14次 在人類對海洋的探索歷史上，海洋生物學可能是最早開展的，它的研究范圍涵蓋海洋動物、海洋植物以及海洋微生物等。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，海洋生物學已成為 21 世紀海洋科學與生命科學領(lǐng)域中重要的前沿學科之一；同時海洋生物學與醫(yī)學、環(huán)境科學等多學科交叉 --> 研究背景公元前4世紀，古希臘科學家亞里士多德在《動物志》中便記述了170多種海洋生物，但這只是極為豐富的海洋生物的九牛一毛。面對海洋饋贈的豐富的生物資源，人類探索海洋生物的熱情始終不減。如今海洋生物學已成為21世紀海洋科學與生命科學重要的前沿學科之一；同時海洋生物學與醫(yī)學、環(huán)境科學等多學科交叉，也是當今發(fā)展最快、最活躍、并與其他學科廣泛互動的一門學科。1海洋動物海洋幾乎涵蓋所有的動物種類。海洋動物門類繁多，各門類的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點可以有很大差異。微小的有單細胞原生動物，大的有長可超過30m、重超過1.90×104kg的藍鯨。無論大小，人們都對其傾注了許多的研究熱情，因為每個物種都是海洋生物多樣性的組成部分，都在維護海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著重要作用。1.1海洋脊椎動物1.1.1海洋哺乳類，海鳥，海洋爬行類海洋哺乳類，海鳥，海洋爬行類的種類較少，且由于這些處于食物鏈頂端的海洋脊椎動物對海洋污染以及對氣候轉(zhuǎn)變的敏感程度很高，再加上人希臘語中的“海怪”一詞衍生的，由此可見古人對這類棲息在海洋中的龐然大物所具有的敬畏之情。但現(xiàn)代人類似乎對自然已不再有敬畏，將艦船和火炮用于獵捕鯨類，使得鯨的數(shù)量銳減，很多種類如北真鯨(Eubalaenaglacialis)、白暨豚(Lipotesvexillifer)、加灣鼠豚(Pbocoenasinus)已瀕臨滅絕(Romanetal.,2013)。所幸保護工作已在展開，一些環(huán)保組織(如綠色和平、世界自然基金會等)以及澳大利亞、巴西等國政府已介入反對捕鯨。但在發(fā)展中國家，這種保護的理念仍需大力宣傳。1.1.2海洋魚類從遠古人們劃著獨木舟出海捕魚到亞里士多德對115種海洋魚類的結(jié)構(gòu)、繁殖、洄游等方面作系統(tǒng)的記述，再到現(xiàn)在海洋魚類學的蓬勃發(fā)展，人類對海洋饋贈給我們的豐富的魚類資源始終抱著濃厚的興趣。進入21世紀，隨著基因組技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應用，多種海洋魚類(如半滑舌鰨(Cynoglossussemilaevis),大黃魚(Pseudosciaenacrocea),非洲腔棘魚(Latimeriachalumnae))的全基因組測序和組裝已完成，這對于理解海洋生物進化歷程、開發(fā)利用海洋基因資源和揭示海洋生物的生長、發(fā)育、繁殖及其他重要生命現(xiàn)象的分子機制等奠定了重要基礎。1.2海洋無脊椎動物相對于巨無霸似的鯨魚和龐大的魚群，海洋無脊椎動物一般個體較小而容易被人們忽視，但其實它們種數(shù)、門數(shù)最為繁多，占海洋動物的絕大部分。各種各樣的海洋無脊椎動物是研究各類生物課題的好素材。例如烏賊現(xiàn)已是神經(jīng)生物學以及仿生學研究的熱點；牡蠣基因組的破譯，將極大推進對海洋生物逆境適應進化機制的研究(Zhangetal.,2012)；而深海無脊椎動物的研究更是大大地開闊了我們的視野，如今深海無脊椎動物的種群生態(tài)、生理、生化和適應機制等研究都在如火如荼地進行。事實上，海洋無脊椎動物已逐漸從配角走到主角的位置。1.3海洋動物的生態(tài)危機之前我們提到海洋哺乳類，海鳥，海洋爬行類這些大型海洋動物的處境堪憂，實際上，在人類大規(guī)模開發(fā)海洋的背景下，幾乎所有的海洋動物都面臨著生態(tài)危機。海洋無脊椎動物也不例外，許多物種也面臨著滅絕的危險。目前已有1300多種海洋無脊椎動物被世界自然保護聯(lián)盟列為最高保護級別的紅色名錄。