国科大海洋生态学复习资料.docx

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国科大海洋生态学复习资料

一、基本概念

种群指特定时间内栖息于特定空间的同种生物的集合，是进化的基本单位，同一种群的所有生物共用一个基因库。

关键种自身的消失或削弱能引起整个群落和生态系统发生根本性的变化的物种。

（补充）冗余种：

自身的消失或削弱对整个群落和生态系统的结构和功能不会造成太大的影响的物种

集合种群：

也叫复合种群、联种群，是在一定时间内具有相互作用的局域种群的集合，即局域种群通过某种程度的个体迁移而连接在一起的区域种群。

生物量谱：

某一粒径级生物量除以粒径宽度，作为标准化的生物量。

以标准化的生物量为纵坐标，以个体生物量为横坐标，在双对数坐标上的分布模式，即生物量谱。

粒径谱：

将海洋生态系统食物网，从微生物和浮游植物到浮游动物、直至鱼类和哺乳类，都视为“颗粒”，并以等效球径表示大小。

生物量在对数粒径级上的分布称为粒径谱。

生物泵：

由有机物生产、消费、传递、沉降和分解等一系列生物学过程构成碳从表层向深海底转移就称为生物泵，也称CO2泵或软组织泵。

高斯假说：

或称竞争排斥原理，即亲缘关系接近的、具有同样习性或生活方式的物种不可能长期在同一地区生活，或完全的竞争者不能共存，因为它们的生态位没有差别。

生产力金字塔：

随着营养级逐渐向上，其净生产呈阶梯状递减，形成生产力底宽上窄的塔形锥体，叫生产力金字塔或能量金字塔。

生态演替：

是指随着时间的推移，一种生态系统类型（或阶段）被另一种生态系统类型（或阶段）替代的顺序过程。

生态位：

是指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。

边缘效应：

不同生物群落之间往往有过渡地带称为群落交错区，在群落交错区中可能具有较多的生物种类和种群密度，这种现象称为边缘效应。

补偿深度：

在某一深度层，植物24h中光合作用所产生的有机物质全部为维持其生命代谢消耗所平衡，没有净生产量，此时的深度被称为补偿深度。

生态灾害：

指由于生态系统平衡改变所带来的各种始未料及的不良后果。

主要有以下类型：

1水土流失2土地沙化与流沙扩展3森林、草原退化4环境污染

上行控制（bottom-upcontrol）：

较低营养层次（如浮游植物）的种类组成和生物量对较高营养层次（如植食性浮游动物和鱼类）的种类组成和生物量的调控作用，即所谓资源控制。

生物地化循环：

生态系统之间各种物质或元素的输入和输出以及它们在大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈之间的交换。

海洋中的生物地球化学循环主要包括碳循环、氮循环、磷循环和硫循环。

生物多样性：

生物多样性是指栖息于一定环境的所有动、植物和微生物物种、每个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态系统的总称。

因此，生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个基本层次。

二、理解生态学有关问题

1.海洋有哪些特色生态系统？

举例说明其生物组成、结构与功能特征。

1）海草床生态系统

生物组成：

生产者以海草为主，同时有大量浮游植物；

北方关键种是大叶草，南方的海草种类较多。

能量通过直接摄食叶片或大叶草的有机碎屑传递给鱼类、贝类、浮游动物等第二营养级，再向上传递。

在该生态系统中最重要的生产者是海草，该生态系统生产力很高，在营养结构方面，碎屑食物链是该生态系统重要的一环。

2）珊瑚礁生态系统

关键种是造礁石珊瑚，礁体形成后，吸引大量喜礁生物，是海洋生产力较高的区域，珊瑚虫-虫黄藻是该生态系统中重要的一环。

3）红树林生态系统

关键种是热带真红树，红树泛指一群生长于热带及亚热带沿海潮间带泥质湿地的乔木或灌木，红树林生物群落由于生境较为严酷，生物多样性程度并不很高，但有的种类的数量和生物量却很高。

2.阐述海洋生物共生类型及其生态学意义，虫黄藻-珊瑚是何关系？

类型：

（1）藻类-固氮蓝细菌之间的共生关系

（2）藻类-动物之间的共生关系：

1）藻类共生者的类别：

虫黄藻、虫绿藻、虫蓝藻2）动物共生者的类别：

原生动物、腔肠动物、无脊椎动物。

藻类-动物之间的共生关系通常为互利共生。

（3）动物-动物之间的共生关系：

1）海洋动物之间偏利共生2）海洋动物之间互利共生3）海洋动物之间寄生

意义：

（1）藻类-固氮蓝细菌：

由于蓝藻具有固氮作用，增加了藻类的营养盐供应，从而促进生活在氮源经常贫乏的热带海区的硅藻的繁殖。

（2）藻类-动物：

大部分藻类在光合作用中制造的富能物质（甘油分子）能输送给动物，而藻类所需要的无机盐则从动物转移给藻类细胞，此外，共生藻光合作用过程中产生O2，动物就能获得更多O2.

