海洋生态系统

蒋高明

地球是一个广阔无垠的蔚蓝色“水球”，海洋表面积占地球表面积的71%，海洋是地球上最大的水库。海洋是大气中水汽和陆地水的主要来源，是地球气候的调节器，是海洋生物的栖息地；海岸带是海陆之间、河海之间关系最紧密的地带。全球的海洋是一个连续的整体。海洋和陆地、海洋与大气、海洋与海洋之间存在广泛的物质和能量交换。

海洋生态系统的环境特点

虽然人们把世界海洋划分为几个大洋和若干附属海，但是它们之间并没有相互隔离。海水通过海流、潮汐等运动，使各海区的水团互相混合和影响。海洋生态环境具有如下的特点：

①海水温度。海洋中海水温度的年变化范围不大。两极海域全年温度变化幅度约为5℃，热带海区小于5℃，温带海区一般为10～15℃。在热带海区和温带海区的温暖季节，表层水温较高，但往下到达一定深度时，水温急剧下降，很快达到深层的低温。这一水层被称为温跃层。温跃层以上叫混合层，这一层的海水可以上下混合。温跃层以下的海水则十分稳定。太阳光线在水中的穿透能力比在空气中小得多，日光射入海水以后，衰减比较快。因此在海洋中，只有在最上层海水才能有足够强的光照保障植物光合作用。在某一深度处，光照强度减弱，海洋植物光合作用生产的有机物质仅能补偿其自身的呼吸消耗。

②海水盐度。海水合盐量比陆地水高，平均3.5%，且比较稳定。各大洋表层的海水，受蒸发、降水、结冰、融冰和陆地径流的影响。盐度分布不均：两极附近、赤道区和受陆地径流影响的海区，盐度比较小；在南北纬20度的海区，海水的盐度则比较大；深层海水的盐度变化较小，主要受环流和湍流混合等物理过程所控制。

③海水运动。海水运动有风浪、海啸、潮汐、洋流等形式。大洋环流和水团结构是海洋的一个重要特性，是决定某海域状况的主要因素。由此形成各海域的温度分布带——热带、亚热带、温带、近极区（亚极区）和极区等海域。暖流和寒流海域，水团的混合程度，水团的垂直分布和移动，上升流海域等，都对海洋生物的组成、分布和数量形成重要影响。

④海洋沉积物。一是大陆边缘沉积（陆源沉积）：经河流、风、冰川等作用从大陆或邻近岛屿携带入海陆源碎屑；二是远洋沉积（深海沉积）。海洋沉积物一般有：a红黏土：从大陆带来的红色黏土矿物以及部分火山物质在海底风化而成。此外，还包括一些自然矿物（如锰结核）和一些生物成分（如放射虫软泥）：b钙质软泥：主要由有孔虫类抱球虫和浮游软体动物的翼足类，以及异足类的介壳组成，一般分布在热带和亚热带，水深不超过4700m的深海底：c硅质软泥：主要由硅藻的细胞壁和放射虫骨针所组成的硅质沉积。硅藻软泥主要分布在高纬度；放射虫软泥则分布在低纬度，而且多出现在深度超过4500m的洋底。

海洋生态系统的结构

海洋是一个开放的、具有多样性的复杂系统，其中有各种不同空尺度和不同层次的物质存在和运动形态。对于海羊生态系统来说，也包括海洋生物和非生物两大部分，生物群落如相互联系的动物植物、微生物等是其中的生物成分，而非生物成分则是海洋环境，包括阳光、空气、海水、无机盐等。海洋生态系统的结构也由生产者、消费者与分解者组成。

①生产者主要由能够进行光合作用的浮游生物组成，包括浮游植物、底栖植物，如单细胞底相藻类、海藻和维管植物等，它们数量多、分布广，是海洋生产力的基础，也是海洋生态系统能量流动和物质循环的主体。

②消费者包括各类海洋鱼类、哺乳类（鲸、海豚、海豹、海牛等）、爬行类（海蛇、海龟等）、海鸟以及某些软体动物（乌贼等）和一些虾类等，以及底栖动物等。

⑧分解者主要由各海洋微生物组成。真正的海洋微生物的生长必需海水。海水中富含各种无机盐类和微量元素。海洋中分解有机物质的代表性菌群是：a分解有机合氮化合物的微生物，如分解明胶、鱼蛋白、蛋白胨、多肽、氨基酸、合硫蛋白质以及尿素等的微生物；b利用碳水化合物类微生物，如利用各种糖类、淀粉、纤维素、琼脂、褐藻酸、几丁质以及木质素等的微生物；c降解烃类化合物以及利用芬香化合物如酚等的微生物。海洋微生物分解有机物质的终极产物如氨、硝酸盐、磷酸盐以及二氧化碳等，都直接或间接地为海洋植物提供营养。

