海洋生物资源与环境课件.ppt

01/03/05,海洋生物资源与环境,绪 论,了解海洋环境的基本特征、海洋三大环境梯度、海洋环境分区的划分依据以及海水某些物理特性的生态学意义。掌握海洋浮游生物、游泳生物和底栖生物三大生态类群的特征，了解它们在海洋生态系统中的地位与作用，并对三大功能类群中的主要种类（类别）有初步的认识。了解海洋生物资源的用途，掌握相应的海洋生物技术，认识海洋生物资源与环境的相互作用。,Hot Tip,你知道海洋是怎样形成的吗？,地球表面总面积约5.1108km2，分属于陆地和海洋。如以大地水准面为基准，陆地面积为1.49108km2，占地表总面积的29.2；海洋面积为3.61108km2，占地表总面积的70.8。海陆面积之比为2.51，可见地表大部分为海水所覆盖。,基本小分子,单位小分子,Campbell (1999) Biochemistry (3e) p.16,C,N,O,H,H,H,H,6,7,8,由基本小分子到单位小分子,S Miller,氨基酸,核酸碱基,单位小分子,U,C,G,A,Gly,Asp,Ala,可以在试管中模拟地球初始状态,海洋覆盖了我们星球表面近3/4的面积，地球上所有的生命都源于远古的水体。因此，海洋里存在着许多极具价值的资源，如今我们也正在利用以及探索其资源。,第一节 海洋环境,一、海洋环境的基本特征 地球就象一个广阔无垠的蔚蓝色“水球”。,溶解性：溶解大量营养物质透光性：光合作用流动性：扩大分布范围(洋流)浮力：个体小、结构简单而脆弱的生物得以生存 缓冲性能：维持环境稳定性,二、海水某些物理特性的生态学意义,世界主要渔场的分布图,三、海洋环境的主要分区 （一）水层部分（pelagic division） （二）海底部分（benthic division）,图2-1,（一）大陆边缘沉积（陆源沉积） 经河流、风、冰川等作用从大陆或邻近岛屿携带入海的陆源碎屑（二）远洋沉积（深海沉积） 1红粘土：从大陆带来的红色粘土矿物以及部分火山物质在海底风化而成。此外，还包括一些自然矿物（如锰结核）和一些生物成分（如放射虫软泥） 2钙质软泥：主要由有孔虫类抱球虫和浮游软体动物的翼足类以及异足类的介壳组成，一般分布在热带和亚热带，水深不超过4,700 m的深海底 3硅质软泥：主要由硅藻的细胞壁和放射虫骨针所组成的硅质沉积。硅藻软泥主要分布在高纬度；放射虫软泥则分布在低纬度，而且多出现在深度超过4,500 m的洋底。,四、海洋沉积物,五、海水-人类最大的“淡水库”,地球上的水资源97.5为海洋咸水，陆地淡水仅占2.5。南北两极雪山冰川又占淡水的70，而人类和许多动植物一样都必须靠淡水来维持生命，可以利用的淡水十分有限。如果人类可以发明出海水淡化装置，能使大量咸的海水转化为供人类利用的淡水资源，如今许多国家的缺水危机也就得以解决了。,海 水 成分,海水淡化的历史 早在16世纪时，英国伊丽莎白女王就曾颁布过一道轰动当时的科技界的奖赏令。奖赏令的内容是：谁可以发明一种廉价的海水淡化方法，可以把腥咸苦涩的海水淡化成可供人类饮用的淡水，那么这个人可得到女王的奖赏，奖金是10000英镑。如今300多年过去了，人类淡化海水的种种方法，都不符合女王那两个条件，既要能饮用，又要廉价，因此奖赏至今仍然有效。,19世纪末，轮船上使用蒸气机之后，船上为了解决锅炉和部分饮水问题，普遍安装了制造淡水的蒸发器。1877年，世界第一台固定式淡化装置在俄国巴库建成。 在20世纪50年代后期，世界进入大规模的海水淡化阶段。