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第13章 海洋生物世界(1)

海洋生物的栖息地

地球表面地势低的地方充满了水,这些水都连在一起,形成大海。

地球的总表面积约为5亿平方千米,海洋的面积约为3.6亿平方千米,占地表总面积的71%之强。在这广阔的大海中,一共生存栖息着100多万种的海洋生物。

我们将海洋的面积分为太平洋、大西洋、印度洋等“大洋”和被陆地部分隔开的“海域”两部分。大洋的面积为海洋总面积的90%。

在大洋中,太平洋面积最大,约占1/2,然后是大西洋、印度洋。平均深度以太平洋最深,为4,282米。

陆地的平均高度为840米,而海洋的平均深度为3,795米。海洋无论在水平的面积还是在垂直的深度方面都远远超过了陆地。

我们再来了解一下海洋的生态区分。

首先,在潮间地带和海面间存在着一大片沿岸区。沿岸区和大陆紧接,平均水深200米左右,在世界的任何地方结构都很相似。

这个沿岸区虽然只占海洋总面积的7.6%,但是其中的生物种类丰富,比起海洋区来具有非常强大的生物生产力。沿岸区的海底一般被称为“大陆架”。

由大陆架向外直到2,000米深的海底一带,比起大陆架来地形的倾斜特别显著,被称为“大陆斜面”。这部分海面约占海洋总面积的8.5%。

比这更深的海面叫做“深海”,最深大约6,000米。再深的部分则为“海沟”,在大陆的周缘地带分布着,水深可达1万米以上。

6,000米以下的水层被称为“超深海层”,据载人潜水艇“深海6500”等的探测,确认这一水层中也有生命存在。

我们常常错误地认为只要深度略微大一些,海水就会变得漆黑一片,其实光线能射到出奇深的地方。

太阳光射入海水后,波长较长的光(红)在水深30米处就只剩下0.1%左右的亮度了,但是波长较短的光(蓝)在200米深度仍有20%的亮度,在某些水域甚至可以照射到1,000米深处。

光线照射得到的水层为“有光层”,照射不到的层为“无光层”。无论在沿岸区还是在海洋区,进行光合作用的基础生产者(浮游生物)都生活在水深200米以内的有光层里。

海洋食物链

海水中分布着大量的水、二氧化碳等无机化合物,太阳光能,生产无机化合物的浮游植物、海藻类植物和细菌等物质。

这种生物种群不捕食其他生物,也不依赖生物的尸体,即有机物而生存。这种生存方式在生物学上称为“独立营养”,这种生物被称为“独立营养生物”。

独立营养生物是海洋生态系统中唯一能够提供有机物的“生产者”,是海洋中的“第一次生产者”,或者被称为“基础生产者”。海洋的第一次生产者主要是浮游植物和海藻类,其中数量最多,分布最广的还是浮游植物。

接着,有的生物靠捕食第一次生产者——浮游植物而生存。这部分生物主要为浮游动物和幼鱼,它们被称为“第一次消费者”,但同时也可以称它们为“第二次生产者”。

捕食浮游动物的生物群被称为“第二次消费者”或者“第三次生产者”,这一生物群包括常见的鲱鱼、明太鱼等,也包括白长须鲸、长须鲸等大型动物。

白长须鲸第三次、第四次消费者几乎都是鱼类。其中以捕食墨鱼、裸鳁为主的鲑鱼类、鳟鱼类、鲣鱼、金枪鱼等都是重要的水产鱼类。

像这样消费者层次由低到高呈阶梯状分布,称为“营养阶梯”。

营养阶梯每上升一级,就会有食物的浪费发生。

残余部分被用来当诱饵,或者转化为呼吸的能量,或者以粪便的形式排出。某营养层中被捕食的数量被称为“生产效率”,一般为10%左右。海洋中不同的海域有不同的情况,各自的生物营养阶梯也不相同。

