深海区热液口区和极地海区-厦门大学海洋与地球学院课件.ppt
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1、厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第十一章第十一章 深海区、热液口区和极地海区深海区、热液口区和极地海区厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第一节第一节 大洋区大洋区 v大洋区大洋区(oceanic zone)指大指大陆架边缘以外的水体,它与陆架边缘以外的水体,它与大陆架上方的水体是相连的,大陆架上方的水体是相连的,大洋区是海洋的主体。由于大洋区是海洋的主体。由于大陆架边缘的深度一般为大陆架边缘的深度一般为200 m,因此也将,因此也将200 m以深的水以深的水体称为深海体称为深海(deep sea)。大。大洋区是地球上最大的生态区,洋区是地球上最大的
2、生态区,约占地球表面积的约占地球表面积的50%。相。相对于近岸浅海区而言,大洋对于近岸浅海区而言,大洋区的环境是相对稳定的。区的环境是相对稳定的。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学一、主要环境特征一、主要环境特征 v光照光照 真光层真光层 弱光层弱光层 无光层无光层v温度温度 混合层混合层 温跃层温跃层 恒温层恒温层v溶解氧溶解氧 饱和层饱和层 最小值层最小值层 富氧层富氧层v水压水压 每深每深10 m,压力增加,压力增加 1个大气压个大气压v海流海流 大洋环流大洋环流 辐散辐散辐聚辐聚 冷涡冷涡暖涡暖涡厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学二、深海动物
3、对环境的适应机制二、深海动物对环境的适应机制 v对黑暗的适应对黑暗的适应 许多深海动物通过发光器产生它们自己的光线(如灯笼鱼和星光许多深海动物通过发光器产生它们自己的光线(如灯笼鱼和星光鱼等)。鱼等)。v对食物稀少的适应对食物稀少的适应 广食性,很大的口、尖锐的牙齿和可高度伸展的颌骨,背鳍上有广食性,很大的口、尖锐的牙齿和可高度伸展的颌骨,背鳍上有发光器官。发光器官。v对种群稀少的适应对种群稀少的适应 “补雄补雄”v对高压的适应对高压的适应 多数深海动物缺少钙质骨骼,多数鱼类没有鳔。多数深海动物缺少钙质骨骼,多数鱼类没有鳔。v对柔软底质的适应对柔软底质的适应 长的附肢,丰富的刺、柄和其它的支持
4、方式。长的附肢,丰富的刺、柄和其它的支持方式。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学三、大洋区的生物组成三、大洋区的生物组成 v生产者以生产者以“微微型浮游植物微微型浮游植物”占优势占优势,生产力低于近海。,生产力低于近海。v浮游动物基本上是浮游动物基本上是“终生浮游生物终生浮游生物”。v大洋上层的动物最为丰富,经济价值比较大的有乌贼、大洋上层的动物最为丰富,经济价值比较大的有乌贼、金枪鱼、鲸等。金枪鱼、鲸等。v大洋水层食物链长,营养物质基本上在透光层矿化和再大洋水层食物链长,营养物质基本上在透光层矿化和再循环。循环。v深海也有许多种类,包括多个门类深海也有许多种类,包括多个
5、门类厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学大洋中上层鱼类与底层鱼类的身体结构比较大洋中上层鱼类与底层鱼类的身体结构比较(Marshall 1980)特征特征大洋中上层鱼类大洋中上层鱼类大洋底层鱼类大洋底层鱼类体色体色体侧银白体侧银白黑黑发光器发光器多而发达多而发达小或退化成为单一诱饵型小或退化成为单一诱饵型上下颌上下颌较短较短较长较长眼眼较大较大较小或退化较小或退化嗅觉器官嗅觉器官雌雄均较发达雌雄均较发达雄性发达,雌性退化(钻光鱼及鮟鱇鱼)雄性发达,雌性退化(钻光鱼及鮟鱇鱼)神经系统神经系统发达发达不发达不发达肌节肌节发达发达不发达不发达骨骼骨骼骨化完全,有鳞骨化完全,有鳞骨
