海洋生態系

海洋生態系

海洋生態系是海洋中由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,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統一體。海洋生態系分類,目前無定論,按海區劃分,一般分為沿岸生態系、大洋生態系、上升流生態系等;按生物群落劃分,一般分為紅樹林生態系、珊瑚礁生態系、藻類生態系等。海洋生態系研究開始於20世紀70年代,一般涉及自然生態系和圍隔實驗生態系等領域。近幾十年,以圍隔(或受控)實驗生態系研究為主,主要開展營養層次、海水中化學物質轉移、污染物對海洋生物的影響、經濟魚類幼魚的食物和生長等研究。海洋生態系是海洋中由生物群落及其環境相互作用所構成的自然系統,生態系(Ecosystem)一詞,系英國A.G.坦斯利於1935年提出。在此之前,德國K.A.默比烏斯(1877)和美國S.A.福布斯(1887)曾分別用生物群落 (Biocoenosis)和小宇宙 (Microcosm)這兩個詞,記述了類似坦斯利所說的內容。

海洋生態系

概述

海洋生態系海洋生態系
海洋生態系是海洋中由生物群落及其環境相互作用所構成的自然系統,生態系(Ecosystem)一詞,系英國A.G.坦斯利於1935年提出。在此之前,德國K.A.默比烏斯(1877)和美國S.A.福布斯(1887)曾分別用生物群落(Biocoenosis)和小宇宙(microcosm)這兩個詞,記述了類似坦斯利所說的內容。

廣義而言,全球海洋是一個大生態系,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統一體。海洋生態系分類,目前無定論,按海區劃分,一般分為沿岸生態系、大洋生態系、上升流生態系等;按生物群落劃分,一般分為紅樹林生態系、珊瑚礁生態系、藻類生態系等。海洋生態系研究開始於20世紀70年代,一般涉及自然生態系和圍隔實驗生態系等領域。近幾十年,以圍隔(或受控)實驗生態系研究為主,主要開展營養層次、海水中化學物質轉移、污染物對海洋生物的影響、經濟魚類幼魚的食物和生長等研究。

研究簡史

坦斯利提出生態系的概念之後,一些生態學家研究了生態系的營養動態,提出了生態系中能量在各營養層次間流動的定量關係。20世紀60年代以後,由於數學、系統分析技術和理論、控制論電子計算機等理論和方法廣泛套用到生態系的研究中,使生態系的研究從定性描述走向定量研究。
海洋生態系的研究起步較晚,20世紀70年代才開始進行,但已在一些方面取得進展。①海洋生態系的實驗研究。由1973年美國和加拿大學者所進行的“控制生態系污染實驗”(簡稱為CEPEX)開始。以後,CEPEX的工作超出了污染的範圍,擴展到多級營養層次、海水中化學物質的轉移、經濟魚類幼魚的食物和生長等研究。因此,CEPEX的全名也改為“控制生態系種群實驗”。CEPEX是專為研究水層中的生態系的,美國和其他一些國家還對包括海底沉積在內的生態系進行了實驗研究。②海洋生態系調查和數學模擬。研究得較多的是上升流生態系。

組成成分

由海洋生物群落和海洋環境兩大部分組成,每一部分又包括有眾多的要素。這些要素主要有6類:①自養生物,為生產者,主要是具有綠色素的能進行光合作用的植物,包括浮游藻類底棲藻類海洋種子植物;還有能進行光合作用的細菌。②異養生物,為消費者,包括各類海洋動物。③分解者,包括海洋細菌海洋真菌。④有機碎屑物質,包括生物死亡後分解成的有機碎屑和陸地輸入的有機碎屑等,以及大量溶解有機物和其聚集物。⑤參加物質循環的無機物質,如二氧化碳等。⑥水文物理狀況,如溫度海流等。

生產者:主要指那些具有綠色素的自養植物,包括生活在真光層的浮游藻類、淺海區的底棲藻類和海洋種子植物。浮游植物最能適應海洋環境,它們直接從海水中攝取無機營養物質;有不下沉或減緩下沉的功能,可停留在真光層內進行光合作用;有快速的繁殖能力和很低的代謝消耗,以保證種群的數量和生存。這是由於它們具有小的體型和對懸浮的適應性。
海洋中的自養性細菌,包括利用光能化學能的許多種類,也是生產者。如在加拉帕戈斯群島附近海域等處發現的海底熱泉周圍的一些動物,由寄生或共生體內的硫磺細菌提供有機物質和能源。硫磺細菌從海底熱泉噴出的硫化氫(H2S)等物質中攝取能量把無機物質轉化為有機物質。此處所構成的獨特的生態系,完全以化學能替代日光能而存在。
消費者:主要是一些異養的動物。以營養層次劃分,可分為一級、二級、三級消費者等:
①初級消費者,又稱一級消費者,即植食性動物。如同大多數初級生產者一樣,大多數初級消費者的體型也不大,而且也多是營浮游生活的。這些浮遊動物多數屬於小型浮游生物,體型都在1毫米左右或以下,如一些小型甲殼動物、小型被囊動物和一些海洋動物的幼體。有一些初級消費者屬於微型浮游生物,如一些很小的原生動物。初級消費者與初級生產者同居在上層海水中,它們之間有較高的轉換效率,一般初級消費者和初級生產者的生物量往往屬於同一數量級。這是與陸地生態系很不同的一個特點。
次級消費者,包括二級、三級消費者等,即肉食性動物。它們包含有較多的營養層次。較低層的次級消費者一般體型仍很小,約為數毫米至數厘米,大多營浮游生活,屬大型浮游生物巨型浮游生物。不過,它們的分布已不限於上層海水,許多種類可以棲息在較深處,並且往往具有晝夜垂直移動的習性,如一些較大型的甲殼動物箭蟲水母櫛水母等。較高層的次級消費者,如魚類,則具有較強的游泳動力,屬於另一生態群──游泳動物。游泳動物的垂直分布範圍更廣,從表層到最深海都有一些種類生活。
在海洋次級消費者中,還包括一些雜食性浮遊動物(兼食浮游植物和小浮遊動物),它們有調節初級生產者和初級消費者數量變動的作用。
有機碎屑物質:海洋中有機碎屑物質的量很大,一般要比浮游植物現存量多一位數字,所起的作用也很大。這是海洋生態系不同於陸地生態系又一個重要特點。它們來源於生物體死亡後被細菌分解過程中的中間產物(最後階段是無機化),未完全被攝食和消化的食物殘餘,浮游植物在光合作用過程中產生的分泌在細胞外的低分子有機物,以及陸地生態系輸入的顆粒性有機物。另外,海洋中還有比顆粒有機物多好幾倍的有機溶解物,以及其聚集物。它們在水層中和底部都可以作為食物,直接為動物所利用。在海洋生態系中,除了一個以初級生產者為起點的植食食物鏈食物網以外,還存在一個以有機碎屑為起點的碎屑食物鏈和食物網(見海洋食物鏈)。許多的研究結果表明,後者的作用不亞於前者。因此,在海洋生態系的結構和功能分析中,應當把有機碎屑物質作為一個重要組分,它們是聯結生物和非生物之間的一項要素。
分解者:包括海洋中異養的細菌真菌。它們能分解生物屍體內的各種複雜物質,成為可供生產者和消費者吸收、利用的有機物和無機物。因而,它們在海洋有機和無機營養再生產的過程中起著一定的作用(如海洋細菌)。而且,它們本身也是許多動物的直接食物。以細菌為基礎的食物鏈為第三類食物鏈,稱為腐食食物鏈。

