海洋生態

地球上海洋麵積共3.6億平方公里，約佔地球總面積的71%，為陸地面積的2.4倍。海洋之間並無隔斷，由於海水的水平和垂直運動，還不斷地進行著水體和物質的混合和交換。海洋平均深度約3820米。目前已知海洋最深處超過11000米。通常水深每增加10米，就增加1個大氣壓。因此海底最深處的壓力可達1100個大氣壓。

底構造複雜，有海底山脈、高原、盆地、峽谷和海溝等各種地形。

通常將海域分為：

①大陸架，海洋靠近陸地的部分，從沿岸起緩慢往外傾斜，平均坡度僅0°07′,即向外延伸1公里，平均加深1.5米左右。大陸架的寬度與陸地地形有關，有些海洋幾乎沒有大陸架，而中國沿海大陸架寬度有幾百公里。大陸架水深可達200米。

②大陸坡，在大陸架以外，其主要特點是坡度明顯增大（有的可達20°～30°），水深也急劇增加，平均可達2440米左右。

③大洋盆地，在大陸坡以外，地形廣闊而平坦，是海洋的主要部分，水深可達6000米左右。

④海溝，狹而長，水深超過6000米以上，最深的海溝是馬里亞納海溝，水深達11022米。

與大陸架相對應的淺海稱為近岸區或近海區，大陸坡以外的廣大海域稱為大洋區。

近海徠區面積小，僅占海洋總面積的8%，但由於陸地大量營養物質注入，因此是生物生長、繁殖的重要場所。

大洋區的水層可垂直劃分為若干帶。①上層帶，下限為浮游植物的補償深度，即光合作用產生的氧恰與呼吸作用消耗的氧相等的深度，其具體數值取決於光強和水的透明度，一般10～120米，平均約為50米。②中層帶，起於上層帶的下限，下至200～300米深處。③次中層帶，水深可達600～700米。④半深帶，水深由600～700米至2000～2500米，幾乎無光。⑤深層帶，水深2500～6000米，無光。⑥深淵帶，水深在6000米以下，無光。

海洋水溫通常由表層向下遞減，到達一定深度，溫度降低顯著，即溫躍層。深層帶和深淵帶水溫一般是1～4℃。許多海洋生物往往只能在一定水層生活，如浮游植物生活在上層帶。

海洋緯度自然帶海洋表層水溫在一年中的變化，隨水體所處緯度而定。按照表層水溫可把海洋劃分為若干自然帶。①熱帶，表層水溫最低在20℃以上，溫度變化範圍小，一般僅2～3℃。②亞熱帶，最低水溫在15℃以上，溫度變化範圍較大，可達6～7℃以上。③溫帶，水溫在15℃以下，可近於0℃,溫度變化範圍最大。④近極區，水溫最高不超過10℃，溫度變化範圍不超過2～3℃。⑤極區，水溫最高不超過0℃（或5℃），溫度變化範圍很小，沿岸常有冰層覆蓋。

海流對海洋環境起著積極主導的作用。海流包括潮流、風海流、坡度流、升降流(上升流和下降流)、密度流、渦流和大洋環流等。大洋環流是大洋海流的骨幹，而上升流區域則是重要的漁場。

太平洋黑潮暖流經中國台灣海峽的東面，沿東海邊緣向東北方向流去。它的兩支分流對中國沿海有明顯的影響。一支分流經巴士海峽流入南海；另一支分流經東海注入黃海，在夏季甚至可達渤海。這兩支海流的方向大體都是由南向北，是暖性的。中國沿海另一支海流是中國沿岸流，北起黃海和渤海，沿海岸南下，經台灣海峽注入南海。沿岸流受大陸氣候影響，冬夏溫差大，沿途容納了大量淡水，所以鹽度也較低。在台灣以東海域、舟山附近、海南島東北部、粵東和閩浙沿海有上升流。除海流外，波浪、潮汐、光、溫度和水壓力等都是影響海洋生物的重要物理因素。

已發現海水含有80多種元素，其化合物的種類則更多。這些物質以離子態（陽離子、陰離子、絡合離子）、懸浮態、膠體以及氣泡等形式存在於海水中，海水總的含鹽量在35‰左右，但在河口可低至1～2‰。個別水蒸發量大的海域含鹽量偏高，如紅海為40‰。按組分含量的不同，可把海水中的化學成分分為5類：

