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浮游生物 编辑
浮游生物泛指生活于水中而缺乏有效移动能力的漂流生物,其中分有浮游植物及浮游动物。部分浮游生物具游动能力,但其游动速度往往比它自身所在的洋流流速来得缓慢,因而不能有效地在水中灵活游动。浮游生物(plankton),在海洋、湖泊及河川等水域的生物中,自身完全没有移动能力,或者有也非常弱,因而不能逆水流而动,而是浮在水面生活,这类生物总称为浮游生物。
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浮游生物是按其生活方式而划分的一类生物群体,并非按物种划分。
提出浮游生物一词时是指全部浮游在水中的有机体,后来又专指在水中生活的生物,亦即指明为浮游的生物群落。与此相对应的,“浮游生物体”一词则是专指每个浮游生物。
此外,为与浮游生物(Plankton)一词相对应,1891年E.H.Haecker提出了“底栖植物”(水底植物,benthos,Nekton)一词。
1896年C.Schrter和O.Kirchner提出了“漂浮植物”(pleuston)一词。
1917年E.Naumann提出了“漂浮生物”一词
1961年J.M.Peres提出了“海洋生物”(pelagos)一词,这些名词都是用于区别水生生物的生态群。
按个体大小,浮游生物可分为六类:
巨型浮游生物,大于1厘米,如海蜇;
大型浮游生物,5~10毫米,如大型桡足类、磷虾类;
中型浮游生物,1~5毫米,如小型水母,桡足类;
小型浮游生物,50微米~1毫米,如硅藻、蓝藻;
微型浮游生物,5~50微米,如甲藻,金藻;
超微型浮游生物,小于5微米,如细菌。
属于植物的,以硅藻、鞭毛藻和蓝藻居多,还有不少附着在悬浮物上的细菌。一般浮游生物是小型的,但也有伞径长达2米的水母等。从形态上看,浮游生物为适应浮游,体表常有复杂的突起,或在体内贮存着大量的水、油滴、脂肪和气体等。
水平分布
海洋浮游生物按纬度不同大致分为寒带种、温带种和热带种3类。它们之间不论在种类上或数量上都存在着很大差异。一般说,寒带浮游生物的种类少,每种的数量大;热带浮游生物相反,种类多而每种的数量少;温带浮游生物则介于两者之间。例如翼足类在黄海北部迄未发现,黄海南部仅8种、东海有31种,而南海则有50种。温度显然是形成这个现象的主要因子。
浮游生物的水平分布与寒流和暖流密切相关,因而有些种类常可作为寒流和暖流的指示种。例如管水母类的帆水母和银币水母可作为东海黑潮暖流的指示种。
除温度和海流外,盐度也可影响海洋浮游生物的水平分布。一般近海浮游生物属广盐性种类,分布较广,而外海浮游生物则属狭盐性种类,分布较窄。营养盐也是影响海洋浮游生物水平分布的一个因子。营养盐丰富的近海水域,浮游植物的数量较大。
淡水浮游生物的水平分布主要受温度影响。按栖息纬度的不同也可分为寒带种、温带种和热带种 3类。在广温性温带种里出现不少世界种,这是由于休眠孢子或休眠卵借风力或鸟类而广泛传播所致。很多淡水枝角类的世界种就是通过休眠卵的传播而形成的。
垂直分布
在海洋或深湖里,浮游生物栖息在不同深度的水层中。浮游植物要进行光合作用,只能分布在有光照的上层
浮游生物的种类组成和数量有明显的季节变化,而这变化又随纬度而异。北温带浮游植物的数量高峰一般在春季出现,因那时光度增强,营养盐(氮、磷等无机盐类)增多,有利于浮游植物的大量繁殖。到夏季,营养盐消耗殆尽,草食性浮游动物又大量摄食,导致浮游植物的数量骤减。入秋,营养盐增多,浮游植物再度大量繁殖,从而出现另一个比春季稍低的高峰。冬季环境恶劣(特别是温度太低),浮游植物再度减少。这种一年出现两个高峰的现象称为双周期。此外浮游植物的种类有季节交替。例如夏季硅藻衰退后,甲藻起而代之,因后者适于在高温和营养盐贫乏的季节大量繁殖。北温带浮游动物的季节分布和浮游植物大致相似。不同点是浮游动物的春秋两个高峰出现得比浮游植物稍晚,因为草食性浮游动物必须要有丰富的饵料才能大量繁殖。浮游动物也有种类的季节交替现象。例如,由于毛颚类摄食桡足类,前者的高峰会比后者出现稍迟。
寒带海洋的浮游植物和浮游动物,一年只有一个繁殖高峰,这称为单周期,出现在环境较好的温暖夏季。其他季节光照太弱或消失(冬季完全黑暗),温度太低,浮游生物无法繁殖。热带海洋的环境因子(特别是温度)整年没有多大变化,所以季节间也就没有明显差异。