也就是说,食物链有长短之分。一般外海区域的食物链较长,生物学效率较低,而在海流涌升区(海流自下向上运动)则有较短的食物链。

浮游生物世界

海洋学将栖息在水中的生物分为浮游生物、自游生物、海底生物3大类。在这里先对浮游生物进行说明。

“浮游生物”这个名字是由汉森(Hensen)在1887年赋予的。

浮游生物自身无法控制自己的行动,随波逐流,不能自主运动,也不能自主停泊,在生物界中属于被动行动类生态。

乍看浮游生物同我们的生活没有丝毫联系,但是上一章已经提到,没有浮游生物就不存在海洋生物。

按照体型的大小,浮游生物可分为超微浮游生物、微小浮游生物、小型浮游生物、中型浮游生物、大型浮游生物、巨大浮游生物6大种类。

所谓大型,也不过1毫米左右,但是巨大浮游生物中也包括水母,有的水母体型也非常大。

有的植物或动物只在幼小期才被称为浮游生物,一时很难详细说明。

超微、微小浮游生物大多为海洋细菌或浮游植物,中型以上的浮游生物则全是浮游动物。

浮游植物主要依靠体内的叶绿素进行光合作用,主要为硅藻类、蓝藻类、鞭毛藻类植物。臭名远扬的引起赤潮的涡鞭藻就是其中之一。

浮游植物的形态千奇百怪,原则上为了适应浮游生活,接触水的一面的形状多是为了增加水面的摩擦阻力。有的种类也有集结成群体的习惯。

体型较大的浮游动物中包括整个生命期间都在浮游的“终生浮游动物”和只在某一时期进行浮游生活的“暂时浮游动物”。后者多为鱼卵、幼鱼、贝类或虾蟹类的幼体。

浮游动物包括有孔虫、放射虫等原生动物,水母等腔肠动物,沙蚕等环形动物,翼足类、异足类等软体动物,箭虫类等毛颚动物,海鞘、组鳃鳟、幼形类等原索动物。

其中种类最多的是虾、蟹等甲壳类动物,包括桡足类、枝角类、糠虾类、磷虾类、端脚类、十脚类等。

南极海的南极磷虾和三陆海的无角磷虾都密集成群,是渔业的重要捕捉对象。还有,骏河湾的樱花虾也是浮游动物。

供食用的长须水母和越前水母也属于巨大浮游动物。

在浮游动物中有些有趣的现象,有的磷虾会像游泳性虾类一样,做日周期垂直移动,一天之内移动数百米。

浮游生物也可以作为海水分析的一个指标。例如紫色的僧帽水母、琉璃贝,磷桡脚类的叶剑水蚤、箭虫,矢虫类的肥胖箭虫等只出现在温暖的水中,可以用来作为黑潮的一个指标。

自游生物世界

“自游生物”这一名称是1891年德国的赫克尔命名的。比起浮游生物,自游生物有较大的自由游动能力,可以不受海浪或海流的影响自由地运动。

听起来可能有点复杂,简而言之,大多数的鱼类和乌贼、章鱼都属于自游生物。

其中,生活在表层海面的沙丁鱼、秋刀鱼、鲐鱼、金枪鱼、鱼等被称为表层鱼,生活在底层的比目鱼、鲽鱼等被称为底层鱼。表层鱼大多具有极强的游泳能力,可以在广阔的洋面运动。

介于浮游生物和自游生物之间的生物也被称为“微自游生物”,可以用大型的浮游网来捕获,其中,包括体长10厘米左右的裸鳁鱼或游泳虾类。

现在地球上为人类知晓的鱼有3~4万种,其中的3,000多种是在日本海发现的,并且每年都有新品种被发现。

日本的海产鱼分成“北日本鱼”、“南日本鱼”、“泛日本鱼”3类。

“北日本”的南限是在太平洋侧的千叶县的犬吠崖一带,鲑鱼、鲱鱼等寒海鱼最南可以到达这里。

同时,这一带也是热带或亚热带鱼分布的北限。

当黑潮这一暖流较强时,这条界线会向北移动;当亲潮这一寒流较强时,北方的鱼也会越过这条界线向南运动。所以日本海的这类界线不如太平洋的那样清晰。

日本海中的鱼主要包括沙丁鱼、黑背沙丁鱼、康吉曼鱼、秋刀鱼、黑金枪鱼、鱼、鲉鱼、玉筋鱼、石鲽鱼等常见鱼。在生活史中有一定时期生活在河水里的香鱼、白鱼、鲻鱼、鲈鱼缟鰕虎鱼、纹缟鰕虎鱼等也属于“泛日本鱼”。

凤尾鱼日本南部的海产鱼的种类比日本北部多几倍。其中,某些种类甚至还分布到印度尼西亚、澳大利亚、非洲东海岸以及夏威夷地区。

日本北部的海产鱼种类虽少,但其中不乏数量丰富者,在水产上的地位非常重要。鳕鱼类、鲽鱼类、平鲉、杜父鱼、鲑鱼、鳟鱼都属此例。这种倾向不仅限于在日本存在,在南北两半球都是相同的。

