人类对海洋生物区系的冲击

第八章第八章 人类对海洋生物区系的冲击人类对海洋生物区系的冲击一、概述一、概述 人类在许多方面改变着海洋环境，影响着海洋环境。人类在许多方面改变着海洋环境，影响着海洋环境。捕获海洋生物；捕获海洋生物；海水养殖；海水养殖；开垦土地；开垦土地；筑坝、疏浚；筑坝、疏浚；倾倒垃圾；倾倒垃圾；污染物质排放等污染物质排放等生态系统富营养化；生态系统富营养化；海洋生物群落的种类组海洋生物群落的种类组成改变；成改变；海洋生物消失；海洋生物消失；生物栖息地消失；生物栖息地消失；整个生态系统破坏。整个生态系统破坏。二、对渔业的冲击二、对渔业的冲击一个概念：一个概念：单位努力量渔获量单位努力量渔获量/单位努力渔获量单位努力渔获量（catch per unit effortcatch per unit effort，CPUECPUE）：表示单位时间内某特定单位的）：表示单位时间内某特定单位的捕捞努力量捕捞努力量所捕获所捕获的鱼数量或重量。的鱼数量或重量。捕捞努力量捕捞努力量指在一段时间内以相同渔业作指在一段时间内以相同渔业作业方式方法所投入的业方式方法所投入的工作量工作量。随作业船只类型的不同，作业方式的不同，使用渔具的不随作业船只类型的不同，作业方式的不同，使用渔具的不同等，同等，CPUECPUE也会表现出很大差异，表示一种捕捞能力。也会表现出很大差异，表示一种捕捞能力。全世界渔业资源在减少，单位努力量渔获量（全世界渔业资源在减少，单位努力量渔获量（CPUE）在减少。）在减少。三、海洋污染物三、海洋污染物1 1、海洋污染概述、海洋污染概述 海洋污染概念海洋污染概念 海洋污染：由于人类活动海洋污染：由于人类活动 ，直接或间接地把，直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，造成有害的影响。物质或能量引入海洋环境，造成有害的影响。如损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋活动如损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋活动（包括渔业（包括渔业 ）、降低海水水质等）、降低海水水质等 主要特点：主要特点：A、污染源广。、污染源广。B、持续性强。、持续性强。C、扩散范围广。、扩散范围广。D、防治困难。、防治困难。海洋污染物质分类海洋污染物质分类 按污染物质来源分为：A A、石油及其产品：、石油及其产品：主要是原油、各种燃料油和润滑油。B B、重金属：、重金属：主要有汞、镉、铜、铅、锌、银等金属元素，来源主要为工业污水、矿山污泥和废水、石油燃烧生成的废气中包含的重金属。C C、农药：、农药：包括汞、铜、砷、铅等金属农药、有机磷农药、有机氯农药，来源主要为森林、农田而随水流迁移入海。D D、有机废物和生活污水：、有机废物和生活污水：成份复杂的污染物，来源主要来自造纸、食品、印染等工业生产的纤维素、木质素、果胶、糖类、脂类、生活污水、生物残骸以及围垦养殖区排放废水中的有机物质和营养盐类。E E、放射性物质：、放射性物质：来源主要为核武器爆炸、核工业和核动力船舰的排污。F F、热污染：、热污染：来源主要为各种工业的冷却水（暖水）。G G、水产养殖污染：、水产养殖污染：残饵、消毒药物、防治病药物、代谢产物等海洋污染的迁移与转化海洋污染的迁移与转化迁移：污染物入海后参与物理、化学和生物过程而产生的空污染物入海后参与物理、化学和生物过程而产生的空间位置移动或由一种地球化学相（如海水、沉积物、大气、间位置移动或由一种地球化学相（如海水、沉积物、大气、生物体）向另一种地球化学相转移地现象。生物体）向另一种地球化学相转移地现象。转化：指污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用指污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变其形态或转变为另一种物质的过程。