(xù)時(shí)間三個(gè)方面作用于生物。生態(tài)適應(yīng)：生物通過(guò)其形態(tài)、生理、行為的調(diào)整以適應(yīng)環(huán)境因子的變化。3．從長(zhǎng)期的角度看，地球上出現(xiàn)生命后，本身在有機(jī)體的影響下發(fā)生了根本的變化。較短生態(tài)時(shí)間尺度看，生物與環(huán)境關(guān)系以作用和適應(yīng)為主，反作用為輔；從較長(zhǎng)的進(jìn)化尺度看，則以反作用為主，是一個(gè)相互影響、協(xié)同進(jìn)化的過(guò)程。三、生物與環(huán)境的辯證統(tǒng)一第12頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、光在海洋中的垂直分布和水平分布

（一）海水中光的衰減及海水的透明度

因反射、海水吸收、懸浮與溶解物質(zhì)的吸收與散射，光照強(qiáng)度迅速衰減。第二節(jié)光照

I0：海表面光強(qiáng)；ID：深度D處光強(qiáng)；K：平均消光(衰減)系數(shù)K值大小與水體干凈程度有關(guān)，一般近岸K≈1；多數(shù)淺海K≈0.1；大西洋馬尾藻海K≈0.025K＝

lnI0－lnIDD

ID＝I0e－kD第13頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

透明度（transparency）：間接地估算調(diào)查海區(qū)的消光系數(shù)（K），并以此來(lái)估計(jì)透光層的深度，方便實(shí)用。中國(guó)近海K＝1.51/S，透光層深度L

＝3.05S。透明度可反映海水的貧瘠與肥沃程度。透明度處于不斷變化之中，不同海區(qū)、同一海區(qū)不同時(shí)間。第14頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．透光層，也稱真光層（euphoticzone或photiczone）：有足夠的光可供植物光合作用，光合作用的量超過(guò)植物的呼吸消耗。2．弱光層（disphoticzone）：在透光層下方，植物在一年中的光合作用量少于其呼吸消耗，但光線足夠動(dòng)物對(duì)其產(chǎn)生反應(yīng)。3．無(wú)光層（aphoticzone）

根據(jù)在垂直方向上的光照條件分為幾個(gè)層次：第15頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）光在海洋中的水平分布

太陽(yáng)輻射具有明顯的緯度梯度：熱帶海區(qū)一天中白天與黑夜各約12h,溫帶海區(qū)夏季光照時(shí)間超過(guò)12h,

冬季少于12h在極區(qū)，持續(xù)6個(gè)月的低能光照與6個(gè)月的黑暗交替。第16頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、光照強(qiáng)度與藻類光合作用速率的關(guān)系

1.光合作用速率與光強(qiáng)的關(guān)系說(shuō)明：①所有種類具相同規(guī)律（曲線形狀相同）；②不同種類位置不同，尤其是Ik：光飽和值圖3－6第17頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.海洋藻類的光合作用與輻照度的關(guān)系因種而異

圖3-7第18頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.浮游植物的光飽和值還與緯度有一定關(guān)系

第19頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光質(zhì)（光譜成分）存在時(shí)空變化。光在海水中的分布，見(jiàn)圖

植物光合作用利用可見(jiàn)光區(qū)（生理有效輻射）,其中紅、橙光吸收最多，其次藍(lán)、紫光，綠光最少（生理無(wú)效光）圖示

輔助色素、補(bǔ)色光：藍(lán)光與紫光有利于花青素的合成，使植物產(chǎn)生各種顏色，并引起向光性，抑制伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，紅光促進(jìn)伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。紫色塑料膜可使茄子增產(chǎn)，蘭色膜可使草莓增產(chǎn)。長(zhǎng)波促進(jìn)碳水化合物形成，短波促進(jìn)有機(jī)酸和蛋白質(zhì)合成。三、光質(zhì)的變化及其對(duì)生物的影響

第20頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3－8圖3－9第21頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3－10第22頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（一）光與海洋生物的垂直分布

（二）浮游動(dòng)物晝夜垂直移動(dòng)現(xiàn)象

總的規(guī)律：白天，每一個(gè)種集中靠近一特定水層，臨近黃昏時(shí)，它們開(kāi)始上升并持續(xù)整個(gè)黃昏時(shí)間，到達(dá)表面后，在完全黑暗的夜間，種群趨于分散。臨近天亮?xí)r再集中于表層，然后迅速下降，直到原先白天棲息的水層。逃避捕食者、能量代謝上的好處、有利于遺傳交換、集群習(xí)性可減少被捕食的機(jī)會(huì)、避免紫外線的傷害

