『壹』 海底生物需要的碳氫氧從哪裡來
空氣中。
生活在海底深處的動植物呼吸的氧氣就是來源於溶解在水中的氧氣,因為深水壓力大,氣體溶解度加大,因此氧氣還是十分充足的,有的動物通過到水面換氣來獲取氧氣如鯨類,而另一些則通過腮過濾水中的氧氣來生存陽光照不到的海底深處,因為沒有光源,就沒有光和作用的動力,所以光合作用也無從談起。
海洋中的溶解氧,主要是來自空氣中的氧氣向海水中的溶解過程一般溶解度只有7~10mg/L,但已足夠滿足水生生物的生命活動的需要。
『貳』 深海內沒有陽光,那深海的生態系統的能量來源是什麼
在陸地上,萬物生長依靠太陽,陽光是驅動生態系統運行的原動力。但在深海里,就算是清澈的海水,在200米以下也幾乎是漆黑一片。那麼,深海的生態系統是靠什麼動力運行的呢?在很多方式中,偶爾從海面落下的被稱為「鯨落」的鯨的屍體,就像大洋荒漠之中的綠洲,給深海的生物提供了食物和營養。
在這些熾熱的「黑煙囪」的周圍活躍著一個嶄新的生物群落——熱水生物,比如長達三米而無消化器官,全靠硫細菌提供營養的蠕蟲,加上特殊的瓣鰓類、螃蟹之類,說明地球上不僅有人們所習慣的,在常溫和有光的環境下通過光合作用生產有機質「有光食物鏈」,還存在著依靠地球內源能量即地熱支持,
『叄』 海底深處的生物沒有太陽是靠什麼生存的
自20世紀70年代初,美國科學家在東太平洋加拉帕戈斯海隆水深2500m處的熱液噴口發現眾多的生物群落以來,使人們逐漸認識到,地球上存在著藍色和黑色兩種大洋,並存著兩種初級生產力及其食物鏈。藍色大洋以浮游生物為初級生產力,靠吸收陽光獲取能量;而黑色大洋則以熱液細菌為初級生產力,主要依靠微生物通過化學合成作用還原海底熱液系統中硫的氧化物獲取能量。
義大利科學家研究表明,死生物體的DNA為海底生存的微生物分別提供它們所需碳的4%、氮7%和磷47%。當微生物「吃掉」這些細胞外的DNA後,它們很快地「再生」磷,也就是說它們將DNA中的磷轉化成一種能被浮游植物和其他生存在海洋表面的光合作用生物體利用的無機形式。
『肆』 海底的生物是怎樣生存的
海里雖然有無數大魚、小魚和其他生物,但它們從來不會為糧食發愁,因為海里有無數可供小魚吃的浮游動物,而且,供浮游動物吃的浮游植物,其繁殖率大得驚人,30天內就有1億後代被繁殖出來。不過,卻一定要有陽光來進行光合作用,才能使浮游動物獲得糧食。所以,一般來說,海洋里的生命是要依賴陽光的。
浮游動物隨晝夜日光的變化在海中沉浮,這種在海中上下移動的幅度,大約為150米,因此海洋生物多數生長在這樣深度的海中。
然而在1977年2月間,當科學家和技術人員在太平洋東邊,厄瓜多以西,赤道附近的加拉巴哥地殼裂縫一帶,第一次調查和研究深海的溫水出口處時,卻無意中在2500米深的海底發現了5個「沃洲」,每一處各有很多不同種類的生物,如蛤、蟹、管形蟲等。
25位科學家,對這項新發現都深感驚奇。在那樣深的海里,既然沒有食物,就不會有生物存在,但那些動物從何而來,它們何以生存呢?
