海草在海洋生态环境中的作用非常重要,如改善水的透明度、控制浅水水质;许多动物的直接食物来源;为许多动物种类提供重要的栖息地和隐蔽保护场所;栖息着许多重要的底栖生物;抗波浪与潮的能力,是保护海岸的天然屏障。
海草的根使之能利用沉积物中所存在的含量较高的营养物质,而这些营养物常常无法被该生态系统中的其他初级生产者所利用。海草通过其高生产力建立很大的碳储备,在热带地区,这些碳储备被食草动物如海龟、鸟类和海洋哺乳动物利用。碎屑食物链通常被认为是来自海草的主要能量源流动的途径。据国际上的研究结果,海草的经济价值远高于红树林和珊瑚礁的经济价值。
海草是生活在热带和温带海域沿岸浅水中的单子叶植物。常在沿岸潮下带浅水中形成海草场,具有重要的生态作用,其生物生产力在热带海洋中是最高的。海草在演化过程中也被认为是再次下海的。为适应生活环境,它们在形态构造上也有一些相应的特征:有发育良好的根状茎(水平方向的茎),使各个个体在附着基上交织生长以巩固植体,进而形成海草场;叶片柔软,呈带状或切面构造为圆柱状,以便在海水流动时保持直立;叶片内部有规则排列的气腔,以便于漂浮和进行气体交换;花生于叶丛的基部,雄蕊(花药)和雌蕊(花柱和柱头)高出花瓣以上;花粉一般为念珠形且粘结成链状,以借海水的流动授粉。
海草是适应在海洋环境中生存和繁殖的单子叶植物,由于所处环境常存在潮汐、风暴等的干扰,海草形成了一系列适应特征,克隆性是其中突出的一个。所有的海草都具有水平根状茎,许多海草也具有垂直根状茎。在一些海草中,也观察到无性生殖(无融合生殖)。与克隆生长有关的参数(如节间长度、间隔子长度、分枝角度以及延伸速率和分枝率等)对于海草的克隆生长有着决定性影响,但繁育系统对克隆斑块大小也有较大影响。强烈的克隆性影响着海草的遗传变异。总体来看,海草种群内遗传多样性比陆生植物低,也低于另一类海洋高等植物——红树植物。
海草是南中国海重要的生态系统之一,在全球50多种海草中,南中国海就分布了20多种。
海草作为海洋生态系统的重要组成部分之一,除了能为人类带来可观的经济价值之外,还有一些不可见的价值。例如海草丰富了人类的精神世界,增加了审美视野等等,这些作用所带来的价值很难用金钱来衡量。
藻类原是“破案”线索?
蓝藻由于含有一种特殊的蓝色色素因此而得名。但是,蓝藻也不全是蓝色的,不同的蓝藻含有一些不同的色素,有的含有叶绿素,有的含有蓝藻叶黄素,有的含有胡萝卜素,有的含有蓝藻藻蓝素,也有的含有蓝藻藻红素。红海就是由于水中含有大量藻红素的蓝藻,从而使那里的海水变成了红色。
蓝藻是原核生物,又叫蓝绿藻、蓝细菌。在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。蓝藻是单细胞生物,没有细胞核,但细胞中央却含有核的物质,这些核通常是颗粒状或网状,染色质和色素均匀地分布在细胞质中。这种核物质没有核膜和核仁,但具有核的功能,也称它为原核。因此,与细菌一样,蓝藻属于“原核生物”。大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此蓝藻又叫粘藻。
在一些营养丰富的水体中,有些蓝藻常会在夏季大量繁殖,并在水面形成一层蓝绿色带有腥臭味的浮沫,人们称它为“水华”,也被称为“绿潮”。绿潮会引起水质恶化,严重时还将耗尽水中氧气而造成鱼类生物的死亡。
海洋地衣是真菌与藻类的共生体,它们大部分是壳状或者鳞片状,生长在海边的潮间带,尤其是高潮带的边缘。有的藻类能与珊瑚、海绵、苔藓、蕨类、裸子植物等多种生物共生,再与真菌共生就形成了地球上的先锋植物——地衣。
地衣中的真菌多数属于子囊菌类,而藻类多为蓝藻和绿藻。地衣体的形态几乎完全是由共生的真菌决定的,藻细胞位于地衣体的内部。甚至有一种地衣真菌与两种藻类共生现象,形成具有同样形态的地衣体。通常人们认为地衣内的藻菌关系是互惠共生关系,藻类细胞的光合作用为地衣植物体制造有机养料,菌类则吸收水分和无机盐,为藻类进行光合作用提供原料,还可以为藻类提供覆盖保护。
在海洋浮游植物中数量最大的要算是硅藻了。硅藻的种类繁多,常见的有圆筛藻、中国箱形藻、太阳漂流藻、辐杆藻、菱形藻、舟形藻等等。它们都是单细胞植物,外面有细胞壁包裹,里面就是原生质,中间有细胞核。
它们的身体结构特别适合于漂流,能随着海洋四处游荡。它那图案分明的美丽花纹,全都是硅酸盐的沉积物勾画出来的。人类要制造硅酸盐化合物,必须要有一套高温、高压设备,而硅藻却能在常温常压下十分精巧地制作出来,这其中的奥妙怎能不令人称奇?
在法院受理的案件中,有关溺水死亡的案件,往往会围绕着死亡原因和地点不明等问题纠缠不清。其实,碰到这类难解之谜时,只要从死者的胃或腹腔里取出一些水体,再放到显微镜下观察,如果发现有硅藻,就能断定死者是被水淹死的;否则,就另当别论。
硅藻是水中分布最广的一种微体生物,凡是有水的地方都有它的存在,因而溺水死者的胃及腹腔里一定有大量硅藻存在。还有一些更为复杂的案情。例如,有些作案者为了迷惑视听,把溺水者从一处水域捞起,又投入到另一处水域以逃脱罪责,这时硅藻最能帮助查清事实真相。因为硅藻的分布随着水域的不同而种类各异,很难在两个不同水域中找到完全相同的硅藻种类。
根据硅藻的这一习性,人们从死者体内所带的硅藻种类就能断定死者溺水的地方。例如,在海里淹死的人,体内有圆藻、三角藻、盒形藻等;而在湖里淹死的人,体内就会有羽纹藻、短链藻、四环藻等。
奇特的海洋细菌
海洋细菌对于海洋生命有着重要的意义。假若海洋中没有微生物存在,那么,海洋中的一切元素就不能循环。就是由于海洋微生物的存在,它们才可以把动植物的尸体或排出的有机物再分解成为供植物用的无机盐。它们的存在有助于保持海洋生态系统的平衡和促进海洋的自净能力。
当海洋生态系统的动态平衡遭受某种破坏时,海洋细菌以它的敏感性和适应能力会极快地增大繁殖速度,迅速形成异常微生物区系,积极参与氧化、还原活动,调整和促进新的动态平衡的形成和发展。海洋细菌也参与海洋的沉积成岩作用,如参与硫矿和深海锰结核的形成等。在海洋成油、成气的过程中,细菌更是起着十分重要的作用。由于它的拮抗和溶菌作用,可以使从陆地进入海洋中的致病菌迅速死亡,因此,海水才具有杀菌作用。
许多光都是由炽热的物体发出的,火、电灯都是如此。在地球上,也有不发热而只发光的光源,这就是生物发光,人们风趣地把这种光称为“冷光”。科学家经研究确定,海洋中共有70多种细菌能发光,有的生活在海水中,更多的是寄生、共生在鱼、虾、贝、蟹等海洋动物体内,或存在于它们的尸体中,使它的宿主也成了发光体。海洋发光细菌最喜欢生活在18—25摄氏度的海水中,在热带和温带的海域中也存在着发光现象。