但是在日本的有明海中鱼的分布比较特殊。有明海中生长有其他海域中没有的山神鱼、弹涂鱼、矛尾虎鱼、凤尾鱼等鱼类。

这些鱼仅存在于日本的有明海,分布和中国大陆及朝鲜半岛西岸非常相似。这一现象同日本诸岛的形成有关,这一带的海面原来是从中国大陆分离出来的。

这些浮游生物是海洋食物链中最高层次的生产者,人类捕捉利用的就是这一层次。

所以浮游生物的生态活动受到特别研究,是水产业中极其重要的一个课题。

细菌世界

海洋细菌是海中最小的生物,体长大概在1微米(1微米=1/1000毫米)左右。细菌的体积极其微小,使用普通的显微镜很难辨别它的种类(按照先前的分类,海洋细菌属于超微小浮游生物)。

细菌将自身需要的有机物的30%保存在体内,将剩下的70%分解成无机物。

细菌几乎可以分解所有的由地球生命体创造的有机物。海洋细菌分解生物的尸体、角质、脂肪等,并承担着氧化—还原无机物的重要责任。

并且因为海洋细菌经常处于低营养状态,一旦遇见有机物便饥不择食地拼命分解。

海洋中的动植物不断地生产有机物,而海洋细菌则以同样的速度分解这些有机物。所以构成有机物所必需的氮、磷等元素也会同样得到再生。

海洋细菌与有机物的循环在远离大陆的海洋中,构成比较容易被分解的氨基酸、单糖、有机酸等主要成分的有机元素在表层海水中大概需几十天,在深海中大概需2~3个月或2~3年才完成一次再循环。

在东京湾和濑户内海,由于海水中有机元素丰富,能量充足,海洋细菌的活动变得极其活跃。构成较易被分解的有机物的有机元素大概在2~3天就可以完成一次再循环。

由此可见,海洋细菌在海洋的物质循环系统中不仅为海洋生物提供稳定的食物,而且作为不可替代的分解者,使有机元素的再次利用成为可能。

海洋细菌

大多数海洋细菌吸收有机物作为自己的营养,但也有海洋细菌像植物一样利用太阳光能生产有机物。

例如在热带洋面上存在着一种被称为“蓝藻”的海洋细菌,它们和植物一样将无机盐和二氧化碳转化成有机物,然后将氧气排出体外。

在沿岸的海底淤泥或海水中生存着一种特殊的细菌,它们同样进行光合作用,但和蓝藻不同,它们属于厌氧菌,在进行光合作用时会吸收周围的硫化氢,然后排出硫磺。

不仅仅只有光合作用细菌才会利用硫化氢,硫氧化细菌类也吸收硫化氢,利用其氧化所得的能量将二氧化碳转化成有机物。

近几年在世界上发现了许多喷射炽热液体的孔洞,细菌竟然可以在如此高温的条件下生存。

南极海的生物

南极海的面积约为3600万平方千米(约为太平洋的面积的1/5),到了冬季总面积的近一半会结成冰。

南极海夏季(11月至次年1月)的日照量和中纬度地区基本无差别,依靠这一期间的日照和营养盐,在短时间内硅藻等藻类便迅速繁殖起来了,然后以捕食藻类为生的草食性浮游动物如磷虾、萨尔帕(动物胶质浮游动物)等也随之增加。

接着箭虫类等肉食性浮游动物也增加,海洋食物链逐渐形成。

南极海中的鲸鱼、海豹、海鸟、企鹅、鱼等直接捕食以南极磷虾闻名的磷虾类、草食性桡脚类(小型甲壳类)。由此可见南极生物圈的食物链比起中低纬度的海域要简单得多。

南极海生物圈中最重要的第一次生产者是“冰藻”。

一过三月,南极海中的浮游生物开始减少,海面开始结冰,在新结的冰面下附着的硅藻为主的藻类开始生长,这就是冰藻。这种冰藻在经过了大量繁殖后会聚集成巨大的块状物然后下沉,成为栖息在其下方的海底的贝类或蟹类的食物。另外,在水下的漥地常有小型桡脚类栖息。

另一种重要的生物是南极磷虾。南极磷虾密集成群,是长须鲸、座头鲸等须鲸类的主要食物。

据推测此资源总量约为10~30亿吨。日本、前苏联、挪威、智利等国家于1970年开始对南极磷虾的捕捞工作。这些磷虾在日本被用来当钓鱼的鱼饵。

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