以珊瑚為例，32%的造礁珊瑚面臨滅絕威脅。珊瑚一個很重要的生物學特點是，它與一種蟲黃藻共生，而蟲黃藻對環(huán)境的變化非常敏感。近年來的全球變化(包括海水溫度升高以及海洋酸化)使得海洋環(huán)境激烈變化，使得蟲黃藻大量逃逸或死亡，進而導致珊瑚發(fā)生白化和死亡。人類大規(guī)模開發(fā)海洋一方面破壞了許多海洋動物的棲息地(如海龜?shù)漠a(chǎn)卵場所)，另一方面帶來了海洋環(huán)境的污染，赤潮頻繁爆發(fā)。此外，人類必須控制自己的“特殊欲望”，例如亞洲人對魚翅的欲望，這導致鯊魚總數(shù)大幅減少(50年來下降了80%)；對高檔毛皮的需求，導致大量的海豹被捕殺；還有日本人的捕鯨，各發(fā)展中國家對海龜?shù)臑E捕。所有這些都讓海洋生物多樣性的保護變得迫在眉睫。2海洋植物在浩瀚海洋里，除了上述鮮活神秘的海洋動物外，還有一個角色是我們不能忽略的。那就是同樣品種繁多、形形色色的海洋植物。海洋植物也在海洋生態(tài)系統(tǒng)中占有重要的地位，并且資源也異常豐富。海洋植物可以簡單地分為兩大類：藻類植物和種子植物。2.1藻類植物海藻生態(tài)特點以及習性各有不同，其中一類為浮游藻，也稱為單細胞藻類，一般懸浮在海洋里。它們通過光合作用吸收光能，是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者，為魚蝦蟹貝等提供餌料和食物。浮游藻是測量水質(zhì)的指示生物，海水受污染或富營養(yǎng)化都將導致浮游植物的減少或過度繁殖，形成臭名昭著的水華。科學家們將棲息在海底的藻類稱為底棲藻。底棲藻的種類非常豐富：有被喻為“海上莊稼”的海帶；長達300m、素有“海底森林”之稱的巨藻；我國沿海漁民稱之為海菠菜或海白菜的石莼，等等。底棲藻是海洋世界的“肥沃草原”，是海洋饋贈給人類的綠色食品。此外，很多工業(yè)原料(例如瓊脂)也可從藻類中提取。很多藻類的提取物具有抗菌、抗腫瘤活性，為人們制造海洋新藥物提供了重要的來源。2.2種子植物生活在海洋的種子植物種類較少，一般為生活在溫帶海域沿岸淺水中的單子葉草本植物，稱為海草。海草常常成片生長，形成遼闊的“草原”。海草的次生產(chǎn)物或腐爛后，是許多動物的食物來源。這美麗的草原也是海龜、海鳥等大型海洋動物的棲息場所。紅樹植物通常也被認為是海洋植物。紅樹植物為木本種子植物，一般生活在潮間帶，對海水的腐蝕有著驚人的適應能力。漲潮時紅樹可能完全被海水淹沒；但當退潮以后，紅樹植物在海邊形成一片綠油油的蔚為壯觀海上林地。紅樹林有發(fā)達的根系，可以抵御海浪、海水對海岸的侵蝕；另一方面，和森林一樣，紅樹林可以調(diào)節(jié)海洋氣候，穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)。通過食物鏈轉(zhuǎn)換，為海洋動物提供良好的生長發(fā)育環(huán)境。此外紅樹林區(qū)是候鳥的越冬場和遷徒中轉(zhuǎn)站，更是各種海鳥的覓食棲息，生產(chǎn)繁殖的場所。因此，紅樹林在整個海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著極為重要的作用。3海洋真菌目前，已發(fā)現(xiàn)的海洋真菌有500種左右，僅僅是陸地真菌種數(shù)的1%。但和陸生真菌一樣，海洋里的真菌也分解各種腐殖質(zhì)，在生態(tài)循環(huán)中占有不可或缺的地位，為各種藻類提供養(yǎng)料，穩(wěn)定整個海洋生態(tài)系統(tǒng)(Richardsetal.,2012)。此外，和青霉素一樣，某些海洋真菌也因拮抗作用，產(chǎn)生毒殺周邊微生物的物質(zhì)，可應用于海洋藥物的研制。例如Keissleriella屬真菌具有抗腫瘤活性，Aspergillus屬真菌具有強烈的抗菌活性，這些來自海洋真菌的活性物質(zhì)是新藥研制的好材料(Bluntetal.,2013)。此外，隨著人類對海洋的開發(fā)，海洋污染日益嚴重，而海洋真菌(如Pseudomonas屬真菌)可分解眾多的污染物，促進海洋自凈。可以預言，隨著人類對海洋探索的不斷深入，必將發(fā)現(xiàn)越來越多的有趣、神奇的海洋真菌。