海洋生态系统
海洋生态系统
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摘要：本文从生态系统的组成、结构、功能与生态平衡等方面评述了海洋生态系统的特征，描述了海洋生态系统对人类的巨大服务效益，但海洋生态系统面临着严峻威胁，因而保护海洋生态系统刻不容缓。
关键词：海洋生态系统  食物链  能量流动    物质循环生态平衡
概述：海洋生态系是海洋中由生物落及其环境相互作用所构成的自然系统，生态系(Ecosystem)一词,系英国A.G.坦斯利于1935年提出。在此之前，德国K.A.默比乌斯(1877)和美国S.A.福布斯(1887)曾分别用生物落 (Biocoenosis)和小宇宙 (Microcosm)这两个词，记述了类似坦斯利所说的内容。
广义而言，全球海洋是一个大生态系，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，通过能量流和物质流形成具有一定结构和功能的统一体。海洋生态系分类，目前无定论，按海区划分，一般分为沿岸生态系、大洋生
态系、上升流生态系等；按生物落划分，一般分为世界上最大的岛屿是哪个岛红树林生态系、珊瑚礁生态系、藻类生态系等。海洋生态系研究开始于20世纪70年代，一般涉及自然生态系和围隔实验生态系等领域。近几十年，以围隔（或受控）实验生态系研究为主，主要开展营养层次、海水中化学物质转移、污染物对海洋生物的影响、经济鱼类幼鱼的食物和生长等研究。
（一）海洋生态系统的组成成分
由海洋生物落和海洋环境两大部分组成，每一部分又包括有众多的要素。这些要素主要有 6类：①自养生物，为生产者，主要是具有绿素的能进行光合作用的植物，包括浮游藻类、底栖藻类和海洋种子植物；还有能进行光合作用的细菌。②异养生物，为消费者，包括各类海洋浅海珊瑚
动物。③分解者，包括海洋细菌和海洋真菌。④有机碎屑物质，包括生物死亡后分解成的有机碎屑和陆地输入的有机碎屑等，以及大量溶解有机物和其聚集物。⑤参加物质循环的无机物质，如碳、氮、硫、磷、二氧化碳、水等。⑥水文物理状况，如温度、海流等。
1.生产者
主要指那些具有绿素的自养植物，包括生活在真光层的浮游藻类、浅海区的底栖藻类和海洋种子植物。浮游植物最能适应海洋环境，它们直接从海水中摄取无机营养物质；有不下沉或减缓下沉的功能，可停留在真光层内进行光合作用；有快速的繁殖能力和很低的代谢消耗，以保证种的数量和生存。这是由于它们具有小的体型和对悬浮的适应性。海洋中的自养性细菌，包括利用光能和化学能的许多种类，也是生产者。如在加拉帕戈斯岛附近海域等处发现的海底热泉周围的一些动物，由寄生或共生体内的硫磺细菌提供有机物质和能源。硫磺细菌从海底热泉喷出的硫化氢 (H2S)等物质中摄取能量把无机物质转化为有机物质。此处所构成的独特的生态系，完全以化学能替代日光能而存在。
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2.消费者
主要是一些异养的动物。以营养层次划分，可分为一级、二级、三级消费者等：
①初级消费者，又称一级消费者，即植食性动物。如同大多数初级生产者一样，大多数初级消费者的体型也不大，而且也多是营浮游生活的。这些浮游动物多数属于小型浮游生物，体型都在 1毫米左右或以下，如一些小型甲壳动物、小型被囊动物和一些海洋动物的幼体。有一些初级消费者属于微型浮游生物，如一些很小的原生动物。初级消费者与初级
生产者同居在上层海水中，它们之间有较高的转换效率，一般初级消费者和初级生产者的生物量往往属于同一数量级。这是与陆地生态系很不同的一个特点。
② 次级消费者，包括二级、三级消费者等，即肉食性动物。它们包含有较多的营养层次。较低层的次级消费者一般体型仍很小，约为数毫米至数厘米，大多营浮游生活，属大型浮游生物或巨型浮游生物。不过，它们的分布已不限于上层海水，许多种类可以栖息在较深处，并且往往具有昼夜垂直移动的习性，如一些较大型的甲壳动物、箭虫、水母和栉水母等。较高层的次级消费者，如鱼类，则具有较强的游泳动力，属于另一生态──游泳动物。游泳动物的垂直分布范围更广，从表层到最深海都有一些种类生活。