当成千上万的发光细菌聚集在夜空下的海水中,海风骤起,吹皱闪闪发光的海面,激起层层的浪花,看上去就像一条条火舌在海上飞舞,光芒四射,像节日的焰火一样!若此时有一条鱼儿游过,鱼的身上也会立即发出光来,它的四周还会出现神话般的光晕。
众所周知,高空中的水蒸气要变成雨滴下来,必须有能使水蒸气分子凝聚的核。过去一直认为,地面上升的尘埃和离子,就是促进这个变化的凝聚核。
美国气象学家在一次气象学会上宣称:大量的细菌可能是导致降雨的重要原因。这位美国专家认为,海洋是产生细菌的摇篮,它们多漂浮在海面,喧啸的海浪里带有无数气泡,这些气泡在到达海面后就会破裂,气泡中的细菌便随着海面上升的气流被带到空中,其移动速度每小时100千米。然后,气流又把它们带到大气的上层,当细菌到达充满水蒸气的地区时,就会成为水滴的凝聚核,形成雨水下降了。而当气象学家把分离的23种微生物送入充满蒸馏水气雾的密室做人工降雨实验时,竟意外地发现,有三种细菌能充当晶核,可以使水汽变成雪花。
后来,美国科学家成功地掌握了利用细菌造雪的方法。当气温降到-7摄氏度时,7克细菌便可使约4000升水变成雪花。人们利用细菌造雪,可控制雪的质量和结构,还能帮助滑雪胜地摆脱天然雪的局限性,延长雪的冰冻期。当然,人们也更有希望用它在天空催云播雪。
1975年,美国的一位科学家在美国东北部沿海进行考察时,在海底沉积物中发现了一种很奇怪的细菌。这种放在盘子中的细菌样品,就像受到什么力量的支配,总是聚集在盘子的北边,当他转动盘子时,这些细菌就不断地向北移。他很快联想到,也许是地球的磁场对细菌产生的影响。于是,他又做了一个有趣的实验:他拿起一小块磁铁在盘子上方移动,结果发现细菌被磁力吸引着,追随着磁铁游来游去。这一发现引起了麻省理工学院专家理查德的兴趣,他经过反复研究,终于揭开了其中的秘密。原来,这种细菌的细胞内有一种类似指南针的天然定向器,它是由22个至25个大小约0.05微米的磁铁微粒构成的。这一发现,对于研究动物和其他生物的回归机制提供了重要的线索。它充分说明生物在地球磁场中的定向运动,是通过永久磁性物质形成的体内“指南针”进行的。
这个发现的意义还远不止于此,有人据此提出一个新奇的设想:如果把这种细菌的磁铁微粒掺入药液中,再把药液注射到病人血液里,并在患病器官的周围造成一个局部磁场,这样不就可使药物定向起作用了吗?
现在已经无人怀疑利用生物化学能够取代化学反应获得电能的可能性了,因为国外已出现许多研制细菌电池的报告,其中也有海洋细菌。这种自身就能发电的细菌,是美国加利福尼亚大学的施特尼可斯在死海和大盐湖里发现的,它是一种名为视紫红质的嗜盐杆菌。这种杆菌的细胞内有一道叫做视紫红质的紫红蛋白质构成的薄膜,这种薄膜就是一道天然的能量转换器。当阳光照射在薄膜上时,便能产生能量把氢离子挤出去,而使被激沉的质子从膜的一面转移到另一面,它的空穴又被另一个质子所取代,每秒钟通过薄膜的质子约300个,就形成了电流。
这种细菌可以用人工大量培养,用来做成细菌电池。现在国外已将它用于航道灯、信号灯、机场跑道指示灯的电源了。这些细菌将来也许还有可能用到海水淡化、无线电通讯及宇航飞船上。
科学家发现,有些海洋微生物具有富集某些元素的本领,如果我们发现能够富集某些化学元素的微生物,再利用它们繁殖快、数量大的特点,把它们释放到海水里大量繁殖,让它们从海水中“吃饱喝足”各种矿物元素,然后再想办法把它们收集起来,便可以提取出各种有用物质来了。可以预见,在不久的将来,海洋微生物将有望在海水采矿事业中大显身手。
终生浮游的海洋原生动物
终生浮游的海洋原生动物中,有三个著名的类群。
丁丁虫
丁丁虫是一类有壳的纤毛虫,靠纤毛运动和摄食,纤毛旋转的围口膜自壳口伸出,有散布其间功能不详的拟触手,以可伸缩的原生质附于壳的基底。丁丁虫壳是虫体分泌的胶质或假几丁质,壳呈铃锥状、瓶形、壶形或筒状,壳面有平滑的,也有黏着沙砾等外来颗粒物质的,以增加其牢固性,因此又称为“砂壳虫”。
丁丁虫主要分布于海洋热带和温带水域的光照层中,约2000种。丁丁虫大多数长45—1000微米,用小型浮游生物网便可采到。丁丁虫在海洋食物链或食物网中也占有一定的位置,以细菌、藻类或微小的鞭毛虫为生,自己又是其他浮游动物幼苗的饵料。丁丁虫可是唯一有化石存在的纤毛虫。研究表明,外界方解石可缓慢地置换假几丁质壳壁黏着的沙砾而使之钙化(化石化)。在1962年古生物学家还发现了它在古生代的物种化石,可见丁丁虫的生活史从古一直延续至今,在形态上没有多大变化,从而说明远洋环境是相对稳定的。
有孔虫
有孔虫是一种微体生物,要想看到它,需要把底栖生活的海藻或其他动物的虫管放在显微镜下观察。那缓缓而动的、有蓝白色壳的微小生命就是有孔虫了。另外,还可以取一点海沙,经0.15毫米孔径的筛筛洗,把筛洗漏过的沉积物烘干,再放入饱和的四氯化碳溶液中搅动,那漂在液面上的小白点就是有孔虫的壳了。
有孔虫是具有壳和网状伪足的单细胞动物,它的壳内还有许多个房间,每个房间有孔相通,因此而得名。有孔虫的全身仅由一个细胞组成,大小近似于海边的一粒细沙。但在显微镜下,却发现它们形态各异,有瓶状、螺旋状、透镜状等。有孔虫广泛分布在世界各个海洋,它是一个大家庭,据统计已有3万多种,并且还以每天增加2个新种的速度飞快增长着。
有孔虫分浮游和底栖两个类群,是海洋食物链的一个重要环节,其分布范围同其他原生动物一样广泛。它们对环境反应敏感,有明显的深度分布范围,因而它们是很好的海深指示生物。
研究有孔虫有着巨大的现实意义:现在的海底沉积物中,约有30%是有孔虫壳沉积软泥。据统计,每克海底泥沙中约有5万个有孔虫壳。由于各个历史时期会有各自不同的有孔虫,因此,根据对有孔虫壳沉积物的分析,不但能确定地层的地质年代,而且还能揭示地下构造情况,从而为寻找矿藏尤其是石油,提供重要依据。此外,人们还发现在冷水中的有孔虫壳比在暖水中的小而且孔少,尤其是冰川时期更为明显。因此,根据这一特征,有孔虫又可成为冰川期和冰川后期古海洋和古气候变化的指示生物。
有孔虫祖祖辈辈以海洋为家,生生死死永远不离海洋。没有海水的地方,根本就找不到它的踪影;海水到哪里,海洋的边界到哪里,有孔虫就生活到哪里。而且,它们活着的时候在哪里繁衍、嬉戏,死亡以后就埋藏在哪里了。有孔虫是海洋最有力的见证物。
现在山东成山头以东海区,波涛汹涌,水深有70—80米。可是那里的海底泥沙中,并不是每一层深度上都能见到有孔虫。原来,距今3.6万年前,今日的滔滔黄海,曾是一片桑田沃野。此外,在远离海洋的我国内地,如北京、新疆、山西、陕西、湖北、四川等地也发现了有孔虫的遗骸,这同样可以证明,以上这些地区曾几何时也是一片茫茫沧海!
