中國珊瑚礁、紅樹林和海草場 節選

**篇珊瑚礁生態系統 **章海洋生態系統海洋生態系統 **節生態系統 一、生物圈 生物圈（biosphere）：地球上存在生物有機體的圈層，包括大氣圈的下層、巖石圈的上層（主要由沉積層組成的部分）、整個水圈和土壤圈全部（第二屆動物學名詞審定委員會，2021），是地球上所有生物有機體及其生存環境的綜合體。生物圈中有能耐受140°C高溫的生物有機體，也有能耐受零下190°C低溫的生物有機體，還有可以經受3000多個大氣壓（atm）環境的生物有機體。生物在地球上分布很廣，高等植物生存的高度可達6200m，在海拔7000m的地方還可見到少量蜘蛛，一些大型的猛禽如鷲可在海拔7000m的高空飛翔，海洋生物則可分布到大洋*深處-1萬多米深的馬里亞納海溝。（Appeltans et al.，2012）。 二、生物群落與生態系統 生物群落（biotic community， biocommunity， biocoenosis）：簡稱“群落（community）”，是指在相同時間聚集在一定地域或生境中所有生物種群的集合體（第二屆動物學名詞審定委員會，2021）。地球上的任何生物都不能單獨存在，多種生物總是通過各種方式彼此聯系而共同生活在一起，組成了生物社會。海洋生物群落通常以群落中的優勢種或代表種命名。 生態系統（ecosystem）：在一定空間范圍內，所有生物（即生物群落）與其環境之間由于不斷地進行物質循環和能量流動而形成的統一整體，是由生物群落和與之相互作用的自然環境以及其中的能量流過程構成的自然系統（第二屆動物學名詞審定委員會，2021）。生物生存的環境由水、熱、光、土、空氣及生物等因子構成。生物與環境息息相關，二者相互聯系、相互制約，是有規律的組合，處在不斷運動和變化之中。有學者把生態系統概括為一個簡明的公式：生態系統=生物群落+環境條件（祝廷成和董厚德，1983）。 三、生態系統的基本成分 生態系統的基本組成包括非生物環境和生物兩大部分，生物又包括生產者、消費者、分解者3種類型（圖1-1）。 圖1-1生態系統的組成 非生物環境（abiotic environment）：是生態系統中生命的支持系統，它為各種生物提供生境及生存所必需的物質和能源，包括陸上空間和海洋空間，海洋空間又包括水體和海底（潮間帶、大陸架、大陸坡和深海海盆）。 生物（organism）：是執行生態功能的主體，按營養關系分為3類。 （1）生產者（producer }：生態系統中能利用簡單的無機物質合成有機物質的生物，是自養生物（autotroph），包括陸地上和海洋中含葉綠素的綠色植物，以及海洋中的硅藻、甲藻和海洋原綠球藻Prochlorococcus marinus等單細胞藻類，后者是原核光能自養生物，具有光合色素二乙烯基葉綠素，可捕捉極微弱的光，在海洋真光層底部進行高效的光合作用（焦念志，2006）。光合色素利用太陽能進行光合作用，將C02、H20和無機營養鹽合成有機物質。化能合成細菌也是自養生物，利用還原物質被氧化所釋放的能量，進行碳固定和有機物合成，如深海熱液口的化能合成細菌通過硫化物氧化進行化能合成。 （2）消費者（consumer）：生態系統中不能將簡單的無機物質合成有機物質，而是直接或間接依靠生產者所制造的有機物質生存的生物，也稱異養生物（heterotroph），通常按其食物來源可分為以植物為食的初級消費者（primary consumer）和以動物為食的次級消費者（secondary consumer），如南極磷蝦是以濾食浮游植物為生的初級消費者。 （3）分解者（decomposer）：以動植物殘體、排泄物中的有機物質為生命活動能源，并把復雜的有機物質逐步分解為簡單的無機物質的生物，主要是細菌、真菌等微生物和一些無脊椎動物。 以上三大功能群構成生態系統中生物成分的3個亞系統（圖1-2），并且與環境共同形成統一整體，執行生態系統能量流動和物質循環的基本功能。結構與功能統一表明，生態系統是更高層次的生命系統，與其中任何一個亞系統相比已經有了質的變化（沈國英等，2010）。 四、生態系統的營養結構、食物鏈和食物網 營養結構（trophic structure）：生態系統中生產者、各級消費者和分解者之間的取食和被取食的關系網絡。民間俗語“大魚吃小魚、小魚吃蝦米、蝦米吃滋泥”就是對營養結構的形象表述。 圖1-2生態系統的三個亞系統（戈峰，2008） 食物鏈（food chain）：又稱營養鏈（trophic chain），是生態系統中生產者和各級消費者之間通過取食與被取食的關系而排列成的鏈狀順序，是生物之間食物關系的體現。生物在食物鏈中所處的營養層次稱為營養級（trophic level），依據生物在食物鏈環節所處的位置而劃分等級。 食物網（food web）：生態系統中根據能量利用關系，不同的食物鏈彼此相互聯結而形成的復雜網絡結構，可以形象地反映生態系統內各生物有機體間的營養位置和相互關系。 生態系統中，同一種生物可能處于不同的營養級。圖1-3展示了南極生態系統中營養結構、食物鏈和食物網的相互關系（浮游植物一磷蝦一須鯨）。 五、生態系統能量流動和物質循環的基本過程 能量流動（energy flow）：在生態系統中，從太陽能被生產者轉變為化學能開始，經食草動物、食肉動物和微生物參與的食物鏈而轉化，從某一營養級向下一個營養級過渡時部分能量以熱能形式而失掉的單向流動（第二屆動物學名詞審定委員會，2021）。在化能生態系統中，能量不是來自太陽能，而是來自地球內部。 能量的流動與轉化有如下特點：①能量守恒定律，即能量可以從一種形態轉化為另一種形態，但不能創造它，也不能消滅它。例如，熱能可以在不同情況下轉化為功、熱或食物的潛能，但它一點也不會消失。②能量流動是非循環性的，由于能量在轉化過程中部分消散為不能利用的熱能，因而沒有任何能量（如光能）能夠百分之百有效地自然轉化為潛能（如原生質）。通過光合作用進入生態系統的能量在流動過程中不斷損耗，*后全部以廢能的形式散發出去。 能量轉化和營養金字塔（trophic pyramid）：能量通過食物鏈逐級傳遞而遞減，愈向食物鏈的頂端，生物量愈少。生物量等級變化形成一種金字塔形的營養級關系。圖1-3示意南極的浮游植物被磷蝦濾食，磷蝦再被須鯨濾食，能量流動時每次損失90%，也即1頭須鯨要消費大量的磷蝦，磷蝦又需要更多的浮游植物，所以生產者的生物量或能量等級變化呈金字塔狀的錐體（圖1-4）。 圖1-3南極生態系統中營養結構、食物鏈和食物網的相互關系（Castro and Huber，2010）