大洋漂泳区生态系统的空间占整个海洋的90%以上,但与沿岸相比,我们对大洋中生物的分布、生态与多样性都知之甚少。在这一巨大空间中,海流、光照、水温、密度、溶解氧等因素急剧变化,形成模糊的物理边界线,在水平与垂直方向划分出环境特征不同的若干分区。
大洋的生物群落主要由浮游生物与游泳动物组成。进行光合作用的浮游生物中除了硅藻和涡鞭毛藻等微藻之外,还包括原绿藻和蓝藻等若干更小的微型生物。它们的细胞中含有可进行光合作用的色素体,只能在太阳光所及的200米以浅的海水中生活。浮游动物包括从单细胞的原生动物到随海流移动的水母等大型无脊椎动物,形态极富变化。甲壳动物类由若干个分类群组成,其中的桡足类常常成为优势种。浮游动物中既包括长大后成为游泳动物或底栖动物的动物幼体(暂时性浮游生物),也有一生都以浮游形式生活的动物(永久性浮游生物)。深海底栖生物的浮游幼体常见于中层和渐深层,也有的分布到表层及上升到水面附近,或被海流从沿岸带到大洋[2]。
在大洋漂泳区生态系统中,分布着与陆地或沿岸区域生物迥然不同的生物,它们具有神秘感和梦幻般的外形,包括身体呈胶状的水母及栉水母、某些翼足类和毛颚类、棘尾虫类和樽海鞘等广分布种类。棘尾虫类的胶质外皮能过滤海水获取饵料,通过棘毛划水缓慢移动。樽海鞘单体生活或者彼此以胶状锁连接成一条长长的连锁体,各单体通过过滤海水以摄食浮游生物。这些胶质浮游生物较少分布在海面附近,其大小各不相同,随饵料量的变化而变,某些种的连锁体可长达20米。
在黏度与密度较高的海水中,重力的影响较小。胶质浮游生物通过增大体形提高含水量,体液中含有氯化铵,形成与海水相同的张力与密度,借此浮游。水母等利用惯性阻力浮在水中,形态各异。
大洋中还存在可以发磷光的有趣的生物。在陆上的发光生物中,萤火虫最为人所熟知。海洋中许多漂泳生物也能发光,如表层附近的浮游植物、胶质浮游生物(如火体虫科),以及体表排列着精妙发光器的深海鱼类。另外在弱光层中有些鱼类侧面可反射光,底侧具有发光器,它们可以通过反射光或发光进行隐身,从而避免被从下方攻击的捕食者发现。
海洋生物各主要分类群中广泛分布着能从海水中过滤饵料的滤食动物,从体形较小的桡足类到巨大的须鲸。为了滤食从微藻到个体较大的磷虾等饵料生物,它们形成了变化多样、结构独特的过滤器。滤食性对于饵料较小的大洋漂泳生物是非常合理的摄食方式。沙丁鱼、鲸鲨、蝠鲼都是滤食者。但鱼类仍以捕食性居多。金枪鱼和鲣鱼等肉食性鱼类具有长距离快速游动和大范围搜寻饵料生物的能力,从而适应饵料较少的大洋环境。疏棘等深海性鱼类具有能发光的“诱饵”,借此引诱饵料生物。(www.xing528.com)
深海生物中既有广为人知的巨型鱿鱼和巨口鲨等,也有许多种类连标本都没有采集到,甚至未能观察到其在海中游动的姿态。一些种类虽在大洋中分布广泛,但种群密度非常小。人们几乎未对大洋深处的种群进行遗传学评估,其遗传多样性与生态重要性不得而知。近缘种陆续被发现。为确定大洋漂泳区中到底存在多少近缘种和单系群,遗传学研究必不可少。相较大型动物,小型浮游生物对大洋生态系统的重要性更高,但其系统分类与分布模式尚在研究中[3]。
虽然在海洋中的任何深度都可发现细菌与病毒,但是我们对于海洋微型生物的构成了解甚少。原绿藻、蓝藻与真核微藻类,不仅在海洋,在整个地球也是重要的初级生产者。它们在大洋区域太阳光能达到的水深100米处呈高密度分布。浮游植物(微藻)的总生物量仅为陆地植物的0.2%,但其总光合作用速率几乎与陆地植物一样大。这是因为单细胞微藻的细胞能高效吸收营养盐,并在短时间内快速分裂增殖[4]。
大洋区域具有共同的生产方式。虽然各区域的生态系统类型不同,其中分布的物种及物种构成的食物网也不同,但几乎所有的生物都是以仅占海洋总容积5%的真光层中生产的有机物为能量来源的。海面与真光层中的微生物与浮游植物的光合作用吸收二氧化碳和营养盐,产生有机物。微型生物被诸如原生动物的小型浮游动物所摄食,较大的浮游植物被桡足类等浮游动物摄食,而浮游动物进一步成为营养级较高的鱼类的饵料。浮游生物及鱼的遗骸和粪便在下沉过程中被细菌及原生生物所分解,营养盐与二氧化碳被释放回海洋环境。最终到达深海的遗骸等被栖息于此的底栖生物所摄食。贝壳和有孔虫的遗骸及珊瑚砂等,因富含碳酸盐类而难以分解,堆积于深海海底,从而将碳元素长期保留于此。表层生物生产和中、深层有机物的分解与再生,将大气中的二氧化碳送入深海海底的过程被称为“生物泵”[5]。
对漂泳区物种多样性的研究,多是关于浮游动物的研究,而关于生物群落整体的研究较少。迄今,多是对鱼类、浮游动物或浮游植物其中若干个分类群进行研究,据此进一步推测生态系统整体的生物多样性。最能反映群落整体生物多样性的理想指示生物应该是在整个生态系统中广泛分布的分类群和功能群,因此,浮游动物被认为是理想的指示生物。
漂泳生物群落的垂直及水平分布模式,分别受到不同过程的控制[6]。
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