第十二章海洋污染和赤潮現(xiàn)象

第十二章海洋污染和赤潮現(xiàn)象學(xué)習(xí)目的掌握海洋污染的特點(diǎn)、污染物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化過程、海洋的自凈機(jī)理和環(huán)境容量概念了解海洋污染的個體、種群和群落的生物學(xué)效應(yīng)以及海洋污染的生物監(jiān)測方法了解赤潮現(xiàn)象概念及其危害、赤潮發(fā)生的原因和基本過程以及赤潮預(yù)報的理化、生物學(xué)依據(jù)，同時明確預(yù)防赤潮的基本對策第一節(jié)海洋污染概述一、海洋污染和污染物質(zhì)的遷移與轉(zhuǎn)化（一）海洋污染的定義及其特點(diǎn)

定義：由于人類活動，直接或間接地把物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境，造成或可能造成損害海洋生物資源、危害人類健康、妨礙海洋活動（包括漁業(yè)）、損害海水和海洋環(huán)境質(zhì)量等有害影響1．污染源廣2．持續(xù)性強(qiáng)、危害大3．?dāng)U散范圍廣4．防治困難1.石油及其產(chǎn)品（主要是原油、各種燃料油和潤滑油）2．重金屬（主要有汞、鎘、銅、鉛、鋅、銀等金屬元素，來源主要為工業(yè)污水、礦山污泥和廢水以及石油燃燒生成的廢氣中包含的重金屬）3．農(nóng)藥

（包括汞、銅、砷、鉛等金屬農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥，來源主要為森林、農(nóng)田而隨水流遷移入海）4．有機(jī)廢物和生活污水（成份復(fù)雜的污染物，來源主要來自造紙、食品、印染等工業(yè)生產(chǎn)的纖維素、木質(zhì)素、果膠、糖類、脂類、生活污水、生物殘骸以及圍墾養(yǎng)殖區(qū)排放廢水中的有機(jī)物質(zhì)和營養(yǎng)鹽類）5．放射性物質(zhì)

（來源主要為核武器爆炸、核工業(yè)和核動力船艦的排污）6．熱污染

（核電站、火電站和各種工業(yè)冷卻水）7.水產(chǎn)養(yǎng)殖污染（殘餌、消毒藥物、防治病藥物、代謝產(chǎn)物等）（二）海洋污染物質(zhì)分類（三）海洋污染物的遷移與轉(zhuǎn)化

遷移：污染物入海后參與物理、化學(xué)和生物過程而產(chǎn)生的空間位置移動或由一種地球相向另一種地球相轉(zhuǎn)移地現(xiàn)象。

轉(zhuǎn)化：污染物由一種存在形態(tài)向另一種存在形態(tài)轉(zhuǎn)變。海洋污染物的遷移與轉(zhuǎn)化過程：

A、物理過程

B、化學(xué)過程

C、生物過程

通過各種途徑進(jìn)入海水環(huán)境的元素汞(Hg)，由于其比重大、難溶于水而沉淀。二價汞離子在遷移過程中也能被底泥和懸浮物中的微粒所吸附沉淀下來，從水相進(jìn)入沉積相。富集于沉積物中的各種形態(tài)的汞又可能轉(zhuǎn)化為二價汞，后者在微生物的作用下轉(zhuǎn)化成甲基汞(CH3Hg+)和二甲基汞〔(CH3)2Hg〕。甲基汞溶于水中，可富集在藻類、魚類和其他海洋生物體中。二甲基汞則通過揮發(fā)作用擴(kuò)散到大氣中去，在酸性條件下和紫外線作用下被分解可能轉(zhuǎn)化為元素汞，隨降雨再降落在陸地或水中。海洋自凈能力：是指環(huán)境受到污染后，在海洋的物理、化學(xué)和生物因子作用下，使污染物質(zhì)的濃度逐漸降低直至消除，達(dá)到自然凈化的能力。（四）海洋的自凈能力和環(huán)境容量海洋自凈過程包括：

物理凈化：通過稀釋、吸附、沉淀、氣化、光降解等作用而實(shí)現(xiàn)的自然凈化。其中海流的輸送和稀釋擴(kuò)散是快速凈化的主要途徑。

化學(xué)凈化：通過氧化還原、化合分解、交換和絡(luò)合等化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的自然凈化。

生物凈化：通過生物類群的代謝作用（同化作用和異化作用）使環(huán)境中的污染物質(zhì)的數(shù)量減少、濃度下降、毒性減低甚至消失的過程。環(huán)境容量：是在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前提下，某一環(huán)境所能容納的污染物的最大負(fù)荷量。環(huán)境容量包括二個方面：絕對容量(WQ)：由規(guī)定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(WS)和環(huán)境背景值(B)所決定

（WQ）=WS-B年容量(WA)：一環(huán)境在污染物的積累濃度不超過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大充許值的情況下，每年所能容納的污染物的最大負(fù)荷量。如污染物的輸入量為A（單位負(fù)荷量），一年后被凈化的量為A’，則該污染物在這一環(huán)境中的年凈化率：

K=（A/A’

