水生动物生理生态学复习资料

第一章概述1、生态学Ecology是研究生物与环境之间以及生物与生物之间相互关系的一门科学2、发展趋势3、今后的研究重点国际：全球气候变化、生物多样性、持续生态系统国内：可持续生态系统生物生产力与管理的生态学基础生物多样性及自然保护生态生态学基础理论及方法4、生理生态学：是研究生物的生理功能与环境之间相互关系的一门科学（1）研究意义生态学各分支学科实际上都在不同层次研究生物与环境的关系，其中生理生态学是最基础的（2）国内动态20世纪60～70年代昆虫、兽类——重点研究气候因子对生长发育、存活、迁移、群聚等行为生态的影响贝类、淡水鱼类——重点研究不同发育阶段对环境因子的需求20世纪80年代以后淡水鱼类——重点研究生物能量学、营养生理（3）国际动态微观：组织水平、器官水平、细胞水平、分子水平宏观：群体生理生态学研究热点：A生物对恶劣环境的适应特殊环境（不稳定）高、低温，高盐，干旱极端环境（稳定）极地，高山，深海，荒漠人为环境大气、海洋、河流污染B遗传生理学生理生态学与遗传学、进化相结合，研究生物生理功能的个体变异和进化的关系C有机生物学生理生态学与功能形态学、比较内分泌、行为生物学等发展成为一个综合学科第二章浮游动物一概述1、定义浮游生物个体一般很小，缺乏发达的游泳器官，大多数种类不能自主游泳而营浮游生活的生物2、分类按营养方式：浮游植物（简单）、浮游动物（复杂）按体形大小：超微型（<2 um）、微型（2～20 um）、小型（20～200 um）、大型（0.2～2 mm）、巨型（>2 mm）按生活史分：终生浮游生物、季节性浮游生物3、重要性：初级消费者、经济鱼类的基础饵料、影响渔业资源和产量养殖生产、人工育苗环境监测。

二漂浮机制1、环境特征盐度、粘度、温度——密度——浮力2、生物特性生物密度：密度越大越易下沉表面积：表面积越大下降阻力越大3、漂浮参数4、减小沉降率（1）改变表面阻力改变体液成分、积累体内脂肪、身体带有气囊（2）降低生物体密度减小体积、增加表面积、改变身体外形三垂直迁移垂直迁移是浮游动物最典型的行为特征1、距离和速度迁移距离<1 m～10 m↑、100 m～400 m、>800 m（磷虾）与个体大小，游泳能力有关速度10～170 m/h（桡足类、蟹幼体）、100～200 m/h（磷虾）2、迁移形式昼夜迁移（为主）、晨昏迁移和反向迁移3、昼夜迁移机制逃避捕食、捕食需要、生产力和能量效率（间歇性的捕食压力有利于浮游植物繁殖。

