海洋生态

海洋生物之间及海洋生物与其海洋环境之间的相互关系

海洋生态包括海洋生物之间及海洋生物与其海洋环境之间的相互关系。海洋是生命的发源地，其中孕育着种类繁多的海洋生物，每年为人类提供大量资源。

海洋环境

压强

地球上海洋面积共3.6亿平方公里,约占地球总面积的71%，为陆地面积的2.4倍。海洋之间并无隔断,由于海水的水平和垂直运动，还不断地进行着水体和物质的混合和交换。海洋平均深度约3820米。目前已知海洋最深处超过11000米。通常水深每增加10米，就增加1个大气压。因此海底最深处的压力可达1100个大气压。

海底地形

底构造复杂，有海底山脉、高原、盆地、峡谷和海沟等各种地形。

通常将海域分为：

①大陆架，海洋靠近陆地的部分，从沿岸起缓慢往外倾斜，平均坡度仅0°07′,即向外延伸1公里，平均加深1.5米左右。大陆架的宽度与陆地地形有关，有些海洋几乎没有大陆架，而中国沿海大陆架宽度有几百公里。大陆架水深可达200米。

②大陆坡，在大陆架以外,其主要特点是坡度明显增大（有的可达20°～30°），水深也急剧增加，平均可达2440米左右。

③大洋盆地，在大陆坡以外，地形广阔而平坦，是海洋的主要部分，水深可达6000米左右。

④海沟，狭而长，水深超过6000米以上，最深的海沟是马里亚纳海沟，水深达11022米。

海洋的水平分区

与大陆架相对应的浅海称为近岸区或近海区，大陆坡以外的广大海域称为大洋区。

近海区面积小,仅占海洋总面积的8%，但由于陆地大量营养物质注入，因此是生物生长、繁殖的重要场所。

海洋的垂直分层

大洋区的水层可垂直划分为若干带。①上层带，下限为浮游植物的补偿深度，即光合作用产生的氧恰与呼吸作用消耗的氧相等的深度，其具体数值取决于光强和水的透明度，一般10～120米,平均约为50米。②中层带，起于上层带的下限，下至200～300米深处。③次中层带，水深可达600～700米。④半深带，水深由600～700米至2000～2500米，几乎无光。⑤深层带，水深2500～6000米，无光。⑥深渊带，水深在6000米以下，无光。

海洋水温

海洋水温通常由表层向下递减，到达一定深度，温度降低显著,即温跃层。深层带和深渊带水温一般是1～4℃。许多海洋生物往往只能在一定水层生活,如浮游植物生活在上层带。

海洋纬度自然带海洋表层水温在一年中的变化，随水体所处纬度而定。按照表层水温可把海洋划分为若干自然带。①热带，表层水温最低在20℃以上，温度变化范围小，一般仅2～3℃。②亚热带，最低水温在15℃以上,温度变化范围较大，可达6～7℃以上。③温带,水温在15℃以下，可近于0℃,温度变化范围最大。④近极区，水温最高不超过10℃，温度变化范围不超过2～3℃。⑤极区，水温最高不超过0℃（或5℃），温度变化范围很小，沿岸常有冰层覆盖。

海流

海流对海洋环境起着积极主导的作用。海流包括潮流、风海流、坡度流、升降流(上升流和下降流)、密度流、涡流和大洋环流等。大洋环流是大洋海流的骨干，而上升流区域则是重要的渔场。

太平洋黑潮暖流经中国台湾海峡的东面，沿东海边缘向东北方向流去。它的两支分流对中国沿海有明显的影响。一支分流经巴士海峡流入南海；另一支分流经东海注入黄海，在夏季甚至可达渤海。这两支海流的方向大体都是由南向北，是暖性的。中国沿海另一支海流是中国沿岸流,北起黄海和渤海,沿海岸南下，经台湾海峡注入南海。沿岸流受大陆气候影响,冬夏温差大,沿途容纳了大量淡水，所以盐度也较低。在台湾以东海域、舟山附近、海南岛东北部、粤东和闽浙沿海有上升流。除海流外，波浪、潮汐、光、温度和水压力等都是影响海洋生物的重要物理因素。

海水的化学组成

已发现海水含有80多种元素，其化合物的种类则更多。这些物质以离子态（阳离子、阴离子、络合离子）、悬浮态、胶体以及气泡等形式存在于海水中，海水总的含盐量在35‰左右，但在河口可低至1～2‰。个别水蒸发量大的海域含盐量偏高，如红海为40‰。按组分含量的不同，可把海水中的化学成分分为5类：

