浮遊生物 -浮遊動物和植物

浮遊生物

浮遊動物和植物
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浮遊生物泛指生活于水中而缺乏有效移動能力的漂流生物,其中分有浮遊植物浮遊動物。部分浮遊生物具遊動能力,但其遊動速度往往比它自身所在的洋流流速來得緩慢,因而不能有效地在水中靈活遊動。 浮遊生物(plankton),在海洋、湖泊河川等水域的生物中,自身完全沒有移動能力,或者有也非常弱,因而不能逆水流而動,而是浮在水面生活,這類生物總稱為浮遊生物。

  • 中文學名
    浮遊生物
  • 分類
    浮遊動物和浮遊植物
  • 英文名
    plankton
  • 俄語名
    Планктон
  • 提出者
    V.Hensen
  • 提出時間
    1887年

​形態特征

浮遊生物體型細小,大多數用肉眼看不見,懸浮在水層中且遊動能力很差,主要受水流支配而移動的生物,稱浮遊生物。浮遊生物是按其生活方式而劃分的一類生物群體,並非按物種劃分。

浮遊生物浮遊生物

浮遊生物泛指生活于水中而缺乏有效移動能力的漂流生物,其中分有浮遊植物及浮遊動物。部分浮遊生物具遊動能力,但其遊動速度往往比它自身所在的洋流流速來得緩慢,因而不能有效地在水中靈活遊動。

名稱由來

浮遊生物的定義,主要是指它們的被動性運動,實際上也可以說是指用浮遊生物網或水桶採集的水中生物。也有很多人直接採用原文plankton。

提出浮遊生物一詞時是指全部浮遊在水中的有機體,後來又專指在水中生活的生物,亦即指明為浮遊的生物群落。與此相對應的,“浮遊生物體”一詞則是專指每個浮遊生物。

此外,為與浮遊生物(Plankton)一詞相對應,

1891年E.H.Haecker提出了“底棲植物”(水底植物,benthos,Nekton)一詞。

1896年C.Schrter和O.Kirchner提出了“漂浮植物”(pleuston)一詞。

1917年E.Naumann提出了“漂浮生物”一詞

1961年J.M.Peres提出了“海洋生物”(pelagos)一詞,這些名詞都是用于區別水生生物的生態群。

種類劃分

浮遊生物多種多樣,特別是動物,幾乎可以見到全部動物類群:體型微小的原生動物、藻類,也包括某些甲殼類、軟體動物和某些動物的幼體。它們沒有或僅有微弱的遊泳能力。可分為浮遊植物和浮遊動物。

浮遊生物浮遊生物

按個體大小,浮遊生物可分為六類:

巨型浮遊生物,大于1釐米,如水母;

大型浮遊生物,5~10毫米,如大型橈足類、磷蝦類;

中型浮遊生物,1~5毫米,如小型水母,橈足類;

小型浮遊生物,50微米~1毫米,如矽藻、藍藻;

微型浮遊生物,5~50微米,如甲藻金藻

超微型浮遊生物,小于5微米,如細菌。

屬于植物的,以矽藻鞭毛藻藍藻居多,還有不少附著在懸浮物上的細菌。一般浮遊生物是小型的,但也有傘徑長達2米的水母等。從形態上看,浮遊生物為適應浮遊,體表常有復雜的突起,或在體內貯存著大量的水、油滴、脂肪和氣體等。

分布特征

浮遊生物的種類和數量隨時間(主要是季節分布)和空間(主要是水準分布和垂直分布)而變。

水準分布

海洋浮遊生物按緯度不同大致分為寒帶種、溫帶種和熱帶種3類。它們之間不論在種類上或數量上都存在著很大差異。一般說,寒帶浮遊生物的種類少,每種的數量大;熱帶浮遊生物相反,種類多而每種的數量少;溫帶浮遊生物則介于兩者之間。例如翼足類在黃海北部迄未發現,黃海南部僅8種、東海有31種,而南海則有50種。溫度顯然是形成這個現象的主要因子。

浮遊生物的水準分布與寒流和暖流密切相關,因而有些種類常可作為寒流和暖流的指示種。例如管水母類的帆水母和銀幣水母可作為東海黑潮暖流的指示種。

除溫度和海流外,鹽度也可影響海洋浮遊生物的水準分布。一般近海浮遊生物屬廣鹽性種類,分布較廣,而外海浮遊生物則屬狹鹽性種類,分布較窄。營養鹽也是影響海洋浮遊生物水準分布的一個因子。營養鹽豐富的近海水域,浮遊植物的數量較大。

淡水浮遊生物的水準分布主要受溫度影響。按棲息緯度的不同也可分為寒帶種、溫帶種和熱帶種 3類。在廣溫性溫帶種裏出現不少世界種,這是由于休眠孢子休眠卵借風力或鳥類而廣泛傳播所致。很多淡水枝角類的世界種就是通過休眠卵的傳播而形成的。

