书城教材教辅海洋科学知识(青少年科普知识阅读手册)
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第8章

海洋药物学是一个新兴的边缘学科,它以研究海洋药物资源分布、储量、药性、临床应用以及海洋生物活性物质作为主要任务。海洋不仅蕴藏着极为丰富的渔业资源和矿产资源,而且它的海洋生物多样性也极为丰富,生物资源包含很多具有特异生物活性的物质,从而使海洋成为药物的宝库。当前,美、日等国家拨出巨资,成立海洋药物研究机构,从事直接从海洋生物中提取和合成药物的研究,而提取医治癌症、病毒性疾病和心脏病等对人类健康危害最大的疾病的药物为当前研究的重点。

海盐的来源

实际上,大洋深处的秘密,乃是大洋中脊。大约数万千米的洋中脊穿过世界各大洋,在洋底块板结合处,升涌的岩浆,形成新洋壳,同时,引起火山喷发,在大洋的边缘地区,形成“火环”。与这些过程有密切关系的岩浆源的水,就是氯、溴、碘、碳、硼和氮等元素与这些海水组分,形成了一个千百万年或是更为久远的、从不间断的来源。钠是由富含纳长石的火成岩经过长期风化而来的。这种从不间断的向海洋中添加盐分的作用,无疑补偿了蒸发等因素所造成的损失。因此,科学家们认为,海洋中的盐度在过去几百万年期间,似乎都是比较恒定的。

海洋地球化学

海洋地球化学是研究海洋中化学物质的含量、分布、形态、转移和通量的学科。它是地球化学中以海洋为主体的一个分支,也是化学海洋学的主体。

海洋鱼类

海洋鱼类以鳃呼吸、用鳍运动、大多数体表被有鳞片、体内一般具有鳔和变温的海洋脊椎动物。现生鱼类共2万余种,其中海洋鱼类约有1.2万种,为鱼类中最繁盛的类群。

海洋生物发声

海洋中不少动物都会发声,这种声音属于水下噪声的一部分,对水下声探测和海洋生物研究都有重要的意义。海洋中会发声的动物有无脊椎动物、鱼类和哺乳动物。

海水盐度

海水盐度是指海水中全部溶解固体与海水重量之比,通常以每千克海水中所含的克数表示。海水盐度因海域所处位置不同而有差异,主要受气候与大陆的影响。它是研究海水物理、化学性质及其有关过程的一个重要指标。盐度=34.6+0.0175(E-P)。还水运动使不同区域中海水主要化学成分含量的差别减小到最低程度,因而其含量具有相对稳定性。

海水氯度

海水氯度是指海水中卤素离子含量的标度。使用银盐容量滴定法测定海水中氯离子时,除氯离子与银离子生成氯化银沉淀外,溴和碘离子也同时生成溴化银和碘化银沉淀。实用上把海水中能与银离子发生沉淀的离子全部当作氯离子。

海水的缓冲容量

海水具有一定的缓冲能力,这种缓冲能力主要是受二氧化碳系统控制的。缓冲能力可以用数值表示,称为缓冲容量。定义为使pH变化一个单位所需加入的酸或碱的量:海水的pH在6~9之间时缓冲容量最大。大洋水的pH变化主要是由CO2的增加或减少引起的。海水的缓冲容量除与CO2有关外,还与H3BO3有关。由于离子的影响,海水的缓冲容量比淡水和NaCl溶液都要大。

海水溶解氧

溶解在海水中的氧是海洋生命活动不可缺少的物质。它的含量在海洋中的分布,既受化学过程和生物过程的影响,还受物理过程的影响。这方面的研究,从19世纪就已经开始。在20世纪初期建立了适合现场分析的温克勒方法,以后进展比较快,至20世纪40年代前后,已取得了关于大洋中氧含量分布的比较完整的资料。