改变其形态或转变为另一种物质的过程。迁移和转化往往同时伴随发生。海洋污染物的迁移与转化过程：A A、物理过程：、物理过程：B B、化学过程：、化学过程：C C、生物过程：、生物过程：海洋的自净能力和环境容量海洋的自净能力和环境容量A A、海洋自净能力：、海洋自净能力：l海洋自净海洋自净(environmental self-purification)能能力力：是指环境受到污染后，在海洋的物理、化学是指环境受到污染后，在海洋的物理、化学和生物因子作用下，使污染物质的浓度逐渐降低和生物因子作用下，使污染物质的浓度逐渐降低直至消除，达到自然净化的能力。直至消除，达到自然净化的能力。海洋自净过程包括：l物理净化：物理净化：通过稀释、吸附、沉淀、气化、光降通过稀释、吸附、沉淀、气化、光降解等作用而实现的自然净化。其中海流的输送和解等作用而实现的自然净化。其中海流的输送和稀释扩散是快速净化的主要途径。稀释扩散是快速净化的主要途径。l化学净化：化学净化：通过氧化还原、化合分解、交换和洛通过氧化还原、化合分解、交换和洛合等化学反应实现的自然净化。合等化学反应实现的自然净化。l生物净化：生物净化：通过生物类群的代谢作用（同化作用通过生物类群的代谢作用（同化作用和异化作用）使环境中的污染物质的数量减少、和异化作用）使环境中的污染物质的数量减少、浓度下降、毒性减低甚至消失的过程。浓度下降、毒性减低甚至消失的过程。微生物对物质降解与转化的特点：微生物个体微小、比表面积大，代谢速率快；微生物个体微小、比表面积大，代谢速率快；微生物种类繁多、分布广泛、代谢类型多样；微生物种类繁多、分布广泛、代谢类型多样；微生物具有多种降解酶；微生物具有多种降解酶；微生物繁殖快、易变异、适应性强；微生物繁殖快、易变异、适应性强；微生物具有巨大的降解能力；微生物具有巨大的降解能力；微生物具有共代谢作用；微生物具有共代谢作用；微生物共代谢作用：微生物共代谢作用：只有在初级能源物质（糖）存在只有在初级能源物质（糖）存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程。时才能进行的有机化合物的生物降解过程。B B、环境容量：、环境容量：是在人类生存和自然生态不致受害的前提是在人类生存和自然生态不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。环境容量包括二个方面：环境容量包括二个方面：l绝对容量绝对容量 （WWQ Q ）：由规定的环境标准（由规定的环境标准（WWS S 、如水质标、如水质标准）和环境背景值（准）和环境背景值（B B）所决定：）所决定：（WWQ Q）=W=WS SB Bl年容量（年容量（WWA A）：某一环境在污染物的积累浓度不超过环某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大充许值的情况下，每年所能容纳的污染物的境标准规定的最大充许值的情况下，每年所能容纳的污染物的最大负荷量。如污染物的输入量为最大负荷量。如污染物的输入量为A A（单位负荷量），一年后（单位负荷量），一年后被净化的量为被净化的量为A A，则该污染物在这一环境中的，则该污染物在这一环境中的年净化率年净化率：K=K=（A A/A/A）100%100%年容量与绝对容量的关系为：年容量与绝对容量的关系为：WWA A=K=KWWQ Q 2 2、海洋污染的生物效应和生物监测、海洋污染的生物效应和生物监测海洋污染的生物效应海洋污染的生物效应A A、污染物在生物化学和分子水平上的影响、污染物在生物化学和分子水平上的影响l 影响生物体内酶的活动、新陈代谢；影响生物体内酶的活动、新陈代谢；l 污染物可与生物大分子结合，导致生物大分子的化学性污染物可与生物大分子结合，导致生物大分子的化学性损伤；损伤；B B、污染物在细胞和器官水平上的影响、污染物在细胞和器官水平上的影响l细胞结构和功能的改变；细胞结构和功能的改变；l器官功能减退、降低、丧失；器官功能减退、降低、丧失；靶器官（靶器官（target organ）：）：C C、污染物在个体生物水平的影响、污染物在个体生物水平的影响 ：l生物浓缩生物浓缩(bioconcentration)(bioconcentration)：生物从环境中吸收某些元素生物从环境中吸收某些元素或难以分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中或难以分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度。