深海區(qū)熱液口區(qū)和極地海區(qū)-廈門大學海洋與地球學院課件

第十一章深海區(qū)、熱液口區(qū)和極地海區(qū)第十一章深海區(qū)、熱液口區(qū)和極地海區(qū)1第一節(jié)大洋區(qū)

大洋區(qū)(oceaniczone)指大陸架邊緣以外的水體，它與大陸架上方的水體是相連的，大洋區(qū)是海洋的主體。由于大陸架邊緣的深度一般為200m，因此也將200m以深的水體稱為深海(deepsea)。大洋區(qū)是地球上最大的生態(tài)區(qū)，約占地球表面積的50%。相對于近岸淺海區(qū)而言，大洋區(qū)的環(huán)境是相對穩(wěn)定的。第一節(jié)大洋區(qū)大洋區(qū)(oceaniczone)指大陸架2一、主要環(huán)境特征光照

真光層弱光層無光層溫度混合層溫躍層恒溫層溶解氧

飽和層最小值層富氧層水壓每深10m，壓力增加1個大氣壓海流

大洋環(huán)流輻散\輻聚冷渦\暖渦一、主要環(huán)境特征光照3二、深海動物對環(huán)境的適應機制對黑暗的適應

許多深海動物通過發(fā)光器產生它們自己的光線（如燈籠魚和星光魚等）。

對食物稀少的適應

廣食性，很大的口、尖銳的牙齒和可高度伸展的頜骨，背鰭上有發(fā)光器官。

對種群稀少的適應

“補雄”

對高壓的適應

多數深海動物缺少鈣質骨骼，多數魚類沒有鰾。對柔軟底質的適應

長的附肢，豐富的刺、柄和其它的支持方式。二、深海動物對環(huán)境的適應機制對黑暗的適應4三、大洋區(qū)的生物組成生產者以“微微型浮游植物”占優(yōu)勢，生產力低于近海。浮游動物基本上是“終生浮游生物”。大洋上層的動物最為豐富，經濟價值比較大的有烏賊、金槍魚、鯨等。

大洋水層食物鏈長，營養(yǎng)物質基本上在透光層礦化和再循環(huán)。深海也有許多種類，包括多個門類三、大洋區(qū)的生物組成生產者以“微微型浮游植物”占優(yōu)勢，生5大洋中上層魚類與底層魚類的身體結構比較(Marshall1980)

特征大洋中上層魚類大洋底層魚類體色體側銀白黑發(fā)光器多而發(fā)達小或退化成為單一誘餌型上下頜較短較長眼較大較小或退化嗅覺器官雌雄均較發(fā)達雄性發(fā)達，雌性退化（鉆光魚及鮟鱇魚）神經系統(tǒng)發(fā)達不發(fā)達肌節(jié)發(fā)達不發(fā)達骨骼骨化完全，有鱗骨化不全，常無鱗鰾有，發(fā)達無，退化鰓鰓絲數多，鰓板數多鰓絲數多，鰓板表面小腎較大，腎管數多較小，腎管數少心臟大小大洋中上層魚類與底層魚類的身體結構比較(Marshall16第二節(jié)深海底