）×100%

年容量與絕對容量的關(guān)系為：

WA=K×WQ

（一）海洋污染的生物學(xué)效應(yīng)1．個體生物的生物學(xué)效應(yīng)（1）生物濃縮與生物積累（2）急性中毒與慢性中毒2．種群―群落的生態(tài)效應(yīng)（二）海洋污染的生物監(jiān)測1．利用指示生物進(jìn)行監(jiān)測

敏感生物&耐污染生物動物（牡蠣）、植物（藻類）、微生物（細(xì)菌）2．利用生物群落結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行監(jiān)測（三）毒性試驗(yàn)1.急性毒性試驗(yàn)：半致死濃度LC50

半數(shù)效應(yīng)濃度EC502.慢性毒性效應(yīng)：受試動物的生長率、生理、生化和行為反應(yīng)等二、海洋污染的生物學(xué)效應(yīng)和生物監(jiān)測第二節(jié)赤潮現(xiàn)象一、赤潮和赤潮生物1.赤潮的定義所謂赤潮（redtide）是海洋中某些微小的浮游生物（浮游植物、原生動物或細(xì)菌）在一定條件下暴發(fā)性增殖和聚集，而引起海水變色的一種有害的生態(tài)異常現(xiàn)象。通常水體顏色因赤潮生物的數(shù)量、種類而呈紅、黃、綠和褐色等。赤潮是各種色潮的統(tǒng)稱2.赤潮生物類別赤潮生物：能形成赤潮的浮游生物。全世界的赤潮生物：約有300種左右，隸屬于10個門類。我國海域存在的赤潮生物：約有127種，隸屬于8個門類。我國沿海已發(fā)生赤潮的赤潮生物：有30多種，主要是甲藻類（15種），其次是硅藻類（7種）和藍(lán)藻類（4種）。赤潮的顏色：可因形成赤潮的生物種類不同而呈現(xiàn)出不同的顏色。

紅色、粉紅色赤潮：夜光蟲、紅海束毛藻、紅硫菌等；

黃色、茶色、茶褐色赤潮：裸甲藻；綠色赤潮：綠色鞭毛藻；

土黃、黃褐色、灰褐色赤潮：硅藻類。赤潮生物的分布：外海：赤潮生物種類較少；代表性種類：藍(lán)藻門的束毛藻；近岸、內(nèi)灣合河口：赤潮生物種類多；主要是甲藻類和硅藻類。例如，夜光藻、骨條藻，其次是原甲藻屬和裸甲藻屬的一些種類。

主要赤潮生物

原生動物紅色中縊蟲Mesodiniumrubrum(Lohmann)HambugeretBuddenbrock,1911細(xì)胞由前后2個不同的球體接合而成，長度一般為30～50μm，纖毛從兩個球體接合部位側(cè)面傾斜伸出。本種分布在溫帶到北極的河口水域。我國大連灣海域，廣東沿海紅海灣、大亞灣東部和珠江口的外伶河水域均發(fā)生過紅色中縊蟲赤潮，持續(xù)時間2天左右。甲藻夜光藻Noctilucascintillans(Macartney)Kofoid&Swezy藻體近于圓球形，游泳生活。細(xì)胞直徑為150-2000μm。細(xì)胞壁透明，由兩層膠狀物質(zhì)組成，表面有許多微孔?？谇晃挥诩?xì)胞前端，上面有一條長的觸手，觸手基部有一條短小的鞭毛，靠近觸手的齒狀突出橫溝退化的痕跡，縱溝在細(xì)胞的腹面中央。細(xì)胞背面有一桿狀器，使細(xì)胞作前后游動。細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)淡紅色，細(xì)胞核小球形，由中央原生質(zhì)包圍。

本種是世界性的赤潮生物，也是我國沿海引起赤潮最普遍的原因種。該藻曾在南海、長江口外海域多次引發(fā)赤潮。

硅藻中肋骨條藻Skeletonemacostatum(Greville)Cleve

細(xì)胞為透鏡形或圓柱形。直徑為6-22微米。殼面圓而鼓起，著生一圈細(xì)長的刺與鄰細(xì)胞的對應(yīng)刺相接組成長鏈。刺的多寡差別很大，有8-30條。細(xì)胞間隙長短不一，往往長于細(xì)胞本身的長度。色素體數(shù)目1-10個，但通常呈現(xiàn)2個，位于殼面，各向一面彎曲。數(shù)目少的形狀大。2個以上的色素體則為小顆粒狀。細(xì)胞核在細(xì)胞中央。有增大孢子，形狀圓，直徑2-3倍于母細(xì)胞的直徑。當(dāng)鏈的直徑是6微米時，增大孢子直徑是17-20微米。

本種是常見的浮游種類，廣溫廣鹽的典型代表。分布極廣，從北極到赤道，從外海高鹽水團(tuán)到沿岸低鹽水團(tuán)，甚至在半咸水中皆有，但以沿岸為最多。金藻小等刺硅鞭藻DictyochafibulaEhrenberg,1839藻體單細(xì)胞，球形，前端有一條鞭毛，細(xì)胞內(nèi)有硅質(zhì)骨骼，外被原生質(zhì)包裹，原生質(zhì)內(nèi)含有許多金褐色的葉綠體。世界性種類，有活體細(xì)胞和化石。我國渤海、東海、臺灣海峽和廣東沿岸都有分布。本種具有毒性。普氏棕囊藻Phaeocystispouchetii

