海洋生態系統

蔣高明

地球是一個廣闊無垠的蔚藍色“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。海洋是大氣中水汽和陸地水的主要來源，是地球氣候的調節器，是海洋生物的棲息地；海岸帶是海陸之間、河海之間關系最緊密的地帶。全球的海洋是一個連續的整體。海洋和陸地、海洋與大氣、海洋與海洋之間存在廣泛的物質和能量交換。

海洋生態系統的環境特點

雖然人們把世界海洋劃分為幾個大洋和若干附屬海，但是它們之間并沒有相互隔離。海水通過海流、潮汐等運動，使各海區的水團互相混合和影響。海洋生態環境具有如下的特點：

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℃，熱帶海區小于5℃，溫帶海區一般為10～15℃。在熱帶海區和溫帶海區的溫暖季節，表層水溫較高，但往下到達一定深度時，水溫急劇下降，很快達到深層的低溫。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定。太陽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的光照保障植物光合作用。在某一深度處，光照強度減弱，海洋植物光合作用生產的有機物質僅能補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%，且比較穩定。各大洋表層的海水，受蒸發、降水、結冰、融冰和陸地徑流的影響。鹽度分布不均：兩極附近、赤道區和受陸地徑流影響的海區，鹽度比較小；在南北緯20度的海區，海水的鹽度則比較大；深層海水的鹽度變化較小，主要受環流和湍流混合等物理過程所控制。

③海水運動。海水運動有風浪、海嘯、潮汐、洋流等形式。大洋環流和水團結構是海洋的一個重要特性，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（亞極區）和極區等海域。暖流和寒流海域，水團的混合程度，水團的垂直分布和移動，上升流海域等，都對海洋生物的組成、分布和數量形成重要影響。

④海洋沉積物。一是大陸邊緣沉積（陸源沉積）：經河流、風、冰川等作用從大陸或鄰近島嶼攜帶入海陸源碎屑；二是遠洋沉積（深海沉積）。海洋沉積物一般有：a紅黏土：從大陸帶來的紅色黏土礦物以及部分火山物質在海底風化而成。此外，還包括一些自然礦物（如錳結核）和一些生物成分（如放射蟲軟泥）：b鈣質軟泥：主要由有孔蟲類抱球蟲和浮游軟體動物的翼足類，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4700m的深海底：c硅質軟泥：主要由硅藻的細胞壁和放射蟲骨針所組成的硅質沉積。硅藻軟泥主要分布在高緯度；放射蟲軟泥則分布在低緯度，而且多出現在深度超過4500m的洋底。

海洋生態系統的結構

海洋是一個開放的、具有多樣性的復雜系統，其中有各種不同空尺度和不同層次的物質存在和運動形態。對于海羊生態系統來說，也包括海洋生物和非生物兩大部分，生物群落如相互聯系的動物植物、微生物等是其中的生物成分，而非生物成分則是海洋環境，包括陽光、空氣、海水、無機鹽等。海洋生態系統的結構也由生產者、消費者與分解者組成。

①生產者主要由能夠進行光合作用的浮游生物組成，包括浮游植物、底棲植物，如單細胞底相藻類、海藻和維管植物等，它們數量多、分布廣，是海洋生產力的基礎，也是海洋生態系統能量流動和物質循環的主體。

②消費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、海龜等）、海鳥以及某些軟體動物（烏賊等）和一些蝦類等，以及底棲動物等。

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必需海水。海水中富含各種無機鹽類和微量元素。海洋中分解有機物質的代表性菌群是：a分解有機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、幾丁質以及木質素等的微生物；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物質的終極產物如氨、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養。

海洋生態系統的功能

海洋環境（物質和能量、水文物理狀況等）、海洋消費者（海洋生物和人類）、海洋微生物，共同構成了相互依存、相互制約、相克相生的海洋生態循環鏈。一個海洋中最普通的生態例子是，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光及無機鹽等進行光合作用，制造有機物質，從而維持著這個弱肉強食的食物鏈。同陸地生態系統一樣，物質循環、能量的流動和信息傳遞是海洋生態系統的基本功能，海洋生態系統的物質循環和能量流動也遵循“生態金字塔定率”。海洋植物作為生產者是底層塔基，它吸收太陽輻射等，構成海洋生態系統的能量基礎。

