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海洋生物


海洋生物特性

當第一片海洋出現在地球上,當第一個生命在海洋中誕生,這生物與非生物間的交錯影響,一直持續至今。為了能存活在這片藍色的三度立體空間,海洋生物演化出特別的生理機制及生活的方式,以應付這不同於陸地的嚴苛環境。

為了生存在海洋環境中,生物主要必須克服鹽度與溫度的環境條件。海水鹽度通常高於生物體內的鹽度,也就是海水中的離子濃度較高,為了維持平衡,在這樣的情況下,生物內的水分會不斷透過皮膚滲透到海水中,導致體內的離子濃度上升,鹽度增加,而生物體內的酵素或有機分子很容易受到高鹽度的不正常環境所影響,使生物的生理機能受到抑制。為了維持生理機能的正常運作,海洋生物必須想辦法降低體內的離子濃度。例如魚類,為了降低體內的離子濃度,會大量的喝入海水,減少尿量,另外也會透過魚鰓或是腸胃道排出過量的鹽份。而海龜的眼睛也有腺體,可將體內過多的鹽份排出,所以常被誤會以為海龜也會掉眼淚呢!!

此外,另一個很重要環境因子,溫度,主要會改變生物體內代謝的速率。通常海洋的溫度是很穩定的,但還是會依地球不同地理區,產生不同的海洋溫度。高溫的環境下,生物代謝作用增加,相反的,溫度愈低,生物代謝速度減緩。而在海水中,生物的體熱會不斷的散失,因此,有些生物能夠藉由肌肉的運動,產生更多的熱能抵抗低溫的海水,例如鮪魚或是鯊魚等,稱為內溫動物;而有些動物則無法產生足夠的熱量,熱能不斷流失到環境中,導致體內的溫度和周遭的環境變化一致,這種生物稱為內溫動物。

海洋生物,從最細小的單細胞生物到世界上最大的動物,不管體積大小都必須適應海洋的環境,對於單細胞的微生物而言,表面積與體積比例較大,可以方便運用簡單較不消耗能量的擴散或滲透運動,調節鹽度及溫度。對於大型的海洋生物,因為表面積與體積的比例較小,不容易運用擴散或滲透作用,必須發展更複雜的生理循環機制,克服高鹽與溫度差異的環境。多變的海洋環境,造就了多樣的生物,而不同的生物特色,也會間接的改變海洋環境,海洋就像是一個巨大生命體,在生物與非生物間的交互作用之下,不斷的展開一頁頁新的生命旅程。(851)

微生物

有一類生物,你無法用肉眼看見,卻緊緊連繫著整個生物圈的循環。他可以存活在高溫炙熱的火山熔岩下,也可以在寒冷高壓的海底深淵。他是地球上最早出現的古老生物,構造雖然簡單,卻讓生物學家們持續探索著至今無法了解的生命多變與奇妙。他就是微生物。

海洋微生物不但是所有生物演化的起緣,也是大部分海洋生物的食物來源,支撐著整個海洋食物鏈。海洋微生物包含著各類微小的生命,如屬於原核生物的細菌與古菌、單細胞藻類、原生生物。細菌在海洋中的角色主要在分解有機物質,使營養能再次循環利用,另外有些細菌如藍綠菌也會進行光合作用或是固氮作用(將空氣中的氮氣轉化成可供生物利用的氨基酸),產生能量提供其他生物利用;此外,有些深海海洋生物如章魚或是烏賊,都會和細菌共生,因為這些共生細菌會發出生物螢光,深海生物可以利用這些螢光在黑暗之中和自己的同伴溝通或是攝食。有些共生細菌可以保護共生生物,像是河豚體內的河豚毒素竟然不是河豚自己產生的,而是由其共生細菌所分泌的毒素,藉以保護河豚。另外,最讓科學家驚嘆的是,在深海中沒有陽光的照射,無法支持光合作用的進行產生能源,但有些細菌卻利用海底熱泉的硫化氫產生化學反應生成能量,提供深海生物能量來源,如台灣的龜山島海底熱泉,就是這樣特殊的生態系。除了細菌,其他微生物如單細胞藻類的矽藻,則是寒帶海域最重要的生產者,而渦鞭毛藻則是讓美麗珊瑚健康存活的共生藻。另外原核生物中的有孔蟲、放射蟲或纖毛蟲等也都是海洋中重要的微生物,因為他們的身體是由碳酸鈣或是矽酸鈣所組成,當他們死亡時,這些殼體都是海底沈積物最主要的來源。