常量元素如钠、镁、钙、钾、锶、氯、硫、碳、溴、氟、硼等，占海水中溶解盐类的99.8～99.9%，它们在海水中的含量基本不变。

营养元素包括氮（以硝酸盐、亚硝酸盐和铵等形式存在）、硅、磷、铁、锰、铜等，这些元素与生物的生长关系很密切。

微量元素种类很多，但总量却非常少，仅占总盐量的0.1%左右，如锂、铷、铯、锌、铀等。

溶解气体主要来自海气交换，如氮、氧、氩、二氧化碳、氖、氦等,在缺氧情况下,还会出现硫化氢、甲烷等。

有机物包括碳水化合物、脂肪、蛋白质和元素有机化合物等等。部分来源于大陆河流输入，大部分来自海洋生物的分泌、排泄和生物死体的分解。

海水的盐度、pH值、含氧量、二氧化碳含量、营养盐和有机物以及一些微量元素的含量，对海洋生物都有直接的影响。

海底沉积

海底的地形、结构以及沉积物的组成、理化特性(如粒度大小、有机质含量、氧化还原电位等)是影响底栖生物生活的重要环境元素。海底沉积物来源大致是：陆源性沉积、陆上或海底火山的喷出物、无机性沉淀或宇宙产物，以及由生物死体所造成的细泥。在浅海区域，底部沉积物的组成主要受陆地物质来源的影响，海流对沉积物的转移起主导作用。绝大部分深海或大洋底层的沉积物，都是由海洋生物的壳和骨骼所造成，在大洋的底部，生物尸体的沉积有的竟厚达数千米以上。在近海区，沉积速率一般较高；而在大洋区，沉积速率很慢，每千年仅沉积1厘米左右。

海洋生物

海洋中几乎到处都有生物，但不同的环境，生物群落的种类组成和结构，以及各种群数量、个体大小、形态、生理生化特性等都很不同。海洋生物分布的格局是与海洋环境相互作用、协调进化的。一般常按生活方式将海洋生物分为浮游生物、游泳动物和底栖生物3类。

浮游生物

浮游生物无游泳能力或游泳能力弱，悬浮于水中随水流移动，包括细菌、浮游植物(如硅藻、甲藻等)和浮游动物（如水母、腹足纲软体动物的翼足类、异足类，许多海洋动物的幼虫等）。多数终生营浮游生活，称为永久性浮游生物；少数种类仅于生活史的某个阶段营浮游生活，称为阶段性浮游生物，如许多海洋动物的幼虫；也有些原非浮游生物，被水流冲荡而出现在浮游生物中，如某些低等甲壳类的介形类、涟虫类等，称为暂时性浮游生物。浮游植物只能生活在有光的水层；浮游动物则不然，有的可以生活在千米以下的深水中，而且多数能在水中作垂直移动。浮游生物一般体重轻（外壳重量轻、体内脂肪含量高，富有粘液）、沉降阻力大（身体相对面积大，体表多刺毛、突起，群体连成片）或者具有纤毛、鞭毛而有一定的运动能力。

游泳生物

游泳生物指那些具有发达的运动器官而游泳能力强的动物。包括鱼类、哺乳动物（如鲸、海豚、海豹）、爬行动物(如海蛇、海龟)、软体动物(如乌贼、章鱼)和一些大型虾类(如对虾、龙虾)等，它们的游泳能力、速度和方式也有很大差异。有些种类能横跨大洋作长距离的洄游,如金枪鱼等；有的游泳很快,如剑鱼每小时速度达70公里以上。海鳗以整个身体弯曲摆动向前游动，乌贼和章鱼则从漏斗口向外喷射水流以推动身体反向运动。它们有时生活在上层水域（如太平洋鲱鱼），有的生活在中层或底层水域（如小黄鱼、真鲷、牙鲆）。游泳动物除了有发达的游泳器官外,身体大多呈流线型,以减小阻力，提高游泳速度。

底栖生物

底栖生物生活在海洋水域底部和不能长时间在水中游动的各种生物,包括底栖植物(几乎全部大型藻类和红树等种子植物),底栖动物（海绵、腔肠、环节、线形、软体、甲壳、棘皮、脊椎等门类均有底栖种）。底栖生物按其与底质的关系,又可区分为底上、底内和底游3大生活类型；在岸边还存在潮间带生物。

