7.7 深海底生態系統海洋生態學

今天我們來講一下深海底生態系統 深海底是指大陸架以外的海底 包括大陸坡、大洋底等海域 深海底的地貌遠比陸地複雜、壯觀 絕大多數深海底覆蓋大量細質軟泥 構成深海生物的最主要生境類型 陸地岩石的分解 海洋動物的殘骸 海水中的化學反應 來自大氣層的微粒等等 都是深海沉積物的主要來源 深海海底中沉積過程是極其緩慢的 其厚度平均每1000年僅增長1釐米 不過經過長年的沉積 有的區域厚度可達1000米 而在大陸架上 由於沉積來源豐富 其沉降速度相對較快 大約是每1000年增加50釐米 深海沉積物可分為兩種類型 一種是黏土顆粒 主要位於貧營養水體 如大洋中部的環流區下方 另一種為生源軟泥 位於高生產力的表層水體下方 這裡含超過30%的生物海骨 主要有硅脂軟泥和鈣質軟泥兩類 深海底也是食物相對匱乏的區域 食物是該海域生物生長的受限因素 除了在深海熱夜噴口等特殊區域 存在化學合成作用外 深海沒有初級生產者 底棲生物的食物 依賴於淺水區大型植物的碎屑 各種消費者的死亡殘體和糞糰等有機物質 大洋區浮游植物產量大部分被消費者所利用 未被利用的也在沉降過程中不斷被分解 所以只有很少一部分最終被轉移到深海底 這些有機質被稱為Marine Snow 對於深海底棲生物的生物量 風度、多樣性和生活質而言 食物供應狀況的影響是十分關鍵的 海洋有機物可能通過以下幾種途徑 作為深海底底棲生物可利用的食物源 它們的貢獻取決於下沉速率及其在下沉過程中的消耗 1、死亡動植物殘體的下沉 浮游植物通常個體很小 未被利用的細胞下沉速度很慢 多數不能在分解完之前到達深海底 不過在有些海域如北大西洋部分海域 其季節性浮游植物早滑期間 因與浮游動物的繁盛期未能很好匹配 因此較多的植物碎屑可達到4000米深處的海底 沿岸的海藻、海草碎屑有相當部分能被輸送到外海 這些大型植物來源的顆粒下沉較快 到達海底前多未被完全分解 可作為深海特別是較靠近大陸架深海底 底棲生物的重要食物來源 在動物方面表層未被消費的浮游動物殘體 下沉速度快於浮游植物 但它們也較快地被分解 那些大型動物如魚類、頭足類、哺乳類等 其死亡屍體下沉得很快 在下沉過程中被深水層食腐動物不斷利用 剩餘的部分可到達很深的海底 會吸引一系列大型腐蝕動物 是許多深海動物的主要食物來源 這部分動物屍體還包括被漁民盜回海中低價值的古貨物的副產品 第二,糞粒和甲殼類的褪皮 海洋上層浮游動物特別是甲殼類浮游動物排出的糞粒很多 其中還有不少未被消化的浮游植物 浮游動物的排糞過程實際上也將微小的浮游植物加工為較大的顆粒碎屑 其沉降速率就加快了 另外甲殼動物的週期性褪皮也是重要的有機顆粒 雖然這部分皮殼是難以被直接消耗的 但可以被涉屎者腸管內各種分解微生物所分解 同時糞粒和褪皮在沉降過程中可由微生物作用轉變為微生物生物量 供底棲生物利用 第三,動物的垂直遷移導致有機物質加快向下轉移 很多海洋動物有垂直移動的習性 牠們往往在表層涉屎後在深層水體排出糞便 或在垂直移動中本身被深層水的捕食者所捕獲 這些深層捕食者的糞粒又可快速下沉 補充深海底動物的食物供給 總的估計 透光層生產的有機物質大約只有5%到10%沉降到2000到3000米深處 大陸架沉積物中僅有2%到5%的有機質 深海平原沉積物中有機質約為0.5%到1.5% 而超過4000米的深淵或超深淵的沉積物中有機物不足0.25% 必須指出不同緯度的食物沉降存在不同的時間格局 溫帶和極地海區真光層的初級生產有明顯的季節性 浮游植物碎屑沉降主要發生在春季早滑期間 有機顆粒形成的凝聚體以約100米每天的速度沉降 經1到2個月的時間到達海底 貧營養的大洋中部環流區海底則以連續的少量的食物供應模式為主 