在海洋次级消费者中，还包括一些杂食性浮游动物（兼食浮游植物和小浮游动物），它们有调节初级生产者和初级消费者数量变动的作用。
3.有机碎屑物质
海洋中有机碎屑物质的量很大,一般要比浮游植物现存量多一位数字,所起的作用也很大。这是海洋生态系不同于陆地生态系又一个重要特点。它们来源于生物体死亡后被细菌分解过
程中的中间产物（最后阶段是无机化）,未完全被摄食和消化的食物残余,浮游植物在光合作用过程中产生的分泌在细胞外的低分子有机物,以及陆地生态系输入的颗粒性有机物。另外,海洋中还有比颗粒有机物多好几倍的有机溶解物，以及其聚集物。它们在水层中和底部都可以作为食物，直接为动物所利用。在海洋生态系中，除了一个以初级生产者为起点的植食食物链和食物网以外，还存在一个以有机碎屑为起点的碎屑食物链和食物网(见海洋食物链)。许多的研究结果表明,后者的作用不亚于前者。因此,在海洋生态系的结构和功能分析中，应当把有机碎屑物质作为一个重要组分，它们是联结生物和非生物之间的一项要素。
4.分解者
包括海洋中异养的细菌和真菌。它们能分解生物尸体内的各种复杂物质，成为可供生产者和消费者吸收、利用的有机物和无机物。因而，它们在海洋有机和无机营养再生产的过程中起着一定的作用（如海洋细菌）。而且，它们本身也是许多动物的直接食物。以细菌为基础的食物链为第三类食物链，称为腐食食物链。
（二）生态系统的结构
食物链和食物网明日之后远星城宝箱
在海洋生物落中，从植物、细菌或有机物开始，经植食性动物至各级肉食性动物，依次形成摄食者与被食者的营养关系称为食物链(foodchain)，也称为营养链(trophicchain)。食物网(foodweb)是食物链的扩大与复杂化，它表示在各种生物的营养层次多变情况下，形成的错综复杂的网络状营养关系(冬至佳句简短如图)。物质和能量经过海洋食物链和食物网的各个环节进行的转换与流动，是海洋生态系中物质循环和能量流动的一个基本过程。
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由于受能量传递效率的限制，食物链的长度不可能太长。一般食物链的长短与各海域的理化环境、生物落结构、食物链中各级生物的营养动力学以及潜在渔业产量等有着密切关系。Ryther(1969)把世界海洋食物链分成三个基本类型：即大洋、大陆架和上升流食物链。在海洋生态系统中，除了上述以浮游植物和底栖植物为起点的植食食物链之外，还有一类是以死生物或碎屑为起点的碎屑食物链。在海洋中存在大量碎屑物质，除无生命的有机物质(死亡动植物残体、动物粪便等)以碎屑形式存在外，还有大量的溶解有机物，其数量比碎屑有机物还要多好几倍，它们在一定条件下通过细菌或原生动物等富集，可逐渐形成聚集物，成为较大的碎屑颗粒物，从而快速向底层降落，这种现象又称为“海雪花”。由于这些碎屑颗粒含有较高的有机质，成为底栖动物的重要食物来源，支持了底栖系统中的高营养级生物生产。所以，在海洋生态系统的物质循环和能量流动中，碎屑食物链起着十分重要的作用，由于碎屑的大量存在，也加强了海洋生态系统的多样性和稳定性
（三）生态系统的功能及效益
1.海洋生态系统的能量流动
同资源种团是由一生态学特征上很相似的物种组成，彼此之间生态位有明显重叠，因而
同一功能内种间竞争很激烈，而与落其他功能之间的种间竞争不明显。同资源种团内的物种处于同一功能地位上,因而物种之间可以相互替代，在不同年份中同资源种团可以有不同的种类组合。以同资源种团划分的落营养结构具有相对的稳定性。
海洋动物类别复杂、个体大小和生活史类型差别很大，测定动物产量的难度大。一些报道表明，浮游动物生产量多数介于5～50mgc/(m2·d)，p/b(a-1)比值多在10—30之间。鱼类产量的估计可根据不同类型海域的初级生产力、平均营养转换次数和生态效率加以推算。其总产量可能介于80x106tc／a至150x10 6*tc／a之间，其p/b比值比浮游动物的至少小一个数量级。浮游动物、鱼类产量从沿岸向外海迅速递减的趋势很明显。底栖动物生物量从浅水底带向深水底带呈迅速递减的趋势也是很明显的。