底上生物生活于硬质海底。包括在各种底质上营固着生活（如海葵、水螅、藤壶、牡蛎、柄海鞘）、附着生活（如紫贻贝、附着硅藻、大型藻类）以及匍匐海底（如马粪海胆、刺参和红螺等）的动物。固着生活的动物运动器官退化，但触觉器官发达，被动取食，幼体营浮游生活，靠海流扩大其分布区域。固着或附着在船底、浮标、工厂排污管道、海上石油平台和海上其他设施的生物被称为污损生物（包括微生物、藻类和动物）。它们对交通、军事和生产均有危害。

底内生物生活于软质海底。有的分泌粘性物质形成管子或用分泌物粘结沉积颗粒成管子而栖身其中（如巢沙蚕、磷沙蚕等）；有的具有发达的挖掘器官，将身体埋于泥沙中（如黄岛长吻柱头虫、中国蛤蜊、文昌鱼等）；有的钻木（如船蛆）、凿石（如波纹沟海笋）。

底游生物有一定的运动能力，能在水底缓慢地行动（如梭子蟹）。

潮间带生物一类特殊类型的底栖生物。经过长期的进化，底栖生物对潮汐的涨落、海浪的冲击、阳光的暴晒、温度的变化等有很好的适应能力。由于潮间带生态位的差异，生物在潮间带的分布很有规则，群落结构比较清楚（图1）。

深海生物

深海生物群落深海由于压力大、食物少、没有光线和温度低，因此在生物的种类组成、分布格式、个体结构和代谢等方面均有其特点。

深海生物能忍高压。虽然有些浅海生物也能忍受较高的压力，比如附着在潜水器表面的生物，如绿管浒苔、石莼、总合草苔虫、紫贻贝、布纹藤壶等，在潜水器下降到2000～3000米水深后仍然能存活。但根据生理学试验,600个大气压对大多数浅海生物有致死作用。因此,从垂直分布来看，6000米深度似乎是个重要的分界线。曾有报告，中太平洋的深海沟中的125种动物,有77种是在6000米以上水层所没有见到的。

与浅海生物比较，深海生物一般个体数量少，但种类数相对较多、多样性高。对此有不同的解释。H.L.桑德斯(1968、1973)认为，多样性高是由于食物等竞争造成的。但有的学者却认为捕食是关键。较多的调查结果表明，深海生物的多样性仅仅发现在2000～3000米水深处，而5000～6000米以下的海底，生物的多样性并不高。

为适应食物少和黑暗的环境，许多深海鱼类口部相对扩大，骨骼肌肉减少，且有发达的发光器官和结构。

深海生物一般代谢作用和生长都很慢。据估计，深海的贝类，长到8毫米大约需100年的时间。曾有一只潜水器掉进深海中，经10个月后从1540米处打捞出来，发现放在桌上的三明治仍然完整无损，这表明细菌的作用非常缓慢，但也有例外。

1977年，美国伍兹霍尔海洋研究所曾用深海潜水器“阿尔文”号在加拉帕戈斯群岛以东300公里,水深2500米处进行调查，调查区域是海洋板块形成区，发现从地下喷出泉水,泉水口附近水温高达20℃(没有热泉处的海水是2℃)。在喷出孔附近有丰富的生物群落。其中有个体30～40厘米的贝类,这种贝一年可长4厘米（约比其他深海底的贝类生长速度高500倍），将壳打开,可见到内有血红蛋白（一般软体动物是血蓝蛋白）。还有一种具长栖管的须腕动物，管的直径10厘米长可达30米。此外，还有许多腔肠动物、环节动物、甲壳动物。

深海底栖生物的食源可能包括由上层水中下沉的碎屑和溶解的有机物质，以及化能合成细菌通过氧化硫化氢取得能量而制造的有机物。因为从地下喷出的热水含有大量的硫化氢(30～40ppm)，硫磺细菌利用氧化硫化氢所获得的能量将水中CO2合成碳水化合物。海底硫磺细菌实际上起着与浅海水域光合植物相同的作用。即硫磺细菌是深海海底的生产者。这说明，生产者的能源不仅可来自太阳，而且还可来自地球的内部。这是一个重大的发现。根据这一论点，须腕动物的营养问题可得到解释：这种动物没有口，也没有消化道，但在体内有大型的腔，称为营养体，细菌在腔内大量繁殖，动物的触手可吸收无机物供细菌之需，而细菌则合成有机物供动物之用。动物和细菌营互利共生关系。

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