放射虫
什么是放射虫呢?简单地说,放射虫是具有辐射状骨针和辐射状伪足的海洋原生动物,其细胞质被中央囊膜分为内部的中央囊和外部的外质。根据骨骼成分和形状、中央囊孔的多少,放射虫分为等辐骨虫、泡沫虫、罩笼虫、稀孔虫等四大类。它的虫体死后,因二氧化硅的骨骸能在海洋沉积物中得以保存,因此,人们在显微镜下可见那精美动人、和谐对称、平衡有序、巧夺天工的放射虫骨骼。
美丽的放射虫与有孔虫一样,也是一类古老的原生动物,也有硬质骨骼。它们的不同之处在于,放射虫的身体呈放射状,在内外质之间有一中央囊,在外质中有很多泡,以增加身体的浮力,使其适于浮游生活。它的分布遍及世界各个海域的不同深度,为大洋性浮游生物,同时愈近黑潮和湾流,其种类和数量越多。当放射虫虫体死亡之后,它的骨骼沉于海底,也能形成海底沉积物,作用和意义与有孔虫类似。
微小的放射虫只生活于海洋,因此同样可作为海洋环境的指示生物。另外,新生代热带泡沫虫、罩笼虫的骨骼孔格有随温度升高而变大、简化结构、减轻骨架重量的趋势,因此也可作为海洋环境温度变化的佐证。此外,古代有些放射虫的灭绝与地球地磁的倒转有关联,因而放射虫又可为地磁地层学研究提供资料。
放射虫与有孔虫一样,都可以作为海洋环境的指示物,但放射虫还有一种提供古温度变化信息的功能。在海洋中生活的放射虫,对水温的要求很严格,它们有暖水种和冷水种之分。暖水种只能生活在炎热的赤道大洋区或温热的暖流区;冷水种就分布在远离赤道的北纬40度以北的水域。水温就像一道道厚实的围墙,把放射虫牢牢地圈在各自的生活天地里。因此,从放射虫的分布,就能看出大洋中各处水温的分布。用人的肉眼难辨的“隐士”,就这样忠实地记录着大洋的温度变化。
记录古海洋水温的变化,更是放射虫的拿手本领。堆积在海底的放射虫,本身就是一份古海洋水温变化的原始记录。在水温增高时,堆积在海底的放射虫是暖水种;当水温下降时,堆积在海底的放射虫就是冷水种。
太平洋东北部喀斯特盆地3.5万年以来水温变化的曲线,就是通过对放射虫的研究而得到的。在300多万年以前,全球处于寒冷的冰河时代,海区中的放射虫不仅以冷水种为主,而且数量剧减。12万年以后,全球冰期结束,进入温暖的气候期,此时海水中的放射虫又以暖水种数量剧增为特征。可以说,放射虫对海水温度变化的反应既灵敏又准确。
放射虫为人们把许许多多古温度变化的信息储存在大洋中,随着科学技术的发展和对放射虫研究的深入,人们将可以从放射虫身上得到越来越多的有关古温度变化的数据。
美丽而“残忍”的海星
每当夜幕降临,明月当头,夜空中总是繁星点点,摄人心魂。其实,当你走近大海时,你会发现,海洋中也有众多的星星,那就是海星。
海星没有头却有口,它的“头”可临时配备,它的口很小却可以吞下比自身大数倍的猎物;它有着美丽的外貌却也有残忍的本性;它具有变幻魔术的本领,可把自己的身体变一、变二、变三、变四……它是渔民咬牙切齿的敌害,可却是科学家的宠儿;它是海洋中最古老的动物,却是人们心目中的年轻伙伴……
当你漫步在大海之滨,或深入渔民之家,时常可以看到:一个像五角星样的动物,这就是海星。它的背面呈鲜紫色和黄色交杂相映,腹部呈黄白色,颜色鲜艳,令人喜爱。渔民们常把它晒干成串悬在渔船尾部,外行人一见它常喜欢抚弄它,把它比作海带、紫菜那样的植物,其实它是动物。国外人们把它称做星鱼,星即五角星形,鱼即是海生动物,“星鱼”的叫法似乎挺形象化,但不科学,其实海星与鱼是风马牛不相及的。在动物分类上,它是棘皮动物,是海洋里常见的无脊椎动物。上古时代,海星就已经成了海洋生物的象征了,早在4000年前古希腊的壁画中,海星作为海洋生物的代表已被绘制于壁画中。
观察一下海星的外形,可见除了圆盘留存中间外,余下的就是五个爪子样的腕手。海星既然是动物,应该有个头,可它的头在哪里呢?人们是难以觉察的。科学家对它进行了长期观察,发现它的五个腕手,动作很不协调,其中总有一只腕手,老是在那里不停地伸缩,显得特别忙碌。原来这只忙碌的腕就是它的“头”,由它来支配其他器官。如果把这个“头”砍掉会怎么样呢?一旦“头”被切除,剩余腕中的一个即成了临时的“头”,起着支配一切的功能。这种奇特的换头术,说来奇怪,其实从生物进化的观点看也不足为奇。凡是低等动物,例如蚯蚓等也都有这种奇特的功能,科学家认为这是自然淘汰的规律在起作用,越是脆弱,易受伤害的动物,其再生的本领也就越高强。科学家的这一解释,已被海星本身证实。海星有1600余种,有的种类抵御外敌的能力较强,于是它的再生能力就差,反之亦然。
海星的腕,堪称万能,有说不尽的用途,行动时以腕代脚引身前进,腕的末端既有“眼睛”功能的视觉,又有“皮肤”功能的触觉,它能对迎面而来的水流和温度的变化作出灵敏的反应。它能前、后、左、右、上、下任一方向行动,一旦捉住活物,五个腕又可像爪子一样紧紧把活物抓住,死不放松。小鱼和贝类动物是海星的理想食物,牡蛎、贻贝等贝类动物,尽管有一身硬质的盔甲,照样成为海星的囊中之物。
说起海星吞食硬外壳贝类动物的过程也是挺有意思的。当海星慢条斯理地遇见贝类时,即刻运用它万能的5个爪子紧紧抓住贝类的外壳不放。海星没有大的颚齿,又没有像蟹那样的螫钳,贝类那硬质的外壳,海星是吞不下的。可它另有一套本领,以“时间”来消磨对方,它长时间地抓着贝类,造成一个真空的环境,使囊中物深感缺氧窒息。同时,海星还施放麻醉毒液,经这样长时间的窒息、麻醉,贝类那紧闭的双唇不得不张开喘气,于是海星马上将肚子里的胃翻出来当嘴唇,伸进壳缝,过不了多久一顿美餐就入口了。科学家估计一只海星平均一天之内连吃带损害的牡蛎可达20余个,可见其残忍的食性。当海星大量汇集时,常常肆无忌惮地残害人们辛苦养殖的贝类动物,还会吃掉鱼的饲料,从而造成该区域鱼虾类大量减少。渔民们都把它比作瘟神,有时捕捉到海星,即刻砍为几截抛入大海,却不知这恰恰造成了大量的再生海星。
因为海星的每一条腕都是一个半独立的机体,都有自己的运动、消化、繁殖和排泄器官,这种结构使海星的断臂只要带上一部分中心圆盘的残骸,就可生长成一个新海星。有的海星本领更大,只要一截残臂,就可长出一个完整的新海星。
