海洋生态系统

一、海洋生态系统的基本特征

   海洋生态系统（marine ecosystem）与陆地生态系统的主要区别是：

   （1）生产者均为小型。主要由体型极小、数量极大、种类繁多的浮游植物和一些微生物所组成。之所以由小型浮游生物（microplankton）组成食物网的基础，主要因为： ①海水的密度使得植物没有必要发育良好的支持结构。这有利于小型植物而不利于大型个体；②海水在不断地小规模地相对地运动，任何一个自由漂浮植物必须依赖于水中的分子扩散来获取营养物质和排除废物，在这种情况下，体型小和自主运动就很有利，而一群细胞集成的一个大的结构就比同样一些细胞单独开来要差得多；③海洋中大规模环流不断地把漂浮的植物冲出它们最适宜的区域，同时又常有一些个体带回来更新这些种群，对于小型植物来说，完成这一必要的返回机制比大型植物有利得多。同时小型单细胞植物还能够随水下的逆流，暂时地摄食食物颗粒，或以溶解的有机物质为营养。

   （2）海洋为消费者提供了广阔的活动场所。动物比海洋植物更加多种多样，更加丰富。这是因为：①海洋面积大，为海洋动物提供了宽广的活动场所；海洋中有大量的营养物质，是海洋动物吃不完的食料；②海洋条件复杂，有浅有深，有冷有暖，在这些多样的生活环境下，形成了种类各异、数量繁多的海洋动物。
   （3）生产者转化为初级消费者的物质循环效率高。在海洋上层浮游植物和浮游动物的生物量大约为同一数量级。浮游植物的生产量几乎全部为浮游动物所消费，运转速度很快。但海洋生态系统的生产力远低于陆地生态系统的生产力。消费者，特别是初级消费者有许多是杂食性种类，在数量的调节上起着一定的作用。
   （4）生物分布的范围很广。海洋面积很大，而且是连续的、几乎到处都有生物。
   海洋环境有以下几个特点：
   (1)海洋是巨大的，它覆盖70%以上的地球表面。所有海洋都是相连的。世界海洋总的布局是环绕南级洲有一个连续带，然后向北延伸出三个大洋，即太平洋、大西洋和印度洋。有人主张世界大洋应为四个洋。实际上，北冰洋是属于大西洋的。对自由运动的海洋生物，温度、盐度和深度是限制其生存的主要因素。
   (2)海洋有连续和周期的循环。世界上的海和洋都是相互沟通，连接成片的。海洋产生一定的海流。总的说，它在北半球，以顺时针方向流动，而在南半球，则以逆时针方向流动。海洋有潮汐，湖汐的周期性大约是12.5h。潮汐在海洋生物特别稠密而繁多的沿岸带特别重要。潮汐使这些海洋生物群落形成明显的周期性。
   (3)海水含有盐分。一般情况下，海水中各种盐类的总含量为30%_~35%，其中以NaCi为主，约占78%；mgCl₂，mgSO₂，KCi等共占22%。海水盐度可低到1%_~2%。我国渤海近岸盐度为25%_~28%，东海和黄海为30%_~32%，南海为34%。
   (4)海洋是一个容纳热量的“大水库”。夏天海水把热量储存起来。到了冬天，海水又把热量释放出来。所以，海洋对整个大气圈具有重要的调节作用。

二、海洋生物

   海洋生物分为浮游、游泳和底栖三大生态类群，种类十分丰富。海洋生态系统中比较重要的海洋生物有：
1.浮游生物
   海洋中的浮游生物(plankton)多指在水流运动的作用下，被动地漂浮于水层中的生物类群，一般体积微小、种类多、分布广，遍布于整个海洋的上层。
   浮游生物根据其营养的方式可分为浮游植物(phytoplankton) 和浮游动物(zooplankton)。

