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海洋生物圈與海洋生態(tài)系統(tǒng) 地球表層系統(tǒng)的幾大圈層 生命的起源與演化 理論問(wèn)題： -- 從無(wú)機(jī)化合物到有機(jī)大分子 -- 有機(jī)物獲得繁殖與遺傳的能力 實(shí)際證據(jù)： -- 約35億年前藍(lán)細(xì)菌類的化石（澳大利亞） 地球系統(tǒng)： -- 生命起源的環(huán)境與影響 Burgess Shale Fauna  1909年，Charles Walcott 在加拿大發(fā)現(xiàn) 中寒武世5.15億年前的化石群 共約150種當(dāng)時(shí)最早的動(dòng)物化石 生物圈的演化： 海洋生物學(xué)研究歷史 海洋生物學(xué)研究歷史 現(xiàn)代海洋生物學(xué)的研究開(kāi)始于18世紀(jì)英國(guó)。James Cook（1728-1779）船長(zhǎng)的2次探險(xiǎn)旅行，在航海日志中他描述了大量當(dāng)時(shí)未知的植物和動(dòng)物，并繪制了海圖。 海洋生物學(xué)研究歷史 海洋生物學(xué)研究歷史 HMS Challenger 歷時(shí)3年， 在全球大洋收集并分析了成 千種海洋生物標(biāo)本，這個(gè)旅行 被稱為海洋學(xué)的誕生旅行。 挑戰(zhàn)者號(hào)裝備了顯微鏡、 化學(xué)試劑、拖網(wǎng)、挖泥機(jī)， 溫度計(jì)等設(shè)備，上千米的 繩子可以到達(dá)大洋底層。 科考之后， 1859年，世界上最早的海洋站是法國(guó) Concarneau的 station Biologique Roscoff，海洋生物的培養(yǎng)等研究。 1871年 美國(guó)建立了Woods Hole實(shí)驗(yàn)室，被稱為東北漁業(yè)科學(xué)中心。也是世界上第一個(gè)漁業(yè)研究機(jī)構(gòu)。該實(shí)驗(yàn)室1888年成立有Marine Biological Laboratory(MBL)。 1903年在San Diego成立了一個(gè)獨(dú)立的海洋實(shí)驗(yàn)室，1912年成為加州大學(xué)的一部分，命名為 Scripps Institution of Oceanography。 海洋生物分類系統(tǒng) 瑞典植物學(xué)家林奈 （Car Linnaeus）建立的一套完整的動(dòng)-植物分類系統(tǒng)， 描述的七個(gè)基本的分類系統(tǒng)：界，門(mén)，綱，目，科，屬，種 一、海洋生物的環(huán)境分區(qū) 大洋表層海水溫度 主要無(wú)脊椎動(dòng)物和藻類化石分布與含鹽度的關(guān)系 Upwelling Offshore WindsWinds from North(northern hemisphere)Winds from South(southern hemisphere） 上升流的分布 海洋環(huán)境分區(qū)： 海洋生物多樣性 生命的酸堿度界限 海洋生物多樣性的利用與保護(hù) 海洋生物生態(tài)類群及生物地理學(xué) 生物地理學(xué)的基本概念及專屬名詞 海洋生態(tài)系統(tǒng) 海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng) 海洋生態(tài)系統(tǒng)的組成成分 食物鏈和食物網(wǎng) 食物鏈?zhǔn)巧�物之間通過(guò)食與被食形成一環(huán)套一環(huán)的鏈狀營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，物質(zhì)和能量從生產(chǎn)者一級(jí)一級(jí)到大型食肉者； 食物網(wǎng)是食物鏈的擴(kuò)大與復(fù)雜化，它表示在各種生物的營(yíng)養(yǎng)層次多變的情況下，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀營(yíng)養(yǎng)關(guān)系。 Ryther(1969)把世界海洋食物鏈分成三個(gè)基本類型：大洋、大陸架和上升流食物鏈。其中大洋區(qū)有5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，大陸架有3個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，上升流區(qū)只有2個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。 海洋食物鏈和食物網(wǎng)的特點(diǎn)： 1 ，食物鏈長(zhǎng)，大洋區(qū)經(jīng)常達(dá)到4－5級(jí)，陸生通常只有2－3級(jí) 2，海洋食物鏈的許多環(huán)節(jié)不可逆，多分枝，加上碎屑食物鏈、植食食物鏈、腐食食物鏈相互交錯(cuò)。海洋中的食物網(wǎng)更能確切的表達(dá)海洋生物之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系 3，食物鏈指表示有機(jī)物質(zhì)和能量從一種生物傳遞到另外一種生物中的轉(zhuǎn)移與流動(dòng)方向，并不表示每一營(yíng)養(yǎng)層所需的有機(jī)物和能量的數(shù)量 4，食物鏈每升高一個(gè)層次，有機(jī)質(zhì)和能量就有大量的損失，食物鏈的層次越多，總體效率越低。 5，食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是可變的。 