海洋生物學

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海洋生物學研究嘅各種海中生物生態系統

海洋生物學粵拼hói jo̖eng sāng ma̱t ho̱k英文marine biology)係生物學嘅一個子領域,專門研究海洋生物(泛指啲住喺入面或者海邊生物)同海洋生態系統。包括咗哺乳類(例如鯨魚)同埋無脊椎動物(包括珊瑚軟體動物呀噉)-總之係住喺海入面或者海邊嘅生物,都屬於海洋生物學嘅範疇[1]。除此之外,海洋生物學仲好睇重研究呢啲生物之間嘅關係[2],例如珊瑚礁就係一種好出名嘅海中生態系統,一座珊瑚礁由大量嘅珊瑚組成,而且會吸引好多生物聚集,包括係會食珊瑚嘅多種海星以及係匿埋喺珊瑚入面避開獵食者嘅多種魚噉[3]

海洋生物學係生物學當中嘅重要一環:喺廿一世紀初,海霸咗地球表面面積嘅成大約 71% 咁多,而世上現存嘅生物物種有好多都係生存喺海入面嘅[註 2][1];而且對進化論地球史嘅研究指,地球最早期嘅生命就係始於地球個海嗰度嘅,所以研究生命起源生物學家普遍都好有興趣研究某啲海洋生物[4]。因為呢啲緣故,針對海洋生物嘅研究對了解生命嚟講極之重要。

除咗科學理論上嘅價值之外,海洋生物學研究仲有返咁上下實用價值:海洋生物能夠創造好多經濟價值,例子有多種嘅魚同軟體動物組成糧食嘅重要一環、珊瑚礁幫旅遊業手招客[5]、同埋嚟自抹香鯨身體嘅龍涎香俾人攞嚟整香水[6]... 呀噉;海洋生物學上嘅研究幫手增進人類對呢啲事物嘅理解,好多時都間接幫咗手提升人類由呢啲事物嗰度攞到嘅經濟價值。

基礎[編輯]

定位[編輯]

睇埋:生物學同埋鹹水

生物學(biology)係專門研究生命科學領域[7],而海洋生物學就係生物學嘅一個子領域,專研究同有關嘅生命:定義上係指覆蓋住地球表面大約 71% 嘅面積嘅一大片鹹水;鹹水係指濃度高過 3.5% 嘅-每 1 公升嘅鹹水就有超過 35 咁多嘅鹽喺裏面[註 3][8];海嘅深度不一-近陸地(地球表面冇俾水覆蓋嘅地方)嘅海好多時都好淺水,得嗰幾米深,但離陸地遠啲嘅海就可以深得好交關,例如位於太平洋西部嘅馬里亞納海溝(Mariana Trench)噉,馬里亞納海溝某啲地方據探測有成超過 10 公里咁深-相比之下,廣州周大福金融中心大約係 530 米咁高,即係話兩棟周大福金融中心疊埋一齊就大約係 1 公里多少少,而馬里亞納海溝嘅最高深度係呢個數值嘅大約 10 倍左右[9]。海洋生物學研究嘅就係住喺海入面或者海邊(海同陸地之間嘅交界)嘅生命[1]

海同海邊嘅環境特性往往都會對生物嘅生存同進化造成具體嘅影響。舉個例說明,海洋生物嘅一個出名特點係少兩棲類學名Amphibia)-兩棲類嘅例子有青蛙,呢個動物其中一個特性係啲皮膚有高嘅滲透性,容易俾水或者鹽等嘅物質通過,而通常係鹽會由鹽多嗰邊擴散過去鹽少嗰邊;噉即係話一旦隻兩棲類浸入鹹水,身體(鹽少嗰邊)就會勁俾海水(鹽多嗰邊)嘅鹽入侵;跟住呢樣嘢就會造成隻兩棲類動物體內鹽嘅濃度高得滯,並且搞到佢哋體內嘅化學過程失衡,最後引致死亡。因為噉,絕大多數嘅兩棲類都頂唔順鹹水[註 4],而自自然然海洋生物學啲研究對象基本上係冇兩棲類咁滯[11][12]。由呢個例子可見,海洋嘅環境會對生物造成某啲獨特-第啲環境唔會有-嘅挑戰,所以喺海洋環境當中生活同進化嘅生物物種梗會有某啲共同特性,例如佢哋冚唪唥都起碼要頂得順鹹水。噉亦都表示,科學家有理由將呢啲生物擺埋一齊研究-呢啲針對海洋生物嘅研究就形成咗海洋生物學[1]