他們打開由小型研究潛艇「阿爾文」號帶上來的深海水樣時,那充滿臭蛋氣味的硫化氫終於使他們的理論獲得了有力的支持。
他們認為,海水經地殼裂縫,在高度的壓力和熱度下,水裡所含的硫酸鹽便變成硫化氫。而這種含有臭味的化合物,就隱藏著深海里有生物存在的奧秘。某種細菌借硫化氫而產生代謝變化,得以繁殖;而較大的生物,甚至蛤則從細菌獲得所需的營養。這么一來,在漆黑的深海底下,一種陽光以外的能量——來自地球內部的能量,維持了一系列的生命。這種程序叫「化學合成」。在深海里發現這種作用,這還是第一次。
2400米深的海底,水的壓力大約達到每平方厘米0.3噸。在那裡,水溫本應接近冰點,但溫水出口處附近的水溫則約為12℃~17℃。在加拉巴哥裂縫約幾英里的范圍內,在生物生存的區域,由西邊起,第1區有很多比餐碟還大的蛤(35厘米左右)。第2區有很多已死的牡須,可能因那一區內的溫水已停止流出,沒有支持生命的硫化氫,於是海底便有一堆像古代野火會後遺下的殘物。第3區有些外表像蒲公英的生物,可能是一種最新發現的原生動物,它們有放射狀的細絲附在岩石上。第四區雖然定名為蚝場,實際上卻布滿了我們俗稱淡菜的貽貝。第五區定名伊甸樂園,巨型管形蟲是那裡最主要存在的生物。而每一個這種海底的「沃州」都有蟹的蹤跡。大體而言,差不多每一區都有不同的生物聚集,有些生物學家認為,當海底溫水開始湧出時,剛巧有動物幼體漂流到那附近,它們便留下來,就好像其他生物一旦發現了適合的環境,便定居下來一樣。
「沃州」以外的深海,真像沙漠一般荒蕪,只是偶爾有幾只紅色的八角珊瑚、脆弱的海星或海葵點綴在海底玄武岩石上。
全世界海洋中共有長達6.4萬公里的地殼裂縫,到底有多少海底溫水出口處呢?其中又有多少有生物存在呢?它們會使我們對深海里的生命有新的認識嗎?這些都是一些未知的謎,只有靠科學家以後的研究來揭開這個謎底。
『伍』 深海生物群落中有哪些主要生物它們是如何獲得能量的並適應環境的
深海生物按其生活方式可分為浮游、游泳和底棲三大類。
浮游生物 由細菌、原生動物、腔腸動物、甲殼動物、毛顎動物等的一些種類組成,種類和生物數量均較少。生物數量通常隨水深增加而明顯降低。太平洋千島-堪察加水域的中型浮游生物量,在200~400米水深處每立方米平均超過100毫克,但3000米以下卻不到1毫克。同一種浮游動物,個體小時多生活在淺處,個體較大時生活在深處。如橈足類的海羽水蚤屬和光水蚤屬的一些種類,生活在2000米水深處個體最大可達17毫米,而隨著水深變淺,個體大小也隨之變小。深海浮游動物多為雜食或肉食性。浮游動物的垂直移動對營養物質的垂直轉送起著積極的作用。浮游動物主要種類有:①甲殼動物,最主要的是橈足綱如哲水蚤、真哲水蚤、海羽水蚤、光水蚤等屬的一些種類(最大個體可達17毫米)。其次還有糠蝦、磷蝦、端足和十足等目,以及介形綱的動物。②腔腸動物,有缽水母和管水母等。它們生活史中沒有水螅型階段,個體一般較大,直徑可達25厘米,大多呈栗色和紫色,且能發光。③橄欖綠細胞,長度為10~15微米的細胞。有的學者認為屬於鞭毛蟲。在3000~4000米水深處,此類細胞的密度仍可達 25000~50000個/升。在有些浮游甲殼動物的腸道中也常可撿出,它們的來源尚不清楚。
游泳生物 主要是魚類,其次為烏賊、章魚和蝦等(圖1)。在1000多種大洋魚類中,生活在深水的約有150種。其中隸屬於角��亞目的種類最多,約有80種。深海��魚頭的背側有一柄狀的突起,頂部可發光,作誘餌和照明用。嘴大。雌魚體重可達6~8千克,雄魚僅重幾克(圖2)。雄魚頭部鑽入雌魚的表皮吸取營養,並形成一個小裂,雌魚產卵期,雄魚產精子於袋中,以備授精。��魚不成群,個體之間大約保持30米的距離。
在深海也有不少鰻魚,如哈氏囊咽魚和寬咽魚等。魚體細長,嘴特別大(圖3)。有些鰻魚幼體上游到較淺的水層,成體時才回到深水。
