【文字资料】海洋生态系研究需要解决的具体问题

沈阳老张

　　海洋生态系 marine ecosystems

概述

　　海洋生态系是海洋中由生物群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)曾分别用生物群落 (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；按生物群落划分，一般分为红树林生态系、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。

研究简史

　　坦斯利提出生态系的概念之后，一些生态学家研究了生态系的营养动态，提出了生态系中能量在各营养层次间流动的定量关系。20世纪60年代以后，由于数学、系统分析技术和理论、控制论及电子计算机等理论和方法广泛应用到生态系的研究中，使生态系的研究从定性描述走向定量研究。
　　海洋生态系的研究起步较晚，20世纪70年代才开始进行，但已在一些方面取得进展。①海洋生态系的实验研究。由1973年美国和加拿大学者所进行的“控制生态系污染实验”(简称法国为CEPEX)开始。以后，CEPEX的工作超出了污染的范围，扩展到多级营养层次、海水中化学物质的转移、经济鱼类幼鱼的食物和生长等研究。因此，CEPEX的全名也改为“控制生态系种群实验”。CEPEX是专为研究水层中的生态系的，美国和其他一些国家还对包括海底沉积在内的生态系进行了实验研究。②海洋生态系调查和数学模拟。研究得较多的是上升流生态系。

组成成分

　　由海洋生物群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，主要是具有绿色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。
　　　生产者：主要指那些具有绿色素的自养植物，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，以保证种群的数量和生存。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。如在加拉帕戈斯群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。
　　　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，属于另一生态群──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。
　　　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。
　　　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。

类型划分

　　海洋生态系的划分比陆地上要困难得多。陆地生态系的划分，主要是以生物群落为基础。而海洋生物群落之间的相互依赖性和流动性很大，缺乏明显的分界线。但是,海洋环境是有不同的分区,各分区也都有各自的特点。
　　由于海洋生态系的研究工作开展较晚，现在还没有一个海洋生态系的系统划分方案。据十多年来的工作，有以下划分：沿海区有河口生态系，沿岸、内湾生态系，红树林生态系，草场生态系，藻场生态系，珊瑚礁生态系等；远海区有大洋生态系，上升流生态系，深海生态系，海底热泉生态系等。其中，以上升流生态系，沿岸、内湾生态系，以及河口生态系的研究工作做得多些。

生态特点

　　　生活环境：世界海洋是一个连续的整体。虽然人们把世界海洋划分为几个大洋和一些附属海,但是它们之间并没有相互隔离。海水的运动(海流、海洋潮汐等),使各海区的水团互相混合和影响。这是与陆地生态系不同的一个特点。
　　大洋环流和水团结构是海洋的一个重要特性，是决定某海域状况的主要因素。由此形成各海域的温度分布带──热带、亚热带、温带、近极区（亚极区）和极区等海域；暖流和寒流海域；水团的混合；水团的垂直分布和移动；上升流海域等，都对海洋生物的组成、分布和数量有重要影响。
　　太阳光线在水中的穿透能力比在空气中小得多，日光射入海水以后，衰减比较快。因此在海洋中，只有在最上层海水才能有足够强的光照保证植物的光合作用过程。在某一深度处，光照的强度减弱到可使植物光合作用生产的有机物质仅能补偿其自身的呼吸作用消耗。这一深度被称为补偿深度。在补偿深度以上的水层被称为真光层。真光层的深度（即补偿深度）主要取决于海域的纬度、季节和海水的混浊度。在某些透明度较大的热带海区，深度可达 200米以上。在比较混浊的近岸水域，深度有时仅有数米。
　　海水的比热比空气大得多，导热性能差。因此，海洋中海水温度的年变化范围不大。两极海域全年温度变化幅度约为5°C，热带海区小于5°C，温带海区一般为10～15°C。在热带海区和温带海区的温暖季节，表层水温较高，但往下到达一定深度时，水温急剧下降，很快达到深层的低温。这一水层被称为温跃层。温跃层以上叫作混合层，因为这一层的海水可以有上下混合。温跃层以下的海水则十分稳定。
　　海水含盐量比陆地水高，约为35‰，且比较稳定。

木子金军

海洋生态系研究需要解决的具体问题，分析的不错

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京阿童木

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