海洋动物种产量的测定方法有：①以一定时间间隔现场取样分析种的个体数量和平均增重量计算产量(股法)；②根据现场调查的个体数量、平均生物量和死亡率(应用生命表数据)计算周转时间和产量(周转时间法)；③根据现场调查和室内活体培养(得出生长曲线)相结合的方法计算产量(积累生长法)以及④根据动物摄食的食物能量及其总生长效率和净生长效率，结合现场调查的动物种及其食物对象的平均生物量来计算产量(碳收支法)。
海洋生态系统能流过程中，随着营养层次的升高，生物的个体变大、生命周期变长、个体新学期教师寄语
密度下降。若将微生物和单细胞藻类至浮游动物、鱼类等都视为不同大小的“颗粒”对应它们的生物量作图，就可以得到一条粒径谱线。将粒径大小改为体重(含能量)大小，对应于它们的生物量双对数坐标作图，就可得到一条斜率很小的生物量谱线。生物量谱线的斜率反映的是生态转换效率、截距反映生产力水平。从生物量能谱的状态可以从宏观总体上研究不同海洋生态系统(淡水也一样)的状态和动态及其机制和影响因素。
同一生态系统的粒径谱、生物量谱在稳定状态下是一条斜率很小的直线。如果在这一生态系统的某些季节中谱线出现高峰，则反映能流过程存在过剩与积累(如水华期可能出现的情况)，反之则存在空缺或不衔接。同样的，不同生态系统(如富营养水域和贫营养水域)的谱线差异反映了它们的生产力、食物网结构和能流特点的差异。此外，粒径谱生物量谱还可作为从一个粒度级去推算其他粒度级的生物量与产量的依据。粒径谱、生物量谱有很广泛的应用前景，目前还处在研究的早期阶段
2.海洋生态系统的物质循环
海洋中大量溶解有机碳通过异养细菌的吸收转化为细菌颗粒，并形成异养细菌一原生动物一桡足类的摄食关系，称为微型生物食物环或微食物环。同时，各海区都生活着微微型自
养浮游生物，它们在食物关系上起着与细菌同样的作用，因此，微型生物食物环实际上包括以溶解有机物和微微型自养生物为起点的微型生物食物关系。微型生物食物环的主要成员是异养细菌、蓝细菌等微微型生产者和鞭毛虫、纤毛虫类等原生动物，这些原生动物依其个体大小分别处在不同的营养层次上。微型生物食物环不仅包括几个不同的营养层次，并且其内部关系复杂，形成一个相对独立的食物网结构。
海洋初级生产产品中的doc可以通过微型生物食物环重新进入经典食物链，而且大量—级自养生物也只有通过微型生物食物环才能被个体较大的浮游动物所利用，其中微型和小型浮游动物作为摄食和被摄食者是能流的重要中间环节。因此，微型生物食物环是整个海洋生态系统能流结构中很重要的组成部分，如果缺少微型生物食物环的话，能流结构是不完整的。同时，海洋doc含量很高，各海区微微型自养生物的数量也很多，因而通过微型生物食物环的能流量也是海洋生态系统总能流中的重要部分。
微型生物食物环的存在使生态系统的营养物质可以得到快速再生、循环，贫营养大洋区营养物质的矿化再生基本上是在透光层内完成的。这是因为：①微型生物食物环中的种类组成个体很小、世代周期短、有很高的营养物质更新速率；②消费者所产生的粪粒等有机碎屑也很微细，在透光层中停留时间长；③这些微细的有机碎屑在细菌和微型异养生物作用下成为营养物质快速循环的活性中心。
3.海洋生态系统的效益
海洋覆盖了地球2／3的面积，海洋对人类有着重要而深远的影响，能为人类创造巨大的经济、社会、环境效益。   
①海洋孕育了生命，浩瀚的海洋是全球生命支持系统的一个基本组成部分。为生物提供广阔的生存空间。海洋是生命的摇篮。   
②海洋为人类提供大量的食物，海洋孕育着大量的生物。地球动物的80％生活在海洋中，海洋生物种类繁多，整体地球的生物生产力，海洋占了87％，相当于1．339亿吨有机碳。

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