   浮游植物是海洋中的生产者。种类组成较复杂，主要包括原核生物的细菌和蓝藻，真核生物的单细胞藻类，如硅藻、甲藻、绿藻、金藻和黄藻等。
   赤潮是海水受到赤潮生物污染而变色的一种现象。这种污染使海洋多呈红色斑块状或条带状，故称赤潮(redtide)。由于赤潮生物种类和数量的不同，赤潮的颜色也有差异。如夜光藻所形成的赤潮呈桃红色，而大多数甲藻所形成的赤潮多呈褐色或黄色，据统计，赤潮生物的种类已有150种之多，我国亦已发现40多种。常见的赤潮生物有，luo*甲藻、短luo*甲藻(gymnodinium breve)、海洋原甲藻、骨条藻、卵形隐藻(Cryptomonas ovata)和夜光藻等。部分赤潮生物是无毒的。但有的赤潮生物可在海水中释放毒素。所以，赤潮不仅严重危害渔业资源，而且也威胁着人类的生命安全。
   海洋浮游动物指多种营异养性生活的浮游生物，它们在食物网中参与几个营养阶层，有植食的，有肉食的，还有食碎屑的和杂食性的等等。浮游动物的种类比浮游植物复杂得多。主要成员是节肢动物的桡足类(Copepoda)和磷虾类(Euphausids)，这些动物虽然会自己运动，但动作很缓慢，它们常聚集成群，浮在海水表层，随波逐流。
2.游泳生物
   游泳生物(nekton)是一些具有发达运动器官和游泳能力很强的动物。海洋中的鱼类、大型甲壳动物、龟类、哺乳类(鲸、海豹等)和海洋鸟类等属于游泳动物。这个类群组成食物链的第二级和第三级消费者。海洋中游泳动物的种类与数量都非常多，个体一般都比较大，游泳速度亦很快。如须鲸(mystacocet)最大个体体长30m以上，体重约150t。海豚(Dolphins)游泳速度每小时可达到90km以上。
   鱼类是游泳动物中的主要成员。在汪洋大海的上、中、下层都有鱼类生活，甚至在10000m的深海里，也还有鱼类存在。鱼类的种类(约有2000多种)或个体数量都远远超过了其他游泳动物。游泳生物中还有各种虾类。它们虽然常年栖息在海底，但都行动敏捷，善于游泳。头足纲(Cephalopoda)的乌贼，还有鱿鱼(Loligo japonica)和章鱼(Octopus sp.)都是中国海上常见的动物。
3.底栖生物
   底栖生物是一个很大的水生生态类群。种类很多，包括了一些较原始的多细胞动物，如海绵(Leucosolenia)和海百合(metarinus)。
   根据生活方式可将底栖生物分为：固着生活的种类、底埋生活的种类、穴居生活的种类和钻蚀生活的种类等。

三、海洋生态系统的生产力和能量流动

1.海洋的生产力
   海洋初级生产力几乎全部为浮游植物所承担。1957年，N.Steeman 首先使用放射性碳，测定了海洋生态系统的生产力和能量流动，得出海洋初级生产力每天所固定的碳约在0.01_~3.0g/m²之间，南非西岸大海中的本格拉海流内，最高生产力为6tC/ (m²·年)。但多数时间内，热带海洋的生产力都是很低的，其数量约处于0.1~0.2gC/(m²·年)之间。Steeman估计，海洋的平均生产力大约为550kg/(hm²·年)，北海(欧洲)的生产力约为800kg/(hm²·年)。
   就浮游植物资源而言，海洋可分为寡营养型水域内生物量为1mg/ (m³·年)或更低；富营养型水域的生物量多于1mg/(m³·年)。
   就三大洋来说，印度洋的平均生产力最高，达81.0gC/(m²·年)，大西洋次之，69.4gC/ (m²·年)，而太平洋平均的生产力最低，46.4gC/(m²·年)。
   海洋的面积比陆地大，然而海洋生产力大大低于陆地生态系统的生产力。海洋的平均生产力约为陆地的1/5。海洋和陆地生产力悬殊的主要原因是海洋浮游生物得不到足够的营养物质，而可见光又被海水吸收。
2.能量的流动

   实际上海洋中的营养关系远比此复杂，食物的竞争也非常激烈。
   在温带地区浮游植物在约40m深的水层内仍能进行光合作用，而热带地区可达100m的深度。光合作用的强度与达到该水层的光强度有密切关系。
   这些浮游植物是海洋生态系统中的生产者，食物链的起点。在食物链的每个环节上都有能量耗散。此食物链的能量转换率不是很高，从微型藻类到植食动物，从一个营养阶层到另一个营养阶层转换率约为10%_~15%。
   值得注意的是，在海洋中有一些极短的食物链。如藻类—鲸(Balaena hysticetus)的食物链。鲸体积很大，但它却只能以很小的浮游生物为食。这种食物链只有很少的几个环节，能量损失较少。
   近年来研究发现，海洋中非常小的细菌和真菌，利用可溶性物质，然后它们被各种异养原生生物所吞食，这些原生生物直接被较大的浮游动物或幼虫所食耗。这是：自由生活的微生物被原生生物为主的“微型摄食者”摄食，再进入原生动物食物链。

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——摘自科学出版社·蔡晓明编著·《生态系统生态学》·第三篇 自然生态系统·第十八章 第二节