4海洋微生物海洋微生物分布廣、數(shù)量多，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用。它們還出現(xiàn)在我們一般認為并無可能有生命的地方，例如深海熱液噴口、冷泉口以及海床表面以下800m深處的沉積軟泥中，都發(fā)現(xiàn)有微生物的生命活動。這些生活在極端環(huán)境下的特殊生命引起了科學家們強烈的興趣。眾所周之，給分子生物學帶來深刻革命的聚合酶鏈式反應PCR技術(shù)之所以得到突破和應用，是因為在極端環(huán)境下的嗜熱細菌里發(fā)現(xiàn)了耐熱的DNA聚合酶。而海洋(尤其是深海)里的微生物正是生活在高壓、高鹽、低溫、寡營養(yǎng)等極端環(huán)境里，研究和挖掘這些微生物資源，很可能也會讓我們有意想不到的收獲。例如，目前已發(fā)現(xiàn)多種可降解石油的Bacillus桿菌(Thavasietal.,2011)，這可用于治理泄油污染；此外，許多來自海洋細菌(包括可降解石油的Bacillus桿菌)以及海洋放線菌(Actinomycete)的活性物質(zhì)亦具有顯著的抗腫瘤活性和抗菌活性，已廣泛應用于新藥的研制(Bluntetal.,2013)。5結(jié)論人類最早開展對海洋生物的研究和探索，海洋生物學這門學科歷史也最為古老，它的研究對象包括生活在海洋里的各種動植物和微生物，而如今隨著現(xiàn)代分子生物學以及生物技術(shù)的發(fā)展，空前地促進了海洋生物的研究與利用。人類從海洋中走來，海洋給予人類無窮的力量和豐富的資源，現(xiàn)在是人類回饋海洋的時候了。參考文獻BluntJ.W.,CoppB.R.,KeyzersR.A.,MunroM.H.G.,andPrinsepM.R.,2013,Marinenaturalproducts,Nat.Prod.Rep.,30:237-323http://dx.doi.org/10.1039/c2np20112gPMid:23263727RichardsT.A.,JonesM.D.M.,LeonardG.,andBassD.,2012,Marinefungi:theirecologyandmoleculardiversity,AnnualReviewofMarineScience,4:495-522http://dx.doi.org/10.1146/annurev-marine-120710-100802RomanJ.,AltmanI.,Dunphy-DalyM.M.,CampbellC.,JasnyM.,andReadA.J.,2013,TheMarineMammalProtectionActat40:status,recovery,andfutureofU.S.marinemammals,AnnalsoftheNewYorkAcademyofSciences,1286:29-49http://dx.doi.org/10.1111/nyas.12040PMid:23521536ThavasiR.,JayalakshmiS.,andBanatI.M.,2011,EffectofbiosurfactantandfertilizeronbiodegradationofcrudeoilbymarineisolatesofBacillusmegaterium,CorynebacteriumkutscheriandPseudomonasaeruginosa,BioresourTechnol.,102:772-778http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2010.08.099PMid:20863694ZhangG.F.,FangX.D.,GuoX.M.,LiL.,LuoR.B.,XuF.,YangP.C.,ZhangL.L.,WangX.T.,QiH.G.,XiongZ.Q.,QueH.Y.,XieY.L.,HollandP.W.H.,PapsJ.,ZhuY.B.,WuF.C.,
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