海星这种巨大的再生能力,渔民们是讨厌的,而科学家却非常地偏爱它,它的再生本领可以给人们以新的启示。若干年后,海星再生的机理一旦运用于人类,到那时断臂再植将成为一项极其普通的简单事情,不必像现在那样,医生要连续十几个小时在显微镜下做着极其细微的手术。为什么这么说呢?科学家曾对海星与人的细胞结构做了研究比较,发现大家都有一种储备细胞(即干细胞),储备细胞内都有完整的遗传基因。不过海星可以借助这种遗传基因,轻而易举地培育出各种器官的新细胞,从而组成新的海星,而我们人类的这种遗传基因,却只能起弥合伤口组织的作用,不能形成新的器官。于是,科学家们认为,既然人类与海星一样具有再生整个机体的遗传基因,从理论上讲,人类完全也应该具有或接近海星一样的功能。现在已成功运用的克隆技术,即是一个证明。科学家们正在为这一预言做着艰苦细致的研究工作,或许若干年以后,预言将真的成为现实。
海底鸳鸯——古老的鲎
远在4亿年前的泥盆纪末期,鲎家族就已存在于海洋世界里了。4亿年的风霜雨露,沧桑变迁,它依然如故,所以科学家把它与水杉、银杏、鳇鱼并称为活化石。鲎家族现有3属5种,分布于北关东部、印度洋以及东南亚沿海一带。分布在我国浙江、福建、广东、台湾省沿海的鲎称为中国鲎。
在动物学上,鲎属节肢动物,可它又是哪一“房”的子孙后代呢?若从它的长相上来看,它有坚硬的壳,应属于甲壳类;它天生还有一支尖硬的尾巴,则又应该属剑尾类;追根溯源又被列为蜘蛛类。鲎的这副尊容,经生物学家一番仔细推敲,用生物学分类的方法,最终还是把它归入肢口纲里了。
鲎是一种珍稀的海洋动物,就像“鲎”字一样少见。不仅如此,它还是一种世界上体形最大的节肢动物。它们生活在沙质的海底,用附肢和尾剑挖开泥沙穴居,靠吃蠕虫及无壳软体动物为生。像人能跑能跳能爬树一样,鲎也有好几种运动方式:它可以靠头、胸部的附肢在海底爬行;也可以靠腹部的附肢在海中游泳;还可以来个“撑竿跳”——用尾剑把身体突然撑起来。
每逢春夏之际,鲎求偶婚配,生儿育女。幼鲎没有尾剑,身体纵分成中央和两侧三个部分,很像三叶虫的成虫,所以被称作三叶幼虫。这也说明鲎与三叶虫有着亲缘关系。鲎经过了漫长的历史演变时期,至今还仍然保留着原始的特征,所以它是研究动物进化史的珍贵物种,备受动物学家的青睐。
鲎的生态和习性都颇具特色,可它身上最与众不同的还是它身上的血液。如果用尖刀将鲎腰部连接鲎壳周围的软组织割开,将躯体剥离时你就会发现,它的瓢状甲壳底部会留下一摊蓝色的汁液,这就是鲎的血。科学家们研究证明:作为低等动物的鲎,其血液中仅含有0.28%的铜元素,并没有红细胞、白细胞和血小板,只由单一细胞组成,因而它的血液呈蓝色。我们知道,高等动物的血液能够通过红细胞输送氧气,并将二氧化碳排出去,同时又通过白细胞的千军万马与入侵的各种细菌决一死战。鲎的血液中没有白细胞,因而它经受不住各种细菌的进攻。鲎血中的单一细胞在遇到细菌后便一触即溃,迅速被瓦解,很快地萎缩,蓝色血液迅速凝固,鲎便丧失了生命。至于为什么鲎具有如此不堪一击的血型,却又能长达4亿多年而不绝种,这又是科学界尚待揭开的谜。
鲎在生儿育女方面也有与众不同之处,它的产卵方式很独特。雌鲎产卵时必须先在松软的沙滩上筑巢,它先用锐利的头胸甲前缘往沙下钻挖,身子形成一个角度以后,再把尾剑插入沙中,将身体撑起,接着以胸部附肢有力地向前后不断挖掘,很快就能扒出一个马蹄形的产卵窝来。当雌鲎伏在窝中产卵的时候,雄鲎则在雌鲎的体后部给卵子受精了。
更有趣的是,雌鲎产卵不是一次产完,而是产一堆换一个窝,少的产2窝至3窝,多的超过10窝,每窝产卵数都在1000粒左右。雌鲎产完卵以后,随着潮水涨落,产卵窝就被沙覆盖。1个多月以后,受精卵在沙窝里借助太阳的热能孵化出一只只黄豆粒大的小鲎。这些小鲎们一出世就成了孤儿,狠心的爹娘早就溜回海里去了。四五十天后,小鲎便从黄豆大的透明薄膜中破“土”而出,然后像螃蟹那样随着身体的发育一次次把旧皮蜕去,从一个只有拇指大的幼鲎成长为一只大似磨盘、重量达数千克的成年鲎。
小鲎们的生长过程是很艰难的,要几经寒暑,才能长大。雌鲎又只管生不管养,它将卵产下后盖上一层薄沙就算完事大吉了,只顾自己逍遥自在。只是由于鲎的子女众多,再加上它们的一身盔甲,鲎子、鲎孙们才能在那弱肉强食的海洋中繁衍生息,绵延不绝。
丑陋而又懒惰的鲎有种独特的生活习性,令人类刮目相看。透过清澈的海水,人们会看到一个有趣的现象:水里的鲎,大都是成双成对的;每只母鲎的背上,都驮着一只比它瘦小的公鲎。鲎对“爱情”很专一,雌雄一旦结为夫妇,便形影不离。北部湾一带的渔民,都称它们为“两公婆”。
每年春深水暖,成群的鲎会乘大潮从海底游到海滩来生儿育女。有经验的渔民熟悉鲎的行动路线,事先在半路上布下了长长的渔网。鲎一旦遭到暗算,就只好在网中待毙,这些被捕入“狱”的鲎也是成双成对的。最令人惊讶的是,当人们在水中抓住一只公鲎的尾巴时,这只公鲎会紧紧抱住母鲎不放,母鲎也不愿弃夫而逃,结果它们一块儿被提出水面。由于鲎的这种成双成对、形影不离、朝夕相处、生死与共的生活习性,使得它们被誉为“海底鸳鸯”。
鲎身上最奇特之处还是它那两双眼睛。鲎的背上有4只骨眼,它们是两只单眼,两只复眼。两只单眼紧挨着,中间只有一条黑线相隔。它的单眼只能感光,看东西主要靠复眼。在昏黑的深海里,鲎却能够行动自如,看清周围的物体,这个现象为人们提供了新的研究课题。
科学家们惊奇地发现,鲎的复眼中有800—1000个小眼,每个小眼都是一个独立的视觉功能单位。鲎眼的侧抑制原理促成了“鲎眼电子模型”的诞生,使人们可获得更清晰的图像。在深入研究鲎的视觉系统是如何对信息进行处理的过程中,人们还不断发现了一些难以解释的现象,更加激发了人们对它进行深入研究的兴趣。
海上侦察兵——海蛰
夏秋季节,泛舟海上,在平静的碧波中,常会看到晶莹透明、身披轻纱,好像一个降落伞那样的浮游动物,这就是海蜇。唐代陈藏器在《本草拾遗》里描写道:“大者如床,小者如斗,无眼目腹胃,以虾为目,虾动蛇沉。”
海蜇虽然没有耳朵和眼睛,但水母虾和玉鲳鱼都自愿当它的“耳目”。每当敌害接近时,生活在海蜇口腕周围的小鱼小虾,立刻有所察觉,迅速躲进海蜇“家”里去,海蜇感觉到这些小动物的行动立即收缩伞部,沉下海去。海蜇庇护了小鱼小虾,小鱼小虾也甘愿为它“站岗放哨”,这就是陈藏器说的“以虾为目”。