在深海魚類中,圓罩魚屬的個體數量最多,魚的個體小,長僅5~6厘米,頭大,暗褐色,其鰓可濾食浮游動物。不成群,個體之間約保持3米的距離。
在深海近底層魚的種數比較多,個體也較大,如睡鯊體長可達7米,以掠食為生。有些深海魚常能吞食比自身大的食物(圖4)。深海頭足類種類較少,有的章魚適應於深海生活,沒有眼睛。
底棲生物 深海底棲生物的生物量隨水深而降低(見表)。在水深 2000~3000米處底棲生物種類多。隨水深的增加,其組成也發生變化,淺水種逐漸被深水種取代,通常200、3000和6000米處是轉折點。在萬米以上的深淵,仍有底棲生物,已發現的種類有:有孔蟲、海葵、多毛類、等足類、端足類、瓣鰓類和海參類等。①微型底棲生物,個體大小在2~40微米之間,主要生活在海底沉積物的表層。包括真菌、易變菌、類酵母細胞、肉足綱、吸管綱、纖毛蟲綱、有孔蟲等。據對北太平洋中部水深5498米處調查,在沉積物表層的個體數量約為每平方厘米24000個,而在0.5厘米沉積樣中僅為每平方厘米1150個。②小型底棲生物,個體大小在42~1000微米之間,生活在同一水域,個體數約比微型底棲生物少 3個數量級。小型底棲生物主要包括有孔蟲、海螅、渦蟲綱、線蟲動物門、腹毛動物門、動吻動物門、緩步動物門、寡毛綱、原環蟲、海蟎、介形類和猛水蚤目的一些種類。其中,線蟲是主要的種類,其個體數量多,約占動物總數的二分之一。③大型底棲生物,個體大小在1000微米以上,包括無脊椎動物的大多數門類,如海綿、腔腸動物、星蟲、曳鰓蟲、腸鰓動物、螠蟲、環節動物、軟體動物、節肢動物、棘皮動物和須腕動物,以及少量脊索動物(如海鞘)和底棲魚類。
深海海綿體大(可達1米),且多具一插入底泥中的長柄。海葵能生活在水深達萬米的深淵,有的附生在其他動物身上,或築管棲息。
多毛類既是淺水,也是深水的重要底棲生物。在中太平洋西部深海採得的大型底棲生物共有8種,其中多毛類4種,即吻沙蠶、海蛹,以及小頭蟲科和縮頭蟲科各一種;其餘4種為美麗冠葉珊瑚、骨緣胡桃蛤、扇貝和一種鉤蝦亞目的動物。
棘皮動物門的各綱均有深海種類,多數是底棲取食者,有的海星是肉食者,捕食有孔蟲、多毛類和軟體動物。在有機物較豐富的地方,海參往往是優勢種,且個體也大(有的可達0.5米)。生活在深海的海參,有的具葉狀的「足」,或具一排側乳頭,適於在軟泥上爬行。
深海的海鞘也營固著生活,有很長的柄,濾食,不形成群體。有的底棲魚,腹鰭和尾鰭長成棒狀,能在軟泥上支撐著身體或緩慢地移動,如一種深海狗母魚。
『陸』 深海里的生態系統是什麼樣的誰是生產者,氧氣從哪來
深海由於壓力大、食物少、沒有光線和溫度低,因此在生物的種類組成、分布格式、個體結構和代謝等方面均有其特點。深海生物能忍高壓。雖然有些淺海生物也能忍受較高的壓力,比如附著在潛水器表面的生物,如綠管滸苔、石、總合草苔蟲、紫貽貝、布紋藤壺等,在潛水器下降到2000~3000米水深後仍然能存活。但根據生理學試驗,600個大氣壓對大多數淺海生物有致死作用,因此,從垂直分布來看,6000米深度似乎是個重要的分界線。曾有報告,中太平洋的深海溝中的125種動物,有77種是在6000米以上水層所沒有見到的。與淺海生物比較,深海生物一般個體數量少,但種類數相對較多、多樣性高。對此有不同的解釋。H.L.桑德斯(1968、1973)認為,多樣性高是由於食物等競爭造成的。但有的學者卻認為捕食是關鍵。較多的調查結果表明,深海生物的多樣性僅僅發現在2000~3000米水深處,而5000~6000米以下的海底,生物的多樣性並不高。 為適應食物少和黑暗的環境,許多深海魚類,口部相對擴大,骨骼肌肉減少,且有發達的發光器官和結構。