研究方法[編輯]

講解米勒-尤里實驗嘅短片(英文)
睇埋:科學方法水肺潛水同埋潛水艇

喺研究方法上,海洋生物學同第啲生物學領域大同小異,都會係噉用實驗觀察等嘅方法嚟驗證有關海洋生物假說-呢樣就係所謂嘅科學方法(scientific method)。海洋生物學嘅實驗好多時係喺實驗室入面整一啲模擬某啲海洋環境嘅情況,並且試驗吓呢啲環境會對想研究嘅生物或者生命過程(例如係某啲生物生存必需嘅生物化學反應)造成咩影響;簡化噉講,即係將啲生物同生命過程擺入去一啲水缸裏面,而啲水喺溫度化學成份等嘅變數上設好咗,於是海洋生物學家就可以睇吓「呢個環境會對生物或者生命過程造成咩影響」[13]

舉個具體例子說明,米勒-尤里實驗(Miller-Urey experiment)就係一個好出名嘅生物學實驗:

  • 模擬環境:喺米勒-尤里實驗當中,研究者嘗試喺實驗室嗰度模擬早期地球(大致上指地球喺形成之後頭嗰 10 億年嘅樣)嘅海環境;佢哋攞一個封閉容器,喺裏面設置一個喺各種條件上好似同早期地球個海噉嘅環境(將啲水嘅化學成份、溫度同壓力等嘅物理特性設成同早期地球個海相似);
  • 郁手測試:跟住研究者就郁手行個系統,發覺呢個環境的確有可能自然噉引起一啲能夠將無機化合物變成有機化合物嘅化學反應,而有機化合物包括咗氨基酸等生命必需嘅化合物。呢個實驗表示,早期地球個海的確有可能自發噉出現一啲能夠將冇生命嘅嘢變化做有生命嘅嘢嘅化學反應(一句想驗證嘅假說)[14]

除咗實驗性質嘅研究之外,海洋生物學家仲會做實際嘅考察,去觀察實驗室外面嘅海洋生物,包括係出海去影海洋生物,又或者係攞一啲海洋生物或者海水做樣本返去實驗室嗰度分析同研究。喺呢啲過程當中,海洋生物學家會用到一啲第啲生物學領域未必會用到嘅架生,例如啲海洋生物學家好多時都會索性親身孭住個潛水氣缸潛落水底,去拍攝自然環境入面嘅海洋生物;甚至會坐住潛水艇潛入去深啲(唔靠潛水艇去會好危險)嘅海嗰度,觀察嗰啲環境入面嘅海洋生物[15]

海洋生物[編輯]

內文:海洋生物
睇埋:浮游生物

海洋生物泛指一啲主要住喺海入面或者海邊嘅生物:到咗廿一世紀初,海都仲係有好多人類未探索過嘅地方(尤其係深海),所以原則上應該仲有好多海洋生物物種係人類仲未發現嘅;不過就算係噉,齋睇已知嘅海洋生物物種嘅話,已經睇得出有好多個嘅生物都有物種係住喺海裏面或者海邊嘅。例如淨係睇脊椎動物噉,無論係哺乳類(有鯨魚)、雀鳥(有企鵝)、爬蟲類(有海龜)等幾個綱都有成員屬海洋生物[1]。淨係講海洋動物嘅話:

魚類[編輯]

內文:鹹水魚

鹹水魚(saltwater fish)顧名思義係指住喺鹹水入面嘅,佔咗魚物種嘅大約 60% 左右。直至 2016 年為止,已知嘅魚物種當中有成超過 20,000 個種嘅都係鹹水魚,第啲脊椎動物嘅綱(爬蟲類等)加埋都冇魚咁多屬海洋生物嘅成員[16],而且海魚好多樣化,有啲成員係食齋嘅,會食等嘅海洋植物維生;又有啲海魚係食肉或者乜都會食嘅,會靠食啲細隻嘅無脊椎動物或者浮游生物維生,例如吞拿魚(學名:Thunnini)同埋魔鬼魚(學名:Batoidea)都係噉[17]