海洋表面微层

海洋表面微层又称海洋微表层,是海洋的表面层或表面膜。海洋水体中的物质不断向表面扩散,或被对流、上升流和上升的气泡带至海洋表面;大气中的物质因沉降作用或随降水而进入海洋表面;细菌等微生物的生化作用和光化学过程,也会在微表层中产生各种有机物质或无机物质,使微表层的化学组成和物理性质与其以下的海水本体不同。

海水微量元素

海水微量元素指海水中浓度等于或低于1毫克/升的元素。除海水常量元素、营养元素、溶解气体外,其余通称为海水微量元素。

海水中微量元素的分成和形成

海水中微量元素的含量很低,广泛地参加海洋的生物化学循环和地球化学循环,微量金属元素在海水中的存在形态有3类:(1)溶解态;(2)胶态;(3)悬浮态。溶解态又分成4种形式:(1)自由金属离子;(2)无机离子对和无机络合物;(3)有机络合物和螯合物;

(4)结合在高分子有机物质上,微量元素的形态、平衡和转移的机理等,在海洋化学中很重要,因此近年来受到重视,特别自20世纪50年代以来由于提出海洋重金属的污染问题,研究工作正在深入进行。

海水中的微量元素处于动态平衡状态,是由岩石的风化作用而被河水及其他途径带入海洋,在海洋中又通过生物、物理化学及地质过程迁移至海底,使其在海洋中的浓度属于相对稳定的状态。但由于工业的发展,矿物的开采,加大了微量元素向海洋的输送量,假如输送的速率大于海洋自然平衡的速率,就会使这些元素在海水中的含量增高,一些有毒的重金属对海洋造成污染,影响海洋生物的生态平衡,从而对人类造成危害。

海水营养盐

溶解于海水中作为控制海洋植物生长因子的元素。主要是一些含量较微的磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐和硅酸盐。海洋植物生存除需要二氧化碳、氧气等气体外,还需要磷、氮、硅、硫、镁、钙等多种元素,以构成其蛋白质和细胞核等物质。海洋中铅直对流和上升流等将富含氮、磷、硅等营养盐的底层海水带至上层,因而,在河口、锋面、寒暖流交汇和上升流等区域,浮游植物生产量高,渔获量也高。

海水中的悬浮物

海水中包括胶粒在内的、分散度不同的各种悬浮物质,它们的粒径一般在几至几百微米之间。为了研究其化学组成,通常用孔径为0.45微米的过滤膜将其从海水中分离出来。悬浮物包含有机组分和无机组分两类:

(1)有机组分。主要是生物残骸、排泄物和分解物,由纤维素、淀粉等碳水化合物、蛋白质、类脂物质和壳质等所组成。

(2)无机组分。包括石英、长石、碳酸盐和黏土等来自大陆的矿物碎屑,在海水化学过程中所生成的硅酸盐等。

海洋游泳生物

海洋中有大量的能在水层中克服水流阻力、自由游动的海洋生物。它们都具有发达的运动器官,是海洋生物的一个生态类群。1891年德国学者E.H.哈克尔首先使用“游泳生物(Nekton)”一词。研究者对游泳生物各个门类形态、分类的研究早已进行,但把游泳生物作为一个生态类群进行研究,则是在哈克尔之后。1912年和1916年,奥地利O.阿贝尔分别在关于脊椎动物和头足类的着作中,第一次把隶属不同门类、具有不同体型、但在行动上有一定趋向性的水生生物归并为游泳生物。20世纪30年代以后,对海洋游泳生物的形态功能、生物力学以及生物声学等方面进行了许多研究。

海洋浮游生物

悬浮在水层中常随水流移动的海洋生物为海洋浮游生物。这类生物缺乏发达的运动器官,没有或仅有微弱的游动能力;绝大多数个体很小,须在显微镜下才能看清其构造,只有个别种的个体甚大,如北极霞水母最大直径可达2米;种类繁多,隶属于植物界和动物界大多数门类;数量很大,分布较广,几乎世界各海域都有。

