备课素材知识点：鲸落的原理及生态学意义 高中生物人教版选择性必修2

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鲸死亡后会沉入海底，俗称“鲸落”。“鲸落”后期会形成一个以厌氧菌和硫细菌等为主体的生态系统。厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，同时产生硫化氢等一些硫化物。硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐，并以该过程中释放的能量合成有机物。请回答相关问题：
（1）培养微生物的培养基中一般都会含有水、无机盐、氮源和碳源，培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源必须是 。要培养硫细菌，培养基中的成分需要特殊配制，主要体现在 ，这种培养基可以用来专一性培养硫细菌。
（2）在分离“鲸落”中的微生物时要制备固体培养基，在倒平板操作后，将平板倒置，这样做的目的是 。
（3）若想得到“鲸落”中某目标菌种，可用平板划线法进行纯化。若下图甲是接种培养后的菌落分布图，对应的平板划线操作示意图为 。图甲中的③更易获得单菌落，判断依据是 。
答案：（1）含碳有机物(或脂肪) 碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐)，同时加入硫化物 （2）防止培养皿皿盖上凝结的水珠落入培养皿造成污染 （3）丙 每次划线的菌种都来自上一次划线的末端，最后一次划线结束时更容易获得单菌落
解析：厌氧菌以“鲸落”肌肉中的脂肪为食，属于异养型微生物，故培养“鲸落”群落中厌氧菌的碳源必须是含碳有机物(或脂肪)。硫细菌将硫化物氧化成硫酸盐，并以该过程中释放的能量合成有机物，即硫细菌为自养型微生物，所以要培养硫细菌，培养基中的成分需要特殊配制，主要体现在碳源必须是含碳无机物(或碳酸盐)，同时加入硫化物。
此题中出现了'鲸落"情境，那么，什么是鲸落？包含了哪些生物学原理？有哪些生态学意义？
当鲸在海洋中死去，它的尸体最终沉入深海，形成一种独特的生态系统，科学家称这个过程为“鲸落”，它的英文名称是Whale Fall。
1.鲸落的发现
1998年，夏威夷大学的研究人员发现，在北太平洋深海中，至少有43个种类的12490个生物体是依靠鲸落（Whale Fall）生存的。其中一些海洋生物，包括蛤蚌、蠕虫和盲虾中的稀有品种，会在尸体旁一点点吃掉残余物。2020年4月3日报道，中国科学家在南海首次发现一个约3米长的鲸落。
鲸落是指鲸鱼死亡后落入深海形成的生态系统，与热液、冷泉一同被称为是深海生命的“绿洲”。
2.鲸落包含的生物学原理
鲸落是指鲸鱼死去后沉入海底的现象。当鲸在海洋中死去，它的尸体最终会沉入海底，生物学家赋予这个过程以鲸落的名字。一座鲸的尸体可以供养一套以分解者为主的循环系统长达百年。有些生物要争夺这个鲸落的食物，这就是海洋生态学中生态位的体现，每一个物种都有对应的生态位。有些生物在鲸落中是可以化能自养的，意思是说，它们可以利用化能通过化学反应自己生产食物。鲸落的生物群落演替过程如下：
第一阶段（食腐肉阶段）：在鲸尸下沉至海底过程中，盲鳗、鲨鱼、一些甲壳类生物等以鲸尸中的柔软组织为食。这一过程可以持续4至24个月（取决于鲸的个体大小）。期间90%的鲸尸将被分解。
第二阶段（机会掠食者阶段）：一些无脊椎动物特别是多毛类和甲壳类动物，能够以残余鲸尸作为栖居环境，一边生活在此，又一边啃食残余鲸尸，不断改变它们自己的所在环境。
第三阶段（微生物分解阶段）：大量厌氧细菌进入鲸骨和其它组织，分解其中的脂类，使用溶解在海水中的硫酸盐作为氧化剂，产生硫化氢。化能自养细菌例如硫化菌，则将这些硫化氢作为能量的来源，利用水中溶解氧将其氧化，获得能量。而与化能自养细菌共生的生物也因此有了能量补充。成千上万的化能自养海洋生物再将硫化氢转为能量，供它们生养与繁殖。
鲸落维持深海生命最长可以达到一个世纪。当残余鲸落当中的有机物质被消耗殆尽后，鲸骨的矿物遗骸就会作为礁岩成为生物们的聚居地。
3.鲸落的生态学意义
从鲸落演化的整体过程我们可以看出，鲸落的意义在海洋生态系统中有一定的重要地位。
（1）为许多海洋生物提供了食物
这些海洋生物除了无脊椎动物和鱼类，还有许多微生物。与这些微生物相比，鲸的个体大小差别巨大，因此一头鲸的死亡能够养活的海洋生物个体数量是相当可观的。
（2）为许许多多的底栖生物提供了复杂的生境
一望无际的海底平原因为鲸落的出现而产生了小规模的环境变化，这样的生境变化尤其受一些钻孔生物、附着生物的欢迎。残余鲸落的出现为一些底栖动物提供了庇护场所，也为它们提供了有机质来源。
（3）促进了海洋上层有机物向海洋中下层的运输
深海的生产力仅依靠化能自养细菌供给是不够的，海洋生物进食和死亡产生的碎屑，例如海雪和鲸落，促进了营养物质向下运输，以供给深海的生物，也促进了化能自养细菌产生更多的能量。
（4）促进了一些新生物种的产生
原因是这类物种只出现于鲸落这一特定环境，科学家在鲸落中发现两种新的蠕虫品种——吃骨虫弗兰克普莱斯（Osedax frankpressi）和吃骨虫罗宾普鲁姆斯（Osedax rubiplumus）。鲸落里的秘密还有许多等着我们去发现。