6、化不全,常无鳞骨化不全,常无鳞鳔鳔有,发达有,发达无,退化无,退化鳃鳃鳃丝数多,鳃板数多鳃丝数多,鳃板数多鳃丝数多,鳃板表面小鳃丝数多,鳃板表面小肾肾较大,肾管数多较大,肾管数多较小,肾管数少较小,肾管数少心脏心脏大大小小厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第二节第二节 深海底深海底 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学一、深海底地貌和沉积物一、深海底地貌和沉积物v深海底是指大陆架以外的海底,包括大陆坡、大陆隆、大洋深海底是指大陆架以外的海底,包括大陆坡、大陆隆、大洋中脊、大洋盆地和海沟等地质构造。深海底的地貌远比陆地中脊、大洋盆地和海沟等地质构造。深海
7、底的地貌远比陆地的复杂、壮观。的复杂、壮观。v绝大多数深海底覆盖大量细质软泥,构成深海生物的最主要绝大多数深海底覆盖大量细质软泥,构成深海生物的最主要生境类型。陆地岩石的分解、海洋动物的残骸、海水中的化生境类型。陆地岩石的分解、海洋动物的残骸、海水中的化学反应、来自大气层的微粒等等,都是海底沉积物的来源。学反应、来自大气层的微粒等等,都是海底沉积物的来源。v深海沉积物可分为两种类型。一种是黏土颗粒,主要位于贫深海沉积物可分为两种类型。一种是黏土颗粒,主要位于贫营养水体(如大洋中部的环流区)下方;另一种为生源软泥营养水体(如大洋中部的环流区)下方;另一种为生源软泥(biogenic ooze),
8、位于高生产力的表层水体下方,含超过),位于高生产力的表层水体下方,含超过30的生物骸骨,主要有硅质软泥和钙质软泥两类。的生物骸骨,主要有硅质软泥和钙质软泥两类。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学二、深海底的生物二、深海底的生物 v深海软质底的主要生物类群深海软质底的主要生物类群n大型动物:多毛类、双壳类、端足类、等足类、涟虫类大型动物:多毛类、双壳类、端足类、等足类、涟虫类n小型动物:线虫类、桡足类、有孔虫类小型动物:线虫类、桡足类、有孔虫类n固着生物:在软质底中十分少见。海扇(柳珊瑚)和海鳃固着生物:在软质底中十分少见。海扇(柳珊瑚)和海鳃n棘皮动物:蛇尾类和海参类广泛
9、存在棘皮动物:蛇尾类和海参类广泛存在n虾蟹类:少,体色鲜红虾蟹类:少,体色鲜红v海底山的生物海底山的生物n食悬浮物的物种如柳珊瑚、海百合、水螅、海蛇尾和海绵的密集食悬浮物的物种如柳珊瑚、海百合、水螅、海蛇尾和海绵的密集分布。分布。n常常吸引许多大型捕食动物,例如鲨鱼、金枪鱼、海龟和海洋哺常常吸引许多大型捕食动物,例如鲨鱼、金枪鱼、海龟和海洋哺乳动物来此聚集觅食。乳动物来此聚集觅食。n海底山是新物种进化的热点区,也是古老物种的庇护所。海底山是新物种进化的热点区,也是古老物种的庇护所。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v冷水珊瑚礁冷水珊瑚礁n分布在分布在2001000 m、温
10、度介于、温度介于413的黑暗深海中,故又称的黑暗深海中,故又称深水珊瑚深水珊瑚n组织中没有依赖于光线的共生藻类,珊瑚虫以洋流带来的颗粒组织中没有依赖于光线的共生藻类,珊瑚虫以洋流带来的颗粒状有机物质、浮游动物和小的鱼虾作为食物状有机物质、浮游动物和小的鱼虾作为食物n生长速率极其缓慢,只有热带珊瑚的十分之一生长速率极其缓慢,只有热带珊瑚的十分之一v海绵礁海绵礁n具有三维硅骨架的玻璃海绵具有三维硅骨架的玻璃海绵n主要出现在寒冷的北太平洋水域主要出现在寒冷的北太平洋水域 5003000 m海底海底n每年每年27 cm的速度生长,寿命很长的速度生长,寿命很长二、深海底的生物(二、深海底的生物(cont
11、.)厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学三、深海底的物种多样性三、深海底的物种多样性 v深海底的物种多样性高,大量新种被发现。深海底的物种多样性高,大量新种被发现。v土著种的比例很高。土著种的比例很高。v超过超过6,000 m的超深渊也有很多种类,即使在的超深渊也有很多种类,即使在10,000 m的深处,也发现有海葵、海参、多毛类、双壳类等底栖的深处,也发现有海葵、海参、多毛类、双壳类等底栖动物。动物。解释:解释:1、环境长期稳定导致小生境的分化,每个种有狭窄生态位;、环境长期稳定导致小生境的分化,每个种有狭窄生态位;2、捕食性动物不加区别地捕捉被食动物,避免了产生竞争排斥
