海洋生態(tài)系是海洋中由生物群落及其環(huán)境相互作用所構(gòu)成的自然系統(tǒng)，生態(tài)系(Ecosystem)一詞,系英國(guó)A.G.坦斯利于1935年提出。在此之前，德國(guó)K.A.默比烏斯(1877)和美國(guó)S.A.福布斯(1887)曾分別用生物群落 (Biocoenosis)和小宇宙 (Microcosm)這兩個(gè)詞，記述了類似坦斯利所說(shuō)的內(nèi)容。

 概述

海洋生態(tài)系 marine ecosystems

海洋生態(tài)系是海洋中由生物群落及其環(huán)境相互作用所構(gòu)成的自然系統(tǒng)，生態(tài)系(Ecosystem)一詞,系英國(guó)A.G.坦斯利于1935年提出。在此之前，德國(guó)K.A.默比烏斯(1877)和美國(guó)S.A.福布斯(1887)曾分別用生物群落 (Biocoenosis)和小宇宙 (Microcosm)這兩個(gè)詞，記述了類似坦斯利所說(shuō)的內(nèi)容。

廣義而言，全球海洋是一個(gè)大生態(tài)系，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)和功能的統(tǒng)一體。海洋生態(tài)系分類，目前無(wú)定論，按海區(qū)劃分，一般分為沿岸生態(tài)系、大洋生態(tài)系、上升流生態(tài)系等;按生物群落劃分，一般分為紅樹林生態(tài)系、珊瑚礁生態(tài)系、藻類生態(tài)系等。海洋生態(tài)系研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，一般涉及自然生態(tài)系和圍隔實(shí)驗(yàn)生態(tài)系等領(lǐng)域。近幾十年，以圍隔(或受控)實(shí)驗(yàn)生態(tài)系研究為主，主要開(kāi)展?fàn)I養(yǎng)層次、海水中化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)移、污染物對(duì)海洋生物的影響、經(jīng)濟(jì)魚類幼魚的食物和生長(zhǎng)等研究。

研究簡(jiǎn)史

坦斯利提出生態(tài)系的概念之后，一些生態(tài)學(xué)家研究了生態(tài)系的營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)，提出了生態(tài)系中能量在各營(yíng)養(yǎng)層次間流動(dòng)的定量關(guān)系。20世紀(jì)60年代以后，由于數(shù)學(xué)、系統(tǒng)分析技術(shù)和理論、控制論及電子計(jì)算機(jī)等理論和方法廣泛應(yīng)用到生態(tài)系的研究中，使生態(tài)系的研究從定性描述走向定量研究。

海洋生態(tài)系的研究起步較晚，20世紀(jì)70年代才開(kāi)始進(jìn)行，但已在一些方面取得進(jìn)展。①海洋生態(tài)系的實(shí)驗(yàn)研究。由1973年美國(guó)和加拿大學(xué)者所進(jìn)行的“控制生態(tài)系污染實(shí)驗(yàn)”(簡(jiǎn)稱法國(guó)為CEPEX)開(kāi)始。以后，CEPEX的工作超出了污染的范圍，擴(kuò)展到多級(jí)營(yíng)養(yǎng)層次、海水中化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移、經(jīng)濟(jì)魚類幼魚的食物和生長(zhǎng)等研究。因此，CEPEX的全名也改為“控制生態(tài)系種群實(shí)驗(yàn)”。CEPEX是專為研究水層中的生態(tài)系的，美國(guó)和其他一些國(guó)家還對(duì)包括海底沉積在內(nèi)的生態(tài)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。②海洋生態(tài)系調(diào)查和數(shù)學(xué)模擬。研究得較多的是上升流生態(tài)系。