深海生物一般代謝作用和生長都很慢。據估計,深海的貝類,長到8毫米大約需100年的時間。曾有一隻潛水器掉進深海中,經10個月後從1540米處打撈出來,發現放在桌上的三明治仍然完整無損,這表明細菌的作用非常緩慢,但也有例外。1977年,美國伍茲霍爾海洋研究所曾用深海潛水器"阿爾文"號在加拉帕戈斯群島以東300公里,水深2500米處進行調查,調查區域是海洋板塊形成區,發現從地下噴出泉水,泉水口附近水溫高達20℃(沒有熱泉處的海水是2℃)。在噴出孔附近有豐富的生物群落。其中有個體30~40厘米的貝類,這種貝一年可長4厘米(約比其它深海底的貝類生長速度高500倍),將殼打開,可見到內有血紅蛋白(一般軟體動物是血藍蛋白)。還有一種具長棲管的須腕動物,管的直徑10厘米長可達30米。此外,還有許多腔腸動物、環節動物、甲殼動物。
深海底棲生物的食源可能包括由上層水中下沉的碎屑和溶解的有機物質,以及化能合成細菌通過氧化硫化氫取得能量而製造的有機物。目前認為,後者是最主要的來源,因為從地下噴出的熱水含有大量的硫化氫(30~40ppm),硫磺細菌利用氧化硫化氫所獲得的能量將水中C合成碳水化合物,海底硫磺細菌實際上起著與淺海水域光合植物相同的作用。即硫磺細菌是深海海底的生產者。這說明,生產者的能源不僅可來自太陽,而且還可來自地球的內部。這是一個重大的發現。根據這一論點,須腕動物的營養問題可得到解釋:這種動物沒有口,也沒有消化道,但在體內有大型的腔,稱為營養體,細菌在腔內大量繁殖,動物的觸手可吸收無機物供細菌之需,而細菌則合成有機物供動物之用。動物和細菌營互利共生關系。
在一次深海科學考察中,在離南加利福尼亞150海里的海底火山口,深度同是2600米的地方,科學家除了再次發現上述各種生物外,還發現了一種長得很像白鰻的魚,這便是人類發現的第一種完全不依靠陽光生存的脊椎動物。這兩次驚人的發現,引起了科學家們的極大興趣:在沒有陽光的深海世界裡,這些生物為什麼能生存下來,而且長得越來越旺盛呢?
海底火山口生物存在的奧秘 幾經科學家研究,揭開了這個奧秘。原來,在海底的地殼移動時,產生了海底裂縫,當海水滲入這些裂縫,並在裡面循環流動時,水溫便升高到350攝氏度左右。熱水把附近岩石中的礦物質(主要是硫磺)溶解出來,在高熱和壓力的作用下,和水反應合成硫化氫,培育惡臭和有毒的東西,這就是火山口附近一些生物的能量來源。
之所以如此,是因為無論是蠕蟲、巨蛤或是貽貝,其消化系統大部分已退化,取而代之的是體內寄生著大量的硫細菌。這些深海生物和硫細菌兩者互相依賴,共同生存。一方面,深海生物為硫細菌提供一個穩定的生活環境,以及合成營養的原料(硫化氫、二氧化碳和氧氣);另方面,硫細菌則通過一連串的化學作用合成營養(碳水化合物)來回報深海生物。這個情況,就好像陸地上植物的葉綠素,進行光合作用合成碳水化合物一樣。不同之處,只是高能量的硫化氫取代了陽光。
『柒』 海底熱液生物為什麼能生存
因為其能量攝取的方式不同。海底熱液生物主要是以化學能生存,即以氧化還原過程中釋放的能量生存,例如氧化S的S細菌
『捌』 海洋能蘊涵哪些能量
海洋能(有時也稱為海洋和流體動能)指海浪、潮汐、鹽分和海洋溫差攜帶的能量。水在世界各大洋中的運動創造了大量的動能。其中一部分能量可以用來發電,為家庭、交通和工業提供動力。
海洋能量一詞既包括波浪能,即來自表面波的能量,也包括潮汐能,即大量水體移動所帶來的能量。即使風力渦輪機放置在水上,海上風力發電也不是海洋能源的一種形式,因為風力來自風,而不是海洋。
海洋擁有巨大的能量,並且要麼接近人口最集中的地方,要麼接近人口很多的地方。海洋能源有潛力在世界各地提供大量新的可再生能源
可再生
海洋以表面波、流體流動、鹽度梯度和熱能的形式展現出了一個巨大的、大部分未開發的能源。
美國和國際水域的海洋和流體或海洋能源開發包括使用以下設備的項目:
有波浪較大的開放沿海地區的波浪能轉換器;
放置在沿海和河口地區的潮汐渦輪機;
快速流動的河流中的徑流式渦輪機;
強洋流區域的洋流渦輪機;
熱帶深水域的海洋熱能轉換器。
洋流能
強大的洋流是由溫度、風、鹽度、水深和地球自轉共同產生的。太陽是主要的驅動力,產生了風和溫差。因為洋流的流速和位置只有很小的波動,方向沒有變化,所以洋流可能是部署能量提取裝置(如渦輪機)的合適位置。