第二節(jié)深海底7一、深海底地貌和沉積物深海底是指大陸架以外的海底，包括大陸坡、大陸隆、大洋中脊、大洋盆地和海溝等地質構造。深海底的地貌遠比陸地的復雜、壯觀。絕大多數深海底覆蓋大量細質軟泥，構成深海生物的最主要生境類型。陸地巖石的分解、海洋動物的殘骸、海水中的化學反應、來自大氣層的微粒等等，都是海底沉積物的來源。深海沉積物可分為兩種類型。一種是黏土顆粒，主要位于貧營養(yǎng)水體（如大洋中部的環(huán)流區(qū)）下方；另一種為生源軟泥（biogenicooze），位于高生產力的表層水體下方，含超過30％的生物骸骨，主要有硅質軟泥和鈣質軟泥兩類。一、深海底地貌和沉積物深海底是指大陸架以外的海底，包括大陸坡8二、深海底的生物深海軟質底的主要生物類群大型動物：多毛類、雙殼類、端足類、等足類、漣蟲類小型動物：線蟲類、橈足類、有孔蟲類固著生物：在軟質底中十分少見。海扇（柳珊瑚）和海鰓棘皮動物：蛇尾類和海參類廣泛存在蝦蟹類：少，體色鮮紅海底山的生物食懸浮物的物種如柳珊瑚、海百合、水螅、海蛇尾和海綿的密集分布。常常吸引許多大型捕食動物，例如鯊魚、金槍魚、海龜和海洋哺乳動物來此聚集覓食。海底山是新物種進化的熱點區(qū)，也是古老物種的庇護所。二、深海底的生物深海軟質底的主要生物類群9冷水珊瑚礁分布在200~1000m、溫度介于4~13℃的黑暗深海中，故又稱深水珊瑚組織中沒有依賴于光線的共生藻類，珊瑚蟲以洋流帶來的顆粒狀有機物質、浮游動物和小的魚蝦作為食物生長速率極其緩慢，只有熱帶珊瑚的十分之一海綿礁具有三維硅骨架的玻璃海綿主要出現(xiàn)在寒冷的北太平洋水域500~3000m海底每年2~7cm的速度生長，壽命很長二、深海底的生物（cont.）冷水珊瑚礁二、深海底的生物（cont.）10三、深海底的物種多樣性深海底的物種多樣性高，大量新種被發(fā)現(xiàn)。土著種的比例很高。超過6,000m的超深淵也有很多種類，即使在10,000m的深處，也發(fā)現(xiàn)有海葵、海參、多毛類、雙殼類等底棲動物。

解釋：

1、環(huán)境長期穩(wěn)定導致小生境的分化，每個種有狹窄生態(tài)位；2、捕食性動物不加區(qū)別地捕捉被食動物，避免了產生競爭排斥。3、有的學者認為深海物種多樣性水平高是與水溫低而導致生物代謝和生長率低，達到性成熟所經歷的時間也長，減少了競爭優(yōu)勢種的出現(xiàn)機會。三、深海底的物種多樣性深海底的物種多樣性高，大量新種被發(fā)現(xiàn)11

6000m之下海溝地區(qū)土著種的百分比(引自Barnes&Hughes1982)

類別海溝種類數目土著%類別海溝種類數目土著%有孔蟲12843軟體動物//海綿動物2688無板亞綱類30腔腸動物1776腹足類1687多毛類4252雙殼類3985螠蟲類862棘皮動物//星蟲動物40海百合1191甲殼動物//海參類2868藤壺333海星1457漣蟲類9100海蛇尾類667原足類1979須腕動物2685等足類6874魚類475端足類18836000m之下海溝地區(qū)土著種的百分比(引自Barnes&12四、深海底的食物供應死亡動植物殘體下沉糞粒和甲殼類的蛻皮動物的垂直遷移導致有機物質加快向下轉移深海沉積物間隙水中高含量DOM四、深海底的食物供應死亡動植物殘體下沉13五、深海底棲動物的生物量和生產力深海底棲動物的生物量明顯隨深度而下降。單位面積生物量很低，通常小于0.5g/m2（濕重），還不足淺海底棲平均生物量（200g/m2）的1/400。從生物量組成看，海綿、海參和海星常是深海底棲大型動物中最重要的種類。由于低溫、高壓環(huán)境的限制，生物生長緩慢，產量很低，但深海底生物的壽命較長。五、深海底棲動物的生物量和生產力深海底棲動物的生物量明顯隨14第三節(jié)熱液口區(qū)

一、海洋中的獨特生態(tài)類型1977年，美國深潛器“阿爾文”號在加拉帕戈斯（Galapagos）裂谷區(qū)2500m深處中央海脊的火山口周圍首次發(fā)現(xiàn)熱液口（hydrothermalvents），有些熱泉在冒出地面時會在出口處形成煙囪似的石柱，從煙囪涌出的熱液溫度很高（250~400℃），而從海底的裂縫中擴散出來的熱液溫度相對較低（5~100℃）。第三節(jié)熱液口區(qū)一、海洋中的獨特生態(tài)類型15二、化學合成生產還有的利用CH4、NH3能源形成有機物質

熱液口的化學合成細菌是該生物群落食物鏈的主要生產者，生產量很高，可能是其上層光合作用量的2~3倍，有些地方形成的絲狀細菌可達3cm厚，完全不同于通常深海區(qū)低生物量的特點。二、化學合成生產還有的利用CH4、NH3能源形成有機物質16三、熱液口的生物組成物種多樣性不高，90%以上的物種是屬于這類生境的特有種。細菌：硫氧化細菌，居住在動物體內，形成共生關系。大型動物