（三）其他海洋動(dòng)物的趨光行為及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用

三、光與海洋生物的分布及動(dòng)物的趨光行為第23頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物的光周期現(xiàn)象日照長(zhǎng)度變化是地球上最嚴(yán)格和最穩(wěn)定的周期性變化，所以是生物節(jié)律最可靠的信號(hào)系統(tǒng)。植物：長(zhǎng)日照植物、短日照植物、中日照植物、日中性植物動(dòng)物：鳥(niǎo)類的遷移、哺乳動(dòng)物的生殖和換毛、昆蟲(chóng)的冬眠和滯育等均有明顯的季節(jié)規(guī)律月周期與潮汐周期：招潮蟹體色（低潮時(shí)最深）隨潮汐推遲，人為黑暗也能變色；銀海魚(yú)在滿月和新月時(shí)繁殖第24頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)

溫

度（一）表層水溫變化

呈現(xiàn)明顯自低緯度到高緯度遞減的緯度梯度一、海洋水溫分布圖3－11第25頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同緯度差異（二）海洋水溫的垂直分布圖3－12第26頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（一）海洋生物對(duì)溫度的耐受限度（廣溫性與狹溫性）溫度的三基點(diǎn)：上限、下限及適宜范圍常溫動(dòng)物和變溫動(dòng)物；外溫動(dòng)物與內(nèi)溫動(dòng)物

低溫致死原因：

（1）冰晶使原生質(zhì)破裂（2）細(xì)胞形成冰晶時(shí)，胞內(nèi)電解質(zhì)濃度改變，引起細(xì)胞滲透壓變化，蛋白質(zhì)變性（3）脫水使蛋白質(zhì)沉淀（4）代謝失調(diào)

二、海洋生物對(duì)溫度的耐受限度及海洋生物的地理分布第27頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）蛋白質(zhì)凝固變性（2）酶活性被破壞（3）氧供應(yīng)不足，排泄等功能失調(diào)（4）神經(jīng)系統(tǒng)麻痹等生物體最適溫度范圍接近上限，而下限安全性高于上限

高溫致死原因：第28頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）溫度與海洋生物的地理分布與遷移

1．溫度與海洋生物的地理分布

溫度和降水是影響生物在地球表面分布的兩個(gè)最重要的生態(tài)因子，兩者的共同作用決定著生物群落在地球分布的總格局。一般地說(shuō)，溫度暖和的地區(qū)生物種類多；反之，寒冷地區(qū)生物的種類較少。目前日益顯著的全球氣候變暖趨勢(shì)以及局部地區(qū)的熱污染可能將嚴(yán)重影響地球物種的分布。第29頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2．兩極同源和熱帶沉降

南北兩半球中高緯度的生物在系統(tǒng)分類上表現(xiàn)有密切的關(guān)系，有相應(yīng)的種、屬、科存在，這些種類在熱帶海區(qū)消失。某些廣鹽性和廣深性的冷水種，其分布可能從南北兩半球高緯度的表層通過(guò)赤道區(qū)的深水層而成為一個(gè)連續(xù)的分布。

3．溫度與海洋生物的遷移第30頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Q10=（R2/R1）10/（t1－t2）Q10一般介于2~3之間如一種蝦5℃時(shí)心率每分鐘100，25℃時(shí)400，則：Q10=（400/100）10/（25－5）=2三、溫度對(duì)新陳代謝和發(fā)育生長(zhǎng)的影響

（一）溫度與新陳代謝速率的關(guān)系溫度系數(shù)：Q10

＝

體溫T

℃時(shí)的代謝速率體溫（T－10℃）時(shí)的代謝速率

第31頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（二）溫度與生殖、生長(zhǎng)和發(fā)育的關(guān)系

1．生殖區(qū)與不育區(qū)：

2．有效積溫法則：K

＝N（T

－C）

K＝熱常數(shù)(thermalconstant)：完成某一發(fā)育階段所需總熱量

C

＝生物學(xué)零度(biologicalzero)：發(fā)育起點(diǎn)溫度

N

＝發(fā)育歷期，即完成某一發(fā)育階段所需的天數(shù)