的浓度。l生物浓缩系数生物浓缩系数(bioconcentration factor,BCF)(bioconcentration factor,BCF)：指生物体指生物体内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该内某种元素或难分解的化合物的浓度同它所生存的环境中该物质的浓度比值，用以表示生物浓缩的程度。物质的浓度比值，用以表示生物浓缩的程度。l生物积累生物积累(bioaccumulation)(bioaccumulation)：生物体内富集的元素或难分生物体内富集的元素或难分解的物质解的物质随生物的生长发育随生物的生长发育，浓缩系数不断增加的现象。，浓缩系数不断增加的现象。l急性中毒急性中毒(acute toxicosis)(acute toxicosis)、慢性中毒慢性中毒(chronic(chronic toxicosis)toxicosis)污染物在个体生物水平的影响l死亡：死亡：l对行为的影响：对行为的影响：回避行为：回避行为：捕食行为：捕食行为：警惕行为：警惕行为：l对繁殖的影响：对繁殖的影响：l对生长和发育的影响：对生长和发育的影响：D D、对种群、对种群-群落的生态效应群落的生态效应l生物多样性下降：生物多样性下降：l耐污种、敏感种耐污种、敏感种l生物放大（生物放大（biomagnification）：）：许多海洋生许多海洋生物对污染物有很强的富集能力，而且这些污染物在有机体物对污染物有很强的富集能力，而且这些污染物在有机体内的浓度内的浓度随着食物链营养级而逐步增大随着食物链营养级而逐步增大的现象。的现象。l生态危机生态危机海洋污染的生物监测海洋污染的生物监测A A、利用指示生物进行监测、利用指示生物进行监测 污染指示生物污染指示生物(indicator organism)：是指对环境是指对环境中的污染物质产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境中的污染物质产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量现状和变化的生物。质量现状和变化的生物。l包括二种类型：包括二种类型：敏感生物敏感生物 耐污染生物耐污染生物B B、利用生物群落结构的变化进行监测、利用生物群落结构的变化进行监测l严重污染区：严重污染区：所有的底栖动物都不能生存，为无生物区；所有的底栖动物都不能生存，为无生物区；l污染区：污染区：底栖动物种类很少，但耐污染的种类增加；底栖动物种类很少，但耐污染的种类增加；l轻度污染区：轻度污染区：底栖动物群落发生变化，对污染敏感的种底栖动物群落发生变化，对污染敏感的种类开始消失；类开始消失；l非污染区：非污染区：底栖动物群落组成正常，没有受到污染的影底栖动物群落组成正常，没有受到污染的影响。响。海洋环境毒性试验和残毒测定海洋环境毒性试验和残毒测定A A、急性毒性试验、急性毒性试验l半致死浓度半致死浓度(median lethal concentration，LC50）：）：受试生物半数死亡的毒物浓度受试生物半数死亡的毒物浓度l半数效应浓度半数效应浓度(median effect concentration，EC50）：）：表示在一定的暴露时间内，使半数受试动物产生表示在一定的暴露时间内，使半数受试动物产生某种效应（失去平衡、畸形等）的毒物浓度。