海洋生物學基礎知識

1、海洋學基礎知識海洋學基礎知識（海洋生命的理化環(huán)境）（海洋生命的理化環(huán)境）海洋生物的獨特性海洋生物的獨特性 海洋環(huán)境的獨特性海洋環(huán)境的獨特性海洋生物必須要面對哪些生存壓力海洋生物必須要面對哪些生存壓力海洋生物生活在何處，以及怎樣生活，在相當程度上是由化學和物理因素控制的海洋生物生活在何處，以及怎樣生活，在相當程度上是由化學和物理因素控制的Reference 海洋學海洋學，楊殿榮主編，高等教育出版，楊殿榮主編，高等教育出版社，社，1986； 海洋科學導論海洋科學導論，馮士笮、李鳳岐、李，馮士笮、李鳳岐、李少菁少菁 主編，高等教育出版社，主編，高等教育出版社，1999年年 海洋科學概論海洋科學概論，

2、陳宗庸等，青島海洋，陳宗庸等，青島海洋大學出版社，大學出版社，1992 Invitation to Oceanography, Paul R. Pinet, 1998OutlinepTypes of marine environment 海洋環(huán)境的分類（海洋生物的棲息環(huán)海洋環(huán)境的分類（海洋生物的棲息環(huán)境）境）pSeawater 海水海水pMotion in the ocean 海水的運動海水的運動 1.Types of marine environments近岸帶，近岸帶，大陸架水大陸架水域域包括潮間包括潮間帶和潮下帶和潮下帶帶透透光光層層無無光光層層真光層真光層Terms 潮間帶（潮間帶（l

3、ittoral）：從高潮時到低潮時海）：從高潮時到低潮時海水經歷的地帶，是陸地與海洋之間的過渡水經歷的地帶，是陸地與海洋之間的過渡地帶地帶 潮下帶（潮下帶（sub-littoral）：不超過）：不超過200m的的水層區(qū)，海底地形較為平坦，坡度較小，水層區(qū)，海底地形較為平坦，坡度較小，以大陸緣為外界以大陸緣為外界 真光層（真光層（euphotic layer ）：）：0-50米的水米的水層。這里水溫和光照的晝夜變化和季節(jié)變層。這里水溫和光照的晝夜變化和季節(jié)變化都很強，易受風浪影響，是海洋浮游植化都很強，易受風浪影響，是海洋浮游植物豐富的海區(qū)。物豐富的海區(qū)。2. SeawaterSalt comp

4、osition（鹽組成）（鹽組成）Temperature（溫度）（溫度）Dissolved gases（溶解氣體）（溶解氣體）Transparence （透明度）（透明度）Pressure（壓力）（壓力）Instrument for measurements（測量儀（測量儀器）器）Seawater-buffer solution, PH7.4-8.5Water-96.5%Salt-3.5%2.1 Salt composition85%rule of constant proportions：the relative amounts of the various ions in seawater

5、 are always the same.1、organic materials pDissolved organic materials, DOM （溶解有機物） can pass through 0.45m filterpParticulate organic materials, POM （顆粒有機物） can not pass through 0.45m filterpLive plankton分泌物、分泌物、排泄物、排泄物、分解物、分解物、代謝物、代謝物、陸源排海陸源排海2、Salinity（鹽度）（鹽度） Salinity is defined as the total amoun

6、t of salt dissolved in seawater. Salinity is usually expressed as the number of grams of salt left behind when 1,000 grams of seawater are evaporated. 1000g海水蒸發(fā)后留下的所有鹽類的克數(shù) The average salinity of the ocean is about 35.手持折光式精密型海水鹽度計 使用方法: 使用手持折光儀時，用左手四指握住橡膠套，右手調節(jié)目鏡，防止體溫傳入儀器，影響測量精度。 打開進光板，用柔軟絨布將折光棱鏡擦拭