洋流在決定世界許多地區的氣候方面起著重要作用。雖然人們對移除洋流能量的影響知之甚少,但是移除洋流能量對大范圍的環境的沖擊可能是一個重大的環境問題。典型的渦輪葉片沖擊、海洋生物糾纏和聲學效應仍然存在;然而,由於利用洋流進行遷徙的海洋生物群體更加多樣化,這些效應可能會被放大。離海岸更遠的位置需要更長的電纜,這些電纜可能會通過電磁輸出影響海洋環境。[5]
海水鹽差能
在淡水與鹽水混合的河口,與鹽度梯度相關的能量可以利用減壓反滲透工藝和相關的轉換技術被加以利用。另一個系統是基於淡水上涌通過一個浸泡在海水中的渦輪機,一個涉及電化學反應的系統也在開發中。
從1975年到1985年,大量的研究就PRO和RED植物的經濟效益給出了不同的結論。值得注意的是,在日本、以色列和美國等其他國家,對鹽度發電進行了小規模研究。在歐洲,研究集中在挪威和荷蘭,這兩個地方都有小型試點接受測試。鹽度梯度能量是淡水和鹽水的鹽濃度差異所產生的能量。這種能源不容易被理解,因為它不是直接以熱、瀑布、風、波浪或輻射的形式出現在自然界。[6]
海洋熱能
從被陽光直射的溫暖的水面到陽光無法穿透的更深處,水的溫度通常會發生變化。這種差異在熱帶水域最大,使得這項技術最適用於熱帶水域。渦輪機通常被水蒸氣所驅動,渦輪機可以發電或產生脫鹽水。海洋熱能轉換系統可以是開式循環系統、閉式循環系統或混合循環系統。[5]
潮汐能
潮汐能指的是大量的水在移動時所產生的的能量,這是一種新型的水力發電形式。潮汐發電包括三種主要形式,即潮流發電、攔潮發電和動態潮流發電。
波浪能
來自太陽的太陽能產生溫差,從而產生風。風和水面之間的相互作用產生波浪,當波浪距離越大時,波浪越大。受到全球風向的影響,西海岸兩個半球的波浪勢能在緯度30度至60度之間最大。當我們把波浪能作為一種技術類型進行評估時,區分四種最常見的方法非常重要:點吸收浮標、表面衰減器、振盪水柱和越浪裝置。[5]
波浪能行業正在達到行業發展的一個重要里程碑,正在朝著商業可行性邁出積極的步伐。更先進的設備的開發人員正在超越單一單元的演示裝置,並繼續進行陣列開發和多兆瓦項目。[7]目前,大型公用事業公司的支持正通過發展進程中的夥伴關系、進一步投資以及在某些情況下的國際合作得到體現。簡單來說,波浪能技術可以位於海上。波浪能轉換器也可以設計用於深水、中水或淺水等特定水深條件下的操作。基本設備設計將取決於設備的位置和預期的資源特性。
『玖』 生物體內的能源來源於哪裡
對於地球生物而言,能量的最終來源有兩個:
一是太陽能。植物(准確講,還包括一些光合微生物,如藍細菌等)依靠光合作用將太陽能固定在有機物中,其它生物通過攝取植物,分解植物的有機物獲得能量。
二是地熱能。一般在海底,太陽是肯定照不著了,一些化能自養微生物利用地球的熱能,將一些無機化合物合成有機物。其它生物則通過攝食化能微生物獲得能量。
『拾』 海洋的能量資源
海底蘊藏著1350億噸石油,佔世界可采儲量的45%。海底表面還廣泛分布著形狀像土豆一樣的深海礦物資源錳結核。它含有錳、銅、鈷、鎳等55種金屬和非金屬元素。整個海底大約覆蓋著3萬億噸錳結核,僅太平洋就有1.7萬億噸。如果按目前的工業消耗計算,僅太平洋錳結核中含有的金屬鈷就可以供全世界使用900多年。20世紀80年代以來,還在大洋底部張裂的地帶發現了30多處由海底溢出物質而形成的礦藏――海底熱液礦藏,其總體積約3900萬立方米,是金、銀等貴重金屬的又一來源。因而,海底熱液礦藏又被稱為「海底金銀庫」。海底表面還蘊藏著能製造磷肥的磷鈣石,按目前的消耗計算,可供全世界使用幾百年。大洋海底表面還有可供開發的各種軟泥,例如抱球蟲軟泥,它含有95%的磷酸鈣,是一種製造水泥的好原料,海底表面約50%的地方覆蓋著這種軟泥。海底岩層中還蘊藏著豐富的鐵礦、煤礦、硫礦、岩鹽等。此外,在海邊還有豐富的海濱砂礦資源。