昼夜垂直移动可以提高能量效率）4、垂直迁移的意义生物学上：有利于不同种群混合，增加遗传多样性生态学上：促进垂直方向上的物质循环和能量流动四漂浮动物1、环境特征A高强度的紫外线抑制光合作用，浮游植物很少B高光强度环境下，充分暴露在视觉捕食者（空中和海中）的视线中2、摄食僧帽水母：漂浮在水面的气囊，有下垂的触手捕捉到水面下较深的浮游动物和小鱼桡足类：浪花破碎产生的气泡，聚积大量有机物，形成一层膜，含有大量的细菌（含量比下层海水高10～1000倍）和原生动物，成为啃食性桡足类的主要食物3、捕食防御A保护色：蟹、鱼幼体，帆水母B行为：桡足类遭到攻击时会跳出水面五挠足类1、摄食①桡足类占草食性浮游生物量的70～90％，研究对浮游植物的摄食压力时主要考虑因素②浮游植物量的变化在不同水域有不同的规律，除光照、水温、营养盐等之外，浮游动物的摄食也是重要因素③浮游动物对饵料生物量变化的适应策略：储存脂肪和采用不同的繁殖期和幼体发育期2、繁殖（1）繁殖期与浮游植物丰产期的关系a.繁殖期与丰产期基本重合，成体摄食，脂肪储量少b.繁殖期在丰产期外；成熟个体不摄食；卵中卵黄多，孵化时间长，幼体发育慢；在丰产期时幼体发育成长c.全年繁殖，两者都无明显高峰，浮游动物每年多达十几代，个体小，发育快，体内很少脂肪储存六温度与盐度适应1、遗传适应不同种生态分布不同、热带种耐高温、寒带种耐低温、河口种广盐性、大洋种狭盐性2、非遗传适应动物的温、盐驯化同一种的不同地理种群的温度适应同一种的不同季节的温度耐性孵化时的盐度对幼体适盐性的影响第三章潮间带动物一潮间带的成因及划分二潮间带的环境特征温度、盐度、湿度、波浪、水坑三潮间带的生物适应1、藻类的抗失水性对潮间带环境特征的适应：忍耐失水率60～90％2、动物的温度适应①行为适应：如招潮蟹挖洞②形态适应：如贝类的体形、颜色和结构（如螺壳的各种突起）③生理适应：如藤壶的蒸发散热等3、动物的盐度适应多数潮间带动物都是渗透压随变动物（如贝类），盐度适应方法之一是紧闭贝壳4、动物的干燥适应①行为适应：躲在海藻或岩缝阴凉处②生理适应：耐失水能力比较强如石鳖可忍受75％的失水率保湿能力比较强如弹涂鱼分泌粘液等5、动物对风浪冲击的适应①防止被冲走或击碎：如牡蛎有坚硬的贝壳、螺类靠足部附着、藤壶附着在岩石上②沙滩底栖动物的适应：临时、较浅的洞穴－－蛏子挖洞固定、较深的洞－－招潮蟹的洞6、动物的繁殖和摄食适应①摄食节律：大多数潮间带动物在退潮时不摄食②繁殖周期：成熟期与产卵期随潮汐大小而改变五影响潮间带动物分布的生物因素——捕食和竞争第四章河口动物一河口的定义部分封闭的淡水和海水的交汇并混合的滨岸海湾二河口的类型正河口：径流量> 蒸发量负河口：蒸发量> 径流量三河口的水环境特征盐度变化大：受潮汐和径流量影响，河口盐度有日、月及季节性变化温度变化大：河口水容量小，表面积大，升降温快，温度有季节变化和空间变化浑浊度高：河口有大量悬浮颗粒，混浊度高水体富氧底质缺氧：原因●水较浅●河水和海水不断流动●风的混合作用●底质有机沉积物多基质：由于水流变缓和海淡水混合，大量悬浮颗粒沉降于河口污染严重：四河口动物的适应①形态适应：对水体浊度大的适应如底栖生物边缘毛或刚毛保护呼吸腔②行为适应：1）挖洞洞中间隙水、温盐变化小，逃避敌害2）关闭贝壳盐度、温度变化剧烈时关闭贝壳3）上下迁移不同季节上下层水温、盐度变化不同，通过迁移寻找一个相对稳定的环境4）产卵洄游卵和幼体适应能力差，繁殖时游到河里或海里，成体返回河口③感觉器官：河口透明度低，视觉以外感觉器官发达④生理适应：河口动物根据体内渗透压是否随环境而变，可分为1）渗透压随变动物具有较强盐度耐受力，采用其他适应方法2）渗透压调节动物转移水分、转移离子、调节体内水－离子平衡包括体内外渗透压调节和细胞内外渗透压调节●体内外渗透压调节1)海洋动物渗透压：体液 > 河口水水：体外到体内调节：☆肾脏－－排尿☆鳃（吸盐细胞）－－吸盐☆食物－－补充盐分2)淡水动物渗透压：体液 < 河口水水：体内到体外调节:☆水，食物－－补充水分☆鳃（排盐细胞）－－排出盐分☆排泄物中盐分较高●细胞内外渗透压调节通过游离氨基酸进出细胞保持胞内外渗透平衡但是，渗透压调节有一定的范围和极限五河口动物的区系1、区系特点种类少：环境变化大、形成和地质年代短、小生境少生物量大：食物丰富，竞争小2、区系组成1）海洋动物狭盐性：局限在河口出海处分布，盐度大于30‰广盐性：分布范围较广，盐度大于15‰2）半咸水动物真正的河口动物，生活在5～30‰的河口中部3）淡水动物生活在河口上区，盐度小于5‰4）过渡型动物只限在某个季节或某个发育阶段出现在河口，如洄游性鱼类，虾类，索饵的鸟类六河口生态系的食物网和能流1、河口生态系的特点1）初级生产力低底质多淤泥，大型藻类不能固着，水体透明度低，浮游植物分布水层受限制2）次级生产力高有机碎屑多，悬浮颗粒多，细菌多，以此为食的小型动物也多3）微生物多水体微生物比海洋多数百倍；底泥1～4亿个/g，比海洋高数千倍4）海鸟、洄游性鱼类造成能量向系统外输出第五章深海动物一概述1、深海的划分一般指大洋中光线不能到达的海洋环境，或者比大陆架更深的地方。