微型食物網(wǎng) 海水中微型生物的發(fā)現(xiàn) 光學(xué)顯微鏡 70年代加染色劑后，發(fā)現(xiàn)海水中大量細(xì)菌 透射電子顯微鏡 1979年 聚球藻的發(fā)現(xiàn) 表面螢光顯微鏡 用熒光染色方法 海水中微型生物的發(fā)現(xiàn) 2. 流式細(xì)胞技術(shù) 80年代開(kāi)始使用。與熒光結(jié)合，可以快速定量確定微型生物的種類與數(shù)量 3. 分子生物學(xué)技術(shù) 90年代以來(lái)用PCR擴(kuò)增16SrRNA，發(fā)現(xiàn)以往給予培養(yǎng)的方法大為低估了海洋中微型生物的種類與數(shù)量，因?yàn)?9%的海洋微型生物不能培養(yǎng)。 海洋微型浮游生物 微型真核生物 藍(lán)細(xì)菌 細(xì)菌 古菌 海洋微型浮游生物 硅藻 具硅質(zhì)外殼，上升流區(qū) 甲藻 貧養(yǎng)的熱帶、亞熱帶 金藻 主要是coccolithophorids，鈣質(zhì)清澈的熱帶大洋 微微型光合原核生物——細(xì)菌 蘭細(xì)菌 Cyanobacteria 海洋中picoplankton（微微型）主要是 聚球藻 Synechococcus 1979年發(fā)現(xiàn)微微型光合作用生物 （ 1-2 微米） 自養(yǎng)微型生物 原綠球菌（藻） Prochlorococcus 八十年代末期在大西洋首次發(fā)現(xiàn) 最小的光合作用自養(yǎng)生物： 0.5-0.7 µm 數(shù)量最大的光合作用生物： 10-30萬(wàn)個(gè) / 毫升 是貧洋大洋中浮游植物生物量的主要成分，有時(shí)高達(dá) 80-90% 以上 極弱的光照條件下高效的光合作用 古菌在多種環(huán)境下均有發(fā)現(xiàn)，但在特殊條件下占重要比例，， 如 在南極表層冷水中構(gòu)成<1微米原核型生物量的34% 1992年在北美岸外發(fā)現(xiàn)大量海洋浮游古菌，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到古菌不限于極端環(huán)境，而在海洋氮循環(huán)、碳循環(huán)中起重大作用 海洋生物生產(chǎn)力 海洋次級(jí)生產(chǎn)量的生產(chǎn)過(guò)程凈初級(jí)生產(chǎn)量中被動(dòng)物吸收用于器官組織生長(zhǎng)與繁殖新個(gè)體的部分，被稱為次級(jí)生產(chǎn)量。C=A+FU（C代表動(dòng)物從外界攝取的能量；A代表被同化的能量；FU代表以糞、尿形式損失的能量）其中A＝P+R（P代表次級(jí)生產(chǎn)量；R代表呼吸過(guò)程中的能量損失）P=C-FU-R: 次級(jí)生產(chǎn)量表示動(dòng)物攝入的能量減去代謝過(guò)程中損失的能量海洋動(dòng)物的次級(jí)生產(chǎn)量海洋動(dòng)物利用海洋植物的效率約相當(dāng)于陸地動(dòng)物利用陸地植物效率的5倍。因此，海洋的初級(jí)生產(chǎn)量總和雖然只有陸地初級(jí)生產(chǎn)量的三分之一，但海洋的次級(jí)生產(chǎn)總量卻比陸地高的多（1376：372）影響次級(jí)生產(chǎn)量的因素：溫度、食物、個(gè)體大小P=B×En （P次級(jí)生產(chǎn)量，B初級(jí)產(chǎn)量，E生態(tài)效率，n營(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)目 海洋生態(tài)系統(tǒng)中生物生產(chǎn)過(guò)程和反饋調(diào)節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的自校穩(wěn)態(tài)和生態(tài)平衡 生態(tài)平衡：生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控以維持相對(duì)的穩(wěn)定狀態(tài)，在外來(lái)干擾下能通過(guò)自我調(diào)整恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)，叫生態(tài)平衡 通常情況下，生態(tài)系統(tǒng)自身會(huì)保持生態(tài)平衡，但是其自我調(diào)節(jié)功能有一定的限度，外來(lái)干擾如果超過(guò)一定限度，就會(huì)引發(fā)生態(tài)失調(diào)，導(dǎo)致生態(tài)危機(jī)。 生態(tài)失衡 珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的變化 思考題 1. 影響海洋生物分布的環(huán)境要素有哪些？ 2. 如何解釋海洋生物群落與生態(tài)環(huán)境的“成層”與“分帶”現(xiàn)象？ 3. 什么是生物多樣性？有哪三個(gè)層次？ 4. 為什么海洋生物多樣性比陸地生物多樣性高？ 5. 為什么要保護(hù)生物多樣性？它對(duì)人類有什么重要意義？ 6. 海洋生物生態(tài)類群是如何劃分的？依據(jù)有哪些？ 7. 海洋生態(tài)系統(tǒng)具有哪些結(jié)構(gòu)和功能？ 8. 什么是海洋食物鏈和食物網(wǎng)？有什么特點(diǎn)？ 9. 海洋初級(jí)生產(chǎn)力可以分為哪幾個(gè)類型？ 10. 世界海洋環(huán)境中哪些區(qū)域類型具有較高的生物生產(chǎn)力？ 11. 舉例說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)作用？Auc紅軟基地

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