海蜇有种特殊的本领,每当海上风暴到来之前,它能预报。原来海蜇能把远方空气与波浪摩擦而产生的次声波转为电脉冲引起感觉。每当它接到信号后,就及早潜入深处,免得被浪涛冲上岩礁,弄个粉身碎骨。
科学家解开了海蜇预知风暴的谜,受到启发,设计出一种灵敏的风暴警报仪——水母耳,用以准确地预报海上风暴的降临。常在海上作业的人们也根据海蜇的行踪来预测风暴。
海菊的魅力
在清澈的海水里,在礁石的缝隙中,当你注目浏览时,会被朵朵美丽的花盘所吸引。当你伸手去触摸它们时,它们就迅速地吹出一股清水,收回“花瓣”,抱成一团,原来这还是会动的“花朵”。这些五颜六色的“花朵”上,那一条条的“花瓣”,像舒展的菊花,人们因此而称它为“海菊花”。
突然,一朵海菊花缓缓地动起来了。原来这朵花生长在一个螺壳上,螺壳里居住着一个房客——寄居蟹。寄居蟹和海菊花是好朋友,海菊花能放出“花瓣”——触手,捕捉小动物,既保护了寄居蟹,又把食物供给它。寄居蟹可以携带海菊花旅行海底。这样,两个朋友就不愿分离,甚至寄居蟹迁居时,也要把它的朋友搬到另一个螺壳上去。
有一种花纹斑斓的小丑鱼——海葵,和海菊花也是好朋友。海葵的触手对小丑鱼无害,小丑鱼把别的小鱼引诱到海葵的触手间,海葵得到了食物,小丑鱼也分享一分美餐。寄生虾也同海葵交往,它还梳理海葵的触手,让它们保持清洁,换来的酬劳是“一日三餐”。这种身体透明,像玻璃一样的寄生虾,甚至得到了“葵虾”的称号。
弱肉强食——海洋中的食物链级别
第一级别:浮游微生物
海洋微生物是指以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。与陆地相比,海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。海洋微生物长期适应复杂的海洋环境而生存,因而有其独有的特性。
人们很早就知道海洋中有细菌存在,但是,它一共有多少种?生物学家对海洋微生物进行了深入系统的研究后发现,海洋微生物主要由海洋细菌和海洋真菌组成。
海洋细菌只能在海洋中生长、繁殖,在海洋微生物中数量最大、分布也最广。它们是不含叶绿素和藻蓝素的海洋原核单细胞生物,个体直径一般在1微米以下,形状有球状、杆状、螺旋状或分枝丝状,具有坚韧的细胞壁,无真核。
真菌是一类具有真核结构、能形成孢子、营腐生或寄生生活的海洋生物。海洋真菌不到500种,仅相当于陆地真菌种数的1%。
海洋中的微生物从水平分布看,离岸越远,菌数越少。由于受富含有机物内陆水体的影响,港口海水每毫升约含10万个细菌,内海为500个左右,而4000米以外的外海就只有10个至250个了。
在水层分布中,细菌随深度的增加而减少,但接近海底菌数又有所增加。数量最多的地方不是海面,而是在5—20米的水层中。20—25米以下,菌数随深度的增加而减少,在海底沉积物中,细菌含量很高,每克沉积物中所含细菌的数量可高达100个。
第二级别:浮游动物
海洋生物链的第二级别是以浮游生物为食的浮游动物。浮游动物是漂浮的或游泳能力很弱的小型动物,其随水流而漂动,与浮游植物一起构成浮游生物。浮游动物几乎是所有海洋动物的主要食物来源。从单细胞的放射虫和有孔虫到鲱、蟹和龙虾的卵或幼虫,都可见于浮游动物中。终生浮游生物(如原生动物和桡足类)以浮游生物的形式度过全部生命,暂时性浮游生物或季节浮游生物(如幼海星、蛤、蠕虫和其他底栖生物)在变成成体而进入栖息场所以前,以浮游生物形式生活和摄食。
浮游动物是一类经常在水中浮游,本身不能制造有机物的异养型无脊椎动物和脊索动物幼体的总称,在水中营浮游性生活。它们或者完全没有游泳能力,或者游泳能力微弱,不能作远距离的移动,也不足以抵拒水的流动力。
浮游动物的种类极多,从低等的微小原生动物、腔肠动物、栉水母、轮虫、甲壳动物和腹足动物等,到高等的尾索动物,几乎每一类都有永久性的代表,其中以种类繁多、数量极大、分布又广的桡足类最为突出。此外,浮游动物还包括阶段性浮游动物,如底栖动物的浮游幼虫和游泳动物(如鱼类)的幼仔、稚鱼等。浮游动物在水层中的分布也较广。无论是在淡水,还是在海水的浅层和深层,都有典型的代表。
原生动物可以理解为原初生物,即动物界中最初出现的、最低等的动物。它们的身体多由一个细胞构成,所以又称为单细胞动物。但是,它又不同于高等动物体内的一个细胞,因为它具有运动、消化、呼吸、排泄、生殖、感应等各种生活机能。换句话说,它虽然没有各种器官,但却与整个高等动物体相当,是一个能独立生活的有机体。因此,作为动物,它是最简单的;而作为细胞,它又是最复杂的。
原生动物构成海洋中生物的一大部分,它们又是第二级食物链的开端,所以它们成了海洋动物最重要的食物来源。某些种类如放射虫和有孔虫,它们微细的骨骼会慢慢地沉落海洋深处,形成大片的沉积物,日积月累这些沉积物就演变成了岩石,可作为地层划分的依据之一。有人认为,这些沉积物在微生物以及压力和温度的作用下发生化学变化,是形成石油的原因之一。同时,它在生物学的研究中也具有极大的科学价值。
第三级别:摄食浮游生物的海洋动物
海洋动物是海洋中各门类形态结构和生理特点十分不同的异养型生物的总称。它们不进行光合作用,不能将无机物合成有机物,只能以摄食植物、微生物和其他动物及其有机碎屑物质为生。海洋动物现知有16万至20万种,包括微观的单细胞原生动物和高等哺乳动物——蓝鲸等。海洋动物分布广泛,从赤道到两极海域,从海面到海底深处,从海岸到超深渊的海沟底都有其代表。海洋动物可分为海洋无脊椎动物、海洋原索动物和海洋脊椎动物三类。海洋的生活条件相对一致,面积广大,动物中除鱼类、鲸类,还有浮游动物和游泳动物,如头足类和水母等。在深海层,仅发现不依赖浮游生物生存的动物。在许多大洋区,海流将营养丰富的深层海水带到浅层,使海洋浅层带增加了鱼类产量。在海底生活的底栖动物,包括固着动物,如海绵、腔肠动物和管沙蚕等,以及运动动物,如甲壳类、贻贝、环节动物和棘皮动物等。珊瑚动物在热带海洋发展最充分。珊瑚礁是由大量建礁动物和植物的白垩质骨骼物质(特别是珊瑚和苔藓虫)沉积而成的。在珊瑚礁环境中,动物最密集且最多样化。
第四级别:海洋食肉性鱼类