7、干凈。 將蒸餾水數(shù)滴，滴在折光棱鏡上，輕輕合上進光板，使溶液均勻分布于棱鏡表面，并將儀器進光板對準光源或明亮處，眼睛通過接目鏡觀察視場，如果視場明暗分界線不清楚，則旋轉接目鏡使視場清晰，再旋轉校零螺釘，使明暗分界線置于零位。然后擦凈蒸餾水，換上測試溶液，此時視場所視其分界線，所處相應分劃刻度值則為所測試溶液濃度值及密度值。 3、What is the factors effect salinity?Red seaWater removed by Evaporation FreezingAnd added byprecipitation (rain & snow)Melting (ice

8、berg)鹽度最高的海鹽度最高的海紅海紅海鹽度最低的海鹽度最低的海波羅地海波羅地海2.2 Temperature海水的溫度決定于海水海水的溫度決定于海水的熱量收支狀況。海洋的熱量收支狀況。海洋熱量的收入，主要是來熱量的收入，主要是來自自太陽輻射太陽輻射的熱量。海的熱量。海洋熱量的支出，主要是洋熱量的支出，主要是海水蒸發(fā)海水蒸發(fā)所消耗的熱量。所消耗的熱量。 海水溫度有明顯的季海水溫度有明顯的季節(jié)變化和日變化。節(jié)變化和日變化。 太陽輻射的日變化是太陽輻射的日變化是水溫日變化的最主要的水溫日變化的最主要的原因。原因。海洋上空的氣溫比陸地海洋上空的氣溫比陸地上空的氣溫變化慢，海上空的氣溫變化慢，海水對

9、大氣溫度起著調節(jié)水對大氣溫度起著調節(jié)作用。作用。 溫躍層：溫躍層：海水溫度海水溫度隨深度增隨深度增加而急劇加而急劇下降下降熱量的熱量的收支收支空間變化空間變化時間變化時間變化對大氣對大氣溫度的溫度的調節(jié)作調節(jié)作用用水平水平方向方向垂直垂直方向方向季節(jié)季節(jié)變化變化年際年際變化變化收入：太陽輻射支出：海水蒸發(fā)由低緯向高緯遞減；同緯度暖流附近水溫高，寒流附近水溫低隨深度增加而遞減，海深1000米以下，水溫變化幅度很小，海水處于低溫狀態(tài)同一海區(qū)，夏季水溫偏高，冬季水溫低年際變化小使海洋上空氣溫日較差和年較差都小海水溫度變化及其影響因素海水溫度變化及其影響因素 1）平均溫度變化于-1.730，最高水溫并

10、不位于赤道上，而是出現(xiàn)在赤道以北，稱為熱赤道。水溫從熱赤道向兩極逐漸降低。 2）由于陸地集中于北半球，故北半球海水等溫線分布不規(guī)則，而南半球等溫線近似平行于緯線。同時，北半球水溫略高于南半球同緯度的水溫。海水表層溫度分布海水表層溫度分布通過有孔蟲微化石確定的過去五十萬年地球氣候歷史通過有孔蟲微化石確定的過去五十萬年地球氣候歷史海水結冰嗎？海水結冰嗎？ 海水含鹽度很高，降低了海水的冰點。淡水結冰是在海水含鹽度很高，降低了海水的冰點。淡水結冰是在0度，度，含含10鹽度的水冰點為鹽度的水冰點為- 0.5，而含，而含35鹽度的水冰點是鹽度的水冰點是-1.9。 地球上各大洋海水平均地球上各大洋海水平均

11、鹽度為鹽度為34.48，因此，因此， 海水的冰點在海水的冰點在-1.9左右。左右。 海洋受洋流、波浪、風暴海洋受洋流、波浪、風暴 和潮汐影響很大，這些因和潮汐影響很大，這些因 素一方面加強了海水混合素一方面加強了海水混合 作用，一方面也使冰晶難作用，一方面也使冰晶難 以形成以形成 Density of Seawater單位體積中的海水質量就是海水的密度。單位體積中的海水質量就是海水的密度。溫度溫度升高時密度減小，升高時密度減小，鹽度鹽度增加時，密度增增加時，密度增大。大。海水密度值約為海水密度值約為1.0221.028g/cm3。2.3 Dissolved gases For living t

