海洋生態(tài)系統(tǒng)

蔣高明

地球是一個(gè)廣闊無(wú)垠的蔚藍(lán)色“水球”，海洋表面積占地球表面積的71%，海洋是地球上最大的水庫(kù)。海洋是大氣中水汽和陸地水的主要來(lái)源，是地球氣候的調(diào)節(jié)器，是海洋生物的棲息地；海岸帶是海陸之間、河海之間關(guān)系最緊密的地帶。全球的海洋是一個(gè)連續(xù)的整體。海洋和陸地、海洋與大氣、海洋與海洋之間存在廣泛的物質(zhì)和能量交換。

海洋生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境特點(diǎn)

雖然人們把世界海洋劃分為幾個(gè)大洋和若干附屬海，但是它們之間并沒(méi)有相互隔離。海水通過(guò)海流、潮汐等運(yùn)動(dòng)，使各海區(qū)的水團(tuán)互相混合和影響。海洋生態(tài)環(huán)境具有如下的特點(diǎn)：

①海水溫度。海洋中海水溫度的年變化范圍不大。兩極海域全年溫度變化幅度約為5℃，熱帶海區(qū)小于5℃，溫帶海區(qū)一般為10～15℃。在熱帶海區(qū)和溫帶海區(qū)的溫暖季節(jié)，表層水溫較高，但往下到達(dá)一定深度時(shí)，水溫急劇下降，很快達(dá)到深層的低溫。這一水層被稱為溫躍層。溫躍層以上叫混合層，這一層的海水可以上下混合。溫躍層以下的海水則十分穩(wěn)定。太陽(yáng)光線在水中的穿透能力比在空氣中小得多，日光射入海水以后，衰減比較快。因此在海洋中，只有在最上層海水才能有足夠強(qiáng)的光照保障植物光合作用。在某一深度處，光照強(qiáng)度減弱，海洋植物光合作用生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)僅能補(bǔ)償其自身的呼吸消耗。

②海水鹽度。海水合鹽量比陸地水高，平均3.5%，且比較穩(wěn)定。各大洋表層的海水，受蒸發(fā)、降水、結(jié)冰、融冰和陸地徑流的影響。鹽度分布不均：兩極附近、赤道區(qū)和受陸地徑流影響的海區(qū)，鹽度比較小；在南北緯20度的海區(qū)，海水的鹽度則比較大；深層海水的鹽度變化較小，主要受環(huán)流和湍流混合等物理過(guò)程所控制。

③海水運(yùn)動(dòng)。海水運(yùn)動(dòng)有風(fēng)浪、海嘯、潮汐、洋流等形式。大洋環(huán)流和水團(tuán)結(jié)構(gòu)是海洋的一個(gè)重要特性，是決定某海域狀況的主要因素。由此形成各海域的溫度分布帶——熱帶、亞熱帶、溫帶、近極區(qū)（亞極區(qū)）和極區(qū)等海域。暖流和寒流海域，水團(tuán)的混合程度，水團(tuán)的垂直分布和移動(dòng)，上升流海域等，都對(duì)海洋生物的組成、分布和數(shù)量形成重要影響。

④海洋沉積物。一是大陸邊緣沉積（陸源沉積）：經(jīng)河流、風(fēng)、冰川等作用從大陸或鄰近島嶼攜帶入海陸源碎屑；二是遠(yuǎn)洋沉積（深海沉積）。海洋沉積物一般有：a紅黏土：從大陸帶來(lái)的紅色黏土礦物以及部分火山物質(zhì)在海底風(fēng)化而成。此外，還包括一些自然礦物（如錳結(jié)核）和一些生物成分（如放射蟲(chóng)軟泥）：b鈣質(zhì)軟泥：主要由有孔蟲(chóng)類抱球蟲(chóng)和浮游軟體動(dòng)物的翼足類，以及異足類的介殼組成，一般分布在熱帶和亞熱帶，水深不超過(guò)4700m的深海底：c硅質(zhì)軟泥：主要由硅藻的細(xì)胞壁和放射蟲(chóng)骨針?biāo)M成的硅質(zhì)沉積。硅藻軟泥主要分布在高緯度；放射蟲(chóng)軟泥則分布在低緯度，而且多出現(xiàn)在深度超過(guò)4500m的洋底。

海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

海洋是一個(gè)開(kāi)放的、具有多樣性的復(fù)雜系統(tǒng)，其中有各種不同空尺度和不同層次的物質(zhì)存在和運(yùn)動(dòng)形態(tài)。對(duì)于海羊生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，也包括海洋生物和非生物兩大部分，生物群落如相互聯(lián)系的動(dòng)物植物、微生物等是其中的生物成分，而非生物成分則是海洋環(huán)境，包括陽(yáng)光、空氣、海水、無(wú)機(jī)鹽等。海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也由生產(chǎn)者、消費(fèi)者與分解者組成。