垂直分布

在海洋或深湖裏,浮遊生物棲息在不同深度的水層中。浮遊植物要進行光合作用,隻能分布在有光照的上層(約0~200米)。由于需要的光照強度不同,藍藻一般分布較淺,而矽藻則分布在光照層的不同水層。例如角毛藻常在表層,而海毛藻常在較深水層(20米以下)。浮遊動物在上、中、下各個水層都有分布,不過種類和數量在各個水層顯然不同。例如,原生動物輪蟲、水母類、枝角類、浮遊腹足類及浮遊幼體一般分布在上層,其他各類在上、中、下層都有分布,個別種類如深海磷蝦則匿居深海。僧帽水母帆水母等具氣囊,漂浮海面,屬于漂浮生物。一般浮遊動物(如橈足類、毛顎類、浮遊端足類等)的種類隨深度(不超過1000米)而增多,但數量卻隨深度而減少。

浮遊生物浮遊生物

各類浮遊動物的垂直分布並非固定不變,而是隨外界和內部條件的改變而發生相應變化。

如:

①由氣候改變引起的變化。如不少浮遊動物(背光性或趨弱光性)在陰天棲息上層,而在晴天移居中、下層。這是光度變化所致。

②由生殖引起的變化。如有些浮遊甲殼動物到了生殖期,上升到表層產卵。

③由發育引起的變化。這在浮遊動物中相當普遍,如幼體系趨強光性,又攝食浮遊植物,故棲息上層,而成體則因系背光性或趨弱光性,又攝食其他動物,移棲中、下層。

④由海流引起的變化。上升流可把下層浮遊動物帶到上層,從而改變垂直分布情況。

⑤由食料引起的變化。如中、下層草食性浮遊動物到了晚間為攝食浮遊植物而上升至表層。又如中、下層肉食性毛顎類為追逐食料,到夜晚跟著橈足類上升至表層。

垂直分布的最大變化是由晝夜垂直移動引起的。

白天下降、夜晚上升,這種生態現象在浮遊動物中相當普遍尤其是浮遊甲殼動物。可是,在每一類動物(如橈足類)中,不是每個種都進行晝夜垂直移動,並且上下移動的幅度和時間也不完全一致。由于晝夜垂直移動,各個水層的種類組成和數量發生很大變化。一般上層的種類和數量在夜晚顯著增加。所以夜晚是採集浮遊動物的最好時間。有些罕見的深海種類隻能在夜間才能採到。光度的晝夜變化可能是引起這個現象的主要外界因子。浮遊動物往往棲息在光度對它最合適的水層。由于光度的晝夜變化,浮遊動物就進行相應的晝夜垂直移動。除光度外,其他外界因子如溫度、鹽度、食料等也能直接地或間接地影響晝夜垂直移動。此外,晝夜垂直移動現象在生殖期或非生殖期,在幼體期或成體期顯然不同,這可能受生殖、發育、代謝等內部因子的影響。

季節分布

浮遊生物的種類組成和數量有明顯的季節變化,而這變化又隨緯度而異。北溫帶浮遊植物的數量高峰一般在春季出現,因那時光度增強,營養鹽(氮、磷等無機鹽類)增多,有利于浮遊植物的大量繁殖。到夏季,營養鹽消耗殆盡,草食性浮遊動物又大量攝食,導致浮遊植物的數量驟減。入秋,營養鹽增多,浮遊植物再度大量繁殖,從而出現另一個比春季稍低的高峰。冬季環境惡劣(特別是溫度太低),浮遊植物再度減少。這種一年出現兩個高峰的現象稱為雙周期。此外浮遊植物的種類有季節交替。例如夏季矽藻衰退後,甲藻起而代之,因後者適于在高溫和營養鹽貧乏的季節大量繁殖。

北溫帶浮遊動物的季節分布和浮遊植物大致相似。不同點是浮遊動物的春秋兩個高峰出現得比浮遊植物稍晚,因為草食性浮遊動物必須要有豐富的餌料才能大量繁殖。浮遊動物也有種類的季節交替現象。

例如,由于毛顎類攝食橈足類,前者的高峰會比後者出現稍遲。

寒帶海洋的浮遊植物和浮遊動物,一年隻有一個繁殖高峰,這稱為單周期,出現在環境較好的溫暖夏季。其他季節光照太弱或消失(冬季完全黑暗),溫度太低,浮遊生物無法繁殖。熱帶海洋的環境因子(特別是溫度)整年沒有多大變化,所以季節間也就沒有明顯差異。

在淡水水域,浮遊生物季節分布在數量變化上與海洋浮遊生物大同小異,但在種類變化上則有較大差異。例如在淡水浮遊生物中佔優勢的綠藻類、藍藻類、枝角類輪蟲類,其數量高峰經常出現在水溫較高的溫暖季節,尤以夏季繁殖最盛,不過冬季的種類貧乏和數量稀少,則與海洋浮遊生物一致。由于水的粘度隨著水溫的升高而降低(25℃時的粘度約為0℃時的1/2),淡水浮遊生物到夏季容易下沉。為此,不少種類在進化過程中逐漸以擴大身體表面積來增加浮力,如淡水枝角類僧帽溞的頭部向前伸長呈頭盔狀。這種形態季節變異在矽藻類的星桿藻、甲藻類的角甲藻輪蟲類的螺形龜甲輪蟲也可看到。