在淡水水域,浮游生物季节分布在数量变化上与海洋浮游生物大同小异,但在种类变化上则有较大差异。例如在淡水浮游生物中占优势的绿藻类、蓝藻类、枝角类和轮虫类,其数量高峰经常出现在水温较高的温暖季节,尤以夏季繁殖最盛,不过冬季的种类贫乏和数量稀少,则与海洋浮游生物一致。由于水的粘度随着水温的升高而降低(25℃时的粘度约为0℃时的1/2),淡水浮游生物到夏季容易下沉。为此,不少种类在进化过程中逐渐以扩大身体表面积来增加浮力,如淡水枝角类僧帽溞的头部向前伸长呈头盔状。这种形态季节变异在硅藻类的星杆藻、甲藻类的角甲藻和轮虫类的螺形龟甲轮虫也可看到。
生态意义
硅藻和甲藻是大陆架区生产者的优势种,其生产力是海洋生态系统其他生物生产力的基础,某些甲藻能引起赤潮。浮游动物中的桡足类和磷虾是永久性浮游生物,腔肠动物的浮浪幼虫、蛇尾的长腕幼虫和藤壶的无节幼虫是暂时性浮游生物。磷虾是鱼类的主要饵料之一,南极海洋中的磷虾数量最多。浮游动物属消费者。有孔虫类和放射虫类的壳是海洋沉积物中一类重要的古生物化石,根据它们能确定地层的地质年代和沉积相,还能借助它们寻找沉积矿产和石油。浮游生物是水域中其他生物生产力的基础,由于它们分布广,繁殖力强,故可能成为未来世界的主要食源。
在浮游植物中,有的也是通过调节体内气体的量而作垂直移动的。在水中,尤其是大湖泊和海洋中,光合作用几乎都在真光层内进行的。具有光合作用的浮游生物,每年光合成量,整个海洋碳素估计可达250亿吨(E.Steeman Nielsen.1960)或200亿吨(J.H.Ryther,1969)。现存的浮游植物数量与浮游动物相比,在热带海洋中约为20倍,在寒带海洋中约为10倍,在湖泊中一般比例较小,在营养贫瘠或含腐殖质多的湖泊中有时也会比浮游动物的数量小些。小型浮游动物作为水中食物链的基础的一环而受到重视;同时,对于海洋而言,它们大规模地垂直移动具有把有机物向下层运输的作用,受到了人们的重视。
科学价值
①可作为海流指示种,对探索海流流向有一定帮助。
②有孔虫沉积物可作为勘探海底石油资源的一个标志。
③有些发光浮游生物(特别是夜光虫)的大面积发光对海军在夜间作战不利,因发光可以暴露军舰的航行路线。
④磷虾类、管水母类等浮游动物大量密集在一起,形成声散射层,可以阻碍或干扰声波在水中的传播。
⑤硅藻、放射虫、有孔虫和翼足类等死后外壳大量沉积在海底,成为海洋底质的重要组成部分。这些生物性沉积物对研究海洋地质史和古代海洋环境有一定帮助。
⑥有些浮游生物因具有富集放射性同位素的能力,可以作为水域被放射性同位素污染的指标。此外,有些浮游生物也可作为污染的指示种。
⑦有些浮游动物(如海蜇、毛虾等)是重要海产品。
由于在理论上和实践上的重要性,浮游生物学日益受到各国生物学工作者和水产学工作者的重视。
渔业价值
浮游植物作为生产者是第一环节(也称第 1营养级),植食性浮游动物摄食浮游植物,是第2环节。浮游生物是水域生产力 的基础;浮游植物的产量(初级生产力)决定着植食性浮游动物的产量(次级生产力),而后者又决定着小型鱼类的产量(3级生产力)和大型鱼类的产量(终级生产力)。因此,渔获量的大小基本上取决于浮游生物产量。
这个相互关系在海洋生态系统中尤其明显。例如,渔获量很高的中国舟山渔场就是处在不同水流(径流和沿岸流)的交汇区,又受上升流(把下层营养盐带到光照层)的影响,营养盐较丰富,这就导致浮游生物的大量繁殖和生产力的提高。故浮游生物产量(特别是初级生产力)是形成渔场的基本条件,并可作为寻找渔场的一个标志。特别是一切幼鱼和中、上层植食性鱼类(如鲱鱼、鲐鱼、蓝圆鲹、鲚鱼等)的饵料基础。它的数量和分布可作为探索上述鱼类索饵洄游路线和寻找渔场的标志,对捕捞业有一定指导意义。
浮游生物作为贝、虾、鱼类幼体的天然饵料,它的人工培养对养殖业也帮助很大。有些浮游生物如蓝藻、甲藻等若繁殖过盛,可产生“湖靛”或“赤潮”,杀死经济水产动物。
国际空间站俄罗斯任务组在2014年8月的研究证明,一些生物能够在国际空间站的外壳上生存。一些研究甚至认为,这些生物能够在真空、低温、辐射等恶劣的航天条件下生长。科学家们在国际空间站的表面上找到了浮游生物的痕迹,尚不清楚这些浮游生物是如何进入太空的,科学家已展开调查。
实验中发现的浮游生物可以在海洋中找到,但在国际空间站宇航员和货物的升空地点、位于哈萨克斯坦的拜科努尔发射场却不常见。
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