如果以光照强度划分，则不同水域有一定差异热带水域起点较深（约600 m）温带水域起点较浅（约100 m）。

2、深海的采样问题1)采样时间长，一次约24 h2)缆绳易打结缠乱，难伸到海底3)水层拖网速度慢，许多生物漏网4)定量难度更大5)活体标本难以取得二深海环境特征光照：几乎黑暗、没有植物压力：20～1000个大气压以上盐度：恒定在35‰左右温度：温跃层（上层水和深层水的过渡地带，厚度几百米～1千米）变化较大5～15℃温跃层以下变化较小，一般1～5℃溶解氧：深海水团源自南北极水团的下沉移动，大多水层不缺氧。

影响溶解氧垂直分布的最主要因素是生物量最低氧区水深500～1000 m，DO <0.5 mg / L，其次是离海底20 m左右的区域。

食物：●能直接利用幼体在有光层，成体游到深处而成为食物；大型哺乳动物和鱼类的尸体，下沉快，有部分可到达深海；其他有机碎屑，下沉慢，越往深越少●不能直接利用（下沉中微生物分解，菌蛋白）粪球和甲壳类蜕的壳；木头、纤维素三深海动物环境适应1、形态适应①体色灰色、黑色；最深层的为无色或不鲜明白色②眼睛大眼睛：栖息深海最上部，光极弱，大眼增强采光眼睛退化：栖息深渊，完全黑暗，眼很小或退化管状眼睛：眼呈圆柱体，有两个视网膜，分别看远处和近处异形眼睛：两眼大小不同，分别收集上方的光线和下方的生物发光③口口很大，朝上开，可以吞下很大的食物④个体大小深海鱼类大多比中上层鱼类小，但深海甲壳类有“深海巨型化”现象2、摄食适应①食性广――不挑食②断续摄食――无节律③嗅觉灵敏3、繁殖适应①繁殖周期深海相对恒定的环境条件下，有些动物同样存在繁殖周期原因●与潮汐周期相关的近底层流的变化●温跃层的季节变化●上层水域的生产力变化引起深海食物的季节性变化②繁殖行为黑暗环境如何寻找配偶●发达的嗅觉●发声器●小个体雄鱼寄生或附着于大个体雌鱼③繁殖能力和胚胎发育深海动物大多性成熟晚，鱼类产卵量少，卵体积大，孵化时已处于较高发育阶段④生活史类型●幼体在有光层，成体游到深处●幼体和成体都在同一区域4、生理生化适应①呼吸和代谢适应●垂直移动在中下水层向下移动时，水温下降，呼吸减少，抵消压力增大引起的呼吸作用增强狭温广深性种类在深海低温环境下，垂直分布广●低氧适应甲壳动物鳃表面积大，通气率高●代谢率低温下减少活动量，降低代谢率②循环适应●循环器官特征深海糠虾与浅海甲壳类比较：心脏大，大动脉粗，血管短●总血量大，血液流速大③抗压的生化适应●深海动物垂直分布极限1995年日本“海沟号”深潜器在世界最深的马里亚纳海沟发现了动物存在●随深度增加，深海动物组织水含量增加（保持内外压平衡）；脂肪和蛋白含量减少●酶结构与酶活性a与蛋白络合物有关如贻贝在强化钙海水中驯化后可提高抗压能力 b具有酶的保护剂如深海鱼类的FDPase（二磷酸酶）随压力增加而活性降低，但加入作用物FDP和Mg2＋可保护酶活性c酶调节剂如深海动物一磷酸腺苷的亲和力（对FDPase的抑制作用）与压力无关，而表层动物随压力增加而增加5、深海动物的发光发光器数量：随深度增加而增加，但最深处反而减少发光器结构：简单的由一系列发光腺状细胞组织复杂的由一种或几种结构：水晶体、滤色器、色素细胞调节膜，甚至肌肉组织，可开闭和调节发光发光的意义：●隐蔽身体，逃避捕食（中层鱼类、乌贼等）●强烈闪光，逃避捕食（深海乌贼被捕捉时不放墨汁，而放强烈光雾）●照明与发光诱食●识别同类四深海动物区系与多样性1、区系组成●大型底栖动物海绵、海星、海参等●同一类群，深海与浅海种类组成不同深海甲壳类：小型甲壳类（端足类、等足类、异足类）多;大型甲壳类（蟹、虾、龙虾）少深海鱼类：种类稀少。