管棲蠕蟲雙殼類軟體動物十足目甲殼類多毛類其他大型動物小型底棲生物：線蟲、底棲橈足類、介形類和螨類

浮游動物：水母、橈足類、端足類和其他浮游甲殼類三、熱液口的生物組成物種多樣性不高，90%以上的物種是屬于17四、熱液口生物群落的主要特征細菌與動物間的共生關系

大量化能自養(yǎng)細菌棲息于動物的體內鰓上及體表，利用宿主攜帶的H2S和O2制造有機物。

管棲蠕蟲沒有口和消化系統(tǒng)，其身體內部有一特殊器官，稱為營養(yǎng)體（trophosome），其中含有大量共生細菌，這些細菌的重量可占蠕蟲個體干重的60%

生長快、個體大、生物量高管蟲的長度可達1.5m，直徑37mm，棲管長達3m，棲息密度可高達176個/m2，生長率為85cm/a。蛤類的體長可達30~40cm，生長率約為10~60mm/a。

物種多樣性低：明顯低于其他深海底區(qū)域的物種多樣性。四、熱液口生物群落的主要特征細菌與動物間的共生關系18四、熱液口生物對極端環(huán)境的獨特適應機制對于高濃度H2S環(huán)境，某些細菌具有能氧化這些有毒物質的酶系統(tǒng)，并且可以從中獲得化學能。一些蠕蟲的血液中可產生特殊的能結合硫的蛋白質，體壁中也含有特殊的酶系統(tǒng)可氧化進入細胞的游離硫，從而產生對硫的解毒作用。管蟲和雙殼類的血紅蛋白是一種更有效的攜氧者，因而具有這種血色素的動物可能是對海水中氧含量低的一種適應機制。

四、熱液口生物對極端環(huán)境的獨特適應機制對于高濃度H2S環(huán)境19五、熱液口生物群落的空間結構與演替空間結構：呈現(xiàn)以熱液噴口為中心的環(huán)帶狀分布。溫度梯度控制著生物的空間分布。各生物門類也存在雜居和共生。演替特征：不同階段（“年齡”）熱液口的群落存在一定程度的演替序列。嗜硫細菌→端足類、橈足類和蟹→管棲蠕蟲→雙殼類、多毛類和蟹類

熱液噴口生物群落時空分布特征對熱液口的形成、發(fā)展和消亡具有指示作用五、熱液口生物群落的空間結構與演替空間結構：20六、熱液口生態(tài)系統(tǒng)的研究意義對地球生命起源的認識化學合成細菌是在光合作用藻類生物之前出現(xiàn)的古老種類最早的海洋食物鏈應是以化能合成為基礎的

地球上的生命可能來源于、并進化于與熱液口狀況相似的條件極端條件下生命活動與適應性高溫高壓高毒熱液口生物是人類的基因資源寶庫，在醫(yī)藥開發(fā)、基因療法以及工業(yè)應用方面均有重要的潛在價值六、熱液口生態(tài)系統(tǒng)的研究意義對地球生命起源的認識21第四節(jié)極地海區(qū)

極地海區(qū)是地球上生存條件最惡劣的地區(qū)之一，寒冷的氣候、季節(jié)性凍結和消融的浮冰、漫長的冬季及其所伴隨的昏暗的光照（有時是24小時的黑夜）是極地海區(qū)的主要環(huán)境特征，即使是在夏季，暴風雪也會隨時肆虐。然而，嚴酷的環(huán)境仍然養(yǎng)育了眾多的極地生物，尤其是在環(huán)境條件有較大改善的夏季。第四節(jié)極地海區(qū)極地海區(qū)是地球上生存條件最惡劣的地區(qū)之一22一、冰山與浮冰冰山（iceberg）是從冰川和冰蓋分離出的龐大飄浮冰體。浮冰（packice）則是海水凍成的海冰。極地浮冰所覆蓋的面積最大可達地球表面積的13%。海冰是一種含大量孔隙和通道的、固－液兩相共生的混合體。海冰形成的時間越長，由于鹵水的外逸，海冰的整體鹽度會逐漸降低。一、冰山與浮冰冰山（iceberg）是從冰川和冰蓋分離出的23北極和南極的浮冰南大洋：總面積約3600萬km2，在冬季海冰覆蓋面積達2000萬km2，夏季海冰融化，覆蓋面積縮小至400萬km2。北冰洋：面積約1500萬km2，冬季幾乎全部被海冰覆蓋，面積達1400萬km2，夏季覆蓋面積則為700萬km2，其冬季和夏季的海冰覆蓋率明顯高于南大洋。