某种效应（失去平衡、畸形等）的毒物浓度。B、慢性毒性试验、慢性毒性试验 指标：指标：受试动物的生长率、生理、生化和行为反应等。受试动物的生长率、生理、生化和行为反应等。C、残毒测试、残毒测试3 3、我国海洋污染现状、我国海洋污染现状2007年海洋生态监控区生态健康状态 2009年海洋生态监控区生态健康状态 我国海洋污染物来源陆源污染：陆源污染：是指陆地产生的污染物（工农业废弃物、城市是指陆地产生的污染物（工农业废弃物、城市生活废弃物）通过不同的渠道进入并污染海洋的过程和结果。生活废弃物）通过不同的渠道进入并污染海洋的过程和结果。大量的陆源污染物进入海洋，对海洋环境破坏非常严重，每大量的陆源污染物进入海洋，对海洋环境破坏非常严重，每年由陆源污染物排放导致的海洋污染事件最多，由此造成的年由陆源污染物排放导致的海洋污染事件最多，由此造成的各种急慢性灾害层出不穷。各种急慢性灾害层出不穷。海上倾废：海上倾废：多年来因海上倾废破坏海洋环境，造成重大经多年来因海上倾废破坏海洋环境，造成重大经济损失的事件不但没有减少，反而有增长的势头。济损失的事件不但没有减少，反而有增长的势头。开发溢油：开发溢油：是海洋油污染的主要来源之一，对海洋环境破是海洋油污染的主要来源之一，对海洋环境破坏很大。坏很大。海洋工程：海洋工程：港口、码头、船厂、油库、电厂、仓库、矿山、港口、码头、船厂、油库、电厂、仓库、矿山、钢铁厂、化工厂、造纸厂、围海造地海水养殖基地等及其改钢铁厂、化工厂、造纸厂、围海造地海水养殖基地等及其改变、影响海岸和海洋的开发利用的海洋工程建设或活动等。变、影响海岸和海洋的开发利用的海洋工程建设或活动等。任何改变海洋的自然条件系统，都会破坏海洋环境的平衡和任何改变海洋的自然条件系统，都会破坏海洋环境的平衡和海洋生态系统。海洋生态系统。船舶污染：船舶污染：船舶故意、任意、意外地向海洋排放油类及其船舶故意、任意、意外地向海洋排放油类及其它污染物，是海洋环境遭受污染损害的一个基本来源和重要它污染物，是海洋环境遭受污染损害的一个基本来源和重要因素。因素。海水养殖：海水养殖：近近20年来我国渔业持续快速增长，连续年来我国渔业持续快速增长，连续10年年居世界第一。居世界第一。2000年养殖产量达年养殖产量达2578万吨，占渔业总产量万吨，占渔业总产量的的60%。尤其是海水养殖业，其产量占总产量的。尤其是海水养殖业，其产量占总产量的41%，成为，成为我国海洋经济新的增长点，功不可没。但是，必须清楚的看我国海洋经济新的增长点，功不可没。但是，必须清楚的看到，海水养殖业虽然获得了可喜的经济效益，同时也引发、到，海水养殖业虽然获得了可喜的经济效益，同时也引发、产生了一系列难以治理的生态环境问题，为此，我们已付出产生了一系列难以治理的生态环境问题，为此，我们已付出并将继续为之付出沉重代价。并将继续为之付出沉重代价。四、海洋生物的引入和转移l物种从一个地区运动到另一个地区的自然传播是通过幼体的飘浮或成体的运动等方式进行的，但是人类的活动（海水养殖业和水族业的发展，以及海运业的繁盛）加速了物种向新的环境的传播。五、对特定海洋环境的影响1、河口 河口是受人类冲击较大的地方（筑房、建造机场、港口、疏浚等）。l河口环境的监测：l“贻贝监测”：选用贻贝来监测贝类体内海洋污染物的浓度。l优势：分布广泛，数量丰富；固着生活，暴露在海水的污染物中；滤食性能够积累各种污染物；生理和生态被广泛的研究。2007年污染海域分布示意图 2005年污染海域分布示意图 2009年污染海域分布示意图 2、红树林 疏浚、排放垃圾和污水 杀虫剂积累 石油泄露 过渡开采（柴源、饲料）台风和飓风 l近几十年来，我国东南沿海的红树林遭受了严重的人为破坏，我国从一个本来红树林就不多的国家沦为红树林濒临灭绝的国家。红树林资源锐减换来的是：海滨生态环境恶化、滩涂海洋经济动物产量下降6090、近海鱼苗资源明显下降、珍珠养殖出现危机、赤潮灾害日趋严重、海洋国土侵蚀、港口淤积率提高、台风暴潮经济损失急增、滨海置荒土地增多及海洋景观日趋单调。