海洋生态学 第11章 深海区、热液口和极地

1、环境长期稳定导致小生境的分化，每个种有狭窄生态位； 2、是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。

另一个特点是土著种的比例很高
三、深海底栖动物的生物量
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CH4、NH3能源形成有机物质
三、热液口特殊的动物组成
个体很大、身体结构很特殊的动物，多数是新种。 有一特殊的内部器官，称为营养体（trophosome），其中 含有大量共生细菌，这些细菌的重量可占蠕虫个体干重的 60%。
极地海区
一、浮冰
与淡水冰体不同，海冰是一种含大量孔 隙和通道的、固-液两相共生的混合体。 在海冰形成过程中，生长的冰晶排除盐 分，形成高浓度卤水，卤水和空气在海 冰内部形成盐囊，盐囊通过卤道彼此相 连。
二、海冰中的生物
包括病毒、细菌、硅藻、鞭毛藻、原生 动物（鞭毛虫、纤毛虫）和后生动物，成 为由微小生物组成的“海冰生物群落”。


深海区
一、概述
（一）生境特征

相对于近岸浅海区而言，大洋区的环境是相对稳定的。
表层溶解氧高，在500~800 m之间出现最小值，大洋 更深的水体含氧量增高。到了深海底部，氧含量又有下 降，因为那里生物栖息密度相对地高一些。 盐度基本上是恒定的，压力随深度的增加而增加。 深海底部的广大面积都覆盖以微细的沉积物
四、热液口环境特征及生态学研究意义
热液口只有20~30年的活动期限，经历一段时间后会关闭，而在 另一些地方则出现新的热液口。热液口环境以高温、高H2S含量和 低氧含量为主要特征，另外，超热水会形成有毒的金属硫化物沉 淀。 ① 某些细菌具有能氧化H2S的酶系统，并且从中获得化学能。 ② 有的蠕虫血液有特殊的结合硫的蛋白质，体壁中有特殊的酶 系统可氧化进入细胞的游离硫，从而产生对硫的解毒作用。 ③ r―选择特征适应生境短期的问题. 研究热液口的环境与生物组成及其适应机制具有重要的生态学意 义： 有人认为，因为化学合成细菌是在光合作用藻类生物之前出现的 古老种类，因此，最早的海洋食物链应是以化能合成为基础的。
Menagerie at a hydrothermal vent
a hydrothermal vent on the Axial volcano in the Pacific Ocean
含硫化物的热水
多毛类
烟囱 死亡的烟囱
螃蟹
巨大的贻贝
图 10-23
深海热液口及大型动物（ Haymon & McDonald 1985 ，转引自邵广昭 1998

（二）深海动物的适应机制
1．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 灯笼鱼和星光鱼等）。 2．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，背鳍上有发光器官。 3．对种群稀少的适应： “补雄” 4．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。 5．对柔软底质的适应

图10-13 示热液口区环境及生物
A string of clams winds across a vent
Mussels, worms and spider crabs in a seep community of the Gulf of Mexico
Hydrothermal vent

食物稀缺，深海底栖动物的生物量明显随深度而下降。 从生物量组成看，海绵、海参和海星常是深海底栖大型动 物中最重要的种类（图10.20）。
四、深海底栖动物的食物源和产量
（一）食物源 1．死亡动植物残体下沉


季节性浮游植物水华形成的植物碎屑
沿岸的海藻、海草碎屑有相当部分能被输送到外海 大型动物（鱼类、头足类、哺乳类）的尸体。包括被渔民 倒回海中的渔获物低值副产品。


另一种占优势的蛤（Calyptogena magnifica）
其身体长度可达30~40 cm，血液中也有血红 蛋白，而不是象多数软体动物那样是血清蛋白。 血红蛋白是一种更有效的携氧者，具有这种血 色素的动物可能是对海水中氧含量低的一种适
应机制。
这类群落的物种多样性并不高，不过某些种类 生物量很大。

Anglerfish
Squid
图10-22 示深海鱼
Hatchetfish
二、深海底栖动物的多样性

现在调查已表明，深海有较高的多样性。
据报道深海底是发现新种的重要地方。 在超过6,000 m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、双壳类等底栖动物。 解释：
2．粪粒和甲壳类的蜕皮

浮游动物粪粒很多和甲壳动物的周期性蜕皮 粪粒和蜕皮在沉降过程中可由微生物作用转变为微生物生物量， 供底栖动物利用。 有垂直移动习性的海洋动物在表层摄食后在深层水中排出粪便， 或在垂直移动中本身被深水层的捕食者所猎获。 某些深海鱼类（如鮟鱇鱼）在幼体阶段是生活在表层，而后移栖 到深层，也可成为深海捕食者的食物。
第十一章 深海区、热液口和极地
学习目的：

了解沿岸、浅海区生态系统的一般特征；
掌握潮间带沙滩、岩岸、河口、盐沼、红树林、 大型海藻场、珊瑚礁、沿岸上升流区以及大洋区 生态系统的环境、生物群落和能流、物流基本特 征； 了解热液口这类特殊生物群落的特点及其与海洋 其他生物群落在有机物生产等方面的重要区别。
3．动物的垂直迁移导致有机物质的加快向下转移


（二）深海底栖生物的生产力

由于低温、高压环境的限制，产量很低。
生物生长缓慢
热液口区与冷渗口区
一、海洋中的独特生态类型

1 9 7 7 年 ， 加 拉 帕 戈 斯 （ Galapagos） 群 岛 附 近 2,500 m深处中央海脊的火山口周围首次发现热液 口 （ hydrothermal vents）， 出 口 处 温 度 250℃~400℃。周围水体温度也明显高于正常海底。 浅水热液口（shallow vents） 冷渗口（cold seeps） 硫化物含量高、缺氧，有丰富的硫化细菌，还有一 些巨大的蠕虫及双壳类。
长的附肢，丰富的刺、柄和其它的支持方式。
Hale Waihona Puke （三）生物群落组成
生产者以“微微型浮游植物”占优势 ，生产力低于近 海。


浮游动物基本上是“终生浮游生物”。
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。

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。
深海也有许多种类，包括多个门类

冰藻是海冰中最重要 的生产者，能够 维持很高的生物量。对北冰洋、南大 洋生态系统的维持贡献巨大。
三、南极磷虾、极地的底栖生物
四、全球气候变化对极地海区的影响

冰盖与海冰能够反射阳光，降低热量的吸收；温度的升高 ——冰盖面积缩小——热量吸收增加——加速冰层融化— —温度升高。 冰层融化释放大量淡水，在北大西洋降低海水的盐度和密 度，影响大洋热盐环流。 对于冰藻、磷虾生物量的影响导致极地生态系统的影响。