除此之外,鹹水魚仲包括咗好似鯊魚(學名:Selachimorpha)呢啲大型嘅成員:好多物種嘅鯊魚都係大條又兇猛嘅獵食者;例如大白鯊(great white)噉,一條成年嘅大白鯊閒閒哋可以生到去成 4.5 米長,而大條嘅大白鯊仲可以去到成 6 米咁長,佢哋去親咩環境都會成為當地嘅頂級獵食者(apex predator;喺食物鏈最高級位置嘅物種,淨係有佢獵食第啲物種,但冇第啲物種能夠獵食佢)。喺廿一世紀初已知最大隻嘅鯊魚係鯨鯊(whale shark)-個名意思係「好似魚咁大條嘅魚」[註 5],鯨鯊係世上已知最大條嘅魚-根據紀錄,目前度過最大條嘅鯨鯊有成 18.8 米咁長,而佢哋嘅巨型身體令到獵食者難以獵殺佢哋,亦都令到鯨鯊呢個物種冇天敵可言[18]

對人類嚟講,鹹水魚會創造好多唔同嘅經濟價值:好似吞拿魚同三文魚等嘅多種海魚都係糧食嘅重要部份,例如三文魚就出嗮名啲肉有豐富嘅蛋白質奧米加三維他命 D[19],成日俾人攞嚟整壽司等嘅嘢食;另一方面,又有唔少海魚因為外形俾人覺得好睇,而成日俾人擺喺水族館觀賞魚或者養嚟做寵物,例如小丑魚(clown fish)同藍刀鯛(blue tang)都係噉,當中小丑魚同藍刀鯛仲受歡迎到做埋電影嘅主角。而且好似鯨鯊等嘅魚仲會為水族館或者旅遊業招客[20]

爬蟲類[編輯]

內文:海洋爬蟲類

有一啲爬蟲類都屬海洋生物:廿一世紀已知嘅海洋爬蟲類大約有 100 個物種;呢啲物種包括咗海龜灣鱷海蛇呀噉;呢啲海洋爬蟲類游水冇問題,但大多數都係需要返上陸地嗰度生蛋,所以通常都會住喺比較近陸地同淺水嘅海域,好少可會出到去遠洋帶(指完全掂唔到陸地嘅海域)嗰度;例如係海龜噉,海龜出嗮名啲交配過後會爬上去沙灘嗰度喺啲入面掘窿生蛋,而啲海龜仔出世之後就會成大羣噉一路嘗試避開想獵食佢哋嘅海鳥,一路爬返入去海度,形成一個吸引好多人睇嘅奇觀[21]

喺廿一世紀初,有唔少海洋爬蟲類都受到威脅。例如喺目前世上 7 個物種嘅海龜當中,得一種唔係瀕危物種:廿一世紀初嘅人類好鍾意去沙灘玩,而海龜係需要上沙灘嗰度生蛋先至可以繁衍嘅,人類嘅活動好多時都會搞到啲海龜乸唔敢上岸生蛋或者係破壞生咗落嚟嘅蛋,影響咗海龜嘅繁殖;人類造成嘅海洋污染又會對海龜造成危害,例如人揼落去海嗰度嘅膠袋噉,研究發現海龜成日都會當咗啲膠袋係白蚱所以食啲膠袋落肚,搞到佢哋腸胃出問題[22];而且仲有啲地區(例如馬來西亞)嘅人仲會攞海龜蛋嚟食。研究指,有唔少嘅海洋爬蟲類都因為人類嘅活動而瀕危,或者係開始移居去冇咁多人類嘅地方[23]

雀鳥[編輯]