海洋食肉性鱼类是指大多数以鳃呼吸,用鳍运动,体表披有鳞片,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。
海洋食肉性鱼类从两极到赤道海域,从海岸到大洋,从表层到万米左右的深渊都有分布。生活环境的多样性,促成了海洋食肉性鱼类的多样性。但由于其生活方式相同,产生一系列共同的特点:海洋食肉性鱼类都具有呼吸水中溶解氧的鳃,鳍状的便于水中运动的肢体以及能分泌黏液以减少水中运动阻力的皮肤。
海洋鱼类不同的食性直接影响鱼肉的质量。一般肉食性鱼类的肉质较好,而植食性鱼类的肉质则稍差。但亦有例外,如以浮游生物为食的鲥鱼肉味十分鲜美。
洄游鱼类的一个特殊习性,溯河洄游是指在海洋中生活,繁殖期间到江河(包括河口)产卵,它们一生中要经历两次重大变化,一次是其幼鱼从淡水迁入海洋环境,另一次是成年时期又从海洋回到淡水环境中进行繁殖活动。因此它们在生理方面产生了有效地适应,方能克服洄游过程中的种种困难。溯河鱼类在溯河洄游中遇到最大的问题就是渗透压的调节。所有溯河鱼类都具有很好的调节能力,如大鳞大马哈鱼在海中生活时期血液冰点下降为零下0.762摄氏度,在咸淡水中生活一段时期后则为-0.737摄氏度,在到达江河上游产卵场时-0.628摄氏度,血液中的盐分显著减少了,同时它鳃部的分泌细胞功能亦显著加强了。溯河产卵洄游的鱼类也相当普遍,如我们熟知的鲥、鲚、银鱼、鲟鱼、大马哈鱼等。
最高级别:鲸与海兽类
(1)鲸类动物。鲸类的拉丁学名是由希腊语中的“海怪”一词衍生的,由此可见古人对这类栖息在海洋中的庞然大物所具有的敬畏之情。其实,鲸类动物的体形差异很大,小型的体长只有1米左右,最大的则可达30米以上。它们中的大部分种类生活在海洋中,仅有少数种类栖息在淡水环境中,体形同鱼类十分相似,体形均呈流线型,适于游泳,所以俗称为鲸鱼。但这种相似只不过是生物演化上的一种趋同现象,因为鲸类动物具有胎生、哺乳、恒温和用肺呼吸等特点,与鱼类完全不同,因此属于哺乳动物。鲸鱼一分钟的心跳只有10次。
(2)海兽。海兽又称海洋哺乳动物,主要包括哺乳纲中鲸目、鳍脚目、海牛目以及食肉目的海獭等种类,是重要的水产经济动物。
人类对海兽的猎捕历史悠久,其中以捕鲸起源最早(公元9世纪以前)、规模最大。对鳍脚类的大规模猎捕始于18世纪的北半球。1786—1835年,俄国在北太平洋猎捕了约200万头海狗;1867年,美国大量猎捕北太平洋的海狗、海豹和毛皮海狮等,使资源遭到破坏。
海洋生物资源知多少
海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,植物2.5万种。海洋生物中有不少可以直接食用,有些还具有很高的药用价值。据目前所知,海洋生物的蕴藏量约342亿吨,其中海洋动物325亿吨,海洋植物17亿吨。据估算,海洋生物每年能生产1350亿吨有机碳,在不破坏生态平衡的前提下,每年可提供30亿吨水产品,足够300亿人食用;海洋向人类提供食物的能力,等于全球所有耕地提供农产品的1000倍。
海洋植物是维持整个海洋生命的基础,是坚固的“金字塔基”。它们主要包括在水中随波逐流的浮游藻类和海底生长的大型藻类,前者如硅藻、绿藻等,它们个体微小而形状各异,如圆形、方形、三角形、针形等。藻类在海洋生物资源中占有特殊的重要地位,它能够自力更生地进行光合作用,产生大量的有机物质,为海洋动物提供充足的食物;同时,它在光合作用中还释放大量的氧气,总产量可达360亿吨(占地球大气含氧量的70%),为海洋动物甚至陆上生物提供必不可少的氧气。现在已知有70多种藻类可供人类食用,它们不仅含有大量蛋白质、脂肪和碳水化合物,而且有20余种维生素。除食用外,海藻还被用作饲料、肥料、药材,或提取化学物质,用于生产纸张、化妆品、纺织和金属加工等。
海洋动物是海洋生物中最重要、最活泼群体,其中有1.5万至4万种鱼类,对虾等壳类2万多种,贝壳等软体动物8万多种,还有鲸、海参、海豹、海象、海鸟等,构成了生机盎然的海洋世界,也构成了经济效益很好的海洋水产业,其中鱼类是水产品的主体,也最重要。目前,全世界从海洋中捕捞的6000万吨水产品中,90%是鱼类,其余为鲸类、甲壳类和软体动物等。鱼类可谓全身是宝,营养经济价值很高,含有大量的蛋白质,味道鲜美。鱼类是海洋生物资源的主体,全世界近3万种鱼类中,有1.6万种以上生活在海洋中。世界每年约750吨渔获量中,85%以上来自海洋。鲸、海豚、海龟、海鸟、海狮、海豹、海象等海洋脊椎动物,数量也相当多,并且具有重要的经济价值。
在水产上,鱼、虾、蟹总是相提并论的,它们不仅是席上珍馐,而且可从它们的甲壳中提取许多有用的东西——甲壳质,在工业上用途很广。其中生长在南极的一种磷虾被誉为“21世纪的流行食品”,因为它有着极为惊人的资源量和很高的营养价值。它们还是鲸类吞食的对象,小小磷虾喂巨鲸,这也是一种奇闻吧。
贝类种类繁多,遍布于各个海区,是味道鲜美、营养丰富的食品。有的贝壳中可以取药,有的也有观赏价值,是贝雕的优良材料。中国特产的美术工艺品之一——大珠母贝座雕,其美丽精细,令人叹为观止。在贝类中,还有一点值得惊奇的,那就是珍珠。中国是珍珠发祥地,尤其是南海珍珠在世界上最负盛名,它主要是由生活在热带、亚热带海区的珠母贝和珍珠贝生成的,那一粒粒晶莹皎洁的珍珠,是海洋引以为豪的结晶。在海洋中,还有一个不可忽视的部分就是海洋微生物,在海洋微生物中可以提取一些特殊的生物活性物质,对治疗疾病有奇效。
环境因素对海洋生物的作用
各种环境因素对于不同海洋生物的作用各有差异。按照环境因素对海洋生物生活的影响程度,可区分为最低度、最高度和最适度。所谓最低度是指低于最低极限时,海洋生物就不能生存。最高度即超过最高限度时,海洋生物将停止生命活动。最适度是指此环境因素对海洋生物体的生命活动最为适宜。环境因素的最低、最高和最适度的具体数值,对不同的海洋生物是不同的,这和各种不同的海洋生物对海洋环境因素的适应幅度不同有关。因此,可把海洋生物分为广适应性(广生性)和狭适应性(狭生性)两类。前者可以生活在幅度变化较大的海洋环境中,如广温性生物和广盐性生物。后者只能生活在幅度变化相当有限的海洋环境中,如狭温性生物和狭盐性生物等。