常量元素如鈉、鎂、鈣、鉀、鍶、氯、硫、碳、溴、氟、硼等，占海水中溶解鹽類的99.8～99.9%，它們在海水中的含量基本不變。

營養元素包括氮（以硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨等形式存在）、硅、磷、鐵、錳、銅等，這些元素與生物的生長關係很密切。

微量元素種類很多，但總量卻非常少，僅佔總鹽量的0.1%左右，如鋰、銣、銫、鋅、鈾等。

溶解氣體主要來自海氣交換，如氮、氧、氬、二氧化碳、氖、氦等，在缺氧情況下，還會出現硫化氫、甲烷等。

有機物包括碳水化合物、脂肪、蛋白質和元素有機化合物等等。部分來源於大陸河流輸入，大部分來自海洋生物的分泌、排泄和生物死體的分解。

海水的鹽度、pH值、含氧量、二氧化碳含量、營養鹽和有機物以及一些微量元素的含量，對海洋生物都有直接的影響。

海底的地形、結構以及沉積物的組成、理化特性(如粒度大小、有機質含量、氧化還原電位等)是影響底棲生物生活的重要環境元素。海底沉積物來源大致是：陸源性沉積、陸上或海底火山的噴出物、無機性沉澱或宇宙產物，以及由生物死體所造成的細泥。在淺海區域，底部沉積物的組成主要受陸地物質來源的影響，海流對沉積物的轉移起主導作用。絕大部分深海或大洋底層的沉積物，都是由海洋生物的殼和骨骼所造成，在大洋的底部，生物屍體的沉積有的竟厚達數千米以上。在近海區，沉積速率一般較高；而在大洋區，沉積速率很慢，每千年僅沉積1厘米左右。

海洋中幾乎到處都有生物，但不同的環境，生物群落的種類組成和結構，以及各種群數量、個體大小、形態、生理生化特性等都很不同。海洋生物分佈的格局是與海洋環境相互作用、協調進化的。一般常按生活方式將海洋生物分為浮游生物、游泳動物和底棲生物3類。

浮游生物無游泳能力或游泳能力弱，懸浮於水中隨水流移動，包括細菌、浮游植物(如硅藻、甲藻等)和浮遊動物（如水母、腹足綱軟體動物的翼足類、異足類，許多海洋動物的幼蟲等）。多數終生營浮遊生活，稱為永久性浮游生物；少數種類僅於生活史的某個階段營浮遊生活，稱為階段性浮游生物，如許多海洋動物的幼蟲；也有些原非浮游生物，被水流沖盪而出現在浮游生物中，如某些低等甲殼類的介形類、漣蟲類等，稱為暫時性浮游生物。浮游植物只能生活在有光的水層；浮遊動物則不然，有的可以生活在千米以下的深水中，而且多數能在水中作垂直移動。浮游生物一般體重輕（外殼重量輕、體內脂肪含量高，富有粘液）、沉降阻力大（身體相對面積大，體表多刺毛、突起，群體連成片）或者具有纖毛、鞭毛而有一定的運動能力。

游泳生物指那些具有發達的運動器官而游泳能力強的動物。包括魚類、哺乳動物（如鯨、海豚、海豹）、爬行動物(如海蛇、海龜)、軟體動物(如烏賊、章魚)和一些大型蝦類(如對蝦、龍蝦)等，它們的游泳能力、速度和方式也有很大差異。有些種類能橫跨大洋作長距離的洄遊，如金槍魚等；有的游泳很快，如劍魚每小時速度達70公里以上。海鰻以整個身體彎曲擺動向前遊動，烏賊和章魚則從漏鬥口向外噴射水流以推動身體反向運動。它們有時生活在上層水域（如太平洋鯡魚），有的生活在中層或底層水域（如小黃魚、真鯛、牙鮃）。游泳動物除了有發達的游泳器官外，身體大多呈流線型，以減小阻力，提高游泳速度。

底棲生物生活在海洋水域底部和不能長時間在水中遊動的各種生物，包括底棲植物(幾乎全部大型藻類和紅樹等種子植物),底棲動物（海綿、腔腸、環節、線形、軟體、甲殼、棘皮、脊椎等門類均有底棲種）。底棲生物按其與底質的關係，又可區分為底上、底內和底游3大生活類型；在岸邊還存在潮間帶生物。