（3）动物-动物：

动物与动物之间的共生关系，对维持生物多样起到重要作用。

虫黄藻和珊瑚虫之间是藻类-动物共生关系。

珊瑚虫可以从虫黄藻得到营养和增加其沉淀碳酸钙的能力，而虫黄藻则从珊瑚虫的新陈代谢废物中获得其所需要的营养盐。

3.海洋生物物种多样性的地理分布规律如何？

群落多样性与稳定性有什么关系？

1）热带海区生物群落的种类比北方群落复杂，但同种个体数量往往不会很大。

北方反之。

全球生态多样性整体随着纬度的上升而下降，近海多样性高于远洋，其中生态多样性最高的区域有三：

印尼-新几内亚区域、加勒比海区域以及南非周边海域。

2）群落多样性越高，其种间关系越错综复杂，群落的抵抗稳定性越高。

在食物关系多样化的生态系统中，某些食物链的消失对整体影响较小。

但同时，由于其生态系统的多样性，在受到一定强度干扰后由于其恢复稳定性较弱，相较多样性低的生态系统更难以恢复原状。

4.海洋初级生产过程主要受哪些因素影响？

谈谈你对初级生产力、新生产力及再生生产力的理解，以及相互关系。

第一问：

1）光。

当辐照度增加时，初级生产力增加。

当辐照度达到一定强度时，生产力不再增加，甚至受抑制。

2）营养盐。

植物的光合作用需吸收N、P等以合成蛋白质、类脂类和核酸，硅藻类等还需要硅（硅酸盐）。

3）物理过程。

海水的垂直混合与温跃层；海水辐散、辐合和海洋锋面；中尺度涡和水团。

4）牧食作用。

浮游动物不仅通过摄食限制浮游植物的生长，同时浮游动物在消耗藻类后通过新陈代谢释出藻类需要的营养物质，促进浮游植物生长。

第二问：

1）海洋初级生产力是指浮游植物、底栖植物及自养细菌等通过光合作用制造有机物的能力，以每年单位面积所固定的有机碳或能量来表示。

2）在真光层里再循环的氮为再生氮，来自真光层中生物的代谢产物，主要是NH4–N，所支持的那部分初级生产力为再生生产力。

3）由真光层之外提供的氮为新生氮，来自上升流或水平辐散、陆源供应、大气沉降或降水、N2固定，主要是NO3-N，所支持的那部分初级生产力称为新生产力。

4）二者之间的区别在于初级生产者吸收的营养盐的主要存在形式和来源不同，生产的有机物质被利用和营养盐再生循环的途径也不同。

两者之和就是总初级生产力。

5.阐述铁与氮磷等营养盐对浮游植物生长的协同作用机制，为什么有些海区高营养低生产力？

第一问：

1）光合作用的物质基础--叶绿素的合成、硝酸和亚硝酸还原酶都需要Fe。

2）海洋中微小浮游植物需要Fe，以便从海水中吸收N、P。

它是影响海洋初级生产力（包括固氮速率）的重要因子。

第二问：

1）自然海区Fe的含量分布不均匀，近岸海区有陆源补偿，不成为限制因子；在大洋表层，主要靠大气沉降（气溶胶）来补充。

2）南大洋、赤道开阔海域Fe的含量最低，即使有高营养盐浓度，但由于Fe限制，很多NO3–未被利用，难以满足浮游植物生长需要，初级生产力低。

6、为什么说海洋碎屑食物链与牧食食物链是紧密联系的？

碎屑与牧食食物链并非各自独立，而是紧密联系的。

牧食食物链基本模式：

浮游植物——浮游动物——鱼类

碎屑食物链模式：

碎屑——食碎屑动物——鱼类

海洋碎屑主要来源于死亡的海洋动、植物残体以及它们排出的粪团等颗粒有机物，即牧食食物链中的海洋生物均可作为碎屑食物链中的第一营养级，这样就把两条食物链串在一起，构成完整的生物循环。

