海洋生态学深海区热液口和极地

Hydrothermal vent
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
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。
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
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
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。
倒回海中的渔获物低值副产品。
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。 3．动物的垂直迁移导致有机物质的加快向下转移 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
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：
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。
长的附肢，丰富的刺、柄和其它的支持方式。
（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
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。
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
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
二、化学合成生产
嗜硫Biblioteka Baidu菌
CO2 ＋ H2S ＋ O2 ＋ H2O ————→ CH2O ＋ H2SO4
（碳水化合物）
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%。
到深层，也可成为深海捕食者的食物。
（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。
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。
（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