1980年以后像科威特国家，淡化装置已普及全国，海水淡化目前日产量达100万吨以上。,海水淡化的历史,目前，我们利用海水资源的方法主要有以下几种：（1）利用化学方法淡化海水，这又有三种妙计： a.蒸馏法，b.电渗析法，c.反渗析法。（2）利用海水中奇特的甘泉淡水井 这是海洋中自然形成的淡水区域是海底中的盆地涌出来的泉水（3）搬运南极的冰山来解水荒 南极冰川总面积达1623万平方千米，占全球冰川总面积的86，总储水量占全球淡水总量的90，如果可以利用这些冰川淡水资源，将能有效地解决我们人类面临的水荒问题。,海洋是多样元素的“液体宝库”,地球上海水总量约13.7亿立方千米，而平均1立方千米的水中就含有3570万吨的化学物质。海水中含有80余种化学物质，主要有：盐，其次是硫、镁、钙、钾、碳、溴和硼等。,盐NaCl,浩瀚的海洋，是盐的主要产地来源。据科学家测算，每1000千克海水里就有35千克盐，全世界海洋中，至少有5亿亿吨盐。目前，世界上食盐产量45是日光蒸发海水来制取的。 食盐在古代是被当作金钱看待的。在古代，没有盐是不能立国的，为了争盐而多次发动战争。食盐曾经是一种主要世界贸易商品。世界上许多国家把盐看做英雄、神圣、纯洁、高尚的象征。 世界上制盐最早的国家是中国。我国2000年前就利用太阳能和风能蒸发进行晒盐，后来逐渐推广到各地，使我国海盐生产有了较大发展。,此外，海水中黄金的总含量也在500万以上，核弹的原料铀，陆地只储存100万吨，而海水中蕴藏45亿吨之多；镁海水中有1800亿吨，其他还有很多。如果把大洋中的氢能全部提取出来，按现在地球上对能量的需求计算，可供人类使用510亿年，如果把海水中的盐都取出来，陆地就会增高150米的盐层。,其他金属,海水中的镁砂最纯洁 科学家经过测定，海水中的镁元素仅次于氯和钠，居第三位，每升海水中含有1290毫克的镁，其总量可达1800亿吨。,20世纪60年代从海水中提取的镁砂纯度达9698，目前可达到99以上。这正符合我们炼钢工业发展对镁砂的要求。现在美国、俄国、日本等国家，他们应用的45以上的镁砂是从海水中提取的。1885年，法国人第一次从海水中提取镁砂，成为当时世界上第一个从海水中提取镁砂的国家。,从海水中提取核燃料铀 海水中铀的浓度是每升含量只有3.3微克，但是海水中的铀的总量相当可观，达45亿吨，相当陆地铀的4500倍。 世界上第一个从海水中提取铀的国家是英国。日本是个缺铀国家，也是世界上最早建立从海水中提铀工厂的国家。,第二节 海洋生物资源概论,多姿多彩的海洋生物资源海洋生物资源的分类中国海洋生物资源海洋生物资源研究的重要意义海洋生物资源的研究方法和技术,多姿多彩,的,海洋生物,海洋生物资源宝库 海洋中的生物有二十多万种，其中动物18万种植物2.5万种，藻类有近万种，鱼类有近2万种，甲壳类约2万种。全世界每年从海洋中捕获的鱼量是800万吨。,在海洋生物中，乌贼的游泳速度最快。一般鱼靠鳍游泳，它是靠肚皮上的漏斗管喷水的反作用力飞速前进，其喷射能力就像火箭发射一样，它可以使乌贼从深海中跃起，跳出水面高达7米到10米。乌贼的身体就像炮弹一样，能够在空中飞行50米左右。,章鱼的身体里面也有墨囊，而且所含的墨汁也是含有毒素的，不但可以用来防御敌人，而且还可以用来进攻敌人。它有强有力的脚和吸盘，又有很好的防御工具，所以在海洋里和它相同大小的动物都会受到它的侵害。 章鱼的肉很肥厚，也是优良的海产食品。,梭子鱼的身体像梭子，每小时能游几十公里，攻击其他动物时，比普通的火车还快。它是一种攻击性很强的鱼类杀手。