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海洋生物地理學

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海洋生物地理學是研究生物在海洋中的分佈及其規律,闡明不同海域生物區系的組成及生態特點、形成過程,及其與海洋環境的關係。它是海洋生物學的一個重要研究領域。

海洋生物地理學海洋生物地理學

1 海洋生物地理學 -研究簡史

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海洋生物地理的研究已有一百多年的歷史。英國福布斯和戈德溫·奧斯汀在1859年發表《歐洲海的自然史》中首先進行了研究;二十世紀30年代開始了海洋生物地理的綜合分析研究。瑞典科學家埃克曼總結過去的研究成果,於1935年和1953年先後發表德文版和英文版《海洋動物地理學》。他根據海洋環境的特點和各生態類群地理分佈的不同,提出淺海和深海、浮遊和底棲生物分別進行區劃的方案。

二十世紀50年代以後,開始進行生態單元(生物群落)生物地理的研究。1974年,美國的布里格斯出版《海洋動物地理學》,對埃克曼的海洋動物地理區系進行修改,並對動物地理和生物進化之間的關係作了探討。二十世紀70年代後期,美國「阿爾文」號等深潛器在東太平洋海底熱泉口周圍,發現有豐富的動物群,對深海動物地理研究產生重大的影響。

2 海洋生物地理學 -研究內容

生活在海洋中的動、植物種數雖大大地少於陸上生物,但其門類的多樣性卻明顯地超過陸上。據一些學者統計,已知動物界37個門類中,至少有34門動物有海生種,其中櫛水母動物、星蟲動物、棘皮動物、毛顎動物等門完全由海生種類組成;而出現在淡水和陸地環境的分別為17門和15門動物。在植物界的16門中,生活于海洋中的也達13門。

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一個種或較高分類單元的生物,由於遺傳性和適應能力不同,在海洋中具有不同的分布區域。確定和解釋種的分布區是研究海洋生物地理的基礎。

按分布區的大小,海洋生物有廣域分佈和狹域分佈之分。前者分佈廣闊,有遍布世界各洋的世界種(主要見於種以上的分類單元);有廣布熱帶或極地海域的環熱帶種、環極地種。狹域分佈的生物局限於一定海域,此類生物繁多,其中僅分佈在某一有限海域的種,稱為地方特有種。系本海域原先就有的,叫固有種;該海域內原先沒有的,由它區遷入的,為遷入種。

依據生物對分布區水溫的適應能力,可分為冷水種、溫水種、暖水種。冷水種的生長、生殖適溫一般低於5℃,自然分布區的月平均水溫不高於10℃,包括寒帶種和亞寒帶種兩類,前者適溫為0℃左右,後者為0~5℃;溫水種的生長、生殖適溫為5~20℃,自然分布區的月平均水溫為0~25℃,包括冷溫種和暖溫種兩類,前者適溫為5~12℃,後者為12~20℃;暖水種的生長、生殖適溫高於20℃,自然分布區的月平均水溫高於15℃,包括熱帶種和亞熱帶種兩類,前者適溫高於25℃,後者為20~25℃。

海水生物分布區有連續分佈和間斷分佈兩類:前者是完整的分布區,包括世界性廣布區、環極分佈和環熱帶分布區等,屬廣域分佈類型;後者是不完整分布區又稱隔離分布區,一般被分割成兩個或多個孤立的部分在海洋中,最著名的不連續分佈有兩種方式:兩極同源和北方兩棲。

兩極同源,即兩極分佈。按最早的概念,只以同時分佈在南極和北極海域的動物為限。後來由於資料增多,也包括同時出現在南、北溫帶海區的動物,並主要是指同一屬中兩個極為相近的種類分別分佈在南北半球高緯度海域,而不出現於低緯度海域。如曳鰓蟲屬的尾曳鰓蟲分佈於北極-北溫帶海區,刺管戈鰓蟲則棲息於南極-南溫帶海區。

與兩極分佈有關的是熱帶沉降。它是指某些在兩極或溫帶海域淺水區生活的冷水性動物,在熱帶海域沉降到較深水層找到它們所要求的生存溫度。這一現象多見於某些終生浮游動物。

北方兩棲指分佈於北半球溫帶海區,即北太平洋和北大西洋東西兩岸的動植物,它們出現於歐亞大陸北部和北美北部兩岸,而不見於北極水域。如鱈魚、北方鮮等動物,褐蠕藻、粘管藻等植物。

每種海洋生物在分布區內都有它的分佈中心。一般來說,種的個體數量最多處可以認為是它的分佈中心,反映出這種生境最適宜該種生物的生存。科屬或種的密集分布區,通常被認為是該分類單元的分佈中心。

現存種的分佈中心,不一定是它的起源處,在漫長的地質時期中可能發生多次變遷。某些活動性較強的海洋動物,由於產卵、索餌、越冬等需要,進行非周期性的遷移和周期性的移動洄遊,便會改變其原有分布區的面貌。

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海洋生物分布區的擴大,常與人類活動有關。如中華絨螯蟹在二十世紀30年代,被法國商船從青島帶至西北歐,現成為西北歐沿海海域的優勢種。海帶過去只分佈在日本海,經引進養殖,現已在中國海域定居。

在自然情況下,海洋生物種群繁殖個體數量過大時,就要向分布區外遷移、擴散,擴大其分佈範圍。但在遷移過程中常會遇到各種障礙。

對大陸架淺水區底棲生物來說,廣闊的深洋是一種巨大的阻礙,雖然不少底棲生物有浮遊幼蟲階段,但浮遊期一般不長,在未越過阻礙之前就夭折了;對深海底棲動物來說,大洋中的海脊則是重大的障礙,如著名的威維爾-湯姆森海脊是大西洋和挪威海深海動物區系之間的一個阻礙,兩海區內只有12%的動物是相同的;對海洋游泳生物和海洋浮游生物來說,地峽是個不可逾越的障礙,如美洲太平洋和大西洋熱帶動物區系被巴拿馬地峽所隔開,只有少數種是兩個區系所共有的;陸地也是海洋生物擴大分布區的阻限。

生存在某海域內各個種、屬和科等生物的自然綜合被稱為海洋生物區系,它是在一定地理條件下、在歷史上經歷了一定時間后形成的。可以按自然地理區域、棲息地的共性和溫度性質等原則來進行劃分。

3 海洋生物地理學 -發展

鑒於大陸架淺海和深海自然條件的差異很大,浮游生物和底棲生物對溫度、海流、水團等環境因子的反應很不相同,要作出一個統一的海洋生物區系方案在目前是不現實的。因而,現在流行的方案是按各自的特點分別進行區劃。

4 海洋生物地理學 -參考資料

[1] 大科普網 http://www.ikepu.com/chemistry/chemistry-index.htm
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