備課素材知識點：鯨落的原理及生態(tài)學(xué)意義 高中生物人教版選擇性必修2

鯨落的原理及生態(tài)學(xué)意義先看一道試題：鯨死亡后會沉入海底，俗稱“鯨落”。“鯨落”后期會形成一個以厭氧菌和硫細(xì)菌等為主體的生態(tài)系統(tǒng)。厭氧菌以“鯨落”肌肉中的脂肪為食，同時產(chǎn)生硫化氫等一些硫化物。硫細(xì)菌將硫化物氧化成硫酸鹽，并以該過程中釋放的能量合成有機(jī)物。請回答相關(guān)問題：（1）培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基中一般都會含有水、無機(jī)鹽、氮源和碳源，培養(yǎng)“鯨落”群落中厭氧菌的碳源必須是

。要培養(yǎng)硫細(xì)菌，培養(yǎng)基中的成分需要特殊配制，主要體現(xiàn)在

，這種培養(yǎng)基可以用來專一性培養(yǎng)硫細(xì)菌。（2）在分離“鯨落”中的微生物時要制備固體培養(yǎng)基，在倒平板操作后，將平板倒置，這樣做的目的是

。（3）若想得到“鯨落”中某目標(biāo)菌種，可用平板劃線法進(jìn)行純化。若下圖甲是接種培養(yǎng)后的菌落分布圖，對應(yīng)的平板劃線操作示意圖為

。圖甲中的③更易獲得單菌落，判斷依據(jù)是

。答案：（1）含碳有機(jī)物(或脂肪)碳源必須是含碳無機(jī)物(或碳酸鹽)，同時加入硫化物

（2）防止培養(yǎng)皿皿蓋上凝結(jié)的水珠落入培養(yǎng)皿造成污染

（3）丙每次劃線的菌種都來自上一次劃線的末端，最后一次劃線結(jié)束時更容易獲得單菌落解析：厭氧菌以“鯨落”肌肉中的脂肪為食，屬于異養(yǎng)型微生物，故培養(yǎng)“鯨落”群落中厭氧菌的碳源必須是含碳有機(jī)物(或脂肪)。硫細(xì)菌將硫化物氧化成硫酸鹽，并以該過程中釋放的能量合成有機(jī)物，即硫細(xì)菌為自養(yǎng)型微生物，所以要培養(yǎng)硫細(xì)菌，培養(yǎng)基中的成分需要特殊配制，主要體現(xiàn)在碳源必須是含碳無機(jī)物(或碳酸鹽)，同時加入硫化物。此題中出現(xiàn)了'鯨落"情境，那么，什么是鯨落？包含了哪些生物學(xué)原理？有哪些生態(tài)學(xué)意義？當(dāng)鯨在海洋中死去，它的尸體最終沉入深海，形成一種獨特的生態(tài)系統(tǒng)，科學(xué)家稱這個過程為“鯨落”，它的英文名稱是WhaleFall。1.鯨落的發(fā)現(xiàn)1998年，夏威夷大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，在北太平洋深海中，至少有43個種類的12490個生物體是依靠鯨落（WhaleFall）生存的。其中一些海洋生物，包括蛤蚌、蠕蟲和盲蝦中的稀有品種，會在尸體旁一點點吃掉殘余物。2020年4月3日報道，中國科學(xué)家在南海首次發(fā)現(xiàn)一個約3米長的鯨落。鯨落是指鯨魚死亡后落入深海形成的生態(tài)系統(tǒng)，與熱液、冷泉一同被稱為是深海生命的“綠洲”。2.鯨落包含的生物學(xué)原理鯨落是指鯨魚死去后沉入海底的現(xiàn)象。當(dāng)鯨在海洋中死去，它的尸體最終會沉入海底，生物學(xué)家賦予這個過程以鯨落的名字。一座鯨的尸體可以供養(yǎng)一套以分解者為主的循環(huán)系統(tǒng)長達(dá)百年。有些生物要爭奪這個鯨落的食物，這就是海洋生態(tài)學(xué)中生態(tài)位的體現(xiàn)，每一個物種都有對應(yīng)的生態(tài)位。有些生物在鯨落中是可以化能自養(yǎng)的，意思是說，它們可以利用化能通過化學(xué)反應(yīng)自己生產(chǎn)食物。鯨落的生物群落演替過程如下：第一階段（食腐肉階段）：在鯨尸下沉至海底過程中，盲鰻、鯊魚、一些甲殼類生物等以鯨尸中的柔軟組織為食。這一過程可以持續(xù)4至24個月（取決于鯨的個體大小）。期間90%的鯨尸將被分解。第二階段（機(jī)會掠食者階段）：一些無脊椎動物特別是多毛類和甲殼類動物，能夠以殘余鯨尸作為棲居環(huán)境，一邊生活在此，又一邊啃食殘余鯨尸，不斷改變它們自己的所在環(huán)境。第三階段（微生物分解階段）：大量厭氧細(xì)菌進(jìn)入鯨骨和其它組織，分解其中的脂類，使用溶解在海水中的硫酸鹽作為氧化劑，產(chǎn)生硫化氫。化能自養(yǎng)細(xì)菌例如硫化菌，則將這些硫化氫作為能量的來源，利用水中溶解氧將其氧化，獲得能量。而與化能自養(yǎng)細(xì)菌共生的生物也因此有了能量補(bǔ)充。成千上萬的化能自養(yǎng)海洋生物再將硫化氫轉(zhuǎn)為能量，供它們生養(yǎng)與繁殖。鯨落維持深海生命最長可以達(dá)到一個世紀(jì)。當(dāng)殘余鯨落當(dāng)中的有機(jī)物質(zhì)被消耗殆盡后，鯨骨的礦物遺骸就會作為礁巖成為生物們的聚居地。3.鯨落的生態(tài)學(xué)意義從鯨落演化的整體過程我們可以看出，鯨落的意義在海洋生態(tài)系統(tǒng)中有一定的重要地位。（1）為許多海洋生物提供了食物這些海洋生物除了無脊椎動物和魚類，還有許多微生物。與這些微生物相比，鯨的個體大小差別巨大，因此一頭鯨的死亡能夠養(yǎng)活的海洋生物個體數(shù)量是相當(dāng)可觀的。（2）為許許多多的底棲生物提供了復(fù)雜的生境一望無際的海底平原因為鯨落的出現(xiàn)而產(chǎn)生了小規(guī)模的環(huán)境變化，這樣的生境變化尤其受一些鉆孔生物、附著生物的歡迎。殘余鯨落的出現(xiàn)為一些底棲動物提供了庇護(hù)場所，也為它們提供了有機(jī)質(zhì)來源。（3）促進(jìn)了海洋上層有機(jī)物向海洋中下層的運(yùn)輸深海的生產(chǎn)力僅依靠化能自養(yǎng)細(xì)菌供給是不夠的，海洋生物進(jìn)食和死亡產(chǎn)生的碎屑，例如海雪和鯨落，促進(jìn)了營養(yǎng)物質(zhì)向下運(yùn)輸，以供給深海的生物，也促進(jìn)了化能自養(yǎng)細(xì)菌產(chǎn)生更多的能量。（4）促進(jìn)了一些新生物種的產(chǎn)生原因是這類物種只出