北極和南極的浮冰24浮冰對環(huán)境影響海冰的高反照率和對海氣之間動力、熱量及物質交換的影響而改變了海洋表面的輻射平衡導致海冰覆蓋區(qū)表面在冬天比無冰區(qū)表面更低的溫度海冰凍結過程釋放的鹽分，可加深海水表面混合層，并通過對流，影響南北半球的海水底部和頂部的組成融化時釋放相對的淡水，可使海水表面成層（例如，混合層退卻至較淺的深度）。海冰在全球熱平衡和熱鹽循環(huán)方面起到關鍵的作用，繼而影響全球氣候浮冰對環(huán)境影響25二、海冰中的生物羽紋硅藻鞭毛蟲有孔蟲纖毛蟲渦蟲橈足類無節(jié)幼體猛水蚤哲水蚤磷蝦幼體南極磷蝦魚類二、海冰中的生物羽紋硅藻26三、海冰邊緣區(qū)海冰邊緣區(qū)指浮冰區(qū)和無冰區(qū)的交界地帶。海冰融化時，淡水的釋放會降低表層海水的鹽度和密度，形成一個穩(wěn)定的低鹽表層水。隨海冰的融化，生長在海冰內的浮游植物也被“播種”到海水中，同時還包括無機營養(yǎng)鹽、DOM、細菌、原生動物和后生動物。海冰邊緣區(qū)的水華為浮游動物乃至更大的捕食者帶來了豐富的食物資源。磷蝦常在邊緣區(qū)集群“瘋狂”覓食，集群的磷蝦又吸引了海鳥、鯨和海豹等前來捕食。邊緣區(qū)還為遷徙性（洄游性）的鳥類和哺乳類提供了豐富的食物資源。磷蝦集群的糞團沉降量高，是“海雪”的主要來源。三、海冰邊緣區(qū)海冰邊緣區(qū)指浮冰區(qū)和無冰區(qū)的交界地帶。27四、南極磷蝦南大洋中的磷蝦有8種。南極大磷蝦（Euphausiasuperba），數量最多，個體最大，其體長約6cm，壽命為5~10年，儲量超過15億噸

。喜集群生活，最多時每立方水體中的數量可達3萬條以上。大量攝食浮游植物，可以從冰下刮食冰藻，也捕食橈足類等浮游動物。南極大磷蝦是南大洋海洋生物食物鏈的中心環(huán)節(jié)，是維持南大洋海洋生態(tài)平衡的關鍵。四、南極磷蝦南大洋中的磷蝦有8種。28五、極地的底棲生物海冰和冰山的侵蝕作用在極地的潮間帶，從秋季到春末海冰重新解凍期間只有極少的生物存在。在一些淺水區(qū)，大型藻類、海草和無脊椎動物在海冰形成時也會被包裹在海冰內，春末海冰融化時，滸苔等生長快、生活史短的機會種常在沿岸冰蝕區(qū)成為優(yōu)勢種。周期性的大冰山的侵襲事件，加上許多極地生物生長緩慢（特別在南極），使得這些區(qū)域處于不斷的嚴重干擾和恢復的波動之中。南、北極底棲生物群落的差異南極許多大型底棲生物類群的種類數要比北極高1.5~6倍。南極動植物中土著種（特有種）的比例遠高于北極。南、北極底棲生物群落的年齡存在巨大差異。極地生物的“巨型化”：低溫、高溶氧是個體巨大的主要原因。五、極地的底棲生物海冰和冰山的侵蝕作用29六、哺乳類和鳥類六、哺乳類和鳥類30南極海區(qū)的食物網（例）HighAntarcticSubAntarcticLowHigh季節(jié)長度生產力南極海區(qū)的食物網（例）HighSubLowHigh季生產力31第十一章深海區(qū)、熱液口區(qū)和極地海區(qū)第十一章深海區(qū)、熱液口區(qū)和極地海區(qū)32第一節(jié)大洋區(qū)