,人们常说的“宝贝”一词，其实是来源 于一种海产的贝类宝贝。宝贝的贝壳一般都近于卵圆形，壳面非常光滑，而且随着种类的不同具有各种不同的花纹，非常好看，犹如人工制造出来的美术品。在古代还没有黄金、货币的时候，人们就是用这些宝贝的贝壳当作货币使用的。因此 相传下来，一切有价值的、珍奇的东西就都称宝贝。,海洋生物的分类 按生活方式来分,一、浮游生物（plankton）浮游植物（phytoplankton）浮游动物（zooplankton） （一）概述 1. 重要性： 数量多、分布广，是海洋生产力的基础，也是海洋生态系统能量流动和物质循环的最主要环节 有些化石种类的分布有助于勘探海底石油资源,扩大个体表面或结成群体增加浮力 缩小体积增大相对表面积；具有刺毛、突起或连结成群体。减轻比重增加浮力 产生气、油等比重轻的物质；分泌胶质；增加水分；外壳和骨骼退化或消失。,2. 多种多样适应浮游生活的结构和能力,微微型（picoplankton）：2 m微型（nanoplankton） ： 220 m 小型（microplankton） ：20200 m 中型（mesoplankton） ： 2002,000 m 大型（macroplankton） ：2,000 m20 mm 巨型（megaplankton） ： 20 mm生态学意义：不同粒径的浮游生物基本可代表一定的生物类别。不同粒径浮游生物存在一定的食物关系，对研究海洋生态系统的能流有重要意义。,3. 按浮游生物的个体大小可分为,永久性浮游生物（holoplankton） 桡足类和磷虾 阶段性浮游生物（meroplankton） 腔肠动物的浮浪幼虫,4. 按浮游生活阶段在生活史中所占时期长短分,1.硅藻类（diatom）具有硅质外壳（上、下壳） ，单个细胞或组成链状，分布广泛 。含叶绿素、叶黄素和胡萝卜素外，尚含褐色的硅藻素。2.甲藻类多数甲藻细胞壁有原生质分泌的相当坚厚的表质膜，壳板以横沟分成上、下壳，在细胞腹面有一条纵沟3.绿藻类、金藻类、裸藻类、隐藻类、,（二）浮游植物主要类别,1原生动物（protists）：,（三）浮游动物主要类别,有孔虫,放射虫,纤毛虫,鞭毛虫,2浮游甲壳动物（crustacean plankton） 桡足类、磷虾类、端足类、樱虾类、枝角类、介形类、糠虾类、涟虫类、等足类等3栉水母类4毛颚类：又称箭虫5被囊动物有尾类也称幼形类,（三）浮游动物主要类别,（一）概述 1. 包括海洋鱼类、哺乳类(鲸、海豚、海豹、海牛)、爬行类(海蛇、海龟)、海鸟以及某些软体动物(乌贼)和一些虾类等。 2. 适应机制：流线形体型、气鳔、增加脂类物质。 3. 洄游（migration）：产卵洄游、索饵洄游、越冬洄游。,二、游泳生物,（二）主要类别,1.鱼类 (1)圆口纲：属最古老种类，如七鳃鳗和盲鳗口部有吸盘，寄生性种类。 (2)软骨鱼纲：也称板鳃鱼类，其特征是软骨，无骨鳞，如鲨、鳐和魟，现存大约300种。(3)硬骨鱼纲：硬骨鱼类具有硬骨骼，现存海洋鱼类多属这一纲，约有2万多种。,2其他游泳动物：甲壳类、头足类、海洋爬行类、海洋哺乳类、海鸟,图2-7,（二）主要类别,（一）主要类别 1底栖植物 单细胞底栖藻类、海藻和维管植物,三、底栖生物,2底栖动物 海底匍匐爬行的棘皮类、固着生活的腔肠类、穿入底泥中的软体类、蠕虫类等,1底表生活型 固着生物：海绵动物、苔藓动物 附着生物：贻贝、扇贝、珠母贝 匍匐动物：大部分腹足类软体动物、海星类、海胆类,（二）根据底栖生物与底质关系划分的生态类群,2底内生活型 管栖动物：沙蚕生活在“U”形革质管内 埋栖动物：双壳类软体动物 钻蚀生物： a凿石类钻蚀生物：海笋 b钻木类钻蚀生物：船蛆 3底游生活型 甲壳动物（蟹类、虾类和口足目等）和某些鱼类,1微型底栖生物（microbenthos）：可通过0.1 mm的种类，包括细菌、微型藻类（滨海带）、原生动物。