游泳細(xì)胞球形或近球形，直徑2.5～7.0μm，前端略凹入，具兩條幾乎等長的鞭毛和一條短的頂鞭絲。群體膠質(zhì)囊為球形或卵圓形，大小為110μm～2600μm。我國東海與南海水域常有發(fā)現(xiàn)，該種曾經(jīng)引發(fā)嚴(yán)重的赤潮。3.赤潮的種類

單相型赤潮亦稱單種型赤潮，系指在發(fā)生赤潮時，在現(xiàn)場采取的赤潮生物水樣或垂直拖網(wǎng)拖取的赤潮生物標(biāo)本經(jīng)顯微鏡鑒定、分析計數(shù)后，該樣品中的赤潮生物種只有一個種占絕對優(yōu)勢（占總細(xì)胞數(shù)的80%以上）

當(dāng)赤潮標(biāo)本或水樣中兩種共存的赤潮生物占優(yōu)勢時，該赤潮稱為雙相型赤潮。

如果赤潮標(biāo)本或水樣中有3種或3種以上的赤潮生物，且每種的數(shù)量（細(xì)胞數(shù)）都占有總數(shù)量（總細(xì)胞數(shù)）的20%以上時，稱為復(fù)合型赤潮。4.赤潮生物的生長與分裂速度赤潮生物的生長

赤潮生物在適宜的環(huán)境條件下有很高的分裂增殖速度，而當(dāng)環(huán)境條件較差時，分裂增殖速度就減慢，甚至形成胞囊或休眠細(xì)胞，待環(huán)境好轉(zhuǎn)時再開始萌發(fā)增殖。赤潮生物的分裂速度

赤潮生物種群在單位時間內(nèi)的分裂次數(shù)可用下式計算：

μ=((lgNt—lgN0)/t)/lg2

式中：μ為生長速度，以每天分裂次數(shù)表示；N0和Nt分別為單位水體中藻類細(xì)胞的起始數(shù)量和經(jīng)過t天后的細(xì)胞數(shù)量（個/L）種類。5.赤潮生物的垂直移動和聚集垂直移動很多赤潮生物有垂直移動的習(xí)性，主要是那些具有鞭毛的甲藻類機(jī)理赤潮生物的垂直移動習(xí)性是它們生命過程中對環(huán)境的一種生理、生態(tài)適應(yīng)特性。一般認(rèn)為，白天移動到表層可有效地進(jìn)行光合作用，當(dāng)表層營養(yǎng)鹽被大量消耗后通過垂直移動到較深處，可有效地攝取營養(yǎng)物質(zhì)。但是，有的甲藻（如三角角藻C.tripos）卻是白天離開表層，而夜晚上浮。可見對于這種節(jié)律性移動的內(nèi)在機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

聚集

很多赤潮生物具有聚集習(xí)性，在發(fā)生赤潮的海區(qū)，人們常見到赤潮常呈帶狀、片狀或斑狀分布，就是這種聚集的結(jié)果。聚集的類型：生物性聚集：生物性聚集從某種意義上說是一種主動聚集，主要依靠赤潮生物的運(yùn)動和趨性來實(shí)現(xiàn)。運(yùn)動（或移動）是生物性聚集的前提，趨性則決定其運(yùn)動的方向，趨性不僅有趨光和趨營養(yǎng)，還有一些理化條件與趨性有關(guān)。物理性聚集：物理性聚集是風(fēng)、流、浪等環(huán)境因素產(chǎn)生的一種被動性聚集，其作用往往比生物性的主動聚集更為重要，因?yàn)樯镄跃奂乃俣瓤傮w上看很緩慢，一天中最多移動10m左右，其移動范圍是很小的，而物理性因素則可很快聚集。（1）赤潮生物大量繁殖，覆蓋海面或附著在魚、貝類的鰓上，造成呼吸困難甚至死亡；（2）赤潮生物在生長繁殖的代謝過程和死亡細(xì)胞被微生物分解的過程中大量消耗海水中的溶解氧，使海水嚴(yán)重缺氧，魚、貝類等海洋動物因缺氧而窒息死亡；（3）有些赤潮生物體內(nèi)及其代謝產(chǎn)物含有生物毒素，引起魚、貝中毒或死亡。如鏈狀膝溝藻（Gonyaulaxcatenella）產(chǎn)生的石房蛤毒素就是一種劇毒的神經(jīng)毒素；（4）居民通過攝食中毒的魚、貝類而產(chǎn)生中毒。目前已知的赤潮毒素有麻痹性貝毒、神經(jīng)性貝毒和瀉痢性貝毒等三大類。