7、试述海洋浮游植物-浮游动物-游泳生物之间的营养传递和控制作用。

浮游植物属于生产者，位于营养级的底端；浮游动物属于初级消费者，位于第二营养级；摄食浮游动物的游泳生物属次级消费者，位于第三营养级

浮游植物通过光合作用制造有机物，随着食物链传递给摄食浮游植物、浮游动物或鱼类，再传递给第三营养级的游泳生物，如此营养物质在食物链中进行传递。

由浮游植物-浮游动物-游泳生物，此为上行控制，即资源控制。

由游泳生物—浮游动物—浮游植物，此为下行控制，即捕食者控制。

在海洋生态系统动态变化中，浮游动物具有重要的作用。

a）对初级生产力的控制

b）对营养级间生态转换效率的调控

c）对高层捕食者的控制作用

d）对水层--底栖耦合关系的控制作用

8.何谓生态效率，各营养级之间转换效率有什么不同？

（生态效率指生态系统中各营养级生物对太阳能或其前一营养级生物所含能量的利用、转化效率，以能流线上不同点之间的比值来表示。

生态效率一般分为两类：

一类是本营养级与前一级相比，另一类是同一营养级内不同阶段间相比。

）XX的，老师ppt是下面的

生态效率指该营养级生产量与前一营养级生产量之比。

各级之间转换效率：

林德曼“十分之一定律”即后一营养级获得的能量约为前一营养级能量的10%，其余90%的能量因呼吸作用或分解作用而以热能的形式散失，还有小部分未被利用。

9、谈谈碳、氮、磷、硫的生物地化循环特点和生态意义。

碳循环：

①生物的同化过程和异化过程，光合作用和呼吸作用

②大气与海洋之间的碳交换

③碳酸盐的沉积作用

特点：

1.海洋是一个非常巨大的碳库，海洋生态系统在全球碳循环中起着决定性作用。

2.海水中的碳以多种形式存在，而溶解性无机碳（DIC）则是其中的主要存在形式

3.海水中溶解有机碳（DOC）是海洋最大的有机碳库，同时有机碳库包括颗粒态有机碳（POC）

4.海水中颗粒态有机碳（POC）量的垂直分布规律：

表层及次表层数量最多，在深水区中保持量少的相对稳定的状态。

河口和近海陆架是海陆气交汇区，水浅，动力过程复杂，营养盐丰富且初级生产力高。

5.在沉积物中存在着碳的转化，同时不能被分解的埋藏在海底的沉积物中。

6.具备“物理泵”（溶解泵）和“生物泵”。

两个泵的作用均会增加海洋内部的CO2浓度，将co2固定下来

7.各个海区的碳汇和碳源分布不均匀

生态意义：

1.促进了全球范围内的物质循环，特别是全球的碳循环

2.促进了海洋生物的新陈代谢、衰老更替及物质交换

3.沉积物中的碳转化为海底的石油、天然气等资源

4.碳源及碳汇对co2的固定及温室效应具有理论指导意义

5.生物泵理论对研究全球范围内co2的收支具有重要意义

氮循环：

硝化作用，与浮游植物的繁殖周期及茂盛程度密切相关。

反硝化作用：

反硝化细菌参与，缺氧条件下进行。

海洋植物对氮的吸收

Ø植物首先吸收铵氮。

铵氮对植物吸收硝酸氮有抑制作用。

Ø被植物吸收的铵离子可不改变氮的价态被结合成氨基酸分子。

Ø硝酸根离子则必须经硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的还原作用才能结合成氨基酸分子。

海洋氮的补充：

陆源，大气，固氮作用

氮的损失

Ø氮从海洋生态系统损失的主要途径是人类收获海洋生物产品。

。

Ø海洋中有些碎屑下沉到底部而损失。

在某些沿岸海区,有机物质的再矿化作用有25%—50%是在沉积物中完成的,在那里,有机物分解形成NH4+,有一部分通过脱氮作用转变成N2。

磷循环：

海水和沉积物中磷的动态

Ø海洋表层的磷酸盐由于浮游植物的快速吸收,所以浓度很低,另一方面,海洋动物,特别是浮游动物代谢排泄磷的速率很快,加上其他很多矿化途径（包括微生物的作用）,使得磷的再生主要在水层内完成。

Ø在大洋区,从表层以下到永久性温跃层处,磷酸盐的浓度是逐渐增加的,其高峰值的深度通常与O2最小值和CO2最大值的水层一致,也就是说,磷的再生主要是在透光层内完成的。