海洋污着生物

污着生物是在船底和其他海中设施表面上的海洋生物,也称为海洋附着生物和海洋污损生物。这类生物一般是有害的,且附着在人工设施的表面上,不同于海洋岩礁上的固着生物以及养殖的贝、藻类和钻孔生物。

海洋钻孔生物

海洋钻孔生物是那些穿凿木船、木竹建筑、红树、岩石、珊瑚礁以及贝壳等海洋中物体的海生生物。它们中的一部分,世界各海域都有分布。它们中有的是为免受其他动物侵害而钻洞穴居,有的为摄食被穿凿的物体而钻孔。

海洋沉积生物

海洋沉积生物是体形较小、具有坚硬的介壳或骨骼并构成海洋生源沉积的海洋生物。海洋沉积生物是一个包括多个门类的海洋生态类群的统称,其主要成员为原生动物的有孔虫、放射虫、鞭毛虫;软体动物的翼足类、异足类;节肢动物的介形虫;以及苔藓虫、颗石类、硅藻类。它们中有的终生营浮游生活,也有的营底栖生活。浮游种类大部分是远洋性的,种类虽少,但数量巨大,是构成世界各大洋钙质软泥和硅质软泥的主要生源成分;营底栖生活的种类繁多,自滨岸泻湖至深海盆均有分布,主要集中于大陆架区,但对构成所起的作用,则远逊于浮游类群。

海洋细菌

海洋细菌指生活在海洋中的、不含叶绿素和藻蓝素的原核单细胞生物。它们是海洋微生物中分布最广、数量最大的一类生物,个体直径常在1微米以下,呈球状、杆状、螺旋状和分枝丝状的微生物。无真核、细胞壁坚韧。能游动的种以鞭毛运动。19世纪中期首次分离出一个海洋细菌,1865年分离出其中的奇异贝氏硫细菌。从1884年起,又研究深海细菌。早期只注重分类,1946年后进入以研究其生理和生态为基础的阶段。海洋细菌有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生以及浮游和附着等不同类型。海水中以革兰氏阴性杆菌占优势,常见的有假单胞菌属、弧菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、螺菌属、微球菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、枝动菌属、诺卡氏菌属和链霉菌属等10多个属;洋底沉积物中以革兰氏阳性细菌居多;大陆架沉积物中以芽孢杆菌属最常见。

海洋真菌

生活在海洋中的能形成孢子且有真核结构的微生物。大多数海洋真菌栖于某种基物而生活,少数自由生活,因此,真菌在海洋中的分布主要取决于寄主的分布。依其栖生的习性,海洋真菌可分成5种基本的生态类型:

(1)木生真菌。在海洋水体中数量最多和分布最广的高等真菌,营腐生生活,善分解纤维素。在热带海域和浅海环境中分布更加广泛。已知有子囊菌类76种,半知菌类29种,担子菌类2种。

(2)寄生藻体真菌。约占海洋真菌种数的1/3,其中以子囊菌类居多。有腐生、寄生和共生等类型。

(3)红树林真菌。多半是腐生菌,其中子囊菌类23种,半知菌类17种,担子菌类2种。

(4)海草真菌。数量很少,多栖居于叶部。

(5)寄生动物体真菌。只限寄生在外骨骼和壳部处。

海洋真菌和海洋细菌都参加海洋有机物的分解和无机营养物的再生过程,不断为海洋植物提供有效营养;但海洋真菌是海洋动物的寄生菌和致病菌,有的能使海洋植物致病,甚至使港湾设施中的木质结构腐烂;某些海洋真菌能破坏聚氨基甲酸酯等高分子合成材料。