5．赤潮的危害（一）赤潮發(fā)生的原因1.富營養(yǎng)化——赤潮發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)和首要條件富營養(yǎng)化eutrophication是指生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、內(nèi)灣，引起藻類大量繁殖、水體溶解氧量下降、水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。

由于城市工業(yè)廢水和生活污水大量排入海中，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在水體中富集，造成海域富營養(yǎng)化。此時，水域中氮、磷等營養(yǎng)鹽類；鐵、錳等微量元素以及有機(jī)化合物的含量大大增加，促進(jìn)赤潮生物的大量繁殖。赤潮檢測的結(jié)果表明，赤潮發(fā)生海域的水體均已遭到嚴(yán)重污染，富營養(yǎng)化。氮磷等營養(yǎng)鹽物質(zhì)大大超標(biāo)。

據(jù)研究表明，工業(yè)廢水中含有某些金屬可以刺激赤潮生物的增殖。在海水中加入小于3mg/dm3的鐵螯合劑和小于2mg/dm3

的錳螯合劑，可使赤潮生物卵甲藻和真甲藻達(dá)到最高增殖率，相反，在沒有鐵、錳元素的海水中，即使在最適合的溫度、鹽度、pH和基本的營養(yǎng)條件下也不會增加種群的密度。二、赤潮發(fā)生的原因和基本過程2.促進(jìn)赤潮生物生長的有機(jī)物——促進(jìn)赤潮生物生長誘發(fā)因素有些可溶性有機(jī)物也有利于赤潮生物的增殖，它們除了作為營養(yǎng)物質(zhì)能被赤潮生物所利用外，更重要的是充當(dāng)促進(jìn)赤潮生物增殖的促生長物質(zhì)。種類：VB1、VB12、VH；DNA、嘌呤、嘧啶、植物激素等。機(jī)理：DOM與微量元素螯合，從而提高赤潮生物對所需微量金屬元素的利用率，同時，也使一些金屬離子（如Cu）無毒化。

3.微量金屬元素——誘發(fā)和促進(jìn)赤潮發(fā)生的因素

種類：比較重要的有Fe、Mn、Mg、Cu、Mo、Co等作用：Fe是藻類細(xì)胞色素和許多酶的組成成分

Mg是葉綠素的構(gòu)成元素；

Co對能夠合成VB12的藍(lán)藻有增殖促進(jìn)作用。

其中，F(xiàn)e和Mn最為重要，因?yàn)橐环矫孢@兩種元素對赤潮生物增殖有強(qiáng)烈的刺激作用。另一方面它們在海水中的溶解度很低，只有當(dāng)它們與某些有機(jī)物結(jié)合形成螯合物時溶解度才有所提高。

4.海水養(yǎng)殖——誘發(fā)赤潮的因素之一

隨著全國沿海養(yǎng)殖業(yè)的大發(fā)展，尤其是對蝦養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展，也產(chǎn)生了嚴(yán)重的自身污染問題。在對蝦養(yǎng)殖中，人工投喂大量配合飼料和鮮活餌料。由于養(yǎng)殖技術(shù)陳舊和不完善，往往造成投餌量偏大，池內(nèi)殘存餌料增多，嚴(yán)重污染了養(yǎng)殖水質(zhì)。另一方面，由于蝦池每天需要排換水，所以每天都有大量污水排入海中，這些帶有大量殘餌、糞便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物，加快了海水的富營養(yǎng)化，這樣為赤潮生物提供了適宜的生物環(huán)境，使其增殖加快，特別是在高溫、悶熱、無風(fēng)的條件下最易發(fā)生赤潮。由此可見，海水養(yǎng)殖業(yè)的自身污染也使赤潮發(fā)生的頻率增加。

5.溫度和鹽度

南方海區(qū)的赤潮多發(fā)生在春、夏之交，而北方海區(qū)的赤潮多見于7-10月，都與水溫升高以及因雨季而引起的海區(qū)鹽度降低相符合。

海水的溫度是赤潮發(fā)生的重要環(huán)境因子，20-30℃是赤潮發(fā)生的適宜溫度范圍?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)一周內(nèi)水溫突然升高大于2℃是赤潮發(fā)生的先兆。海水的化學(xué)因子如鹽度變化也是促使赤潮生物大量繁殖的原因之一。鹽度在26-37的范圍內(nèi)均有發(fā)生赤潮的可能，但是海水鹽度在15-21.6時，容易形成溫躍層和鹽躍層。溫、鹽躍層的存在為赤潮生物的聚集提供了條件，易誘發(fā)赤潮。由于徑流、涌升流、水團(tuán)或海流的交匯作用，使海底層營養(yǎng)鹽上升到水上層，造成沿海水域高度富營養(yǎng)化。營養(yǎng)鹽類含量急劇上升，引起硅藻的大量繁殖。這些硅藻過盛，特別是骨條硅藻的密集常常引起赤潮。這些硅藻類又為夜光藻提供了豐富的餌料，促使夜光藻急劇增殖，從而又形成粉紅色的夜光藻赤潮。

