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环境微生物学
1.3.3.3 三、海洋水

三、海洋水

海洋水环境同湖泊一样具有高度多样性。海水盐度为33%~37%,海洋最深处可达11000米。海洋表面积巨大,潮汐、海流、风浪还能不时改变海洋的边界。从光照特征海洋可分为日光能达到的光照区(photic zone)和光照区以下的非光照区(aphotic zone)。光照区的深度因不同的水浊度而变化,最深可达200米,但在有大量悬浮颗粒物的沿岸区光穿透深度甚至少于1米。从生境特征海洋被分为漂浮区(neuston zone)、远洋区(pelagic zone)、表面生物生境(epibiotic habitat)和内生物生境(endobiotic habitat)。漂浮区是海洋的表面(水-气界面),远洋区是海洋的水柱或浮游生境。远洋区又可以划分为若干区,水柱中100米以上的生境称为表层区(epipelayic zone)或光照区;再往下分别为中层区(mesopelagyc zone)、深海区(bathypelapic zone)、深渊区(abyssopelagic zone),最下面是海水-沉积物面上的海底区(benthopelagic zone)。表面生物生境是生长在表面的吸附群落生境。内生生物生境是指寄生在其他大的生物(如鱼等)组织内生物的生境。

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图1-8 环境状况导致的生物地球化学循环和碳、氮和硫的主要转化,环境表面层是高氧的,而内层因微生物活动而成为厌氧环境

取决于不同的地点,海洋中有多样的微生物生境,同时也产生不同的微生物优势菌群体。一般在漂浮层微生物的数量最高,往下细菌数量会明显下降。如同湖泊一样在海洋的温跃层因积累大量有机物,那里有较高的异养菌和异养活性,但在海洋的最深处细菌数量非常低,但到海底沉积物异养细菌数又会增加。海岸水体有陆地环境的大量有机物输入,为细菌的生长提供充足的营养,因此水体中总菌数平均比开放海洋平均高一个数量级。细菌数的季节性波动在靠近港湾水体是常见的,一般每年二次(春末初夏和夏末早秋)细菌群体数量会增加。同时研究也表明光营养藻类和异养细菌有明显的相关性,当水体中前者的数量增加后异养细菌数接着增加。在海洋水环境中,光合藻类从100个/ml(某些深水区)到108个/ ml(表层水),而异养细菌数为10个/ml(寡营养的)到108个/ml(有机物丰富区域)。

海洋水体也存在富营养化和藻类爆发(algal blooms)问题,在某些营养丰富和合适环境条件下,藻类或蓝细菌迅速繁殖,形成开花现象。藻类能严重影响水质,甚至损害养殖、航运或游泳。最严重的例子是海洋“红潮”(赤潮),红潮是由于含有红色色素的甲藻大量繁殖所致,这种藻类产生强大的毒素,毒素可造成大量鱼死亡,还影响海鸟、海洋哺乳动物,甚至影响到消费鱼的人类。藻类毒素可造成人类皮肤疹、眼睛疼痛、呕吐、腹泻发烧和关节疼等疾病。

真菌、原生动物和病毒也是海洋水体的重要成分。细菌噬菌体特别活跃,常比细菌群体的浓度高1~2个数量级。病毒还能感染藻类及其他海洋动植物,这些被感染和裂解的生物体释放出来的有机物促进次级生产力的发展。

真菌在海洋中也有广泛分布,主要寄生在植物和动物体上,存在于海洋环境的真菌属较少,但在碳丰富、有机物丰富的生境中数量较多,浓度为103~104个/ml。

原生动物作为重要的细菌捕食者,也是海洋生物的重要成员,原生动物作为食物链的重要一环,对海洋生态环境的能量流动及物质循环有重要作用。