海洋微生物雖然渺小,卻是海洋中生態循環的隱形幕後推手,從海洋形成的初始到現今你我眼中的大海,他都不曾缺席。當你低頭望下那透明淨藍的海水,別忘了其中含著豐富的海洋微生物,大海中的小巨人。

植物

炎熱的夏天,一盤爽口涼拌海藻或是石花凍冰,清涼消暑,被視為是避暑聖品;而最近頗受愛美人士喜愛的最新流行減肥聖品-寒天,或是養顏美容的海藻健康食品或海藻面膜等,都是利用海藻所開發出產品。海藻跟我們的生活息息相關,但你是否知道這些海藻到底是什麼樣的生物呢?他是植物嗎?從他綠色的葉狀結構乍看之下似乎和植物ㄧ樣,但若仔細研究你會發現海藻其實和植物有很大的不同處喔!

藻類和植物最大的不同在於藻類沒有微管束組織,也就是沒有根、莖、葉的構造,也不會開花結果。不過,藻類還是有類似葉片形狀,或是像根一樣附著器,提供海藻固定在礁岩上,並且也有葉綠素可以行光合作用,因為種種外型上的相似處,使得大部分的人都以為他們是同一種生物。目前大型海藻依其所含的色素種類、儲存物質、細胞壁成分、細胞構造、生長形式等不同特徵,可以分成三大類:綠藻、褐藻、紅藻。台灣的海藻大多都是一年生,以冬春二季是海藻生長最茂盛的時期。每一種藻類生長的位置不大相同,主要是因為所含的色素種類不同,所需光波長也不同。在較陰暗的地區或深海中,以含藻紅素或藻藍素的紅藻為主,因為這兩種色素較葉綠素更能吸收藍、綠光。而只含葉綠素和胡蘿蔔素的綠藻,則主要分佈在潮間帶的上部或日光可及之處,如石蓴。當然還有許多其他原因也會影響海藻的分佈,如底質、溫度、潮汐等因素。台灣東南部主要受到高溫高鹽的黑潮暖流影響,使其海藻種類分佈與北部極為不同,在北海岸主要盛產紫菜、頭髮菜、石花菜等溫帶性海藻;在南部則多以熱帶性海藻,如松藻、仙掌藻、蕨藻為主。

海藻不但提供人類高經濟營養價值,對於海裡其他生物而言更是重要。除了可以行光合作用,提供水生生物氧氣及食物,也是許多動物的棲息、產卵、避難的場所。像是墾丁的馬尾藻,每當初春長成數公尺的藻林,各種珊瑚礁魚類悠游其中,宛如進入海底森林。此外,在台灣西北部海岸,有些具有鈣化能力的藻類,如珊瑚藻,經過六千多年累積,形成廣闊的藻礁,提供海濱生物另一種棲地環境。(814)

無脊椎動物

世界上的動物千奇百種,為了方便生物學家整理分類,將動物依其是否有脊椎,分類為有脊椎及無脊椎動物兩大類。在海底世界中,百分之七十的動物屬於無脊椎動物,而有些無脊椎動物甚至只出現在海洋中,千奇百怪的型態與樣貌,繽紛亮麗的顏色,讓人驚嘆著大自然豐富的生物多樣性。

