海洋動物生理

海洋動物生理指海洋動物體的各種機能，包括細胞、組織、器官和器官系統的功能。

基本介紹

• 中文名：海洋動物生理
• 解釋：指海洋動物體的各種機能
• 包括：細胞、組織、器官和器官系統
• 學科：海洋動物生理學

定義

研究這些功能，以及它們在動物體內的相互關係和海洋環境對它們影響的學科，稱為海洋動物生理學。由於海洋環境的特殊,動物類型的多樣,形成了海洋動物許多特有的生理機能。研究海洋動物生理，對闡明動物生理機能的進化，發展海洋動物的捕撈業和養殖業，以及保護海洋環境的生態平衡，都具有重要意義。

研究簡史

在20世紀40年代初，蘇聯H.B.普契科夫就出版了《魚類生理學》專著。以後，有關海洋甲殼動物、海洋軟體動物、棘皮動物、海洋哺乳動物等生理學的專著陸續問世。如日本川本信之的《魚類生態生理學》，加拿大W.S.霍爾和D.J.蘭德爾等主編的《魚類生理學》（八卷），日本內田清一郎編寫的《海洋動物生理》和蘇聯B.P.普羅塔索夫的《魚類的行為》，以及《甲殼動物生理學》和《軟體動物生理學》等。70年代以來，電子顯微鏡、超微量測定、遙測、放射免疫、組織化學、微電極細胞內記錄等新技術和新方法的採用，使海洋動物生理研究提高到一個新的階段，並出版了一系列海洋動物比較生理專著。

研究內容

綜述

包括動物生理學所研究的全部內容，其中對感覺生理、呼吸生理、血液生理、營養生理、滲透壓調節以及生殖和內分泌等問題，作了較多的研究。

感覺生理

海洋動物具有各種各樣的感受器，有些是陸生動物所沒有的。

① 光感受器。幾乎所有的海洋動物都有光感受器。最原始的光感受器是腰鞭毛蟲的眼點。以後，進化為腔腸動物、扁形動物、環節動物的眼斑或眼點，蝦、蟹、鱟等節肢動物的由許多小眼組成的複眼。複眼的光感受器屬感桿型,能感受物體形狀和大小,並可辨別顏色。魚類則已具發達的折射型眼，其光感受器是纖毛型。硬骨魚類的視網膜有兩種感受細胞：負責夜視的視桿細胞和負責晝視及色覺的視錐細胞。頭足類的眼與脊椎動物一樣屬折射型，但光感受器為感桿型。

② 視色素。包含在感受細胞內的感光物質，由生色團和視蛋白組成。從無脊椎動物到脊椎動物的視色素生色團都是視黃醛，包括視黃醛1和視黃醛2兩種。大多數海水魚類的生色團為視黃醛1，淡水魚為視黃醛2。在海洋和淡水間洄游的魚類則具有這兩種視色素的混合物。

③ 聲感受器。大多數海洋無脊椎動物沒有專門的聲感受器。魚類有聲感受器，位於內耳迷路下部；側線系統也是一種聲感受器。因此，魚類有聽覺。此外，魚鰾可起感測器作用。海洋哺乳類的海豚、鯨、海豹、海獅、海狗等，具有特殊的回聲定位能力和聲吶系統。海豚的爪狀體能接受由目標反射回來的信息載波，同時產生參考刺激波，使信息載波與參考刺激波相干而形成三維空間的全息圖，因而海豚能識別目標的圖像。海豚大腦聽區發達，聽神經粗大，具發達聽覺，在 3公里外能發現魚群，確定其位置並區分其種類。

④ 側線感受器。魚類和兩棲類幼體等水生脊椎動物適應水中生活所特有的感覺器官。鯊魚和全頭類的銀鮫(Chimaera)都具有複雜的側線器官。側線的基本單位是由一種叫毛細胞的感覺細胞所組成的神經丘。側線的主要作用是感覺水的振動和水流，特別是感受內耳不能感受到的低頻振動（低於200赫）。魚類對1～20赫的次聲也很敏感，和水母一樣，能提前10～15小時感知海洋風暴的到來而游向深海。板鰓魚類頭部的羅氏甕，是側線的同源器官，為溫度、鹽度、水流和電的感受器。

⑤ 平衡感受器。海洋無脊椎動物的平衡囊是最簡單的平衡器官，用來感覺空間位置和游泳方向。海月水母(Aurelia)的平衡囊能感受由風暴產生的次聲波(頻率為8～13赫)。頭足類的平衡囊能感覺低頻聲。魚類的平衡器官為內耳三個半規管和耳石，其機能是檢測旋轉速度的變化及頭部的移動。

⑥ 化學感受器。海洋動物普遍具有的感覺器官。如原生動物最突出的趨化性，腔腸動物攝食過程對谷胱甘肽具有感受作用，軟體動物腹足類主要的化學感受器是嗅檢器，甲殼動物蟹類的嗅覺、味覺由感覺毛擔任。魚類的化學感覺包括味覺和嗅覺，味覺器官是味蕾，嗅覺器官為一對嗅囊。海洋哺乳類齒鯨的嗅覺器官是舌頭。化學感覺對尋找食物、辨別異性、逃避敵害以及洄游定向等，均有一定作用。