據(jù)監(jiān)測資料表明，在赤潮發(fā)生時，水域多為干旱少雨，天氣悶熱，水溫偏高，風(fēng)力較弱，或者潮流緩慢等水域環(huán)境，還與緯度位置、季節(jié)、洋流、海域的封閉程度等自然因素有關(guān)。（二）赤潮發(fā)生的基本過程

1．起始階段

赤潮生物開始繁殖或胞囊大量萌發(fā)，競爭能力較強(qiáng)的赤潮生物可逐漸發(fā)展到一定的種群數(shù)量。

2．發(fā)展階段

赤潮生物呈指數(shù)式增長并迅速形成赤潮，同時原先的共存種多數(shù)被抑制或消失，也可能有個別種隨赤潮出現(xiàn)而有增長。

3．維持階段

這一階段的時間長短主要取決于水體的物理穩(wěn)定性和各種營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和補(bǔ)充狀況。4．消亡階段

營養(yǎng)物質(zhì)耗盡又未能及時得到補(bǔ)充，或遇臺風(fēng)、降雨等各種引起水團(tuán)不穩(wěn)定性的因素，或溫度的突然變化超過該種赤潮生物的適應(yīng)范圍，造成赤潮生物大量死亡，赤潮現(xiàn)象就逐漸或突然消失。（一）赤潮預(yù)測預(yù)報1.根據(jù)水化特征的預(yù)測

目前已提出一些以氮、磷、化學(xué)耗氧量等參數(shù)組成的富營養(yǎng)化程度判斷公式可供實(shí)踐上應(yīng)用。應(yīng)特別注意那些具有促進(jìn)赤潮發(fā)生的微量物質(zhì)的供應(yīng)量，其中最受重視的是Fe和Mn。2.根據(jù)水溫、鹽度和氣象條件的預(yù)測

氣象條件包括風(fēng)、氣壓等因素，很多赤潮事例表明，當(dāng)其他條件具備時，若天氣形勢發(fā)展比較穩(wěn)定，海區(qū)風(fēng)平浪靜，陽光充足、悶熱的日子里，就有可能發(fā)生赤潮。三、赤潮的預(yù)測預(yù)報和防治對3．根據(jù)生物學(xué)特征的預(yù)測

（1）赤潮生物的增殖速度

（2）葉綠素a的變化（3）“種子場”的調(diào)查在實(shí)際工作中對上述幾種預(yù)測赤潮的依據(jù)應(yīng)盡可能考慮多項(xiàng)目連續(xù)跟蹤和綜合性分析判斷，才能獲得較為準(zhǔn)確的預(yù)測預(yù)報效果。

1．富營養(yǎng)化物質(zhì)入海負(fù)荷的控制2．海區(qū)自身污染控制3．富營養(yǎng)化水體和底質(zhì)的改善第十三章保護(hù)海洋生物多樣性

學(xué)習(xí)目的：掌握生物多樣性的基本概念、內(nèi)涵和海洋生物多樣性的特點(diǎn)；了解海洋生物多樣性為人類提供的各種服務(wù)功能、人類對海洋生物多樣性的嚴(yán)重威脅以及保護(hù)海洋生物多樣性的基本原則和途徑；初步了解對退化生態(tài)系統(tǒng)的基本特征、受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的生態(tài)學(xué)原則和基本途徑。第一節(jié)生物多樣性概念及其與人類的關(guān)系

一、生物多樣性的定義和內(nèi)涵

生物多樣性（biodiversity）是指棲息于一定環(huán)境的所有動、植物和微生物物種、每個物種所擁有的全部基因以及它們與生存環(huán)境所組成的生態(tài)系統(tǒng)的總稱。因此，生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個基本層次。

生命有機(jī)體的種類和變異性及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和，包括動物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與其生存環(huán)境形成的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)和自然景觀。生物多樣性是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，它與全球變化和可持續(xù)發(fā)展被列為當(dāng)代生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的三大前沿領(lǐng)域。

物種多樣性（speciesdiversity）是指地球上生命有機(jī)體的多樣化，它是生態(tài)系統(tǒng)的基本組分，也是基因和染色體的載體，在生物多樣性三個基本層次中，物種多樣性是最明顯、最直觀的一個層次。

物種多樣性產(chǎn)生的根本原因在于物種的形成與不斷分化。物種形成是指物種數(shù)量的增加，主要形式為地理成種(異域成種)，其次為非地理成種（包括雜交成種和多倍化成種）。（一）物種多樣性

關(guān)鍵種假設(shè)：一些物種對維持系統(tǒng)穩(wěn)定性和完整性具有重要作用。冗余假設(shè)（功能補(bǔ)償假設(shè)）：物種在功能上有相當(dāng)程度的重疊，一個種的丟失不會對生態(tài)功能發(fā)生影響。鉚釘假設(shè)：物種相互制約，一個種丟失，都存在使群落或系統(tǒng)過程發(fā)生改變的概率，每一物種具有同樣重要的功能。物種在生態(tài)系統(tǒng)中功能中的作用：

從總的物種數(shù)來說，陸地的物種數(shù)要遠(yuǎn)多于海洋。然而，從大的分類單元看，海洋中生活的門類大大超過陸地。在此意義上，海洋的物種多樣性程度比陸地高。