此外熱帶海區食物沉降的季節變化也不明顯 那麼我們再來看一下深海底主要的底棲生物類羣 深海軟質底的主要生物類羣 深海軟質底主要位於大陸坡和深海平原 面積佔全球海底總面積的90% 這裡的生物類種羣組成與淺海區相似 主要由多毛類、雙殼類、端足類等足類等大型動物 線蟲類、饒足類和有孔蟲類等小型動物組成 因為沒有適宜的附著基 固著生物在軟質底中十分少見 不過槍場動物中的海扇和海塞也非常適宜深海生活 它們利用一個長柄固定在沉積物中 攝食和繁殖則保持在軟質底上方 麒皮動物在深海區廣泛存在 其所有類羣均可在深海出現 蛇尾鋼和海參鋼的種類在深海分佈最廣 多樣性程度最高 海參鋼有的種類進化出奇狀物具遊動能力 有的種類的口部具有手形觸手以收集沉積顆粒 在一些食物豐富的海底一些種類可形成羣體 通常深海中螃蟹相對較少 不過紅蟹類在許多海域都能生活在1000米以下 經常成為捕撈對象 2000米以下的螃蟹種類極少 另外對蝦通常也在海牀上方遊動 與前海種類相比體型較大且多呈現鮮亮的紅色 海底山的生物 據估計全世界大洋中共有3萬多座1000米以上的海底山 在深海洋流經過海山時會出現漩渦 從而造成浮游生物集中並將深水層營養物帶到上層的結果 這種上旋作用使得這裡成為多種底棲生物和浮游生物的重要覓食地 許多海山出現食懸浮物物種 如珊瑚、海百合、水蜥、海蛇尾和海綿的聚集分佈 此外還常常吸引許多大型捕食動物 例如鯊魚、金槍魚、海龜、海洋哺乳動物來此聚集覓食 研究表明海底山是新物種進化的熱點區 也是古老物種的庇護所 令人矚目的是分佈在僅1000千米海域範圍內的海山物種羣落 卻常缺乏親緣關係 這種現象說明海山物種的分佈可能侷限於單個海山羣或海山鏈 甚至可能侷限於單個海山 這意味著人類在海山進行捕撈或採礦活動中 可能會造成物種滅絕和全球海山動物區系生物多樣性的下降 冷水珊瑚礁和海綿礁 近年來,在包括大西洋、太平洋、印度洋和地中海的世界各大洋中 都發現了大量的冷水珊瑚礁 冷水珊瑚是由若干石珊瑚物種所形成 大家應該還記得,我們之前講過珊瑚是熱帶物種 而與這些熱帶淺水珊瑚不同 冷水珊瑚多分佈在200到1000米 溫度介於4到13攝氏度的黑暗深海中 故被稱為深水珊瑚 冷水珊瑚的分佈比淺水珊瑚更加廣泛 數量很多,可以形成龐大的珊瑚礁 體積甚至超過茂盛的熱帶珊瑚礁 迄今為止,發現的最大冷水珊瑚礁是位於挪威的勒菲利亞珊瑚礁 水深300到400米,寬2到3千米,長45千米 由於生長於黑暗的深水中 冷水珊瑚的組織中沒有依賴於光線的共生藻類 珊瑚蟲以羊流帶來的顆粒狀有機物 服用動物和小的魚蝦作為食物 另外,有的珊瑚蟲還能直接吸收溶解有機物 冷水珊瑚的生長速率極其緩慢,只有熱帶珊瑚的十分之一 有些尚存活的珊瑚羣和珊瑚礁已有超過8000年的歷史 海綿礁是由具有三維硅骨架的玻璃海綿構成 形成的方式同珊瑚礁類似 每一代海綿死亡後 新生的海綿都會在它們殘留的骨架上繼續繁衍 久而久之便積累成龐大的海綿礁石 海綿礁以每年2到7釐米的速度生長,壽命很長 雖然玻璃海綿礁在世界上深度500到3000米的海洋中均存在 但能形成海綿礁的物種主要出現在寒冷的北太平洋水域中 由於提供了理想的巢穴和掩蔽的地點 冷水珊瑚礁和海綿礁支持了豐富多樣的海洋生物羣類 在其中生活著數以千計的其他物種 特別是一些動物如海綿、多毛類、甲殼類、雞皮動物、胎癬蟲和魚類等 由於冷水珊瑚礁和海綿礁壽命長、生長緩慢並且脆弱 它們很容易受到物理破壞的影響 據報導,海底拖網捕魚所造成的破壞也是冷水珊瑚礁和海綿礁的主要威脅 這種捕魚方式會造成機械性破壞,打破珊瑚礁的結構 好了,今天的深海底生態系統就介紹到這裡 請同學們思考一下 淺海珊瑚與冷水珊瑚的營養方式及其區別 並回答為獲得更多的營養來源,冷水珊瑚表現出哪些適應性