生態價值

生態意義

矽藻和甲藻是大陸架區生產者的優勢種,其生產力是海洋生態系統其他生物生產力的基礎,某些甲藻能引起赤潮。浮遊動物中的橈足類和磷蝦是永久性浮遊生物,腔腸動物的浮浪幼蟲、蛇尾的長腕幼蟲和藤壺的無節幼蟲是暫時性浮遊生物磷蝦是魚類的主要餌料之一,南極海洋中的磷蝦數量最多。浮遊動物屬消費者。有孔蟲類和放射蟲類的殼是海洋沉積物中一類重要的古生物化石,根據它們能確定地層的地質年代沉積相,還能借助它們尋找沉積礦產和石油。浮遊生物是水域中其他生物生產力的基礎,由于它們分布廣,繁殖力強,故可能成為未來世界的主要食源。

浮遊生物浮遊生物

在浮遊植物中,有的也是通過調節體內氣體的量而作垂直移動的。在水中,尤其是大湖泊和海洋中,光合作用幾乎都在真光層內進行的。具有光合作用的浮遊生物,每年光合成量,整個海洋碳素估計可達250億噸(E.Steeman Nielsen.1960)或200億噸(J.H.Ryther,1969)。現存的浮遊植物數量與浮遊動物相比,在熱帶海洋中約為20倍,在寒帶海洋中約為10倍,在湖泊中一般比例較小,在營養貧瘠或含腐殖質多的湖泊中有時也會比浮遊動物的數量小些。小型浮遊動物作為水中食物鏈的基礎的一環而受到重視;同時,對于海洋而言,它們大規模地垂直移動具有把有機物向下層運輸的作用,受到了人們的重視。

科學價值

①可作為海流指示種,對探索海流流向有一定幫助。

②有孔蟲沉積物可作為勘探海底石油資源的一個標志。

③有些發光浮遊生物(特別是夜光蟲)的大面積發光對海軍在夜間作戰不利,因發光可以暴露軍艦的航行路線。

④磷蝦類、管水母類等浮遊動物大量密集在一起,形成聲散射層,可以阻礙或幹擾聲波在水中的傳播。

⑤矽藻、放射蟲、有孔蟲和翼足類等死後外殼大量沉積在海底,成為海洋底質的重要組成部分。這些生物性沉積物對研究海洋地質史和古代海洋環境有一定幫助。

⑥有些浮遊生物因具有富集放射性同位素的能力,可以作為水域被放射性同位素污染的指標。此外,有些浮遊生物也可作為污染的指示種。

⑦有些浮遊動物(如海蜇、毛蝦等)是重要海產品。

由于在理論上和實踐上的重要性,浮遊生物學日益受到各國生物學工作者和水產學工作者的重視。

漁業價值

浮遊植物作為生產者是第一環節(也稱第 1營養級),植食性浮遊動物攝食浮遊植物,是第2環節。浮遊生物是水域生產力 的基礎;浮遊植物的產量(初級生產力)決定著植食性浮遊動物的產量(次級生產力),而後者又決定著小型魚類的產量(3級生產力)和大型魚類的產量(終級生產力)。因此,漁獲量的大小基本上取決于浮遊生物產量。

這個相互關系在海洋生態系統中尤其明顯。例如,漁獲量很高的中國舟山漁場就是處在不同水流(徑流和沿岸流)的交匯區,又受上升流(把下層營養鹽帶到光照層)的影響,營養鹽較豐富,這就導致浮遊生物的大量繁殖和生產力的提高。故浮遊生物產量(特別是初級生產力)是形成漁場的基本條件,並可作為尋找漁場的一個標志。特別是一切幼魚和中、上層植食性魚類(如鯡魚鮐魚藍圓鰺、鱭魚等)的餌料基礎。它的數量和分布可作為探索上述魚類索餌洄遊路線和尋找漁場的標志,對捕撈業有一定指導意義。

浮遊生物作為貝、蝦、魚類幼體的天然餌料,它的人工培養對養殖業也幫助很大。有些浮遊生物如藍藻、甲藻等若繁殖過盛,可產生“湖靛”或“赤潮”,殺死經濟水產動物。

發現案例

2014年8月20日,俄羅斯科學家在對取自國際空間站窗戶和牆壁的樣本進行分析時發現,國際空間站的外殼上竟然附著著海洋浮遊生物,尚不清楚這些浮遊生物如何進入太空的。

國際空間站國際空間站

國際空間站俄羅斯任務組近期的研究證明,一些生物能夠在國際空間站的外殼上生存。一些研究甚至認為,這些生物能夠在真空、低溫、輻射等惡劣的航天條件下生長。科學家們在國際空間站的表面上找到了浮遊生物的痕跡,尚不清相互這些浮遊生物是如何進入太空的。

實驗中發現的浮遊生物可以在海洋中找到,但在國際空間站宇航員和貨物的升空地點、位于哈薩克的拜科努爾發射場卻不常見。

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