海洋植物

海洋植物指海洋中利用叶绿素进行光合作用以生产有机物的自养型生物。从低等的无真细胞核藻类到高等的种子植物,门类甚广,共13个门,10000多种。其中硅藻门最多,达6000种;原绿藻门最少,只有1种。海洋植物以藻类为主。海洋藻类是简单的光合营养的有机体,其形态构造、生活样式和演化过程均较复杂,介于光合细菌和维管束植物之间,在生物的起源和进化上占很重要的地位。海洋种子植物的种类不多,只知有130种,都属于被子植物。可分为红树植物和海草两类。它们和栖居其中的其他生物,组成了海洋沿岸的生物群落。此外,海洋植物还包含海洋地衣,它是藻菌共生体。海洋地衣种类不多,见于潮汐带,尤其是潮上带。

海洋藻类

海洋藻类是具有叶绿素、营自养生活、无胚的叶状体海洋孢子植物,简称海藻。它们具有下列三个特点:

(1)整个藻体都有吸收营养、进行光合作用和制造营养物质的功能。虽然有的海藻在外形上有类似高等植物根、茎、叶的构造,但在基本构造和功能上有着本质区别。实际上,不论其外形如何,从功能上说所有海藻的整个藻体基本是一个简单的叶,因而被称为“叶状体”植物。

(2)海藻的生殖器官与高等植物的种子不同,多为单细胞的孢子或合子;有些藻类的生殖器官虽然是多细胞的,但它们都直接参加生殖作用,不象高等植物生殖器官的细胞有生殖功能和营养功能之分。

(3)海藻的个体生活史是由孢子或合子开始的,它们不在母体内发育成为多细胞的胚,与高等植物的生活史不同。

海洋种子植物

海洋种子植物是海洋中能开花结果的高等植物。它们的种类不多,只有红树植物和海草两类,一般不包括盐沼植物。红树植物是热带和亚热带海滩上特有的木本植物。它们常常形成高矮不同的乔木或灌木丛林,形成红树林。在风浪比较平静、污泥淤积比较深厚、且有潮水淹没的浅海海湾和河口附近,最适宜红树植物的生长。

海草是指生长于温带、热带近海水下的单子叶高等植物。生活在热带和温带的海岸附近的浅海中,被认为是在演化过程中再次下海的植物。常在潮下带海水中形成草场。在世界上的分布很广,已知有12属49种,其中7属产于热带,2属见于温带;3/4的种类产于印度洋和西太平洋。中国沿海已知8属,其中海菖蒲、海黾草、喜盐草、海神草、二药藻和针叶藻等6属是暖水性的,产于广东、海南和广西3省区沿海;虾形藻属和大叶藻属是温水性的,主要产于辽宁、河北、山东等省沿海,其中的日本大叶藻的产地,延伸至福建省和台湾省沿海,甚至粤东、广西和香港沿海。海草场的腐殖质多,浮游生物甚丰,为幼小的鱼虾等海洋动物的繁生场所,也利于某些海鸟的栖息。大叶藻和虾形藻等干草,是良好的隔音材料和保温材料。

海洋有毒植物

海洋有毒植物是指含有毒素、危害人类和其他生物的海洋植物。主要是一些海洋有毒藻类包括许多浮游藻类和少数底栖(即定生)藻类。

浮游有毒藻类主要包含甲藻门和金藻门中的一些种类。其致毒物质统称为微型藻类毒素。这些毒素通过海洋生物的富集、的传递,逐级积累,影响水鸟、家畜甚至人类的健康。

海洋原生动物

体型微小的单细胞(包括由单细胞聚集成的群体)海洋动物。原生动物是动物界最原始、最低等的动物。其个体最小的约1微米,最大的为数厘米;一般都十分微小,需借助显微镜才能看见。单细胞个体的原生质中通常具有细胞核、食物泡,有的种类具有纤毛或鞭毛。

海洋发电动物

海洋中有一些具有发电能力的动物。迄今仅在鱼类中发现,称为电鱼。电鳐是发电能手,分布于热带和亚热带海域。