大洋區(qū)(oceaniczone)指大陸架邊緣以外的水體，它與大陸架上方的水體是相連的，大洋區(qū)是海洋的主體。由于大陸架邊緣的深度一般為200m，因此也將200m以深的水體稱為深海(deepsea)。大洋區(qū)是地球上最大的生態(tài)區(qū)，約占地球表面積的50%。相對于近岸淺海區(qū)而言，大洋區(qū)的環(huán)境是相對穩(wěn)定的。第一節(jié)大洋區(qū)大洋區(qū)(oceaniczone)指大陸架33一、主要環(huán)境特征光照

真光層弱光層無光層溫度混合層溫躍層恒溫層溶解氧

飽和層最小值層富氧層水壓每深10m，壓力增加1個大氣壓海流

大洋環(huán)流輻散\輻聚冷渦\暖渦一、主要環(huán)境特征光照34二、深海動物對環(huán)境的適應機制對黑暗的適應

許多深海動物通過發(fā)光器產生它們自己的光線（如燈籠魚和星光魚等）。

對食物稀少的適應

廣食性，很大的口、尖銳的牙齒和可高度伸展的頜骨，背鰭上有發(fā)光器官。

對種群稀少的適應

“補雄”

對高壓的適應

多數深海動物缺少鈣質骨骼，多數魚類沒有鰾。對柔軟底質的適應

長的附肢，豐富的刺、柄和其它的支持方式。二、深海動物對環(huán)境的適應機制對黑暗的適應35三、大洋區(qū)的生物組成生產者以“微微型浮游植物”占優(yōu)勢，生產力低于近海。浮游動物基本上是“終生浮游生物”。大洋上層的動物最為豐富，經濟價值比較大的有烏賊、金槍魚、鯨等。

大洋水層食物鏈長，營養(yǎng)物質基本上在透光層礦化和再循環(huán)。深海也有許多種類，包括多個門類三、大洋區(qū)的生物組成生產者以“微微型浮游植物”占優(yōu)勢，生36大洋中上層魚類與底層魚類的身體結構比較(Marshall1980)

特征大洋中上層魚類大洋底層魚類體色體側銀白黑發(fā)光器多而發(fā)達小或退化成為單一誘餌型上下頜較短較長眼較大較小或退化嗅覺器官雌雄均較發(fā)達雄性發(fā)達，雌性退化（鉆光魚及鮟鱇魚）神經系統(tǒng)發(fā)達不發(fā)達肌節(jié)發(fā)達不發(fā)達骨骼骨化完全，有鱗骨化不全，常無鱗鰾有，發(fā)達無，退化鰓鰓絲數多，鰓板數多鰓絲數多，鰓板表面小腎較大，腎管數多較小，腎管數少心臟大小大洋中上層魚類與底層魚類的身體結構比較(Marshall137第二節(jié)深海底

第二節(jié)深海底38一、深海底地貌和沉積物深海底是指大陸架以外的海底，包括大陸坡、大陸隆、大洋中脊、大洋盆地和海溝等地質構造。深海底的地貌遠比陸地的復雜、壯觀。絕大多數深海底覆蓋大量細質軟泥，構成深海生物的最主要生境類型。陸地巖石的分解、海洋動物的殘骸、海水中的化學反應、來自大氣層的微粒等等，都是海底沉積物的來源。深海沉積物可分為兩種類型。一種是黏土顆粒，主要位于貧營養(yǎng)水體（如大洋中部的環(huán)流區(qū)）下方；另一種為生源軟泥（biogenicooze），位于高生產力的表層水體下方，含超過30％的生物骸骨，主要有硅質軟泥和鈣質軟泥兩類。一、深海底地貌和沉積物深海底是指大陸架以外的海底，包括大陸坡39二、深海底的生物深海軟質底的主要生物類群大型動物：多毛類、雙殼類、端足類、等足類、漣蟲類小型動物：線蟲類、橈足類、有孔蟲類固著生物：在軟質底中十分少見。海扇（柳珊瑚）和海鰓棘皮動物：蛇尾類和海參類廣泛存在蝦蟹類：少，體色鮮紅海底山的生物食懸浮物的物種如柳珊瑚、海百合、水螅、海蛇尾和海綿的密集分布。常常吸引許多大型捕食動物，例如鯊魚、金槍魚、海龜和海洋哺乳動物來此聚集覓食。海底山是新物種進化的熱點區(qū)，也是古老物種的庇護所。二、深海底的生物深海軟質底的主要生物類群40冷水珊瑚礁分布在200~1000m、溫度介于4~13℃的黑暗深海中，故又稱深水珊瑚組織中沒有依賴于光線的共生藻類，珊瑚蟲以洋流帶來的顆粒狀有機物質、浮游動物和小的魚蝦作為食物生長速率極其緩慢，只有熱帶珊瑚的十分之一海綿礁具有三維硅骨架的玻璃海綿主要出現(xiàn)在寒冷的北太平洋水域500~3000m海底每年2~7cm的速度生長，壽命很長二、深海底的生物（cont.）冷水珊瑚礁二、深海底的生物（cont.）41三、深海底的物種多樣性深海底的物種多樣性高，大量新種被發(fā)現(xiàn)。土著種的比例很高。超過6,000m的超深淵也有很多種類，即使在10,000m的深處，也發(fā)現(xiàn)有?？?、海參、多毛類、雙殼類等底棲動物。