內文:海鳥

海鳥泛指住喺海入面或者海邊嘅雀鳥。到咗廿一世紀初,學界對海鳥嘅定義有唔少爭議,例如係詏「一隻雀鳥物種要花幾多時間喺海入面或者海邊活動,先算係海鳥」等嘅問題,而且有啲俾人當係海鳥嘅雀鳥有陣都時會飛去內陸得好緊要嘅地方,例如海鷗雖然一般俾人覺得係海鳥,但佢哋有時可以去到離海邊成幾千咁遠。一般嚟講,海鷗信天翁企鵝同埋身為美國象徵嘅白頭海鵰(bald eagle)等都會俾人當係海鳥[24]

海鳥都相當多樣化:有唔少海鳥都係識飛嘅食肉動物,例如白頭海鵰就出嗮名係海上猛禽,成日都會喺海邊嘅上空嗰度一路盤旋,一路捕住下面有冇獵物(主要係啲游得近水面嘅魚),而佢哋一旦見到獵物就會以高速度向下俯衝,再用佢哋強而有力又尖銳嘅一嘢插入獵物嘅身體,令獵物走唔甩[25];另一方面,海鳥又包括咗企鵝,企鵝唔識飛而且喺陸地上郁動得唔係咁快,但佢哋就出嗮名游水叻,一入咗水就能夠做到以每個鐘頭 6 - 9 km 咁快嘅速度嚟游,當中有啲物種仲可以去到每個鐘頭 36 km 咁快,用呢種高速度嚟捉魚食或者避開獵食者,而且佢哋仲能夠喺冇任何嘢幫助嘅情況下,潛水潛到去成 170 至 200 米咁深嘅水嗰度[26]

哺乳類[編輯]

內文:海洋哺乳類

有唔少哺乳類都係靠海嚟生活嘅。喺廿一世紀初,已知嘅海洋哺乳類總共有 129 個物種咁多[27],有五大類:

呢啲動物對海嘅依賴程度不一:有啲海洋哺乳類係完全靠個海生活咁滯嘅,例如鯨魚就係噉,鯨魚連生仔都會喺水入面進行,而且佢哋冇乜能力喺陸地上面活動,一旦上咗陸地就會死得好快(可以睇鯨魚擱淺);有啲海洋哺乳類就係多數時間都喺水入面活動,但會上岸做某啲重要嘅生命活動,例如海獅就係噉,海獅响身體結構上明顯啱游水多過啱喺陸地上面行,但佢哋會上陸地嗰度交配;另一方面,好似海獺同北極熊噉,佢哋嘅身體結構明顯適合喺陸地上面活動(有發達嘅可以行路),會花相當多嘅時間喺陸地上面活動,但成日都因為「要獵食喺水入面嘅獵物」等嘅原因而游水潛水[28]

同一般嘅哺乳類動物比起嚟,海洋哺乳類進化到好識潛水:同一般嘅哺乳類一樣,現存嘅海洋哺乳類都係用唞氣嘅,唔似得魚噉可以有用嚟直接由水嗰度攞;噉亦即係話,就算係好似鯨魚呢啲冇咗水會死嘅海洋哺乳類都好,都梗要每隔一段時間就返上去水面嗰度唞吓氣;不過海洋哺乳類物種就往往進化到極之擅長閉氣,例如抹香鯨(sperm whale)喺呢一點上就好出名[註 7]-抹香鯨喺水面唞咗一吓氣之後,就能夠做到連續噉喺水底嗰度活動一路閉氣閉成兩個鐘頭咁耐[29]

無脊椎動物[編輯]

內文:海洋無脊椎動物
睇埋:刺胞動物軟體動物甲殼動物同埋海綿動物

除咗脊椎動物之外,有好多個無脊椎動物都有成員係住喺海入面或者海邊嘅(海洋無脊椎動物),甚至乎係成個門或者綱嘅物種都係以海洋生物為主嘅。海洋無脊椎動物跨越咗超過 30 個嘅生物,當中出名嘅海洋無脊椎動物有櫛水母白蚱海葵等嘅刺胞動物Cnidaria)、軟體動物Mollusca;包括魷魚八爪魚等嘅頭足綱動物)、節肢動物Arthropoda;包括龍蝦等嘅甲殼動物)同海綿動物Porifera)呀噉。當中海綿動物就出名在歷史久遠得好交關-對化石做嘅研究顯示,海綿動物早喺 5.41 億年(寒武紀)甚至更早之前嘅時代經已存在[30]