組成成分

由海洋生物群落和海洋環(huán)境兩大部分組成，每一部分又包括有眾多的要素。這些要素主要有 6類：①自養(yǎng)生物，為生產(chǎn)者，主要是具有綠色素的能進(jìn)行光合作用的植物，包括浮游藻類、底棲藻類和海洋種子植物;還有能進(jìn)行光合作用的細(xì)菌。②異養(yǎng)生物，為消費(fèi)者，包括各類海洋動(dòng)物。③分解者，包括海洋細(xì)菌和海洋真菌。④有機(jī)碎屑物質(zhì)，包括生物死亡后分解成的有機(jī)碎屑和陸地輸入的有機(jī)碎屑等，以及大量溶解有機(jī)物和其聚集物。⑤參加物質(zhì)循環(huán)的無(wú)機(jī)物質(zhì)，如碳、氮、硫、磷、二氧化碳、水等。⑥水文物理狀況，如溫度、海流等。

生產(chǎn)者

主要指那些具有綠色素的自養(yǎng)植物，包括生活在真光層的浮游藻類、淺海區(qū)的底棲藻類和海洋種子植物。浮游植物最能適應(yīng)海洋環(huán)境，它們直接從海水中攝取無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);有不下沉或減緩下沉的功能，可停留在真光層內(nèi)進(jìn)行光合作用;有快速的繁殖能力和很低的代謝消耗，以保證種群的數(shù)量和生存。這是由于它們具有小的體型和對(duì)懸浮的適應(yīng)性。

海洋中的自養(yǎng)性細(xì)菌，包括利用光能和化學(xué)能的許多種類，也是生產(chǎn)者。如在加拉帕戈斯群島附近海域等處發(fā)現(xiàn)的海底熱泉周圍的一些動(dòng)物，由寄生或共生體內(nèi)的硫磺細(xì)菌提供有機(jī)物質(zhì)和能源。硫磺細(xì)菌從海底熱泉噴出的硫化氫 (H2S)等物質(zhì)中攝取能量把無(wú)機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)。此處所構(gòu)成的獨(dú)特的生態(tài)系，完全以化學(xué)能替代日光能而存在。

消費(fèi)者

主要是一些異養(yǎng)的動(dòng)物。以營(yíng)養(yǎng)層次劃分，可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)消費(fèi)者等：

① 初級(jí)消費(fèi)者，又稱一級(jí)消費(fèi)者，即植食性動(dòng)物。如同大多數(shù)初級(jí)生產(chǎn)者一樣，大多數(shù)初級(jí)消費(fèi)者的體型也不大，而且也多是營(yíng)浮游生活的。這些浮游動(dòng)物多數(shù)屬于小型浮游生物，體型都在 1毫米左右或以下，如一些小型甲殼動(dòng)物、小型被囊動(dòng)物和一些海洋動(dòng)物的幼體。有一些初級(jí)消費(fèi)者屬于微型浮游生物，如一些很小的原生動(dòng)物。初級(jí)消費(fèi)者與初級(jí)生產(chǎn)者同居在上層海水中，它們之間有較高的轉(zhuǎn)換效率，一般初級(jí)消費(fèi)者和初級(jí)生產(chǎn)者的生物量往往屬于同一數(shù)量級(jí)。這是與陸地生態(tài)系很不同的一個(gè)特點(diǎn)。

② 次級(jí)消費(fèi)者，包括二級(jí)、三級(jí)消費(fèi)者等，即肉食性動(dòng)物。它們包含有較多的營(yíng)養(yǎng)層次。較低層的次級(jí)消費(fèi)者一般體型仍很小，約為數(shù)毫米至數(shù)厘米，大多營(yíng)浮游生活，屬大型浮游生物或巨型浮游生物。不過(guò)，它們的分布已不限于上層海水，許多種類可以棲息在較深處，并且往往具有晝夜垂直移動(dòng)的習(xí)性，如一些較大型的甲殼動(dòng)物、箭蟲、水母和櫛水母等。較高層的次級(jí)消費(fèi)者，如魚類，則具有較強(qiáng)的游泳動(dòng)力，屬于另一生態(tài)群──游泳動(dòng)物。游泳動(dòng)物的垂直分布范圍更廣，從表層到最深海都有一些種類生活。