解釋：

1、環(huán)境長期穩(wěn)定導致小生境的分化，每個種有狹窄生態(tài)位；2、捕食性動物不加區(qū)別地捕捉被食動物，避免了產生競爭排斥。3、有的學者認為深海物種多樣性水平高是與水溫低而導致生物代謝和生長率低，達到性成熟所經歷的時間也長，減少了競爭優(yōu)勢種的出現(xiàn)機會。三、深海底的物種多樣性深海底的物種多樣性高，大量新種被發(fā)現(xiàn)42

6000m之下海溝地區(qū)土著種的百分比(引自Barnes&Hughes1982)

類別海溝種類數目土著%類別海溝種類數目土著%有孔蟲12843軟體動物//海綿動物2688無板亞綱類30腔腸動物1776腹足類1687多毛類4252雙殼類3985螠蟲類862棘皮動物//星蟲動物40海百合1191甲殼動物//海參類2868藤壺333海星1457漣蟲類9100海蛇尾類667原足類1979須腕動物2685等足類6874魚類475端足類18836000m之下海溝地區(qū)土著種的百分比(引自Barnes&43四、深海底的食物供應死亡動植物殘體下沉糞粒和甲殼類的蛻皮動物的垂直遷移導致有機物質加快向下轉移深海沉積物間隙水中高含量DOM四、深海底的食物供應死亡動植物殘體下沉44五、深海底棲動物的生物量和生產力深海底棲動物的生物量明顯隨深度而下降。單位面積生物量很低，通常小于0.5g/m2（濕重），還不足淺海底棲平均生物量（200g/m2）的1/400。從生物量組成看，海綿、海參和海星常是深海底棲大型動物中最重要的種類。由于低溫、高壓環(huán)境的限制，生物生長緩慢，產量很低，但深海底生物的壽命較長。五、深海底棲動物的生物量和生產力深海底棲動物的生物量明顯隨45第三節(jié)熱液口區(qū)

一、海洋中的獨特生態(tài)類型1977年，美國深潛器“阿爾文”號在加拉帕戈斯（Galapagos）裂谷區(qū)2500m深處中央海脊的火山口周圍首次發(fā)現(xiàn)熱液口（hydrothermalvents），有些熱泉在冒出地面時會在出口處形成煙囪似的石柱，從煙囪涌出的熱液溫度很高（250~400℃），而從海底的裂縫中擴散出來的熱液溫度相對較低（5~100℃）。第三節(jié)熱液口區(qū)一、海洋中的獨特生態(tài)類型46二、化學合成生產還有的利用CH4、NH3能源形成有機物質

熱液口的化學合成細菌是該生物群落食物鏈的主要生產者，生產量很高，可能是其上層光合作用量的2~3倍，有些地方形成的絲狀細菌可達3cm厚，完全不同于通常深海區(qū)低生物量的特點。二、化學合成生產還有的利用CH4、NH3能源形成有機物質47三、熱液口的生物組成物種多樣性不高，90%以上的物種是屬于這類生境的特有種。細菌：硫氧化細菌，居住在動物體內，形成共生關系。大型動物