T

＝發(fā)育期的平均溫度應(yīng)用：在適溫范圍內(nèi)，提高溫度可促進(jìn)性腺發(fā)育、繁殖、生長(zhǎng)。第32頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Allen’srule：內(nèi)溫動(dòng)物在寒冷地區(qū)身體突出部分有變短趨勢(shì)

Bergman’srule：內(nèi)溫動(dòng)物在寒冷地區(qū)身體趨于增大，可減少體壁熱傳導(dǎo)；溫和氣候身體趨于小。

（三）變溫狀態(tài)的生態(tài)作用研究表明在適溫范圍內(nèi)，周期性變溫對(duì)生命活動(dòng)有積極的意義如大型溞的發(fā)育和生長(zhǎng)以及種群的增長(zhǎng)率，在20±5℃的變溫條件下顯著高于20℃的恒溫條件；一些海產(chǎn)經(jīng)濟(jì)軟體動(dòng)物在人工繁殖時(shí)也應(yīng)用變溫刺激以達(dá)到催產(chǎn)的目的。第33頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)

鹽

度

一、海水的鹽度與分布

（一）海水的組分和鹽度

第34頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鹽度（salinity）：溶解于1kg海水中的無(wú)機(jī)鹽總量（克數(shù)）。（二）海洋鹽度分布

遠(yuǎn)離海岸的大洋表層水鹽度變化不大（34~37），平均為35，淺海區(qū)受大陸淡水影響，鹽度較大洋的低，且波動(dòng)范圍也較大（27~30）。盡管大洋海水的鹽度是可變的，但其主要組分的含量比例卻幾乎是恒定的，不受生物和化學(xué)反應(yīng)的顯著影響，此即所謂“Marcet”原則，或稱“海水組成恒定性規(guī)律”。第35頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3－13第36頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（一）鹽度與海洋生物的滲透壓

海洋動(dòng)物可分為滲壓隨變動(dòng)物（貽貝、海膽）與低滲壓動(dòng)物滲壓隨變動(dòng)物：體液與海水滲透壓相等或相近低滲壓動(dòng)物：大部分海洋硬骨魚(yú)類經(jīng)常通過(guò)鰓（鹽細(xì)胞）把多余的鹽排出體外或減少尿的排出量或提高尿液的濃度等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)體液與周圍介質(zhì)的滲透調(diào)節(jié)。低鹽環(huán)境下鰓主動(dòng)吸收離子，排出量大而稀的尿液。洄游魚(yú)類：內(nèi)分泌調(diào)節(jié)改變離子泵方向二、鹽度對(duì)海洋生物的影響

第37頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3－15圖3－14第38頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（二）鹽度與海洋生物的分布（狹鹽性生物與廣鹽性生物）

1.狹鹽性生物（stenohaline）

2.廣鹽性生物（euryhaline）

（三）不同鹽度海區(qū)物種數(shù)量的差異

鹽度的降低和變動(dòng)，通常伴隨著物種數(shù)目的減少，海洋動(dòng)物區(qū)系在生態(tài)學(xué)上的重要特點(diǎn)，是以狹鹽性變滲壓種類為主的。第39頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)

表

層

流

一、大洋表層的環(huán)流圖3－16第40頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3－17第41頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（一）海流有擴(kuò)大海洋生物分布的作用

暖流可將南方喜熱性動(dòng)物帶到較高緯度海區(qū)；而寒流則可將北方喜冷性動(dòng)物帶到較低緯度海區(qū)。

海流也有助于某些魚(yú)類完成“被動(dòng)洄游”。

（二）海流與海洋生物生產(chǎn)力的關(guān)系

海水的輻散或輻聚關(guān)系到海洋表層浮游植物所需營(yíng)養(yǎng)鹽類能否得到補(bǔ)充。

海洋中幾個(gè)強(qiáng)大的暖流和寒流交匯的海區(qū)，多形成世界上良好的漁場(chǎng)。

（三）影響氣候黑潮輸送熱量相當(dāng)于每秒燃燒38000噸石油。二、海流的生態(tài)作用

第42頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)

溶解氣體

影響海水中溶解氣體含量的主要因素：①各種氣體在水中的溶解度不同；②溫度與鹽度的影響，通常是溫度和鹽度越低，溶解量越高；