在海洋生物与环境的关系中,海洋生物要求的环境条件以及海洋生物对每一个环境条件的适应幅度,取决于海洋生物在历史上已形成的形态结构与生理特点对于决定它们这些形态结构和生理特点的外界理化条件和生物环境条件的符合程度。因此,海洋生物与其周围环境关系的性质,基本上是以它们的新陈代谢类型为转移的。在海洋动物中,有两种基本代谢类型:一种是变温动物(或冷血动物)代谢类型。这种类型的新陈代谢水平比较低,它们缺乏调节能量代谢的机能,因而不能稳定地维持生命活动和抵抗外界不良调节的影响,所以它们的生命活动在很大程度上是以环境因素的变化而转移的。它们在外界环境的影响下,所发生的新陈代谢变化主要是被动的。绝大部分的海洋动物都属于这一类型。另一种是恒温动物(热血动物)代谢类型,它们与第一种类型相反。海鸟和海洋哺乳动物属于这一类型。
各种环境因素对不同海洋生物及同种海洋生物的不同发育阶段的作用并不相同。海洋生物的个体发育过程,都要经过一些在性质上不同的阶段。在每一个发育阶段都与海洋生物的新陈代谢的性质相符合,因而海洋生物在每一个发育阶段中与环境的关系,也起着变化。从一个阶段到另一个阶段的转变是突然实现的,是从量变到质变的发展过程。在这一转变过程中,海洋生物本身的结构会发生改组,海洋生物与环境的关系也由一种形式更替为另一种形式。海洋生物的阶段性发育是不可逆的。从一个阶段发育到另一个阶段的速度和成功率,取决于海洋生物所必需的生活条件是否得到满足。海洋生物体在每个阶段都是一个特殊的生活类型,有其特殊的要求,因此阶段的更替也改变着海洋生物与环境关系的性质。同时,任何一个发育阶段所要求的发育条件,不仅影响着本阶段,也影响着下一阶段。所以,个体发育状况以及与之有关的繁殖力与成活率的高低是由生存条件对各个阶段的满足程度所决定的。如果这些要求得不到满足,就会造成海洋生物发育不正常和抵抗力下降,从而影响海洋生物的繁殖和存活。
海洋生物阶段发育对环境的这种依存关系,在水产养殖上有着重要的意义。以对虾繁殖为例,对虾的性腺发育受水温的影响很大,在适宜温度范围内,卵巢的发育随着水温的升高而加快,当水温在18摄氏度上时即能成熟产卵。同时,性腺发育与饵料也有密切的关系。饵料是对虾性腺发育的物质基础,饵料充足,性腺发育就好;反之,饵料缺乏,就会导致性腺发育缓慢或退化。对虾的胚胎发育受水温和盐度的影响也很明显,受精卵在水温20摄氏度至25摄氏度时,经过20—30小时的胚胎发育,即破膜孵出无节幼体,水温过高或过低都会造成胚胎发育不正常,出现畸形或不能孵出幼体。对虾胚胎发育对盐度的要求也比较严格,它的最适盐度是25—35,所能忍受的盐度的上限和下限分别是20、39。当超过其上下限范围时,胚胎发育就会发生异常甚至夭折。对虾的幼体发育要经过3个阶段12次蜕皮,才能发育变态为仔虾。无节幼体阶段不摄食,依靠体内的卵黄而生活。到了蚤状幼体阶段,开始摄食单细胞藻类,后期的蚤状幼体,除了摄食单细胞藻类以外,还摄食轮虫等动物性饵料,到了糠虾幼体阶段则以动物性饵料为主。这表明对虾在不同发育阶段对食性有不同的要求。
丰富的海洋药材
据有关医学专家预测,人类将在21世纪克服癌症。陆地上的各种植物和各类物种,很早以来就被人类所研究。近年来,科学家们经研究后发现,海洋将成为21世纪人类的最大药库。
海参是一种含有高蛋白的名贵海味。然而,你可能没有想到,有几种海参会从肛门释放出一种毒素,而这种毒素具有抑制肿瘤的作用。
牡蛎,这种小小的贝类,十分鲜美可口,不过它更大的价值却在它含有一种特别的抗生素。
目前,一些制药业的研究人员正在进行从海藻和微小海洋生物提取有毒化合物的实验,以作为医治某些疾病的有效手段。初步实验表明,从某种海绵状生物中提取的有毒物质,有抑制癌细胞发展的作用。从灌肠鱼体内提取的某种物质,有助于治疗糖尿病。美国的海洋学专家形象地说:“海洋生物犹如一个可提供有关健康问题解决办法的咨询中心。”
从海洋中采药的医学专家们十分重视对珊瑚的开发和利用。实验表明,从珊瑚礁的囊中提取的有毒物质刺丝胞,和某种海绵状生物中提取的毒物一样,都具有抑制癌细胞发展的作用,而从珊瑚礁中提取的其他物质可以减轻关节炎和气喘病的炎症。有一种产于夏威夷的珊瑚,它含有剧毒,可用于提炼治疗白血病、高血压及某些癌症的特效药。中国南海有一种软珊瑚,这种珊瑚的提纯物,具有降血压、抗心律失常及解痉等功效。
鲨鱼是一种古老的海洋性鱼类,在全世界分布较广,共有250多种。20世纪80年代中期以来,国际上许多科学家对鲨鱼身体各部分的药理、化学、生物化学及应用等方面进行了悉心的研究,特别是对鲨鱼体内抗肿瘤活性物质的研究更加深入。据有关资料报道,美国生物学家对鲨鱼进行了几十年的调查研究后,发现鲨鱼的体内几乎不会有病变,极少患癌症。鲨鱼似乎对癌症有天然的免疫力。有些科学家将一些病原菌和癌细胞接种于鲨鱼体内,也不能使它们致病。由此看来,在鲨鱼体内有某种特殊的能够抗癌或者抑制癌细胞生长的防护性化学物质。
中国的有关专家开始对鲨鱼进行研究。早在1985年,上海水产学院和上海肿瘤研究所的专家们首次发现,鲨鱼血清对人类红细胞性白血病肿瘤细胞具有杀伤作用。这一科研成果为人类从海洋生物资源中寻找新的抗肿瘤药物开辟了广阔的天地。
美国著名的海洋生物研究中心——佛罗里达州玛特海洋实验室曾对鲨鱼作了长时间的观察研究,并获得了重大的发现:鲨鱼极少患癌症。玛特海洋实验室的研究则认为:鲨鱼体内,尤其是肝脏内存在的高量脂肪和它自身产生的大量维生素A1,可能是鲨鱼对抗癌症的有力“武器”。维生素A1及其衍生物,能够促进上皮组织的正常分化,并且具有使开始癌变的上皮细胞分化,恢复为正常细胞的作用。而人类的肝癌、肺癌、胃癌、食道癌、乳癌、肠癌等都属于上皮组织癌,所以鲨鱼体内的维生素A1,或许对人类也具有抗癌效能。
对鲨鱼抗癌性的研究,开辟了人类探索癌症机理和奥秘的又一条新途径。此外,鲨鱼还是海洋生物“食物链”中重要的一环,而且特别容易受到过度捕捞的损坏,一旦它们的数量减少,就会威胁到整个海洋生态系统的平衡。所以如何对鲨鱼资源进行必要的管理和保护,已成为即将召开的联合国粮农组织会议的议题之一。
向海洋要盐,也要淡水?