2. 小型底栖生物（meiobenthos）：可被0.1 1.0 mm筛网截留的种类，通常由少数较大的原生动物（特别是有孔虫）以及线虫、介形类、涡虫类、腹毛类和猛水蚤类组成，也包含有大型底栖动物（如多毛类、双壳类）的幼体。 3大型底栖生物（macrobenthos）：不能通过1.0 mm筛网的类别。大多数型底栖生物都是动物。,（三）根据个体大小划分的底栖类群,海洋生物的分类 按生物学特性分,海洋动物海洋植物海洋微生物,海洋动物,哺乳动物,海洋哺乳动物是哺乳类中适于海栖环境的特殊类群，通常被人们称作为海兽。我国现有各种海兽39种。,海牛和儒良本来都是普通的海栖或河栖哺乳动物，它们长得体肥颈短，既不像牛，也无黄牛的犄角，更无粗壮有力的四肢，它的外貌与人也毫无相似之外。只是它们的胸部都有一对乳房，乳房的位置与人的相仿。当母兽拥抱仔兽喂奶，头部和胸部露出海面，宛如人在海中游泳，故有“美人鱼”的雅称。,过去人们常说，在动物界中猴子是最聪明的动物。但事实证明，海豚比猴子还要聪明。有些技艺，猴子要经过几百次训练才能学会，而海豚只需二十几次就能学会。如果用动物的脑占身体重量的百分比来衡量动物的聪明程度，那么海豚仅次于人，而猴子名列第三。,种类繁多的海鱼,鱼类是脊椎动物中最为低级的一个类群。在我国海域里，目前已记录到海洋鱼类3023种，其中软骨鱼类237种、硬骨鱼类2786种，约占我国全部海洋生物种类的1/7左右。因此，海洋鱼类构成了我国海洋水产品的重要基础。,信天翁(Albatrosses)最长的鸟翼 过去，迷信的水手将信天翁视为是不幸葬身大海的同伴亡灵再现，因此深信杀死一只信天翁必会招来横祸。,蓝脚鲣鸟，是一种大型的热带海鸟,海龟是海洋龟类的总称。生活在中国海洋中的海生龟类有5种（全世界也只有7种），主要分布在西沙群岛和广东省惠东县港口，其次在海南省三亚市郊沿海和陵水县沿海。中国海记录的海龟有棱皮龟、海龟、蠵龟、玳瑁和丽龟等5种， 都是国家级保护动物。 海龟是现今海洋世界中躯体最大的爬行动物。,生活在海洋里的艾基特林海蛇在毒王榜上排名第2。它张着一张大嘴，躯干略呈圆筒形，体细长，后端及尾侧扁平。它的毒性比眼镜王蛇还要大，如果人被它咬一口，10分钟内就会死亡。与箱水母居住于同一个海域。,钩嘴海蛇毒液相当于眼镜蛇毒液毒性的两倍，是氰化钠毒性的80倍。,寄居蟹属软甲纲，多数种类都居住在随身携带的“房屋”-螺壳里。寄居蟹身背螺壳在海滩上爬来爬去，一有风吹草动，便把身体缩到螺壳里去。其腹柔软，以螺旋状盘曲在螺壳内，利用尾扇把身体的后端钩住螺壳顶部，螯足左右不对称，身体退缩螺壳内，大螯就可以挡住螺壳口。螺壳需随着寄居蟹逐渐长大而不断调换。,海洋节肢动物,乌贼属头足纲，十足目，乌贼科，又可称为花枝、墨鱼、墨贼仔。乌贼为海产动物，由近海到远洋都有分布，和章鱼、鹦鹉螺关系密切，体型大小不一致。乌贼身体可分为头、躯干和足三部分。足在前方，躯干在后，头位于中间。足的侧面突出为触手，基部包围着头部。触手上有许多吸盘，用以捕捉并握紧猎物。口中有齿舌及坚硬的角质喙，可以咬死小生物并撕成碎片。 乌贼的直肠上方有一墨囊，能分泌棕黑色的液汁，遇到敌害时，能喷出以混乱敌人的视线而逃走。