在海洋次級(jí)消費(fèi)者中，還包括一些雜食性浮游動(dòng)物(兼食浮游植物和小浮游動(dòng)物)，它們有調(diào)節(jié)初級(jí)生產(chǎn)者和初級(jí)消費(fèi)者數(shù)量變動(dòng)的作用。

有機(jī)碎屑物質(zhì)

海洋中有機(jī)碎屑物質(zhì)的量很大,一般要比浮游植物現(xiàn)存量多一位數(shù)字,所起的作用也很大。這是海洋生態(tài)系不同于陸地生態(tài)系又一個(gè)重要特點(diǎn)。它們來(lái)源于生物體死亡后被細(xì)菌分解過(guò)程中的中間產(chǎn)物(最后階段是無(wú)機(jī)化),未完全被攝食和消化的食物殘余,浮游植物在光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的分泌在細(xì)胞外的低分子有機(jī)物,以及陸地生態(tài)系輸入的顆粒性有機(jī)物。另外,海洋中還有比顆粒有機(jī)物多好幾倍的有機(jī)溶解物，以及其聚集物。它們?cè)谒畬又泻偷撞慷伎梢宰鳛槭澄?，直接為?dòng)物所利用。在海洋生態(tài)系中，除了一個(gè)以初級(jí)生產(chǎn)者為起點(diǎn)的植食食物鏈和食物網(wǎng)以外，還存在一個(gè)以有機(jī)碎屑為起點(diǎn)的碎屑食物鏈和食物網(wǎng)(見(jiàn)海洋食物鏈)。許多的研究結(jié)果表明,后者的作用不亞于前者。因此,在海洋生態(tài)系的結(jié)構(gòu)和功能分析中，應(yīng)當(dāng)把有機(jī)碎屑物質(zhì)作為一個(gè)重要組分，它們是聯(lián)結(jié)生物和非生物之間的一項(xiàng)要素。

分解者

包括海洋中異養(yǎng)的細(xì)菌和真菌。它們能分解生物尸體內(nèi)的各種復(fù)雜物質(zhì)，成為可供生產(chǎn)者和消費(fèi)者吸收、利用的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。因而，它們?cè)诤Ｑ笥袡C(jī)和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)再生產(chǎn)的過(guò)程中起著一定的作用(如海洋細(xì)菌)。而且，它們本身也是許多動(dòng)物的直接食物。以細(xì)菌為基礎(chǔ)的食物鏈為第三類食物鏈，稱為腐食食物鏈。

類型劃分

海洋生態(tài)系的劃分比陸地上要困難得多。陸地生態(tài)系的劃分，主要是以生物群落為基礎(chǔ)。而海洋生物群落之間的相互依賴性和流動(dòng)性很大，缺乏明顯的分界線。但是,海洋環(huán)境是有不同的分區(qū),各分區(qū)也都有各自的特點(diǎn)。

由于海洋生態(tài)系的研究工作開(kāi)展較晚，現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)海洋生態(tài)系的系統(tǒng)劃分方案。據(jù)十多年來(lái)的工作，有以下劃分：沿海區(qū)有河口生態(tài)系，沿岸、內(nèi)灣生態(tài)系，紅樹林生態(tài)系，草場(chǎng)生態(tài)系，藻場(chǎng)生態(tài)系，珊瑚礁生態(tài)系等;遠(yuǎn)海區(qū)有大洋生態(tài)系，上升流生態(tài)系，深海生態(tài)系，海底熱泉生態(tài)系等。其中，以上升流生態(tài)系，沿岸、內(nèi)灣生態(tài)系，以及河口生態(tài)系的研究工作做得多些。

生態(tài)特點(diǎn)

生活環(huán)境：世界海洋是一個(gè)連續(xù)的整體。雖然人們把世界海洋劃分為幾個(gè)大洋和一些附屬海,但是它們之間并沒(méi)有相互隔離。海水的運(yùn)動(dòng)(海流、海洋潮汐等),使各海區(qū)的水團(tuán)互相混合和影響。這是與陸地生態(tài)系不同的一個(gè)特點(diǎn)。