底上生物生活於硬質海底。包括在各種底質上營固著生活（如海葵、水螅、藤壺、牡蠣、柄海鞘）、附著生活（如紫貽貝、附著硅藻、大型藻類）以及匍匐海底（如馬糞海膽、刺參和紅螺等）的動物。固著生活的動物運動器官退化，但觸覺器官發達，被動取食，幼體營浮遊生活，靠海流擴大其分佈區域。固著或附著在船底、浮標、工廠排污管道、海上石油平台和海上其他設施的生物被稱為污損生物（包括微生物、藻類和動物）。它們對交通、軍事和生產均有危害。

底內生物生活於軟質海底。有的分泌粘性物質形成管子或用分泌物粘結沉積顆粒成管子而棲身其中（如巢沙蠶、磷沙蠶等）；有的具有發達的挖掘器官，將身體埋於泥沙中（如黃島長吻柱頭蟲、中國蛤蜊、文昌魚等）；有的鑽木（如船蛆）、鑿石（如波紋溝海筍）。

底游生物有一定的運動能力，能在水底緩慢地行動（如梭子蟹）。

潮間帶生物一類特殊類型的底棲生物。經過長期的進化，底棲生物對潮汐的漲落、海浪的衝擊、陽光的暴晒、溫度的變化等有很好的適應能力。由於潮間帶生態位的差異，生物在潮間帶的分佈很有規則，群落結構比較清楚（圖1）。

深海生物群落深海由於壓力大、食物少、沒有光線和溫度低，因此在生物的種類組成、分佈格式、個體結構和代謝等方面均有其特點。

深海生物能忍高壓。雖然有些淺海生物也能忍受較高的壓力，比如附著在潛水器表面的生物，如綠管滸苔、石蓴、總合草苔蟲、紫貽貝、布紋藤壺等，在潛水器下降到2000～3000米水深后仍然能存活。但根據生理學試驗,600個大氣壓對大多數淺海生物有致死作用。因此，從垂直分佈來看，6000米深度似乎是個重要的分界線。曾有報告，中太平洋的深海溝中的125種動物，有77種是在6000米以上水層所沒有見到的。

與淺海生物比較，深海生物一般個體數量少，但種類數相對較多、多樣性高。對此有不同的解釋。H.L.桑德斯(1968、1973)認為，多樣性高是由於食物等競爭造成的。但有的學者卻認為捕食是關鍵。較多的調查結果表明，深海生物的多樣性僅僅發現在2000～3000米水深處，而5000～6000米以下的海底，生物的多樣性並不高。

為適應食物少和黑暗的環境，許多深海魚類口部相對擴大，骨骼肌肉減少，且有發達的發光器官和結構。

深海生物一般代謝作用和生長都很慢。據估計，深海的貝類，長到8毫米大約需100年的時間。曾有一隻潛水器掉進深海中，經10個月後從1540米處打撈出來，發現放在桌上的三明治仍然完整無損，這表明細菌的作用非常緩慢，但也有例外。

1977年，美國伍茲霍爾海洋研究所曾用深海潛水器“阿爾文”號在加拉帕戈斯群島以東300公里，水深2500米處進行調查，調查區域是海洋板塊形成區，發現從地下噴出泉水，泉水口附近水溫高達20℃(沒有熱泉處的海水是2℃)。在噴出孔附近有豐富的生物群落。其中有個體30～40厘米的貝類，這種貝一年可長4厘米（約比其他深海底的貝類生長速度高500倍），將殼打開，可見到內有血紅蛋白（一般軟體動物是血藍蛋白）。還有一種具長棲管的須腕動物，管的直徑10厘米長可達30米。此外，還有許多腔腸動物、環節動物、甲殼動物。

深海底棲生物的食源可能包括由上層水中下沉的碎屑和溶解的有機物質，以及化能合成細菌通過氧化硫化氫取得能量而製造的有機物。因為從地下噴出的熱水含有大量的硫化氫(30～40ppm)，硫磺細菌利用氧化硫化氫所獲得的能量將水中CO2合成碳水化合物。海底硫磺細菌實際上起著與淺海水域光合植物相同的作用。即硫磺細菌是深海海底的生產者。這說明，生產者的能源不僅可來自太陽，而且還可來自地球的內部。這是一個重大的發現。根據這一論點，須腕動物的營養問題可得到解釋：這種動物沒有口，也沒有消化道，但在體內有大型的腔，稱為營養體，細菌在腔內大量繁殖，動物的觸手可吸收無機物供細菌之需，而細菌則合成有機物供動物之用。動物和細菌營互利共生關係。