類型劃分

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

由於海洋生態系的研究工作開展較晚,現在還沒有一個海洋生態系的系統劃分方案。據十多年來的工作,有以下劃分:沿海區有河口生態系,沿岸、內灣生態系紅樹林生態系草場生態系藻場生態系珊瑚礁生態系等;遠海區有大洋生態系上升流生態系深海生態系海底熱泉生態系等。其中,以上升流生態系,沿岸、內灣生態系,以及河口生態系的研究工作做得多些。

生態特點

生活環境:世界海洋是一個連續的整體。雖然人們把世界海洋劃分為幾個大洋和一些附屬海,但是它們之間並沒有相互隔離。海水的運動(海流海洋潮汐等),使各海區的水團互相混合和影響。這是與陸地生態系不同的一個特點。
大洋環流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;暖流寒流海域;水團的混合;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、分布和數量有重要影響。
太陽光線在水中的穿透能力比在空氣中小得多,日光射入海水以後,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證植物的光合作用過程。在某一深度處,光照的強度減弱到可使植物光合作用生產的有機物質僅能補償其自身的呼吸作用消耗。這一深度被稱為補償深度。在補償深度以上的水層被稱為真光層。真光層的深度(即補償深度)主要取決於海域的緯度、季節和海水的混濁度。在某些透明度較大的熱帶海區,深度可達200米以上。在比較混濁的近岸水域,深度有時僅有數米。
海水的比熱比空氣大得多,導熱性能差。因此,海洋中海水溫度的年變化範圍不大。兩極海域全年溫度變化幅度約為5°C,熱帶海區小於5°C,溫帶海區一般為10~15°C。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。溫躍層以上叫作混合層,因為這一層的海水可以有上下混合。溫躍層以下的海水則十分穩定。
海水含鹽量比陸地水高,約為35‰,且比較穩定。

生態系的環境

淺海區:海平面下200公尺以上稱為淺海區,大型藻類以及浮游植物能進行光合作用,構成這個複雜生態系的基礎,小型的浮遊動物以這些生產者為食物,而一些小型的甲殼類、節肢動物又以這些浮遊動物為食。
深海區:超過200公尺甚至最深可達4000公尺,這裡ㄉ魚都有著獨特ㄉ生存方式,陽光無法射入,陽光越少溫度也越低,壓力也會隨之增加。因陽光無法射入,一些藻類也無法生存。

深海魚簡介

因為生活在陽光不充足ㄉ海域,生物弱肉強食的情況更明顯,生存競爭更激烈,也因此發展出了各式各樣獨特適應的方式。
由於沒有光線,許多深海動物本身可以發光。不同生物發光的位置與原因有些許不同,有些為了欺敵,在下顎.眼底等處長出一根像燈籠的發光器,誤導敵人攻擊的目標。
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那些微弱的光,深海的動物有一雙又大又突出的眼睛。
深海中的掠食者都有一個特大的嘴,以及鋒利的牙,能迅速確實的捉住獵物。
海葵的特性
海洋生態系海洋生態系海葵的外表長得像一朵菊花,無數的觸手像花瓣一樣,牠們都是行單體生活,也沒有骨骼,如果不是吸附在岩石上,便是挖洞居住在裡面。亦有些附著在寄居蟹或蟹類身上。
海葵的生殖方法因種類而異,雌雄異體或雌雄同體皆有,大多數為體外受精,但也有胎生者,亦可以行無性的分裂生殖。它們大多生長在淺水的礁區,在潮間帶的岩縫或潮池中都常可發現到。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。海葵大都用帶刺細胞的觸手捕食小動物,有些種類的海葵體內也有蟲黃藻共生。此外小丑魚、蝦、蟹和寄居蟹等許多動物也常和海葵共生。
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淺海珊瑚淺海珊瑚

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