2.7.2 海洋环境特点
海洋环境为海洋生物的生存提供了适宜的生存空间,同时又制约其生活、生长、繁殖及分布;另一方面,海洋生物通过多种生存策略适应环境。因此,海洋生物与环境之间是一种既适应又制约和反馈的、相辅相成的统一体。
浩瀚的海洋水体在全部深度上都有生物分布,海洋为海洋生物提供的可栖息容量比陆地大得多。海洋环境具有以下特点:
1)阻隔效应
虽然世界各大洋都是相连的,但是由于温度、盐度和深度会形成“阻隔”,使得没有一种海洋生物能在全球海洋任何区域内自由生活。
(1)温度。海水温度随着纬度、深度和季节的变化而变化,近岸水域和岛屿周围海域的水温变化还受到陆源环境因素的影响,变化频率和温差幅度较之外海及大洋更为强烈。
水温对海洋生物是极为重要的生态限制因子,通过自然选择保留至今的每一种海洋生物对水温的适应都有特定的范围,即各有所能忍受的最低、最高和最适温度,及其生长、发育和繁殖阶段所要求的最低和最高温度。因此,水温是决定海洋生物的生存区域、物种丰度及其变动的主要环境因素。
根据海洋表层水温等温线与纬度平行分布格局,从生物地理学角度出发,可把全球海洋分为:热带(25℃)、亚热带(15℃)、温带(北半球5℃,南半球2℃)和极地寒带(<0~2℃或5℃)等四个温度带。根据各种海洋生物对温度变化的耐受限度,可分为广温性、窄温性或暖水性、温水性、冷水性等不同的生态类群。它们都被水温局限在不同的海域之内,这充分反映出温度对海洋生物时空分布的无形阻隔。
(2)盐度。海水比陆地淡水含有更多的盐,同样出现成带和分层现象。据此,可以把海洋生物区分为窄盐性种和广盐性种两大类。前一类包括生活在外海大洋、近海潟湖,尤其是大洋深水区;后一类则主要分布在盐度变幅较大的近岸浅海、海湾及近河口区。
盐度对于海洋生物的作用主要在于影响渗透压,因为大多数海洋生物体和海水是等渗性的。虽然海洋硬骨鱼类的血液和组织里的含盐量较低(它们是低渗透压的),但它们在咽下水分与经过鳃时可主动排出盐分而调节渗透压。渗透压的剧烈变化可使生物细胞破裂或“质壁分离”,损坏细胞正常结构,从而影响生物的新陈代谢,甚至危及生命。
此外,海水中存在生命所必需的全部溶解盐类——生物盐,或称生物离子。氮和磷酸盐被认为是生物的常量营养物质,这对海洋植物尤为重要。海水中生物盐浓度能直接影响海洋植物的丰度从而影响到海域的初级生产力。常量营养物质主要包括氮、磷、钾、钙、硫、镁等。此外,生物生命系统活动中还需要微量营养物质,如铁、镁、铜、锌、硼、硅、钼、氯、钒和钴等。它们中的大多数元素亦是动物所必需的。许多微量营养物质和维生素相似,对生物的生命活动过程起着催化剂作用。
常量营养物质和微量营养物质,一部分来自陆源,由江河带入海内;一部分通过生物尸体、有机物的分解及海底沉积物由水体铅直混合再带入水层而被再利用。因此,在不同海区水体内的含量分布亦是不均匀的。
(3)深度。海水深度对生物最明显的影响是流体静压力作用和光照深度。
流体静压力每增加10 m水深约增加1.013 25×105 Pa。海洋最深处压力可超过1.01325×108 Pa。许多动物能耐受变化范围很大的压力。一般说来,通常生活在深渊海底的生物的生命活动比较缓慢,如深海中的蛤估计需100年时间才能长到8.4 mm的长度。
光照深度随着水深的增加而呈指数下降。在清澈的海水中,25 m水深处,大部分红光被吸收,依次是橙光、黄光和绿光。在清澈的大洋区,光线透射的深度可达200 m,但这里仅有波长495 nm附近的黄光。在混浊的沿岸带水体,有效的光线透射很少能超过30 m水深。海洋水体因此形成了浅薄的透光带(层)和深厚的无光带(层)两大部分。为数极少的海洋高等植物和大量的大型多细胞藻类植物被局限在海岸带,而在辽阔无垠的大洋区,初级生产者主要是浮游植物和光合微生物等,它们生活在浅薄的透光带内,依靠光合作用生产有机物,并作为海洋食物链的基础。黑暗的无光带内由于海洋植物无法生活,显然是海洋动物和一些微生物的世界,为数众多的是肉食性动物,它们能够捕食其他动物并利用有机碎屑和生物尸体的分解提供的能量。
2)海水运动的综合效应
海流对海洋环境有很大的影响,特别是上升流或铅直方向的海水混合,能把较冷但富有营养物质的深层海水输送到上表层,使之成为富于生产能力的海域。这些海域往往是大型渔场所在。上升流海域不仅肥育了鱼类,同时亦维持了巨大的海鸟种群,使近岸及岛屿上积了数以万吨的鸟粪。如果没有这类海流,大量的营养物质就会永久存留在洋底而再也无法利用。此外,极地上层冷水下沉,把含氧量较高的上层冷水通过深层流传送到赤道附近,从而补充了热带大洋深处的含氧量,这对深海动物的生活是至关重要的。
大陆沿岸流和大陆入海径流这两种类型的海水运动虽不如大洋环流那样气势磅礴,但它们对局部范围内海水温度、盐度、营养物质及气体和其他物理、化学环境因素的影响,尤其是对入海的陆源物质的扩散与转运,起的作用也很大。
总之,海水运动所造成的环境因素的变化是综合性的,既影响海洋生物的生态环境,又影响某一海域海洋生物的种群丰度和群落结构,并且在传布和扩展物种的生存空间方面起有重要作用。