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  • 水域生態系統——海洋生態系統

    發布時間:2020/11/6,瀏覽人次:3926

    海洋生態系統


    一、海洋生態系統的基本特征

       海洋生態系統(marine ecosystem)與陸地生態系統的主要區別是:

       (1)生產者均為小型。主要由體型極小、數量極大、種類繁多的浮游植物和一些微生物所組成。之所以由小型浮游生物(microplankton)組成食物網的基礎,主要因為: ①海水的密度使得植物沒有必要發育良好的支持結構。這有利于小型植物而不利于大型個體;②海水在不斷地小規模地相對地運動,任何一個自由漂浮植物必須依賴于水中的分子擴散來獲取營養物質和排除廢物,在這種情況下,體型小和自主運動就很有利,而一群細胞集成的一個大的結構就比同樣一些細胞單獨開來要差得多;③海洋中大規模環流不斷地把漂浮的植物沖出它們最適宜的區域,同時又常有一些個體帶回來更新這些種群,對于小型植物來說,完成這一必要的返回機制比大型植物有利得多。同時小型單細胞植物還能夠隨水下的逆流,暫時地攝食食物顆粒,或以溶解的有機物質為營養。

       (2)海洋為消費者提供了廣闊的活動場所。動物比海洋植物更加多種多樣,更加豐富。這是因為:①海洋面積大,為海洋動物提供了寬廣的活動場所;海洋中有大量的營養物質,是海洋動物吃不完的食料;②海洋條件復雜,有淺有深,有冷有暖,在這些多樣的生活環境下,形成了種類各異、數量繁多的海洋動物。
       (3)生產者轉化為初級消費者的物質循環效率高。在海洋上層浮游植物和浮游動物的生物量大約為同一數量級。浮游植物的生產量幾乎全部為浮游動物所消費,運轉速度很快。但海洋生態系統的生產力遠低于陸地生態系統的生產力。消費者,特別是初級消費者有許多是雜食性種類,在數量的調節上起著一定的作用。
       (4)生物分布的范圍很廣。海洋面積很大,而且是連續的、幾乎到處都有生物。
       海洋環境有以下幾個特點:
       (1)海洋是巨大的,它覆蓋70%以上的地球表面。所有海洋都是相連的。世界海洋總的布局是環繞南級洲有一個連續帶,然后向北延伸出三個大洋,即太平洋、大西洋和印度洋。有人主張世界大洋應為四個洋。實際上,北冰洋是屬于大西洋的。對自由運動的海洋生物,溫度、鹽度和深度是限制其生存的主要因素。
       (2)海洋有連續和周期的循環。世界上的海和洋都是相互溝通,連接成片的。海洋產生一定的海流??偟恼f,它在北半球,以順時針方向流動,而在南半球,則以逆時針方向流動。海洋有潮汐,湖汐的周期性大約是12.5h。潮汐在海洋生物特別稠密而繁多的沿岸帶特別重要。潮汐使這些海洋生物群落形成明顯的周期性。
       (3)海水含有鹽分。一般情況下,海水中各種鹽類的總含量為30%~35%,其中以NaCi為主,約占78%;mgCl2,mgSO2,KCi等共占22%。海水鹽度可低到1%~2%。我國渤海近岸鹽度為25%~28%,東海和黃海為30%~32%,南海為34%。
       (4)海洋是一個容納熱量的“大水庫”。夏天海水把熱量儲存起來。到了冬天,海水又把熱量釋放出來。所以,海洋對整個大氣圈具有重要的調節作用。

    二、海洋生物

       海洋生物分為浮游、游泳和底棲三大生態類群,種類十分豐富。海洋生態系統中比較重要的海洋生物有:
    1.浮游生物
       海洋中的浮游生物(plankton)多指在水流運動的作用下,被動地漂浮于水層中的生物類群,一般體積微小、種類多、分布廣,遍布于整個海洋的上層。
       浮游生物根據其營養的方式可分為浮游植物(phytoplankton) 和浮游動物(zooplankton)。