海洋生物生產力是海洋生態系統的基本功能因素之一，是海洋生物通過同化作用生產有機物的能力，是海洋生態經濟系統的重要物質來源，也是形成海洋產業結構的前提條件。海洋生產力可以細分為海洋初級生產力、次級生產力和終極生產力。浮游植物、底棲植物（包括定生海藻和紅樹、海草等植物）以及自養細菌等生產者，通過光合作用或化學合成制造有機物和固定能量的能力，稱為初級生產力。海洋次級生產力包括海洋生物二級、三級、終級生產力（也稱為海洋動物生產力）。海洋二級生產力，是以植物、細菌等初級生產者為營養來源的生物生產能力，包括大部分浮游動物、底棲動物和植食性游泳動物（主要是幼魚、小型蝦類等）。海洋三級生產力，是以浮游動物等二級生產者為營養來源的生物生產能力。海洋終級生產力，是指一些自身不再被其他生物所消費的生物生產能力，一般處于食物鏈的頂端，它們中絕大多數是海洋漁業的捕撈對象，其數量多寡直接影響海洋漁業豐歉。

海洋生物同化有機物，在一般情況下，需經過多級生產才能轉化為人類食用的各種水產品，其中肉食性魚類一般要經過三四級的轉化。各級生產力的轉化，通常是通過海洋食物鏈和海洋食物網的渠道來完成的。海洋生物生產力系統，是海洋生態經濟系統的核心動力和物質基礎，它為整個生態平衡和人類的生存發展提供了重要的漁業資源。

海洋生態系統主要類型

海洋生態系統是海洋中有生物群落及其環境相互作用所構成的自然系統。廣義而言，全球海洋是一個大生態系統，其中包含許多不同等級的次級生態系。每個次級生態系占據一定的空間，由相互作用的生物和非生物，通過能量流和物質流，形成具有一定結構和功能的生態系統。海洋生態系統分類，目前無定論。若按海區劃分，一般分為海岸帶生態系統、大洋生態系統、上升流生態系統等；按生物群落劃分，一般分為紅樹林生態系統、珊瑚礁生態系統、海洋藻類生態系統等。

①海岸帶生態系統是處于淺海與陸地交界區域的生態系統。這一區域的主要生產者是固著生長的大型多細胞藻類，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，有時也稱海底森林。

②大洋生態系統指從沿岸帶至開闊大洋的海洋生態系統。大洋生態系統面積很大，但水環境相當一致，唯有水溫有變化，主要受暖流與寒流影響。其生產者主要為浮游植物和從淺海帶漂來的生物碎屑，消費者則種類繁多，且具有分層現象。

③上升流生態系統是在上升流海域由特定的生物及周圍的環境構成，食物鏈較短、生產力很高的生態系統。

④紅樹林生態系統一般包括紅樹林、灘涂和基圍魚塘三部分。一般由藻類、紅樹植物和半紅樹植物、伴生植物、動物、微生物等生物及陽光、水分、土壤等非生物因子所構成。分解者種類和數量均較少，且以厭氧微生物為主，有機體殘體分解不完全。消費者主要是鳥類尤其是水鳥和魚類，底棲無脊椎動物、昆蟲，兩棲動物、爬行動物亦較常見，哺乳動物種類和數量較少。

⑤珊瑚礁生態系統是熱帶、亞熱帶海洋中由造礁珊瑚的石灰質遺骸，石灰質藻類堆積而成的礁石及其生物群落所構成的整體，是全球初級生產量最高的生態系統之一。

⑥海洋藻類生態系統是由海洋藻類等生物為主與海洋環境構成的海洋生產力最大海洋生態系統類型。生態類型根據生活方式可以分成5種藻類生態類型：a浮游藻類，如單細胞和多細胞的甲藻、黃藻、金藻、硅藻等門的多數藻類：b漂浮藻類，藻體全無固著器，營斷枝繁殖，在大西洋上形成大型的漂流藻區，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，營定生生活，主要生長在潮間帶和潮下帶：d寄生藻類，如菜花藻寄生于別的藻體上；e共生藻類，如紅藻門的角網藻是紅藻與海綿動物的共生體；一些藍藻、綠藻和子囊菌類或擔子菌類其生，成為復合的有機體——地衣。

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