为什么海水又咸又苦呢?这是因为海水中含有大量的可溶性物质,其中大部分是盐类,如盐酸盐、硫酸盐和碳酸盐,而最主要的盐是氯化钠,也就是我们每天都少不了的食盐,约占78%,此外还有各种镁盐和钙盐。这些盐溶于水中,使得海水中含有大量的钠离子和镁离子,由于钠离子是咸的,镁离子是苦的,所以海水就又咸又苦了。
我国是海水晒盐产量最多的国家,也是盐田面积最大的国家。我国有盐田3760立方千米,年产海盐1500万吨左右,约占全国原盐产量的70%。我国著名的盐场,从北往南,有辽宁的复州湾盐场,河北、天津的长芦盐场,山东莱州湾盐场,江苏淮盐盐场以及浙江、福建、广东、广西、海南的南方盐场。每年生产供应全国一半人口的食用盐和80%的工业用盐,还有100万吨原盐出口。我国海盐业对国家的贡献是很大的。
科学家调查研究表明,我们人类生存的这颗星球的水资源总量约达14.1亿立方千米之巨,其中海水约占97.2%,陆地水约占2.8%。陆地水中的大部分是冰川和永久性积雪,再除去咸、盐水外,实际可利用的淡水仅占陆地的0.64%。陆地水资源的数量很少,可供利用的淡水资源则更少。难怪有识之士疾呼:人类面临的下一个生态危机将是淡水资源短缺!
为了开辟新的水源,解决用水紧张问题,人们不约而同地把目光投向广阔深邃的海洋。沿海一些工业发达国家相继开始向海洋索取淡水资源。依靠现代科学技术手段,充分开发海水资源,是人类克服全球淡水资源短缺危机的必由之路和希望所在。
在地球的南极,有着千米厚内陆冰盖以及南、北极洋面上漂浮无数大小冰山,最大的能够达到数百平方千米,构成极为丰富的淡水库。
巨大的海底油库
海底蕴藏着丰富的石油和天然气资源。据统计,世界近海海底已探明的石油可开采储量为220亿吨,天然气储量为17万亿立方米,分别占世界石油和天然气探明总可储量的24%和23%。
当然,在过去如果说“海底有石油”是不为人所相信的。直到19世纪末海底发现石油,科学家开始研究石油生成的理论这一情况才有所改变。在中、新生代,海底板块和大陆板块相挤压,形成许多沉积盆地,在这些盆地形成几千米厚的沉积物。这些沉积物是海洋中浮游生物的遗体,以及河流从陆地带来的有机质。这些沉积物被沉积的泥沙埋藏在海底,构造运动使盆地岩石变形,形成断块和背斜。随着构造运动而发生岩浆活动,大量热能产生,这加速了有机质转化为石油,并在圈闭中聚集和保存,最终成为现今的陆架油田。
我国沿海和各岛屿附近海域的海底有丰富的石油和天然气资源,所以我国是世界海洋油气资源丰富的国家之一。
我国第一个开发的海底油田是渤海。渤海大陆架是华北沉降物堆积的中心,所发现的新生代沉积物非常厚。这是很厚的海陆交互层,周围陆上的大量有机质和泥沙沉积在这里,而渤海的沉积又是在新生代第三纪适于海洋生物繁殖的高温气候下进行的,非常有利于油气的生成。因为断陷与褶皱同时发生,所以产生一系列的背斜带和构造带,而各种类型的油气藏也随之形成了。
南海大陆架是一个很大的沉积盆地,非常厚的新生代地层具有良好的生油和储油岩系。经初步统计,整个南海的石油地质储量大致230亿~300亿吨,约占中国总资源量的1/3;天然气储量8000亿立方米,是世界海底石油的富集区,被称为“第二个波斯湾”。
当然海上石油资源开发利用的前景是非常好的。然而,与陆地相比,海上寻找和开采石油的条件有着很大的不同,不仅要有更好的技术手段,而且投资、风险也会更大。所以,目前世界海洋石油开发活动以国际合作的方式为主。
我国为了加快海上石油资源开发,制定了很多明文规定来维护我国主权和利益,如明确规定我国拥有石油资源的所有权和管辖权;合作区的海域和资源、产品属我国所有;合作区的海域和面积大小以及选择合作对象,都由我国决定等。另外,我国还合理利用外资和技术加速海上石油资源的开发。
深海的奇珍异宝
在海洋中除了有石油、天然气资源之外,还蕴藏着丰富的金属和非金属矿。到目前为止,在海底已经发现了多金属结核矿、磷矿、贵金属和稀有元素砂矿、硫化矿。如果把太平洋蕴藏的所有多金属结核矿开采出来,其镍可供全世界使用2万年,钴使用34万年,锰使用18万年,铜使用1000年另外,海洋渔场的形成需要饵料生物。
如今,在全世界有5大渔场:太平洋西北部渔场、大西洋东北部渔场、太平洋中西部渔场、太平洋东南部渔场、大西洋东南部渔场。从传统方面来说,北半球有开发较早的世界三大渔场,即欧洲西北渔场、美洲大西洋北部渔场和太平洋北部渔场。欧洲西北渔场指欧洲北海及其北部的北大西洋渔场,包括挪威、冰岛大陆架主要鱼类有鳕类、鲱、沙丁鱼、鲆、鲽类美洲大西洋北部渔场包括纽芬兰到新英格兰一带的海域。主要生产鳕类、鲽、鲱、沙丁鱼、鲐太平洋北部渔场是从中国沿岸经朝鲜、日本、堪察加周围海域,阿留申南北海域到加拿大、美国西岸海域。主要渔获物有带鱼、鳓鱼、大黄鱼、小黄鱼、竹荚鱼、鲐、鳕、狭鳕、银鳕、大马哈鱼、鳟、鲆、鲽如今,这三大渔场的资源已被充分开发利用,很多资源现在特别少,所以为保护渔业资源,国际上采取计划渔业政策。各渔业国已逐步转向开发南半球的澳大利亚渔场、新西兰渔场、阿根廷外海渔场和南极渔场,以缓解之前三大渔场的压力。
秘鲁沿岸海域是世界著名渔场,水产资源十分丰富,盛产鳀鱼等800多种鱼类及贝类等。秘鲁沿岸有强大的秘鲁寒流经过,在常年盛行南风和东南风的吹拂下,发生表层海水偏离海岸、下层冷水上泛的现象。这不仅使水温显著下降,同时更重要的是带上大量的硝酸盐、磷酸盐等营养物质;加之沿海多云雾笼罩,日照不强烈,利于沿海浮游生物的大量繁殖。
渤海是中国的内海,黄海、东海和南海都属西太平洋的陆缘海。渤海和黄海都位于大陆架上,南海南部的西沙群岛和南沙群岛也多在大陆架区域。这里值得一提的是,很多资源还是在不断生长的,它们不会因为人类的开采而消失,如海底锰结核矿石,包括锰、铁、钴、镍、钛、钒、锆、钼。据美国科学家梅鲁估计,太平洋底的锰结核,以每年1000万吨左右的速度不断生长,假如每年仅从太平洋底新生长出来的锰结核中提取金属,其中铜可供全世界用3年,钴可用4年,镍可以用1年。当然这个资料所提供的数据并不一定准确,但是最起码表明了锰结核资源是非常丰富的,为人类发展提供很多便利。
当然,从很深的大洋底部采取锰结核也是非常困难的,这需要先进技术的配合。如今,关于这一点,世界上只有几个国家能做到。从20世纪70年代中期开始,我国就开始进行大洋锰结核调查。根据资料显示,我们可以得知,1978年,“向阳红05号”海洋调查船在太平洋4000米水深海底首次捞获锰结核。此后,从事大洋锰结核勘探的中国海洋调查船还有“向阳红16号”、“向阳红09号”、“海洋04号”、“大洋一号”。经过长时间的努力,我国在夏威夷西南的太平洋中部海区,探明一块富矿区。1991年3月,联合国海底管理局正式批准中国大洋矿产资源研究开发协会的申请,中国获得了这块大洋锰结核矿产资源开发区,被很多国家所羡慕。
当然,在人类发展进行中离不开海洋为人类的生存能源,然而只要人们能合理地开发、利用,海洋资源必然会长时间地服务于人类,否则就会灭绝,影响人类文明的发展。
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