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;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)量有重要影響。

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)的光照保證植物的光合作用過(guò)程。在某一深度處，光照的強(qiáng)度減弱到可使植物光合作用生產(chǎn)的有機(jī)物質(zhì)僅能補(bǔ)償其自身的呼吸作用消耗。這一深度被稱為補(bǔ)償深度。在補(bǔ)償深度以上的水層被稱為真光層。真光層的深度(即補(bǔ)償深度)主要取決于海域的緯度、季節(jié)和海水的混濁度。在某些透明度較大的熱帶海區(qū)，深度可達(dá) 200米以上。在比較混濁的近岸水域，深度有時(shí)僅有數(shù)米。

海水的比熱比空氣大得多，導(dǎo)熱性能差。因此，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°C，熱帶海區(qū)小于5°C，溫帶海區(qū)一般為10～15°C。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。溫躍層以上叫作混合層，因?yàn)檫@一層的海水可以有上下混合。溫躍層以下的海水則十分穩(wěn)定。

海水含鹽量比陸地水高，約為35‰，且比較穩(wěn)定。

生態(tài)系的環(huán)境

淺海區(qū)：海平面下200公尺以上稱為淺海區(qū)，大型藻類以及浮游植物能進(jìn)行光合作用，構(gòu)成這個(gè)復(fù)雜生態(tài)系的基礎(chǔ)，小型的浮游動(dòng)物以這些生產(chǎn)者為食物，而一些小型的甲殼類、節(jié)肢動(dòng)物又以這些浮游動(dòng)物為食。

深海區(qū)：超過(guò)200公尺甚至最深可達(dá)4000公尺，這里ㄉ魚都有著獨(dú)特ㄉ生存方式，陽(yáng)光無(wú)法射入，陽(yáng)光越少溫度也越低，壓力也會(huì)隨之增加。因陽(yáng)光無(wú)法射入，一些藻類也無(wú)法生存。

深海魚簡(jiǎn)介

因?yàn)樯钤陉?yáng)光不充足ㄉ海域，生物弱肉強(qiáng)食的情況更明顯，生存競(jìng)爭(zhēng)更激烈，也因此發(fā)展出了各式各樣獨(dú)特適應(yīng)的方式。

由于沒(méi)有光線，許多深海動(dòng)物本身可以發(fā)光。不同生物發(fā)光的位置與原因有些許不同，有些為了欺敵，在下顎.眼底等處長(zhǎng)出一根像燈籠的發(fā)光器，誤導(dǎo)敵人攻擊的目標(biāo)。

深海魚特性

有些則是為了誘敵，引誘食物向光源聚集，則自己能飽餐一頓，也有的是為了生殖，找尋配偶的方便。為了能在深海中看見(jiàn)那些微弱的光，深海的動(dòng)物有一雙又大又突出的眼睛。

深海中的掠食者都有一個(gè)特大的嘴，以及鋒利的牙，能迅速確實(shí)的捉住獵物。

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?？耐獗黹L(zhǎng)得像一朵菊花，無(wú)數(shù)的觸手像花瓣一樣，它們都是行單體生活，也沒(méi)有骨骼，如果不是吸附在巖石上，便是挖洞居住在里面。亦有些附著在寄居蟹或蟹類身上。

?？纳撤椒ㄒ蚍N類而異，雌雄異體或雌雄同體皆有，大多數(shù)為體外受精，但也有胎生者，亦可以行無(wú)性的分裂生殖。它們大多生長(zhǎng)在淺水的礁區(qū)，在潮間帶的巖縫或潮池中都?？砂l(fā)現(xiàn)到。其色彩通常很鮮艷，在同一海域也可能有不同顏色。有些種類的體型可大到直徑一公尺左右。?？蠖加脦Т碳?xì)胞的觸手捕食小動(dòng)物，有些種類的?？w內(nèi)也有蟲黃藻共生。此外小丑魚、蝦、蟹和寄居蟹等許多動(dòng)物也常和?？采?。