12、。、捕食性动物不加区别地捕捉被食动物,避免了产生竞争排斥。3、有的学者认为深海物种多样性水平高是与水温低而导致生物代谢、有的学者认为深海物种多样性水平高是与水温低而导致生物代谢 和生长率低,达到性成熟所经历的时间也长,减少了竞争优势种和生长率低,达到性成熟所经历的时间也长,减少了竞争优势种 的出现机会。的出现机会。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学 6000m6000m之下海沟地区土著种的百分比之下海沟地区土著种的百分比(引自引自Barnes&Hughes 1982)类类 别别海沟种类数目海沟种类数目土土 著著%类类 别别海沟种类数目海沟种类数目土土 著著%有孔虫有孔虫1
13、2843软体动物软体动物/海绵动物海绵动物2688无板亚纲类无板亚纲类30腔肠动物腔肠动物1776腹足类腹足类1687多毛类多毛类4252双壳类双壳类3985螠虫螠虫类类862棘皮动物棘皮动物/星虫动物星虫动物40海百合海百合1191甲壳动物甲壳动物/海参类海参类2868藤壶藤壶333海星海星1457涟虫类涟虫类9100海蛇尾类海蛇尾类667原足类原足类1979须腕动物须腕动物2685等足类等足类6874鱼类鱼类475端足类端足类1883厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学四、深海底的食物供应四、深海底的食物供应死亡动植物残体死亡动植物残体下沉下沉粪粒和甲壳类的粪粒和甲壳类
14、的蜕皮蜕皮动物的垂直迁移动物的垂直迁移导致有机物质加导致有机物质加快向下转移快向下转移深海沉积物间隙深海沉积物间隙水中高含量水中高含量DOM厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学五、深海底栖动物的生物量和生产力五、深海底栖动物的生物量和生产力 v深海底栖动物的生物量明显随深度而下降。深海底栖动物的生物量明显随深度而下降。v单位面积生物量很低,通常小于单位面积生物量很低,通常小于0.5 g/m2(湿重),还(湿重),还不足浅海底栖平均生物量(不足浅海底栖平均生物量(200 g/m2)的)的1/400。v从生物量组成看,海绵、海参和海星常是深海底栖大型从生物量组成看,海绵、海参和
15、海星常是深海底栖大型动物中最重要的种类。动物中最重要的种类。v由于低温、高压环境的限制,生物生长缓慢,产量很低,由于低温、高压环境的限制,生物生长缓慢,产量很低,但深海底生物的寿命较长。但深海底生物的寿命较长。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第三节第三节 热液口区热液口区 一、海洋中的独特生态类型一、海洋中的独特生态类型 v1977年,美国深潜器年,美国深潜器“阿尔文阿尔文”号号在加拉帕戈斯(在加拉帕戈斯(Galapagos)裂谷)裂谷区区2500 m深处中央海脊的火山口周深处中央海脊的火山口周围首次发现热液口(围首次发现热液口(hydrothermal vents),
16、有些热泉在冒出地面时会),有些热泉在冒出地面时会在出口处形成烟囱似的石柱,从烟在出口处形成烟囱似的石柱,从烟囱 涌 出 的 热 液 温 度 很 高囱 涌 出 的 热 液 温 度 很 高(250400),而从海底的裂缝),而从海底的裂缝中扩散出来的热液温度相对较低中扩散出来的热液温度相对较低(5100)。)。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学二、化学合成生产二、化学合成生产 CO2 H2S O2 H2O CH2O H2SO4 (碳水化合物)嗜硫细菌 还有的利用还有的利用CH4、NH3能源形成有机物质能源形成有机物质 热液口的化学合成细菌是该生物群落食物链的主热液口的化学合成
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