乌贼是雌雄异体，生殖腺在内脏囊的后半部。乌贼喜爱吃鱼、贝类、甲壳类等，属于凶猛的肉食者，对渔业而言是有害的，但可供人类食用。,海洋软体动物,五花八门的棘皮动物,当你在海边的岩礁、海藻间漫步的时候，你可以见到一些海滨动物，如海星、海胆、海参等。这些动物的身体表面都长有许多长短不一的棘状突起，所以这些动物又叫作棘皮动物。 棘皮动物的身体构造比较有意思，都呈辐射对称，主要是五辐射对称。棘皮动物全部为海产，在陆地和淡水中绝对找不到它们的踪影。到目前为止，在中国海共记录到棘皮动物约600种。,晶莹剔透的腔肠动物,腔肠动物在分类学上属于低等的后生动物。刺细胞是腔肠动物所特有的，它遍布于体表，触手上特别多，因此腔肠动物又被称为刺胞动物。目前，在中国海记录到各种海洋腔肠动物，共计是1010种。它们分别属于腔肠动物门的三个纲。第一个纲是水螅水母纲，典型代表动物是水母和薮枝螅，中国海已记录456 种。第二个纲是钵水母纲，典型代表动物是海蜇，中国海已记录39种。第三个纲是珊瑚虫纲，典型代表动物是珊瑚和海葵，中国海已记录515种。,海锦、水母和珊瑚是原始的动物。它们起源于亿年以前，身体结构十分简单，这一点不同于所有其他无脊椎动物。,腔肠动物包括水母、珊瑚、水螅等，都有像海绵一样的囊，它们都只有一个孔，同时起着口和肛门的作用。身体的外部具有能分泌毒液的触手，毒液内有像针一样的刺一种微型的小鱼叉，使它们能麻醉并捕获猎物。,海绵属多孔动物门，是最原始的、最低等的多细胞动物，大多数生活在海洋中。它的构造简单、无口、无消化腔也无行动器官。海绵千姿百态，五颜六色，有扁管状群体的白枝海绵，有圆筒形单体的樽海绵，有形象逼真的枇杷海绵. 尽管海绵的形态多种多样，仍可归为土墩形和烟囱形两大类。生活在浪大流急环境中的海绵，多呈流线形的土墩状；生活在风平浪静环境中的海绵，形体则像竖立的烟囱。尽管海绵的形状十分奇特，但它们却是一类动物。它们由许多没有分化的细胞组成，有一个或多个具有孔或洞的囊。,海绵动物,海洋植物,海 藻,浮游海藻 单细胞藻类，硅藻，甲藻，隐藻，金藻，轮藻等。底栖海藻 红藻门，褐藻门，绿藻门等,我国学者一般将藻类分为11门：蓝藻、红藻、隐藻、甲藻、金藻、黄藻、硅藻、褐藻、裸藻、绿藻、轮藻。,红树植物,海洋微生物,细菌真菌放线菌病毒,海洋微生物的特性,嗜盐性嗜冷性嗜压性低营养性趋化性与附着生长多形性发光性,海洋动物,海洋植物,人类,海洋生物链,海洋真正的“主人”、“隐士”，占海洋植物总量的95，分布在占地球面积三分之二的海洋上。,海洋植物供养着海洋动物，海洋动物又为人类提供着丰富的生活必需品。,单细胞海藻,大型海藻,海洋生物的多样性,一、遗传多样性二、物种多样性三、化学多样性四、生态系统多样性 1、近海生物群落 2、大洋生物群落 3、热泉生物群落 4、河口生物群落 5、红树林生物群落 6、珊瑚礁生物群落,海洋生物资源的利用,海洋是人类的“大药库” 海洋一年四季温度变化不太大，有利于人体新陈代谢稳定，内脏负担均衡，对人体健康有益。 海洋由于波浪撞击而产生大量负离子。负离子使空气清新，人呼吸这种空气有益健康，尤其是今天被空气污染困扰的城市居民，吸到这样清新空气，对身体健康更为有益。 海水还能直接祛风祛癣，有杀菌的作用，常在海水中泡，可去皮肤病。常洗海水浴，会使人浑身舒畅。 除此之外，海洋中的许多生物也具有很大的药用价值。,鱼油心血管的“护理天使”,鱼油是预防心血管疾病方面的灵丹妙药，是人类心血管的“护理天使”。