①生產(chǎn)者主要由能夠進(jìn)行光合作用的浮游生物組成，包括浮游植物、底棲植物，如單細(xì)胞底相藻類、海藻和維管植物等，它們數(shù)量多、分布廣，是海洋生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，也是海洋生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的主體。

②消費(fèi)者包括各類海洋魚類、哺乳類（鯨、海豚、海豹、海牛等）、爬行類（海蛇、海龜?shù)龋⒑ｘB(niǎo)以及某些軟體動(dòng)物（烏賊等）和一些蝦類等，以及底棲動(dòng)物等。

⑧分解者主要由各海洋微生物組成。真正的海洋微生物的生長(zhǎng)必需海水。海水中富含各種無(wú)機(jī)鹽類和微量元素。海洋中分解有機(jī)物質(zhì)的代表性菌群是：a分解有機(jī)合氮化合物的微生物，如分解明膠、魚蛋白、蛋白胨、多肽、氨基酸、合硫蛋白質(zhì)以及尿素等的微生物；b利用碳水化合物類微生物，如利用各種糖類、淀粉、纖維素、瓊脂、褐藻酸、幾丁質(zhì)以及木質(zhì)素等的微生物；c降解烴類化合物以及利用芬香化合物如酚等的微生物。海洋微生物分解有機(jī)物質(zhì)的終極產(chǎn)物如氨、硝酸鹽、磷酸鹽以及二氧化碳等，都直接或間接地為海洋植物提供營(yíng)養(yǎng)。

海洋生態(tài)系統(tǒng)的功能

海洋環(huán)境（物質(zhì)和能量、水文物理狀況等）、海洋消費(fèi)者（海洋生物和人類）、海洋微生物，共同構(gòu)成了相互依存、相互制約、相克相生的海洋生態(tài)循環(huán)鏈。一個(gè)海洋中最普通的生態(tài)例子是，大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦吞海瘙，瘙吃海藻，海藻從海水中或海底中吸收陽(yáng)光及無(wú)機(jī)鹽等進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物質(zhì)，從而維持著這個(gè)弱肉強(qiáng)食的食物鏈。同陸地生態(tài)系統(tǒng)一樣，物質(zhì)循環(huán)、能量的流動(dòng)和信息傳遞是海洋生態(tài)系統(tǒng)的基本功能，海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)也遵循“生態(tài)金字塔定率”。海洋植物作為生產(chǎn)者是底層塔基，它吸收太陽(yáng)輻射等，構(gòu)成海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量基礎(chǔ)。

海洋生物生產(chǎn)力是海洋生態(tài)系統(tǒng)的基本功能因素之一，是海洋生物通過(guò)同化作用生產(chǎn)有機(jī)物的能力，是海洋生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的重要物質(zhì)來(lái)源，也是形成海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的前提條件。海洋生產(chǎn)力可以細(xì)分為海洋初級(jí)生產(chǎn)力、次級(jí)生產(chǎn)力和終極生產(chǎn)力。浮游植物、底棲植物（包括定生海藻和紅樹(shù)、海草等植物）以及自養(yǎng)細(xì)菌等生產(chǎn)者，通過(guò)光合作用或化學(xué)合成制造有機(jī)物和固定能量的能力，稱為初級(jí)生產(chǎn)力。海洋次級(jí)生產(chǎn)力包括海洋生物二級(jí)、三級(jí)、終級(jí)生產(chǎn)力（也稱為海洋動(dòng)物生產(chǎn)力）。海洋二級(jí)生產(chǎn)力，是以植物、細(xì)菌等初級(jí)生產(chǎn)者為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的生物生產(chǎn)能力，包括大部分浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物和植食性游泳動(dòng)物（主要是幼魚、小型蝦類等）。海洋三級(jí)生產(chǎn)力，是以浮游動(dòng)物等二級(jí)生產(chǎn)者為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的生物生產(chǎn)能力。海洋終級(jí)生產(chǎn)力，是指一些自身不再被其他生物所消費(fèi)的生物生產(chǎn)能力，一般處于食物鏈的頂端，它們中絕大多數(shù)是海洋漁業(yè)的捕撈對(duì)象，其數(shù)量多寡直接影響海洋漁業(yè)豐歉。

海洋生物同化有機(jī)物，在一般情況下，需經(jīng)過(guò)多級(jí)生產(chǎn)才能轉(zhuǎn)化為人類食用的各種水產(chǎn)品，其中肉食性魚類一般要經(jīng)過(guò)三四級(jí)的轉(zhuǎn)化。各級(jí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，通常是通過(guò)海洋食物鏈和海洋食物網(wǎng)的渠道來(lái)完成的。海洋生物生產(chǎn)力系統(tǒng)，是海洋生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的核心動(dòng)力和物質(zhì)基礎(chǔ)，它為整個(gè)生態(tài)平衡和人類的生存發(fā)展提供了重要的漁業(yè)資源。