海洋生态系统的功能

海洋环境（物质和能量、水文物理状况等）、海洋消费者（海洋生物和人类）、海洋微生物，共同构成了相互依存、相互制约、相克相生的海洋生态循环链。一个海洋中最普通的生态例子是，大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾吞海瘙，瘙吃海藻，海藻从海水中或海底中吸收阳光及无机盐等进行光合作用，制造有机物质，从而维持着这个弱肉强食的食物链。同陆地生態系统一样，物质循环、能量的流动和信息传递是海洋生态系统的基本功能，海洋生态系统的物质循环和能量流动也遵循“生态金字塔定率”。海洋植物作为生产者是底层塔基，它吸收太阳辐射等，构成海洋生态系统的能量基础。

海洋生物生产力是海洋生态系统的基本功能因素之一，是海洋生物通过同化作用生产有机物的能力，是海洋生态经济系统的重要物质来源，也是形成海洋产业结构的前提条件。海洋生产力可以细分为海洋初级生产力、次级生产力和终极生产力。浮游植物、底栖植物（包括定生海藻和红树、海草等植物）以及自养细菌等生产者，通过光合作用或化学合成制造有机物和固定能量的能力，称为初级生产力。海洋次级生产力包括海洋生物二级、三级、终级生产力（也称为海洋动物生产力）。海洋二级生产力，是以植物、细菌等初级生产者为营养来源的生物生产能力，包括大部分浮游动物、底栖动物和植食性游泳动物（主要是幼鱼、小型虾类等）。海洋三级生产力，是以浮游动物等二级生产者为营养来源的生物生产能力。海洋终级生产力，是指一些自身不再被其他生物所消费的生物生产能力，一般处于食物链的顶端，它们中绝大多数是海洋渔业的捕捞对象，其数量多寡直接影响海洋渔业丰歉。

海洋生物同化有机物，在一般情况下，需经过多级生产才能转化为人类食用的各种水产品，其中肉食性鱼类一般要经过三四级的转化。各级生产力的转化，通常是通过海洋食物链和海洋食物网的渠道来完成的。海洋生物生产力系统，是海洋生态经济系统的核心动力和物质基础，它为整个生态平衡和人类的生存发展提供了重要的渔业资源。

海洋生态系统主要类型

海洋生态系统是海洋中有生物群落及其环境相互作用所构成的自然系统。广义而言，全球海洋是一个大生态系统，其中包含许多不同等级的次级生态系。每个次级生态系占据一定的空间，由相互作用的生物和非生物，通過能量流和物质流，形成具有一定结构和功能的生态系统。海洋生态系统分类，目前无定论。若按海区划分，一般分为海岸带生态系统、大洋生态系统、上升流生态系统等；按生物群落划分，一般分为红树林生态系统、珊瑚礁生态系统、海洋藻类生态系统等。

①海岸带生态系统是处于浅海与陆地交界区域的生态系统。这一区域的主要生产者是固着生长的大型多细胞藻类，如海带、裙带菜和紫菜等。它们固着在岩石等其他物体上，形成水下植被，有时也称海底森林。

②大洋生态系统指从沿岸带至开阔大洋的海洋生态系统。大洋生态系统面积很大，但水环境相当一致，唯有水温有变化，主要受暖流与寒流影响。其生产者主要为浮游植物和从浅海带漂来的生物碎屑，消费者则种类繁多，且具有分层现象。

③上升流生态系统是在上升流海域由特定的生物及周围的环境构成，食物链较短、生产力很高的生态系统。

④红树林生态系统一般包括红树林、滩涂和基围鱼塘三部分。一般由藻类、红树植物和半红树植物、伴生植物、动物、微生物等生物及阳光、水分、土壤等非生物因子所构成。分解者种类和数量均较少，且以厌氧微生物为主，有机体残体分解不完全。消费者主要是鸟类尤其是水鸟和鱼类，底栖无脊椎动物、昆虫，两栖动物、爬行动物亦较常见，哺乳动物种类和数量较少。

⑤珊瑚礁生态系统是热带、亚热带海洋中由造礁珊瑚的石灰质遗骸，石灰质藻类堆积而成的礁石及其生物群落所构成的整体，是全球初级生产量最高的生态系统之一。

⑥海洋藻类生态系统是由海洋藻类等生物为主与海洋环境构成的海洋生产力最大海洋生态系统类型。生态类型根据生活方式可以分成5种藻类生态类型：a浮游藻类，如单细胞和多细胞的甲藻、黄藻、金藻、硅藻等门的多数藻类：b漂浮藻类，藻体全无固着器，营断枝繁殖，在大西洋上形成大型的漂流藻区，如漂浮马尾藻等；c底栖藻类，如石莼、海带、紫菜，体基部有固着器，营定生生活，主要生长在潮间带和潮下带：d寄生藻类，如菜花藻寄生于别的藻体上；e共生藻类，如红藻门的角网藻是红藻与海绵动物的共生体；一些蓝藻、绿藻和子囊菌类或担子菌类其生，成为复合的有机体——地衣。

浮游和漂浮海藻生长在近岸或大洋的表层中；底栖海藻主要生长在潮间带和潮下带。在温带，潮间带是海藻生长繁茂的场所；在热带，许多海藻都生长在潮下带；在两极海域，海藻则只见于潮下带。