7.9 極地生態系統（下）海洋生態學

同學們好,今天我們繼續對極地生態系統進行講述 上節課我們介紹了極地的生境和南北極部分生物羣落、食物鏈的差異 今天我們繼續來介紹一下極地生物羣落 北極熊 北極熊可能是極地最引人注目的海洋哺乳動物 其生存不能離開海洋和浮冰 如果食物充足,許多北極熊傾向於長年生活在浮冰上 這裡可以捕獲到海豹、海象和鯨等 北極熊多在薄弱或破裂的浮冰區出沒 因為這裡的海豹數量最多 鬚鯨類 鬚鯨類也常在南極或北極海域出現 它們為大洋種 通常隨海冰的褪卻而進入極地 並隨海冰的再次凍結而離開 如藍鯨、旗鯨和鹿脊鯨 它們會迴游到南大洋的開闊水域或海冰邊緣區 攝食林蝦等浮游動物 小鬚鯨卻能潛入南極冰下攝食林蝦 它們會用堅硬的上額破冰呼吸 一些小鬚鯨種羣還可終生生活在南極海域 在北極、白鯨、北極鹿脊鯨和衣角鯨 也能用背部破冰形成呼吸孔 正因為如此,這些種類都沒有背鰭 抹香鯨和虎鯨也在海冰區出沒 前者主要捕食魷魚 每天的收入量佔其體重的3% 虎鯨在浮冰區捕食海豹、魚類或其他鯨魚等 也捕食食魚類如南極鱈魚等 對所有生活在浮冰區的哺乳動物而言 維持呼吸孔或一塊不結冰的水體 對其能否生存具有十分關鍵的意義 這也是大多數鯨的活動範圍 為了使呼吸孔保持暢通 南極的威德爾海豹用牙齒不斷摩擦 挖掘呼吸孔四周的海冰 年老的海豹常因嚴重的牙病而飢餓死亡 除陸地和海冰生態系統外 極地生態系統還包括底棲部分 在風浪和潮汐的推動下 通過撞擊和沖刷海岸 浮冰能有效地清除潮間帶的附著生物 特別是在潮差大的區域 因此在極地的潮間帶 從秋季到春末海冰重新解凍期間 只有極少的生物存在 在一些淺水區 大型藻類、海草和無脊椎動物在海冰形成時 也會被包裹在海冰內 春末海冰融化時 虎苔等生長快、生長時短的機會種 常在沿岸冰石區成為優勢種羣 在兩極的近岸淺水區 冰山擱淺也會對底棲生物羣落造成嚴重損害 影響深度有時可達500米 原有的附著生物被清除 隨後新的先鋒種羣侵入生長 羣落開始新的掩體 在一些區域估計每隔50到200年 就會發生大冰山的侵襲事件 這種週期性的幹擾 加上許多極地生物生長緩慢 特別是在南極 使得這些區域處於不斷的嚴重幹擾和恢復的波動之中 與浮游和游泳生物羣落不同 南極許多大型底棲生物類羣的種類數量要比北極要高 約1.5到6倍 實際上南極的物種多樣性水平與熱帶海區相近 此外南極動植物中土著種 即特有種的比例遠高於北極 不同類種羣特有種的比例差別很大 南極魚類中95%的種為南極特有 而在北極多毛類中只有5%的鼠和57%的種為北極特有 大型藻類在南北極的特有種分別佔30%和5% 南北極底棲生物羣落年齡也有巨大差異 這與南極與周圍海域的隔離相關 北極的底棲動植物羣落形成於200萬年前 其羣落結構與大西洋和太平洋冷溫區相似 因為這些區域的生物能入侵北極海域 而南極與世界各大洋的聯繫則在2500萬年前 隨著南極繞極流的形成而被隔斷 此外,南大洋與其他海域也缺少前海區相連 極地海區底棲生物類羣存在一個顯著特點 其生物的體型往往明顯大於其他溫暖水域同類 特別是軟體動物和甲殼動物 比如南極蜘蛛蟹 其體長可達40釐米,是其歐洲同類的100倍 巨型深海大獅是一種分佈在南極潮間帶到790米深的等族類 體長達20釐米,體重70克 而在其他海域,其同類個體最長個體也只有幾釐米 此外,還有2到4米高的海綿以及體長超過3米的扭蟲等 極地生物的巨型化與許多因素有關 一方面,較低的溫度降低了生物的新陳代謝和生長速度 使得極地生物有較長的壽命 另一方面,相對於溫暖水域 極地海區豐富的溶解氧含量是引起極地生物巨型化的主要原因 因為生物體的體型越大,身體組織所佔據的相對體積就越大 相對表面積就越小 單位時間就需要更多的氧氣用於新陳代謝 因此,極地海區較高的溶解氧含量提高了氧氣進入組織的速率 從而能支撐其更多組織 同學們,我們通過這兩節課的學習 介紹了極地生態系統的生鏡和生物羣落 南北極生態系統的差異 特別是在南極生態系統的介紹中 我們講述了一個重要的生態學概念 Keystone Species 關鍵物種 請同學們深入體會關鍵物種的概念 並通過課後自學、檢索 列舉出除上述勢力外 其他生態系統中存在的關鍵物種以及其在生態學的作用