海洋生態(tài)系統(tǒng)主要類型

海洋生態(tài)系統(tǒng)是海洋中有生物群落及其環(huán)境相互作用所構(gòu)成的自然系統(tǒng)。廣義而言，全球海洋是一個(gè)大生態(tài)系統(tǒng)，其中包含許多不同等級(jí)的次級(jí)生態(tài)系。每個(gè)次級(jí)生態(tài)系占據(jù)一定的空間，由相互作用的生物和非生物，通過(guò)能量流和物質(zhì)流，形成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的生態(tài)系統(tǒng)。海洋生態(tài)系統(tǒng)分類，目前無(wú)定論。若按海區(qū)劃分，一般分為海岸帶生態(tài)系統(tǒng)、大洋生態(tài)系統(tǒng)、上升流生態(tài)系統(tǒng)等；按生物群落劃分，一般分為紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)、珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)、海洋藻類生態(tài)系統(tǒng)等。

①海岸帶生態(tài)系統(tǒng)是處于淺海與陸地交界區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)。這一區(qū)域的主要生產(chǎn)者是固著生長(zhǎng)的大型多細(xì)胞藻類，如海帶、裙帶菜和紫菜等。它們固著在巖石等其他物體上，形成水下植被，有時(shí)也稱海底森林。

②大洋生態(tài)系統(tǒng)指從沿岸帶至開(kāi)闊大洋的海洋生態(tài)系統(tǒng)。大洋生態(tài)系統(tǒng)面積很大，但水環(huán)境相當(dāng)一致，唯有水溫有變化，主要受暖流與寒流影響。其生產(chǎn)者主要為浮游植物和從淺海帶漂來(lái)的生物碎屑，消費(fèi)者則種類繁多，且具有分層現(xiàn)象。

③上升流生態(tài)系統(tǒng)是在上升流海域由特定的生物及周圍的環(huán)境構(gòu)成，食物鏈較短、生產(chǎn)力很高的生態(tài)系統(tǒng)。

④紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)一般包括紅樹(shù)林、灘涂和基圍魚塘三部分。一般由藻類、紅樹(shù)植物和半紅樹(shù)植物、伴生植物、動(dòng)物、微生物等生物及陽(yáng)光、水分、土壤等非生物因子所構(gòu)成。分解者種類和數(shù)量均較少，且以厭氧微生物為主，有機(jī)體殘?bào)w分解不完全。消費(fèi)者主要是鳥(niǎo)類尤其是水鳥(niǎo)和魚類，底棲無(wú)脊椎動(dòng)物、昆蟲(chóng)，兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物亦較常見(jiàn)，哺乳動(dòng)物種類和數(shù)量較少。

⑤珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)是熱帶、亞熱帶海洋中由造礁珊瑚的石灰質(zhì)遺骸，石灰質(zhì)藻類堆積而成的礁石及其生物群落所構(gòu)成的整體，是全球初級(jí)生產(chǎn)量最高的生態(tài)系統(tǒng)之一。

⑥海洋藻類生態(tài)系統(tǒng)是由海洋藻類等生物為主與海洋環(huán)境構(gòu)成的海洋生產(chǎn)力最大海洋生態(tài)系統(tǒng)類型。生態(tài)類型根據(jù)生活方式可以分成5種藻類生態(tài)類型：a浮游藻類，如單細(xì)胞和多細(xì)胞的甲藻、黃藻、金藻、硅藻等門的多數(shù)藻類：b漂浮藻類，藻體全無(wú)固著器，營(yíng)斷枝繁殖，在大西洋上形成大型的漂流藻區(qū)，如漂浮馬尾藻等；c底棲藻類，如石莼、海帶、紫菜，體基部有固著器，營(yíng)定生生活，主要生長(zhǎng)在潮間帶和潮下帶：d寄生藻類，如菜花藻寄生于別的藻體上；e共生藻類，如紅藻門的角網(wǎng)藻是紅藻與海綿動(dòng)物的共生體；一些藍(lán)藻、綠藻和子囊菌類或擔(dān)子菌類其生，成為復(fù)合的有機(jī)體——地衣。

浮游和漂浮海藻生長(zhǎng)在近岸或大洋的表層中；底棲海藻主要生長(zhǎng)在潮間帶和潮下帶。在溫帶，潮間帶是海藻生長(zhǎng)繁茂的場(chǎng)所；在熱帶，許多海藻都生長(zhǎng)在潮下帶；在兩極海域，海藻則只見(jiàn)于潮下帶。