⑦ 電感受器。也是一種特殊的側線器官，僅在魚類中發現。魚類利用放電和電感覺進行定位、通訊，有自衛和捕食的機能。電感受器對水壓、溫度和鹽度變化也很敏感。電感受器還能感受磁場。

呼吸生理

絕大多數海洋動物進行的是水呼吸，只有少數動物進行的是肺呼吸(如海蛇、海洋哺乳類)。小型動物（如原生動物、扁形動物）無專門呼吸器官，而是通過其體表取得足夠的氧氣。體積稍大的水母、珊瑚、海綿等動物，通過擴散作用來獲取氧氣。大型動物具有專門呼吸器官，大大增加了呼吸面。鰓是許多海洋動物的主要呼吸器，硬骨魚類的鰓發展達到高峰。海蛇的呼吸器官雖是肺，但在水中通過皮膚攝取的氧氣可達吸入總氧量的33%以上。用肺呼吸能潛水的哺乳動物，對水下環境有特殊的適應能力：體內有較大的血容量，血液具有較大的載氧能力，在氧張力低時能釋放出大量的氧氣。

血液生理

原生動物和比較簡單的多細胞動物（如海綿動物和腔腸動物），可直接從環境中得到氧氣。但後生動物的大多數細胞不與外界接觸，只靠血液循環來運送氧氣。多數海洋動物的血液中具有呼吸色素，能與大量的氧結合。海洋無脊椎動物的呼吸色素有血藍蛋白、血紫蛋白、血綠蛋白等；海洋脊椎動物的呼吸色素是血紅蛋白。

營養生理

動物的生物能量完全依賴於輸入的食物。攝取的食物必須通過消化酶的作用，分解為較小的化學單位，才能為有機體的代謝和生長提供所需要的物質。已知3種常見消化酶，是脂肪酶、蛋白酶和糖酶,分別作用於食物中的 3種主要成分（脂肪、蛋白和糖類）。一般來說，植食性動物有較強的糖酶和較弱的蛋白酶；肉食性動物則相反；雜食性動物有3種酶,且幾乎同等強弱。此外，海洋鑽孔生物的船蛆(Terdo)具有纖維毒酶,以消化纖維素。

滲透壓調節

海洋動物按其與環境的滲透關係，可分為變滲透壓動物和恆滲透壓動物。根據滲透壓調節能力，變滲透壓動物又可區分為滲壓隨變動物和滲壓調變動物。滲壓隨變者只能生活在鹽度變化不大的海水中，屬狹鹽性動物。滲壓調變者可進入鹽度變化較大的環境，屬廣鹽性動物。大多數海洋無脊椎動物屬於變滲透壓動物；海洋魚類屬於恆滲透壓動物。

生殖生理

海洋動物有無性生殖和有性生殖兩種類型。無性生殖包括分裂、裂殖和出芽生殖等，主要是一些海洋無脊椎動物。有性生殖包括卵生、胎生、卵胎生，大多數海洋無脊椎動物和全部海洋脊椎動物都營有性生殖。

有性生殖在功能上有3個連續的過程:性腺發育、產卵和受精、生長和發育。這 3個過程都受生理生態因子影響，特別是受神經內分泌的控制與調節。如沙蠶的變態受腦神經分泌物的控制;章魚(Octopus)卵生長的各個階段，受視腺所產生的促性腺激素調節；海星的性成熟和產卵，由輻射神經產生的性腺刺激物質和卵泡細胞合成的成熟誘導物質組成的激素系統調節。許多動物的性腺通常形成類固醇，但海星的性腺可合成嘌呤，這個發現是很有意義的。

內分泌生理

海洋無脊椎動物的內分泌主要是神經分泌作用；海洋高等無脊椎動物(軟體動物和節肢動物)和海洋脊椎動物具有各種非神經的內分泌腺，產生各種腺體激素，有些受神經分泌物控制。如魚類的內分泌包括神經分泌、腦垂體、甲狀腺、胰島、腎上腺皮質、性腺以及松果體、胸腺和尾下垂體等。

甲狀腺素是含鹵族元素的激素，它對變溫動物的代謝活動起重要作用。如廣鹽性魚類在洄游過程中，甲狀腺素對環境鹽度變化的生理適應性起著重要的作用。胰島素在系統發育上是很早出現的一種激素。在腔腸動物、軟體動物、甲殼動物、原索動物中都有類似胰島素的物質。魚類胰島組織含有 3種類型細胞。腎上腺髓質──嗜鉻組織也是內分泌系統的一部分，主要分泌腎上腺素。腎上腺素和去甲腎上腺素的機能是多方面的，主要是在緊急情況下產生交感性應變反應。

海洋無脊椎動物的激素主要產生於神經分泌細胞。環節動物、節肢動物和軟體動物才具有非神經的內分泌腺。絕大多數無脊椎動物的激素在化學結構和功能上都和脊椎動物不同。對軟體動物(主要是頭足類)、環節動物、甲殼動物的內分泌系統了解得較清楚。低等海洋無脊椎動物的神經分泌作用主要是調節生長、再生、生殖活動和滲透壓。

外激素（即信息素）是一種分泌到動物體外的物質。它將同種個體的信息傳遞到另一些個體，引起反應。如大麻哈魚(Oncorhynchus)由大海返回出生的淡水中生殖，便與外激素作用有關。