在36個動物門中，海洋生物就有35個門，有13個門是海洋特有的；而陸地生物11個門中僅有1個門是特有的，淡水生物沒有特有的門。

多樣性水平在緯度分布上有很大差異，熱帶地區(qū)的物種多樣性比溫帶、寒帶的高得多。熱帶海洋的珊瑚礁與陸地的熱帶雨林一樣都是物種最豐富的地區(qū)。

遺傳多樣性也稱基因多樣性（genediversity）

廣義上可以理解為蘊(yùn)藏于所有動、植物和微生物有機(jī)體中的遺傳信息的總合；狹義上可以理解為種內(nèi)不同種群之間或一個種群內(nèi)不同個體之間的遺傳變異的總和。

（二）遺傳多樣性

一個物種遺傳變異愈豐富，則它對環(huán)境變化的適應(yīng)性就愈強(qiáng)。反之，遺傳多樣性貧乏的物種，在進(jìn)化上的適應(yīng)性就較差。分布地域廣、壽命長、基因交流頻繁，處于演替末期階段群落中的物種也具有較高的遺傳變異水平。生態(tài)系統(tǒng)多樣性（ecosystemdiversity）是指生物群落與生境類型綜合體的多樣性（棲息地、生物群落和生態(tài)過程的多樣化，以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)棲息地差異和生態(tài)學(xué)過程變化的多樣化），它是生物多樣性的最高層次，也是物種多樣性和遺傳多樣性存在的基本保證，同時也是人類必不可少的發(fā)展空間和生存條件。包括生境多樣性、群落多樣性、生態(tài)過程多樣性。生態(tài)系統(tǒng)的多樣性不僅包括環(huán)境和生物群落類型的多樣化,還包括結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的多樣性及其動態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境（生境）與其生物組成是統(tǒng)一整體，當(dāng)一個自然生態(tài)系統(tǒng)被破壞或消滅后，其中的物種賴以生存的條件也就惡化或不存在，必然引起物種多樣性和基因多樣性的下降或消失。因此，生態(tài)系統(tǒng)多樣性是物種多樣性和遺傳多樣性存在的基本保證。（三）生態(tài)系統(tǒng)多樣性（一）食品、藥物和工業(yè)原料海洋為人類提供的食物總量僅占人類消費(fèi)總量的2%，但人類消費(fèi)的高質(zhì)量蛋白質(zhì)約有20%來自海洋大型海藻（如海帶、紫菜、石花菜等）也是重要的食物品種海洋生物可能是一個潛在的藥材寶庫，開發(fā)利用前景十分廣闊，不過必須注意保護(hù)和管理化工原料：江蘺、石花菜是生產(chǎn)瓊脂和鹿角膠的原料、螺旋藻、紅樹林的藥用價值、造礁珊瑚的骨骼。二、海洋生物多樣性與人類的關(guān)系生物泵是調(diào)節(jié)大氣CO2水平、維持全球氣體平衡、減輕溫室效應(yīng)的最重要過程。沿海海草場、紅樹林和珊瑚礁等生態(tài)系統(tǒng)卻有保護(hù)海岸的作用。此外，紅樹林也有清除溶解營養(yǎng)物質(zhì)和凈化水質(zhì)的作用。陸地：涵養(yǎng)水源、保護(hù)農(nóng)田等（二）保護(hù)人類生存環(huán)境的作用休閑旅游：生態(tài)旅游業(yè)的基礎(chǔ)，具美學(xué)、娛樂價值?？蒲校哼M(jìn)行從基因到生態(tài)系統(tǒng)的各個層次的的研究，如基因工程（轉(zhuǎn)基因、雜交等）。教育：涉及倫理道德的范疇，呼喚人類天性以及教育人類與自然協(xié)調(diào)相處。（三）海洋生物多樣性的其他功能第二節(jié)海洋生物多樣性面臨的威脅

物種受威脅等級：⑴滅絕種：在野外已有50年肯定沒有被發(fā)現(xiàn)

⑵瀕危種：面臨滅絕危險，如果致危因素繼續(xù)存在，就不可能生存。

⑶易危種：如果致危因素繼續(xù)存在，可能很快成為瀕危種的類群。

⑷稀有種：在全世界總數(shù)量很少，但目前尚不屬于瀕危種、易危種的類群。

⑸未定種：已知屬于上述瀕危種、易危種、稀有種，但無充分資料說明它究竟屬于哪一類。⑴地理分布區(qū)狹窄的物種，如海島；⑵只有一個和少數(shù)幾個種群的物種，如美洲西南部的斑鳉，一個種群只生活在一個池塘或湖泊中；⑶種群規(guī)模小的物種，對隨機(jī)事件和環(huán)境改變較脆弱；⑷需要較大生活空間的物種，如候鳥、洄游性魚類；⑸體型較大的物種，因有較大經(jīng)濟(jì)價值易收過度利用；⑹增長速率低的物種；⑺不能有效擴(kuò)散，難以穿越道路、農(nóng)田和人為破壞的區(qū)域；⑻很少遺傳變異的物種，難以應(yīng)付新的病害、捕食者和其它變化；⑼需要特殊生態(tài)位的物種，如濕地植物需要特殊而有規(guī)律的水位變化；⑽以穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境為特征的物種，如珊瑚；⑾長期或暫時群聚的物種；⑿具有極高經(jīng)濟(jì)價值而被人類獵取或收獲的物種。易滅絕物種的特性：（一）海洋魚類的過度捕撈