12、hings, the three most important gases in the ocean are oxygen (O2), carbon dioxide (CO2), and nitrogen (N2).在海水上層的真光層，這種氣體接近飽和程度。由于表在海水上層的真光層，這種氣體接近飽和程度。由于表層與深層海水經常發(fā)生混合，深海中也含有一定數(shù)量的層與深層海水經常發(fā)生混合，深海中也含有一定數(shù)量的溶解氣體，這是底棲生物能存在的原因之一。溶解氣體，這是底棲生物能存在的原因之一。2.3.1 O2Surface waters are rich in oxygen, because oxyge

13、n both enters from theatmosphere and is released by photosynthesis. In the mesopelagic zone neither the atmosphere norphotosynthesis can contribute oxygen to the water, but there is extensive bacterial decomposition oforganic matter sinking from shallow water. This uses up oxygen and results in an o

14、xygen minimumlayer. Below the oxygen minimum layer, most of the organic matter has already decayed on its waydown, and oxygen remains dissolved in the water. Additional oxygen is brought in by the deepthermohaline circulation The Oxygen Minimum Layer海水溶解氧垂直分布的特征海水溶解氧垂直分布的特征通常把海洋分成通常把海洋分成3層：層：p表層。風浪的

15、攪拌作用和垂直對流作用，使氧在表層。風浪的攪拌作用和垂直對流作用，使氧在表層水和大氣之間的分配，較快地趨于平衡。個表層水和大氣之間的分配，較快地趨于平衡。個別海區(qū)在別海區(qū)在50米深的水層之上，由于生物的光合作米深的水層之上，由于生物的光合作用，出現(xiàn)了氧含量的極大值。用，出現(xiàn)了氧含量的極大值。p中層。表層之下，由于下沉的生物殘骸和有機體中層。表層之下，由于下沉的生物殘骸和有機體在分解過程中消耗了氧，使氧含量急劇降低，通在分解過程中消耗了氧，使氧含量急劇降低，通常在常在 7001000米深處出現(xiàn)米深處出現(xiàn)氧含量的極小值氧含量的極小值(此深此深度因區(qū)域不同而異度因區(qū)域不同而異)。p深層。在氧含量為極

16、小的水層之下。海洋深處的深層。在氧含量為極小的水層之下。海洋深處的氧氧,主要靠高緯度下沉的表層水來補充主要靠高緯度下沉的表層水來補充 。 2.3.2 CO2 海洋是海洋是CO2的儲存庫的儲存庫 海洋每年吸收全球大約四分之一的二氧化海洋每年吸收全球大約四分之一的二氧化碳排放量碳排放量 CO2+H2O H2CO3 HCO3-+ H+ CO32-+ 2H+海洋酸化海洋酸化如果海水的如果海水的PH下降，下降，哪些生物會受到影哪些生物會受到影響？響？2.3.3 NH3H2O 氨是含氮有機物分解的中間產物。氨是含氮有機物分解的中間產物。 細菌對硝酸鹽的反硝化作用及某些光合細細菌對硝酸鹽的反硝化作用及某些光

17、合細菌和藍藻固氮作用時也產生氨菌和藍藻固氮作用時也產生氨 氨氮對海洋動物具有毒性作用，在低氧條氨氮對海洋動物具有毒性作用，在低氧條件下尤為嚴重件下尤為嚴重2.4 TransparenceOne of the most biologically important properties of seawater is that it is relatively transparent透明度是表示光透入水中深淺的程度，透明度是表示光透入水中深淺的程度，是水體能見程度的一個量程，是水體能見程度的一個量程，是水體環(huán)境質量、水質優(yōu)劣最直觀的是水體環(huán)境質量、水質優(yōu)劣最直觀的指標，是衡量水產養(yǎng)殖水體的重要指指