目前海洋無脊椎動物約可分為16門,從最原始的海綿動物門,逐漸演化成具有組織器官的棘皮動物門(如海星、陽遂足等)。海綿,沒有複雜的組織結構,是最簡單的多細胞動物,固著在海底藉由流動的水流,過濾海水獲得食物。刺細胞動物,如珊瑚、水母等,他們具有輻射對稱的身體,可以利用其特別的刺細胞構造,抓住獵物。而隨著演化,更進一步的變成兩側對稱的生物,如扁蟲、紐形蟲、線蟲、環節動物等,此時他們已發展中樞神經系統,大部分都屬於海底底棲生物,有些也會寄生在其他較大型的海洋生物上。此外,就是具有柔軟身體的軟體動物,軟體動物為海洋動物中數量最龐大的一群,包括腹足類(螺)、雙貝類(蛤、牡蠣)、頭足類(烏賊、章魚)等,通常他們會有堅硬的外殼(頭足類除外,他們的外殼已經退化隱藏在體內,或已消失),以及用來刮食的齒舌構造,神經系統也發展愈來愈複雜。另外,占全世界數量最多的動物種類,節肢動物,在海洋中同樣的很豐富,他們除了分節及兩側對稱的身體外,還有一個重要的特色就是具有外骨骼及附有關節的側肢,這也是他們可以適應各式各樣的生存環境的主要因素。其中從小型的甲殼類生物(橈足類、藤壺等)到大型的甲殼類動物(龍蝦、螃蟹等),多樣的生物,與其他種類生物間的交互作用,構織出精彩的海洋生態。最後,介紹的這類生物為海洋中特有的無脊椎動物,就是棘皮動物門,其中包含海星、海膽、海參、海百合等。他們的成體為輻射對稱,並具有內骨骼,不過有時突出成刺狀的內骨骼,外面包附一層薄薄的組織,彷彿具有一層有刺的皮膚,如海膽,這也是棘皮動物的名稱由來。此外,特化的水管系統也是棘皮動物的一大特徵,可以調節液壓,並由肌肉延伸出特化的管足構造,具有行走或抓取食物的功能。

海洋是生命的起源,由海中豐富多樣的無脊椎動物即可窺知一二,在古老的大海中,保存著許多經歷數個世紀,幾次大滅絕後殘存的生命,若能夠進一步的瞭解這些生物,也許能慢慢明白自然中生命演化的歷程。

魚類

你是否曾在水中奮力的踢著雙腳,想要追逐一群魚群,卻發現在這藍色的世界裡,自己是多麼的笨拙,而那魚群們,卻只是優雅的擺動著流線身軀,忽而左忽而右,遨遊在藍色大海中。魚類是地球上最早出現的脊椎動物。約在五億年前的奧陶紀就已出現。他也是目前脊椎動物中物種最多的生物,約有二萬四千多種,而其中海洋魚類就佔了一萬五千多種,隨著研究科技的進步,海洋生物學家不斷發現新的物種。

現今的魚類可以分成三大類,無頷魚、軟骨魚、硬骨魚。無頷魚是一種最古老的魚類,沒有上下顎,無法咀嚼食物,只能利用銼刀狀的口戳破寄主的皮膚,吸食血液或組織。目前尚存的無頷魚有盲鰻、八目鰻。由於八目鰻生長在溫帶地區,因此台灣只有盲鰻,分布在東台灣海域。軟骨魚,如鯊魚、魟、鮫等。軟骨魚的骨骼皆由軟骨所構成,全世界最大的魚類,就是屬於軟骨魚的鯨鯊,俗稱豆腐鯊,他的體長可以達到18公尺以上。雖然鯨鯊體型龐大,但他卻是一個溫柔的巨人,行動緩慢且以濾食浮游生物為生,所以又被漁民稱為〝大憨鯊〞,目前,因受漁業過量補抓,已被國際保育組織列為保育類生物。由於過去台灣一直是鯨鯊的消費大國,為了保育生物,漁業署規定每年有限量的補抓鯨鯊,一旦數量達到上限,全面禁捕、禁售、禁進出口!除了軟骨魚,大部分的魚類仍屬於硬骨魚,他們具有上下顎、魚鰓及鰓蓋、明顯的魚鰭、通常也都具有泳鰾。硬骨魚的魚鰭通常是為了控制游泳方向或是加速,而鯊魚的尾鰭上長下短,主要是控制浮力,和硬骨魚的尾鰭有很大的不同。海洋魚類生活在鹽度極大的環境下,為了要保持身體內部的離子平衡,必須藉由腎臟及鰓維持體內滲透壓平衡,避免體內水分大量的流失。由於硬骨魚占所有魚類的百分之九十,幾乎分佈在地球上的所有水域,也形成了各式各樣不同的生活形態及機能。