       浮游植物是海洋中的生產者。種類組成較復雜,主要包括原核生物的細菌和藍藻,真核生物的單細胞藻類,如硅藻、甲藻、綠藻、金藻和黃藻等。
       赤潮是海水受到赤潮生物污染而變色的一種現象。這種污染使海洋多呈紅色斑塊狀或條帶狀,故稱赤潮(redtide)。由于赤潮生物種類和數量的不同,赤潮的顏色也有差異。如夜光藻所形成的赤潮呈桃紅色,而大多數甲藻所形成的赤潮多呈褐色或黃色,據統計,赤潮生物的種類已有150種之多,我國亦已發現40多種。常見的赤潮生物有,luo*甲藻、短luo*甲藻(gymnodinium breve)、海洋原甲藻、骨條藻、卵形隱藻(Cryptomonas ovata)和夜光藻等。部分赤潮生物是無毒的。但有的赤潮生物可在海水中釋放毒素。所以,赤潮不僅嚴重危害漁業資源,而且也威脅著人類的生命安全。
       海洋浮游動物指多種營異養性生活的浮游生物,它們在食物網中參與幾個營養階層,有植食的,有肉食的,還有食碎屑的和雜食性的等等。浮游動物的種類比浮游植物復雜得多。主要成員是節肢動物的橈足類(Copepoda)和磷蝦類(Euphausids),這些動物雖然會自己運動,但動作很緩慢,它們常聚集成群,浮在海水表層,隨波逐流。
    2.游泳生物
       游泳生物(nekton)是一些具有發達運動器官和游泳能力很強的動物。海洋中的魚類、大型甲殼動物、龜類、哺乳類(鯨、海豹等)和海洋鳥類等屬于游泳動物。這個類群組成食物鏈的第二級和第三級消費者。海洋中游泳動物的種類與數量都非常多,個體一般都比較大,游泳速度亦很快。如須鯨(mystacocet)最大個體體長30m以上,體重約150t。海豚(Dolphins)游泳速度每小時可達到90km以上。
       魚類是游泳動物中的主要成員。在汪洋大海的上、中、下層都有魚類生活,甚至在10000m的深海里,也還有魚類存在。魚類的種類(約有2000多種)或個體數量都遠遠超過了其他游泳動物。游泳生物中還有各種蝦類。它們雖然常年棲息在海底,但都行動敏捷,善于游泳。頭足綱(Cephalopoda)的烏賊,還有魷魚(Loligo japonica)和章魚(Octopus sp.)都是中國海上常見的動物。
    3.底棲生物
       底棲生物是一個很大的水生生態類群。種類很多,包括了一些較原始的多細胞動物,如海綿(Leucosolenia)和海百合(metarinus)。
       根據生活方式可將底棲生物分為:固著生活的種類、底埋生活的種類、穴居生活的種類和鉆蝕生活的種類等。

    三、海洋生態系統的生產力和能量流動

    1.海洋的生產力
       海洋初級生產力幾乎全部為浮游植物所承擔。1957年,N.Steeman 首先使用放射性碳,測定了海洋生態系統的生產力和能量流動,得出海洋初級生產力每天所固定的碳約在0.01~3.0g/m2之間,南非西岸大海中的本格拉海流內,最高生產力為6tC/ (m2·年)。但多數時間內,熱帶海洋的生產力都是很低的,其數量約處于0.1~0.2gC/(m2·)之間。Steeman估計,海洋的平均生產力大約為550kg/(hm2·),北海(歐洲)的生產力約為800kg/(hm2·)。
       就浮游植物資源而言,海洋可分為寡營養型水域內生物量為1mg/ (m3·)或更低;富營養型水域的生物量多于1mg/(m3·)。
       就三大洋來說,印度洋的平均生產力最高,達81.0gC/(m2·),大西洋次之,69.4gC/ (m2·),而太平洋平均的生產力最低,46.4gC/(m2·)。
       海洋的面積比陸地大,然而海洋生產力大大低于陸地生態系統的生產力。海洋的平均生產力約為陸地的1/5。海洋和陸地生產力懸殊的主要原因是海洋浮游生物得不到足夠的營養物質,而可見光又被海水吸收。
    2.能量的流動

       實際上海洋中的營養關系遠比此復雜,食物的競爭也非常激烈。
       在溫帶地區浮游植物在約40m深的水層內仍能進行光合作用,而熱帶地區可達100m的深度。光合作用的強度與達到該水層的光強度有密切關系。
       這些浮游植物是海洋生態系統中的生產者,食物鏈的起點。在食物鏈的每個環節上都有能量耗散。此食物鏈的能量轉換率不是很高,從微型藻類到植食動物,從一個營養階層到另一個營養階層轉換率約為10%~15%。
       值得注意的是,在海洋中有一些極短的食物鏈。如藻類—鯨(Balaena hysticetus)的食物鏈。鯨體積很大,但它卻只能以很小的浮游生物為食。這種食物鏈只有很少的幾個環節,能量損失較少。
       近年來研究發現,海洋中非常小的細菌和真菌,利用可溶性物質,然后它們被各種異養原生生物所吞食,這些原生生物直接被較大的浮游動物或幼蟲所食耗。這是:自由生活的微生物被原生生物為主的“微型攝食者”攝食,再進入原生動物食物鏈。


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    ——摘自科學出版社·蔡曉明編著·《生態系統生態學》·第三篇 自然生態系統·第十八章 第二節

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