科学家们发现，鱼类脂肪中，有一种不饱和的脂肪酸，具有扩张血管，抑制血小板凝集、降低胆固醇、降低血压、降低血液黏度、防止动脉硬化防止脑血栓和心肌梗塞等生理作用。吃鱼多的人，很少有得冠心病的。鱼油药品已经用于临床，被世界各国重视，因而身价倍增。,鲨鱼最有效的抗癌武器是软骨组成的骨架。软骨里有一种阻止血管供应血液给肿瘤。据说小牛的软骨里也发现了这种物质，但鲨鱼里的这种抗癌物质要比小牛高出10万倍。 在海洋生物中，还有许多生物能提取抗癌物质。如海龟的胆汁、乌贼骨、河豚的肝、蟹壳等，都发现有抗癌成分。 随着科学的发展，研究的深入，海洋抗癌药将成为一支战胜癌魔的主力军。,海洋中的鲨鱼从来不患癌症 “抗癌的勇士”。,海洋潜藏着巨大的清洁能源 奔腾不息的海洋，是能量的积蓄，力量的凝聚。那卷起千堆雪的拍天大浪；那周而复始，经久不衰的潮汐；那一日千里的海流；那魔力无比，能吞下巨轮的漩涡；那热海水和冷海水的撞击，那浓盐水和淡水河水的交织，都能产生神奇的功和能。据科学家估算，世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦。海洋能源不仅储量巨大，而且都是属于“再生性资源”，而且利用海洋能源发电，不必担心二氧化碳、二氧化硫和核废料的污染；另一方面，沿海城市就近就能获得方便的电力，亦可免除用火车、轮船东跑西颠地运煤拉油了。,利用海洋资源发电,利用潮涨潮落来发电利用波浪暴发力和冲击力发电利用海水温差发电利用海流（水下风车）的巨能发电,1、海洋哺乳动物，我国现有各种海兽39种。如：各种鲸类、海豚、海豹、海狮、儒艮等。2、海洋爬行动物，爬行动物是体被角质鳞片，在陆上繁殖的变温动物。3、海洋鸟类，海洋鸟类的种类不多，在中国海共记录了183种海鸟。如红喉潜鸟、黑脚信天翁、海燕、小军舰鸟、海雀、白鹭、海鸥等等。4、海洋鱼类，鱼类是脊椎动物中最低级的一个类群。在我国海域里，目前已记录到海洋鱼类3023种，其中软骨鱼类237种、硬骨鱼类2786种，约占我国全部海洋生物种类的17。,我国的海洋资源,5、海洋节肢动物，目前，在中国海共记录节肢动物4362种，约占中国海全部海洋生物物种的15。如鲎、虾类、蟹类等。6、海洋软体动物，在中国海共记录到各类软体动物2557种，约占中国海全部海洋生物种的18。如石鳖、贻贝、珍珠贝、扇贝、牡蛎、文蛤、乌贼、章鱼等。7、海洋腔肠动物，腔肠动物因其特有刺细胞，故又被称作为刺胞动物。目前，在中国海记录到各种海洋腔肠动物，共计是1010种，它们分属于腔肠动物门的三个纲。8、海洋植物，海洋植物可以简单分为两大类：低等的藻类植物和高等的种子植物。,我国的海洋资源,海洋生物资源研究的历史,最古老的海洋生物研究机构是意大利那不勒斯海洋生物研究所，成立于1872年，1874年正式开放。1888年，英国海洋生物学会成立了普利茅斯海洋研究所。美国于1888年在伍兹霍尔建立海洋生物研究所。 它们至今仍是世界上最活跃的海洋生物研究中心，特别是伍兹霍尔海洋生物研究所的工作，对海洋生物学的发展起了重要的作用。,美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole),1930 WHOI established on Cape 1930 WHOI (美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋学研究所 )established on Cape Cod.(科德角 ) Now is premier east coast lab,