海洋無脊椎動物相當多樣化

  • 有啲海洋無脊椎動物極之簡單,「原始」到就連都冇,例如白蚱噉,白蚱冇腦而且全身得嗰 5,600 粒神經細胞(neuron;一種特化嘅細胞,曉用微電流等嘅方式射訊號)左右-相比之下,一個成年嘅人腦有成 8.6 × 1010 粒神經細胞咁多[31],而海綿就甚至連神經細胞都冇[32],呢啲動物都冇乜智能可言;
  • 另一方面,好似八爪魚等嘅頭足綱動物都係無脊椎動物,但就複雜好多-例如係八爪魚噉,八爪魚有大約 300 個物種,而一隻典型嘅成年八爪魚全身有成 5 億粒神經細胞咁多,佢哋嘅腦相當複雜,呢啲咁複雜嘅腦賦予佢哋高度嘅智能,令佢哋曉用架生,例如試過有海洋生物學家睇到八爪魚攞椰子嘅殼等硬淨嘅物件嚟好似噉用[33],而且仲試過有水族館嗰度養住嘅八爪魚成功呃到水族館嘅工作人員逃離水族館[34]

對人類嚟講,海洋無脊椎動物係另一個重要嘅糧食來源,好似粵菜入面都有好多用海洋無脊椎動物煮嘅餸菜,例子有蒜茸扇貝攋尿蝦白灼蝦呀噉。

海洋棲息地[編輯]

內文:海洋棲息地
睇埋:入海口同埋海洋生態系統

海洋生物學家將佢哋研究嘅生物物種分類嗰陣好多時都係靠棲息地嚟分類嘅。海洋生物學上比較多人研究嘅嘅海洋生態系統有以下呢啲:

  • 海邊:海邊係指陸地同海之間嘅交界;呢啲空間經已充滿咗好多生命活動,例如係會上沙灘生蛋嘅海龜、喺海邊捉食嘅各種海鳥、同埋俾沖咗上岸嘅各種生物(常見嘅有海星白蚱)呀噉。除此之外,有好多主要响陸地上生活嘅動物都好興喺海邊嗰度徘徊,想執一啲俾浪沖咗上岸嘅生物嚟食[35]
  • 珊瑚礁(coral reef):珊瑚礁係地球上最密集最多樣化嘅棲息地之一,係由珊瑚(學名:Anthozoa)等曉累積嘅動物喺岩石上面建立嘅,會吸引好多生物-例如係會食珊瑚嘅棘冠海星,仲有係小丑魚等鍾意匿埋喺珊瑚入面避開大隻獵食者嘅細魚噉,都會喺珊瑚礁嗰度聚集。珊瑚礁呢家嘢喺熱帶嘅淺水區嗰頭最常見,不過都有啲珊瑚能夠生存喺凍啲或者深啲嘅水嗰度[36]
  • 遠洋帶(pelagic zone):遠洋帶係指開放嘅海,即係指海當中遠離陸地嘅一橛;一笪遠洋帶可以想像成一嚿由海水組成嘅圓柱體,周圍都掂唔到陸地;一般嚟講,遠洋帶嘅養份會少啲,唔似得例如珊瑚礁或者海藻林噉,會有大柞植物喺度聚集同埋做光合作用生產養份,即係話遠洋帶會冇咁多嘢食俾動物攞嚟維生,所以相對嚟講冇咁多生命活動。順帶一提,遠洋帶嘅生命活動往往都會為深海提供養份-喺遠洋帶死咗嘅動物會沉落去深海嗰度,成為深海生物嘅一大養份來源[37]
  • 深海(deep sea):一般嚟講,海面以下超過 1,000 米深嘅區域就可以算係深海;一到咗超過 1,000 米深,太陽光就完全穿透唔到上面嘅海水,所以深海係完全漆黑一片嘅,亦即係話喺呢啲地方,植物因為做唔到光合作用所以生唔到,噉亦都表示响深海嗰度唔會有動物係食齋嘅,呢啲動物一係就食肉獵食第啲深海動物,又或者係食腐食嗰啲由遠洋帶沉落嚟嘅死屍[38]。深海係一種相當極端嘅環境:除咗冇光之外,深海生物仲要面對極大嘅壓力-正常嚟講,愈深水嘅地方壓力就愈勁,據估計,一隻喺海底 1,000 米深嘅地方活動嘅動物要承受相當於海面壓力 100 倍咁勁嘅壓力,而再深啲嘅地方壓力會仲勁啲[39];深海仲會因為海底火山而出現極端嘅溫度;因為噉,深海有唔少嘅嗜極生物(extremophile;指一啲能夠頂得順多數生物都頂唔順嘅嘢嘅生物),例子可以睇吓曉由海底火山噴出嘅熱能嗰度攞能量維生嘅巨型管蟲(giant tube worm)[40]