管棲蠕蟲雙殼類軟體動物十足目甲殼類多毛類其他大型動物小型底棲生物：線蟲、底棲橈足類、介形類和螨類

浮游動物：水母、橈足類、端足類和其他浮游甲殼類三、熱液口的生物組成物種多樣性不高，90%以上的物種是屬于48四、熱液口生物群落的主要特征細菌與動物間的共生關系

大量化能自養(yǎng)細菌棲息于動物的體內鰓上及體表，利用宿主攜帶的H2S和O2制造有機物。

管棲蠕蟲沒有口和消化系統(tǒng)，其身體內部有一特殊器官，稱為營養(yǎng)體（trophosome），其中含有大量共生細菌，這些細菌的重量可占蠕蟲個體干重的60%

生長快、個體大、生物量高管蟲的長度可達1.5m，直徑37mm，棲管長達3m，棲息密度可高達176個/m2，生長率為85cm/a。蛤類的體長可達30~40cm，生長率約為10~60mm/a。

物種多樣性低：明顯低于其他深海底區(qū)域的物種多樣性。四、熱液口生物群落的主要特征細菌與動物間的共生關系49四、熱液口生物對極端環(huán)境的獨特適應機制對于高濃度H2S環(huán)境，某些細菌具有能氧化這些有毒物質的酶系統(tǒng)，并且可以從中獲得化學能。一些蠕蟲的血液中可產生特殊的能結合硫的蛋白質，體壁中也含有特殊的酶系統(tǒng)可氧化進入細胞的游離硫，從而產生對硫的解毒作用。管蟲和雙殼類的血紅蛋白是一種更有效的攜氧者，因而具有這種血色素的動物可能是對海水中氧含量低的一種適應機制。

四、熱液口生物對極端環(huán)境的獨特適應機制對于高濃度H2S環(huán)境50五、熱液口生物群落的空間結構與演替空間結構：呈現(xiàn)以熱液噴口為中心的環(huán)帶狀分布。溫度梯度控制著生物的空間分布。各生物門類也存在雜居和共生。演替特征：不同階段（“年齡”）熱液口的群落存在一定程度的演替序列。嗜硫細菌→端足類、橈足類和蟹→管棲蠕蟲→雙殼類、多毛類和蟹類

熱液噴口生物群落時空分布特征對熱液口的形成、發(fā)展和消亡具有指示作用五、熱液口生物群落的空間結構與演替空間結構：51六、熱液口生態(tài)系統(tǒng)的研究意義對地球生命起源的認識化學合成細菌是在光合作用藻類生物之前出現(xiàn)的古老種類最早的海洋食物鏈應是以化能合成為基礎的

地球上的生命可能來源于、并進化于與熱液口狀況相似的條件極端條件下生命活動與適應性高溫高壓高毒熱液口生物是人類的基因資源寶庫，在醫(yī)藥開發(fā)、基因療法以及工業(yè)應用方面均有重要的潛在價值六、熱液口生態(tài)系統(tǒng)的研究意義對地球生命起源的認識52第四節(jié)極地海區(qū)

極地海區(qū)是地球上生存條件最惡劣的地區(qū)之一，寒冷的氣候、季節(jié)性凍結和消融的浮冰、漫長的冬季及其所伴隨的昏暗的光照（有時是24小時的黑夜）是極地海區(qū)的主要環(huán)境特征，即使是在夏季，暴風雪也會隨時肆虐。然而，嚴酷的環(huán)境仍然養(yǎng)育了眾多的極地生物，尤其是在環(huán)境條件有較大改善的夏季。第四節(jié)極地海區(qū)極地海區(qū)是地球上生存條件最惡劣的地區(qū)之一53一、冰山與浮冰冰山（iceberg）是從冰川和冰蓋分離出的龐大飄浮冰體。浮冰（packice）則是海水凍成的海冰。極地浮冰所覆蓋的面積最大可達地球表面積的13%。海冰是一種含大量孔隙和通道的、固－液兩相共生的混合體。海冰形成的時間越長，由于鹵水的外逸，海冰的整體鹽度會逐漸降低。一、冰山與浮冰冰山（iceberg）是從冰川和冰蓋分離出的54北極和南極的浮冰南大洋：總面積約3600萬km2，在冬季海冰覆蓋面積達2000萬km2，夏季海冰融化，覆蓋面積縮小至400萬km2。北冰洋：面積約1500萬km2，冬季幾乎全部被海冰覆蓋，面積達1400萬km2，夏季覆蓋面積則為700萬km2，其冬季和夏季的海冰覆蓋率明顯高于南大洋。

北極和南極的浮冰55浮冰