18、標，是衡量水產養(yǎng)殖水體的重要指標。標。Secchi disk海水顏色、懸浮海水顏色、懸浮物質、浮游生物、物質、浮游生物、海水渦動、入海海水渦動、入海徑流，甚至天空徑流，甚至天空的云量都對透明的云量都對透明度有影響。度有影響。將塞氏盤平放入水中，逐漸下沉，將塞氏盤平放入水中，逐漸下沉，至恰好不能看見盤面的白色時，至恰好不能看見盤面的白色時，記下塞氏盤深度，就是透明度的記下塞氏盤深度，就是透明度的測量值，以測量值，以cm為單位，測量時為單位，測量時反復二三次。反復二三次。2.5 PressureWith each 10 m (33 ft) of increased depth,another at

19、mosphere of pressure is added.馬里亞納海溝馬里亞納海溝 1.1108 Pa潛水員病潛水員病 隨著壓力的增大，潛水員隨著壓力的增大，潛水員呼吸的氣體，在體內溶解的呼吸的氣體，在體內溶解的量也相應增加。這樣，當潛量也相應增加。這樣，當潛水員從深水的高壓環(huán)境，上水員從深水的高壓環(huán)境，上浮到水面低壓環(huán)境時，由于浮到水面低壓環(huán)境時，由于壓力迅速降低，使氣體在人壓力迅速降低，使氣體在人體血液和組織中的溶解量也體血液和組織中的溶解量也迅速減少了，氣體便冒了出迅速減少了，氣體便冒了出來。冒出來的氣體，因來不來。冒出來的氣體，因來不及全從肺部向體外排出，就及全從肺部向體外排出，就在

20、血液中或是其他人體組織在血液中或是其他人體組織中形成氣泡栓塞，引起四肢中形成氣泡栓塞，引起四肢麻木、關節(jié)疼痛、皮膚腫脹、麻木、關節(jié)疼痛、皮膚腫脹、呼吸困難，以及神經系統(tǒng)損呼吸困難，以及神經系統(tǒng)損傷等病癥，嚴重者還會造成傷等病癥，嚴重者還會造成癱瘓甚至死亡。癱瘓甚至死亡。 2.6 Instrument for measurements海上測量儀器的特點和要求海上測量儀器的特點和要求1.準確性準確性2.抗壓性（防水），能抵抗水壓，不使海水抗壓性（防水），能抵抗水壓，不使海水滲入損壞儀器滲入損壞儀器3.穩(wěn)定性，在惡劣天候下仍能工作穩(wěn)定性，在惡劣天候下仍能工作4.抗蝕性，海水具有強烈的腐蝕性，儀器材抗

21、蝕性，海水具有強烈的腐蝕性，儀器材料必須抗蝕料必須抗蝕5.簡易性簡易性SCUBA DIVING (SCUBA - 全名為“Self-Contained Underwater Breathing Apparatus”) 水肺水肺The R/V Thomas G. Thompson, operated by the University of Washington, was the first of a new generation of research vessels. These vessels offer increased work space and the ability to tr

22、avel to research sites quickly and stay there longer.Alvin, a deep-seasubmarine operated by the Woods HoleOceanographic Institution. The mechanicalarm below the round porthole is used tocollect samples and place them in the basketbelow. Alvin is one of the most famous vesselsin the history of marine

23、 science.3.Motion in the oceanCurrents（洋流）（洋流） Wave（海浪）（海浪）Tide（潮汐）（潮汐）Waves, currents, and tides all move and mix ocean waters, and all have important effects on life in the sea.3.1 Wind Patterns太陽的輻射造成地球表面受熱不均,引起大氣層中壓力分布不均。空氣沿水平方向運動形風。風的形成乃是空氣流動的結果。 3.2 Surface Currents and WaveThe major wind fields of the atmospherepush the sea surface, creating currents and wave.3.3 tide Why Are There Tides? The tides are caused by the gravitational pull of the moon and sun and by the rot