我國東、黃海在20世紀(jì)50~60年代是以底層魚類（帶魚、小黃魚）為主，70年代初以中上層魚類（太平洋鯡魚）為主，隨后有藍(lán)點(diǎn)馬鮫和鮐魚，至80年代和90年代小型中上層魚類（如黃鯽、鳀魚）為主。目前鳀魚資源量已出現(xiàn)下降跡象，小型魚類（如玉筋魚）明顯增加。

南極的商業(yè)性捕鯨使鯨的數(shù)量急劇下降，結(jié)果以南極磷蝦為食物的動物數(shù)量上升了。

一、海洋生物資源的過度利用

從1940年至1986年間，商業(yè)性捕鯨者捕殺了大約50萬頭鯨。

無齒海牛（Hydrodamalisgigas）已經(jīng)在1768年滅絕，從它被發(fā)現(xiàn)到滅絕僅27年。鯊魚也是被大量捕殺的對象。

鳥類、爬行類等也面臨人類過度捕殺的局面。很多海洋無脊椎動物也被過度采捕，如珊瑚礁的各種美麗漂亮的珊瑚以及一些腹足類軟體動物（如法螺）都被大量采捕作為觀賞、古玩商品出售。（二）其他海洋生物的過度利用（一）底層拖網(wǎng)對海床環(huán)境的破壞（二）人為改變沿岸區(qū)的自然環(huán)境

1.砍伐紅樹林和改造鹽沼灘

2.采挖珊瑚礁：防止旅游業(yè)的惡性循環(huán)3.港工建設(shè)對生境的破壞

二、人類活動對海洋自然環(huán)境的破壞

自20世紀(jì)50年代以后，隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、沿海人口劇增和海上活動頻繁（包括石油開采和過度的水產(chǎn)養(yǎng)殖），海洋對污染物的負(fù)荷大大超過海洋的自凈能力。特別是在近岸內(nèi)灣，污染物的大量積聚使環(huán)境大為惡化，很多生物群落遭到滅頂之災(zāi)。（三）污染（一）生物入侵的概念物種流（speciesflow）物種的種群在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)之間時空變化的狀態(tài)物種流包括三層含意：①生物與環(huán)境相互作用所產(chǎn)生的時間、空間變化過程；②物種在系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)間的格局與數(shù)量動態(tài)，反映寄生、捕食、共生等物種關(guān)系；③群落物種組成，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)變化，外來種與本地種的相互作用，系統(tǒng)對物種增加與空缺的反應(yīng)。三、生物入侵所謂生物入侵（exoticsinvasion）或稱生態(tài)入侵、生物污染，是指由人類活動有意或無意引入歷史上該區(qū)域尚未出現(xiàn)過的物種，從而可能造成入侵地生物群落結(jié)構(gòu)與生態(tài)功能的巨大變化。外來種的引入包括無意的和有意的引入兩種情況。入侵的四個階段：①侵入；②定居；③適應(yīng)；④擴(kuò)展生物入侵對當(dāng)?shù)厣锶郝浜蜕锒鄻有缘挠绊懣赡苡幸韵氯N情況：（1）對入侵地生物群落有明顯不利影響，有時是毀滅性的災(zāi)難；（2）沒有明顯的影響；（3）對入侵地生態(tài)系統(tǒng)有積極意義。

生物入侵對當(dāng)?shù)卦猩锶郝浜蜕鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能造成極大威脅，導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)變化、生境退化、生物多樣性下降、病害頻發(fā)甚至導(dǎo)致原有生態(tài)系統(tǒng)崩潰的嚴(yán)重后果。（二）生物入侵的生態(tài)學(xué)后果1.入侵物種比當(dāng)?shù)匚锓N有更高的種群增殖力；2.生物群落的關(guān)鍵種具有控制群落種類組成、物種多樣性等群落結(jié)構(gòu)的功能；3.外來種可能攜帶各種病原體間接引起入侵地生物暴發(fā)新的病害。4.外來物種改變當(dāng)?shù)厣锏倪z傳多樣性。5.入侵種的迅速蔓延，使原有自然生物群落的生境退化或遭到嚴(yán)重破壞。原因：四、全球氣候變化對海洋生物多樣性的潛在威脅