台灣四周的海域,從數公尺的淺海珊瑚礁海域至深達數千公尺的深海海域,地形分佈多變,使得魚類種類數目多樣。目前由中央研究院生物多樣性中心魚類生態及進化研究室,製作台灣魚類資料庫,提供豐富的台灣魚類資料,使民眾可以對台灣的魚類有更進一步的認識與瞭解。

哺乳動物

從生命發生之初,不斷的在這藍色星球上演化著,三億年前,從海洋到陸地,不斷改變他的形式與樣貌,為了適應陸地,呼吸是第一個必須克服的難題。肺,一種內部的囊狀構造,吸收空氣中的氧氣,以供身體循環利用。除了呼吸,離開了充滿水的環境,乾燥的空氣,也是另一項難題,為了避免體內水分的流失,陸域生物長出了厚厚的皮膚提供保護。爬蟲類、鳥類、及哺乳類,皆克服這些難題,成功的存活在陸地上。然而,當陸地的生物蓬勃發展時,卻有一群生物,選擇了生命的初始地,重回了大海的懷抱。

海龜,屬於爬蟲類,為外溫動物(體內的代謝熱會流失到環境中),或稱變溫動物(身體的溫度會隨著周遭環境溫度的改變而變化),大部分都生活在海裡,但在生產的季節,卻會回到陸地產卵。全世界的海龜只有五種,玳瑁、綠蠵龜、赤蠵龜、欖蠵龜和革龜,主要分布在印度太平洋熱帶海域,而這五種海龜都曾在台灣出現過,但以綠蠵龜較常見。由於海龜上岸產卵時,需要安靜無人為干擾的海岸,而台灣大部分的海岸都已開發,因此,愈來愈難觀察到海龜的出現,目前所有的海龜都被列為國際保育類生物。

海鳥,和海龜一樣,主要仍是在陸地上產卵,但大部分的時間,都在海面上搜尋覓食。為了適應海上的生活,有些海鳥腳上會形成蹼,方便在海中追逐食物,此外,鼻管上具有鹽線構造,可以排出過多鹽分;而為了適應在海風下飛行,修長的翅膀與善於利用氣流的飛行技巧,是與陸鳥最大的不同處。

海洋哺乳動物,包括鯨目:鯨魚、海豚,及食肉目:海獅、海豹、海象、海牛、海獺等。台灣目前只有觀察到鯨目的分佈。鯨目可分為齒鯨和鬚鯨,是海洋中主要的大型動物。根據考古研究,五千萬年前,鯨豚的祖先們應為具有四隻腳,生活在潮間帶的中爪獸,為了回到海洋中生活,前肢漸漸演化成像胸鰭的構造,而後肢則逐漸退化,延伸的脊椎特化成像尾鰭的構造。此外,為了方便呼吸,位於前方的鼻孔漸漸移到頭頂上方;身上的皮毛也漸漸退去,形成光滑的皮膚,流線型的身軀,這種種的改變都是為了方便在海中生活。台灣過去鯨豚的資料十分缺乏,近幾年來,由於賞鯨活動的盛行,使得更多的學者與民眾關心這群海洋的精靈。當我們在海上與這群鯨豚相遇時,心中那份莫名的興奮與悸動也許是來自於那血液中的海洋記憶。