溶解盐类的生态作用
(一)生态作用
世间元素水中溶,
八大离子最丰盈。
钾钠钙镁阳居首,
碳氯硫酸阴盛名。
淡盐分属三界限,
半一三度按需订。
生物耐盐分广狭,
适盐渗透生安宁。
行为趋避隔离物,
生理透析分三型。
等渗水涨船高势,
高渗排水吸盐精。
低渗喝水排盐去,
泪腺氯胞勤经营。
离子系数真奇妙,
高者水生不复兴。
【注释】
1.八大离子:海水中的主要离子是钠和氯,镁、硫酸根、钙也有相当数量。内陆水的主要离子包括钙、镁、钾、钠、碳酸根、碳酸氢根、氯、硫酸根8种,这些主要离子的量决定着水的盐度。此外天然水还含有各种微量元素,几乎地球上已发现的元素在水中都能见到。无论是水的总含盐量或离子成分,对水生生物的生活和分布都有重要的影响。
2.半一三度:通常将1000 g水中溶解盐类的克数称盐度。淡水中用离子总量、含盐量或矿化度(g/L或mg/L)等来表示。关于淡水和盐水的界限没有统一的标准,有0.5、1和3三个界限,故称“半一三度”。根据国际湖沼学会1958年的方案,天然水体按盐度可划分为淡水(<0.5)、混盐水(0.5~30)、真盐水(30~40)和超盐水(≥40),其中混盐水又可分为寡盐水(0.5~5)、中盐水(5~18)和多盐水(18~30)。我国水文部门通常按阿列金分类法分为淡水(矿化度<1 g/L)、咸水(1~35 g/L)和盐水(>35 g/L)。生物学家比都尔(Beadle,1959)将内陆水划分为淡水(<3)、低盐水(3~20)、中盐水(20~50)和高盐水(>50),在淡水中又划分出亚盐水(0.5~3)。以上分类体系中淡水的盐度上限有0.5、1或3。以1为界限的依据是水开始有咸味,但这因人的味觉而有差异;以3为界限的依据是在这个界限以内生物区系与淡水没有明显差别,目前这种划分方法较通用。
3.离子系数:水体中1价阳离子和2价阳离子的比值称为离子系数(M/D)。盐度的变化常常联系着离子成分和主要离子比值的改变,因此作用常是综合性的。在盐碱性湖泊中钙、镁离子含量对1价阳离子有拮抗作用,离子系数被看作是水的生态质量的一个指标。离子系数过高对水生生物具有毒性。
(二)水生生物水盐代谢的适应方式
水生适盐多机制,
生理行为构造经。
形态非透外覆物,
甲鳞毛骨渗隔应。
行为适应巧避险,
天涯处处芳草兴。
生理适应分三类,
等高低渗调节明。
等渗代表海蚯蚓,
水涨船高内外平。
高调淡生与海归,
排水吸盐泄器营。
低调盐海水生物,
喝水排盐氯胞灵。
咸水养鱼省能量,
快长质高应推行。
【注释】
1.水生生物水盐代谢的适应方式:在进化过程中,水生生物形成了一系列保持水盐代谢稳定性的适应。具体包括以下几个方面。(1)生理适应:根据渗透关系的特点,水生生物可分为随渗生物(osmoconformer)和调渗生物(osmoregulator)两种基本类型,前者体液的化学成分和渗透压随外界环境的变化而变化,又称等渗生物;后者在外液化学成分波动很大时,内液化学成分和渗透压仅有较小变化,显示有一定调节能力。调渗生物又分为高渗调节和低渗调节。另外,还可通过渗透隔离来适应外界不利的渗透条件。 ①随渗生物:体液的化学成分和渗透压随外界环境的变化而变化,由于海水的盐度高而稳定,并且各种离子的比例稳定且和生物体液相近,不需要复杂的调节机制和额外的能量消耗即可保持正常的体液浓度,因此许多海洋生物,特别是微生物和无脊椎动物属于随渗生物,如海蚯蚓。②高渗调节:淡水生物在淡水中以及广盐性洄游鱼类在淡水中,体内的渗透压高于水环境,主要进行排水吸盐。最普通的形式是借助于发达的排泄器官排水,如淡水原生动物的伸缩泡,轮虫的原肾管,甲壳类的壳腺、触角腺,昆虫的马氏管,鱼类的中肾等。③低渗调节:海水鱼类在海水中属于低渗调节,通常是喝水排盐,如海鸟通过盐腺排盐,鱼类通过鳃上氯细胞排过多盐分。(2)行为适应:选择有利的渗透环境。一些动物对所栖息环境的不适盐度有回避作用。(3)构造适应:形成不透性外覆物,起到渗透隔离作用,如植物的细胞壁、轮虫的被甲、甲壳类的甲壳、鱼类皮肤鳞片、软体动物的贝壳、水生昆虫的几丁质外骨骼、水鸟毛羽和水生哺乳动物毛皮等可以在盐度变化的条件下保证有机体内盐类组成的稳定性。
2. 咸水养鱼的好处:许多淡水生物在盐度2~5之间,其生长和能量利用效率有所增强,如食蚊鱼在盐度为2时生长最快,鲤(Cyprinus carpio)、鲫(Carassius auratus)在盐度为4时生长最快,大型溞在盐度为2时内禀增长率(innate rate of increase)最高,食物的能量利用效率(K1)以3~5时最高。能够进行低渗和高渗双向调节的洄游性鱼类和内陆盐水的广盐性动物,其渗透调节的最佳盐度一般接近体液的等渗点,生长和能量利用效率最高的盐度也和此最佳盐度接近,如花鲈幼鱼的耗氧率和饵料系数均在盐度为15时最低,摄食率和生长率则以盐度为20时最高。