... 等等。

簡史[編輯]

睇埋:生物學史

海洋生物學呢家嘢歷史相當悠久:早喺公元前 4 世紀嘅古希臘哲學家阿里士多德(Aristotle;希臘文:Ἀριστοτέλης)經已有喺度觀察同紀錄自己見到嘅海洋生物[41],不過當時嘅世界仲未有科學方法呢樣嘢;而一般認為,現代嘅海洋生物學係喺 15 世紀後先成形嘅-15 世紀至 18 世紀係大航海時代(Age of Discovery),嗰時嘅歐洲人坐住船遊勻嗮全世界,仲喺世界多地嘅海嗰度採集咗好多唔同嘅海洋生物樣本,呢啲研究都為現代嘅海洋生物學奠定咗基礎[42];而喺 19 世紀中,馬恩島自然歷史專家愛德華·福布斯(Edward Forbes)發表咗一系列嘅學術文章,討論佢對海洋生物同海洋生態嘅觀察,俾人認為係現代海洋生物學-用科學方法研究海洋生物嘅學問-嘅正式開端[43]

海洋生物學同第啲科學領域一樣,唔淨只會靠觀察,仲會想用實驗嚟驗證有關海洋生物嘅假說理論。世上第一間海洋實驗室係法國喺 1872 年開嘅羅斯歌夫生物學觀察站法文:Station biologique de Roscoff),另一間出名嘅海洋生物學實驗場所係美國喺 1903 年開嘅斯卡臘普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)。呢啲研究所都有齊嗮潛水用嘅架生、潛水艇同埋聲納等嘅設備用嚟做海洋生物研究。到咗廿一世紀初,海洋生物學經已有咗龐大嘅知識體系,而且增進人類對海洋生物嘅理解仲有廣泛嘅實用價值,例如對海魚嘅知識幫到手研究點樣更加有效率養殖攞嚟食嘅魚呀噉[44]

註釋[編輯]

  1. 1.0 1.1 藍環八爪魚係世上最嘅海洋生物之一,佢咬一啖經已可以喺幾分鐘之內攞一個大人條命。
  2. 就算到咗廿一世紀初,海仲有好多地方係人類未探索過嘅,所以「現存物種當中有幾多百分比嘅係海洋生物」呢條問題科學家仲未答到。
  3. 順帶一提,淡水定義係「鹽濃度少過 0.5% 嘅水」。
  4. 亦都有一部份嘅兩棲類物種對於鹹水係「頂得順唔會死,但依然唔鍾意鹹水」。
  5. 鯨魚雖然個名有個「魚」字,但查實係哺乳類唔係
  6. 順帶一提,喺生物分類上,海豚係鯨魚下嘅一
  7. 除咗擅長閉氣之外,抹香鯨仲出咗名消化系統會生產龍涎香呢種現代香水會用嘅材料。

睇埋[編輯]

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文獻[編輯]

  • Karleskint, G., Turner, R., & Small, J. (2012). Introduction to marine biology. Cengage Learning.
  • Morrissey J. & Sumich J. (2011). Introduction to the Biology of Marine Life. Jones & Bartlett Publishers. ISBN 9780763781606.

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