全球變化指地球生態(tài)系統(tǒng)在自然和人為影響所導(dǎo)致的全球問題及其相互作用下變化的過程。全球變化包括全球氣候變化、土地利用和覆蓋的變化、全球人口增長、大氣成分變化、生源物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)的變化和生物多樣性喪失等方面。這些變化既相互獨(dú)立，又相互影響。（1）海洋環(huán)流和上升流的改變；（2）溫室效應(yīng)使北極和南大洋海冰生態(tài)系統(tǒng)迅速萎縮；（3）很多熱帶生物與極區(qū)生物一樣，是在接近于溫度最高極限的條件下生存，溫度再升高可能將造成它們的死亡；（4）溫室效應(yīng)引起氣候的變化將使高緯度地區(qū)降水增加，河水入海量隨之增加，低緯度自然河流水量減少，這兩種情況對河口區(qū)生態(tài)系統(tǒng)都有重要影響。（一）海洋水溫上升的效應(yīng)

海平面上升可引起海岸生態(tài)系統(tǒng)向陸地后退，使沿岸生態(tài)系統(tǒng)（紅樹林、珊瑚礁、鹽沼、河口、潮間帶等）更易受臺風(fēng)、洪水、風(fēng)暴潮的侵襲。海面上升最終可能淹沒或部分淹沒一些島嶼，消滅其中大部分物種。

也有人提出，人類活動可能使一些物種因舊生境不適合而又沒有新生境可遷移而趨于滅絕。但是，對于一個具有基因差異的不同種群的大洋廣布物種，當(dāng)全球環(huán)境發(fā)生變化時，又是形成新物種的時機(jī)。第三節(jié)保護(hù)海洋生物多樣性的原則與途徑

一、保護(hù)現(xiàn)存海洋生物多樣性

（一）樹立正確的生態(tài)觀，停止繼續(xù)損害海洋生物多樣性的行為

（1）樹立與自然協(xié)調(diào)相處的觀點(diǎn)（2）樹立生態(tài)系統(tǒng)的整體觀（3）樹立可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)

保護(hù)生物多樣性意味著保護(hù)現(xiàn)在和將來可以利用的生物資源。

保護(hù)最大的物種多樣性并不總是等于保護(hù)了一個生態(tài)系統(tǒng)中最有價值的部分，應(yīng)在瀕危物種、特有種的保護(hù)、挽救和關(guān)鍵生境的保護(hù)的基礎(chǔ)上，同時也要注意還未受威脅的那些種及其組成的群落和生境的保護(hù)。采取有效措施制止海洋生物多樣性繼續(xù)受到人類活動的損害，包括（1）禁止繼續(xù)過度捕撈海產(chǎn)品和不合理的捕撈方法；（2）禁止不合理的海洋開發(fā)活動，避免海洋環(huán)境（特別是沿岸環(huán)境）繼續(xù)惡化；（3）嚴(yán)格控制污染物的入海量，按照海洋自凈能力接受陸地的各種污染物質(zhì)；（4）防止過度養(yǎng)殖、優(yōu)化養(yǎng)殖水域生態(tài)系統(tǒng)；（5）對引種持慎重態(tài)度和防止無意引種對當(dāng)?shù)匚锓N的危害；（6）控制養(yǎng)殖種群的擴(kuò)散，預(yù)防物種遺傳多樣性的喪失；（7）嚴(yán)格按照旅游資源負(fù)載能力，合理發(fā)展旅游業(yè)。

自然保護(hù)區(qū)（NatureReserves）：通過立法以達(dá)到保護(hù)某種自然資源或具有特殊意義景觀環(huán)境的特定區(qū)域。自然保護(hù)區(qū)的類型：⑴自然生態(tài)系統(tǒng)自然保護(hù)區(qū)；⑵野生生物自然保護(hù)區(qū)；⑶自然遺跡自然保護(hù)區(qū)。（二）建立自然保護(hù)區(qū)

海洋自然保護(hù)區(qū)（marinenaturereserves）就是指以保護(hù)海洋為目的，在海域、島嶼和海岸帶對選擇的保護(hù)對象，依法劃出一定的面積予以特殊保護(hù)和管理的區(qū)域。建立海洋自然保護(hù)區(qū)是保護(hù)海洋生物多樣性的一項(xiàng)重要措施。

建于1975年的澳大利亞大堡礁海洋公園是世界上最好的也是最大的海洋自然保護(hù)區(qū)，是地球上具有世界意義的自然地貌。1.海洋自然保護(hù)區(qū)建立自然保護(hù)區(qū)是一種動態(tài)的就地保護(hù)（insitupreservation）措施，是對海洋生物棲息環(huán)境的保護(hù)，保護(hù)物種的遺傳多樣性和保護(hù)物種繼續(xù)進(jìn)化的潛力，保證與大自然協(xié)同進(jìn)化的一種保護(hù)措施，是一種動態(tài)型的保護(hù)，也是最有效的一種保護(hù)。2.建立海洋自然保護(hù)區(qū)的意義對保護(hù)海洋生物多樣性具有重大的戰(zhàn)略意義：（1）海洋自然保護(hù)區(qū)既能較完整地為人類保存一部分有代表性的海洋生態(tài)系統(tǒng)的天然“本底”；（2）海洋自然保護(hù)區(qū)是野生生物種的天然貯存庫，能為大量物種提供棲息、生存和保持進(jìn)化過程的良好條件，有效地保護(hù)生物物種多樣性，尤其是保護(hù)珍稀、瀕危的物