Exploration of the Classification and Main Characteristics of Marine Ecosystems

Wu Jinni ^1*, Jin Lingfei ²

1 Zhuji Cuixi Academy of Biotechnology, Zhuji, 311800

2 Institute of Life Science, Jiyang College of Zhejiang A&F University, Zhuji, 311800

*Corresponding author, 2314548193@qq.com

Abstract The role of marine ecosystems in human life is enormous, and their service functions and ecological value are important components of the Earth's life support system, as well as basic elements of social and environmental sustainable development. This study aims to conduct a comprehensive analysis and summary of the classification and characteristics of marine ecosystems. Specifically, this study will first introduce the classification methods and characteristics of marine ecosystems, including classification methods based on biological groups and ecological functions, as well as in-depth exploration of the physical environmental characteristics of marine ecosystems, characteristics of regional ecosystems, species adaptability and ecological adaptability, Provide scientific basis for the protection and management of marine ecosystems.

Keywords Marine ecosystem; Classification; Characteristics; Marine organisms

海洋生态系统是地球上最大、最复杂的生态系统之一，承载着丰富的生物多样性和重要的生态服务功能。近年来随着沿海地区经济快速发展，城市化进程不断加快，人类对海洋生态系统服务的需求日趋增加。然而在人类对海洋生态系统服务需求增加的同时，对海洋生态系统的破坏也在增强，部分地区生态系统服务呈现下降趋势。全球海洋资源的日益枯竭和海洋环境的不断恶化，海洋生态系统的保护和管理已经成为全球性的挑战和任务。

对于海洋生态系统划分，它的难度要比在陆地上大得多。陆地生态系统的划分，主要是以生物群落为基础。而海洋生物群落之间的相互依赖性和流动性很大，缺乏明显的分界线。但是，经过科学家的不断研究(林静柔等, 2021)，海洋生态系统也有很多不同的分区，而且各分区也都有各自的特征。由于海洋生态系统的研究工作开展较晚，目前还没有一个具体的海洋生态系统划分方案。经过科学家十多年的努力，把沿海区划分为河口生态系统、内弯生态系统和草场生态系统等；远海区则分为大洋生态系统、上升流生态系统和深海生态系统等。其中，以上升流生态系统，沿岸、内湾生态系统，以及河口生态系统的研究工作较多。

本研究从比较大的角度划分海洋生态系统，并总结出相关特征。从综述性的角度对海洋生态系统的分类和特征进行深入的研究和探讨，对于理解海洋生态系统的结构和功能、预测和应对海洋环境变化、制定和实施海洋保护和管理政策具有重要的意义。

1海洋生态系统的分类

1.1生物类群划分

海洋生态系统是由各种生物类群和非生物物质组成的，可以按照生物类群和生态功能等不同标准进行分类。按照生物类群划分的海洋生态系统分类主要包括海洋浮游生物生态系统、海洋底栖生物生态系统和海洋深层生态系统。其中，海洋浮游生物生态系统包括浮游动物、浮游植物和浮游细菌等生物类群(图1)，主要分布于海洋表层水域。海洋底栖生物生态系统包括底栖动植物和底栖细菌等生物类群，主要分布于海洋底部和海岸带等地区(王晓莉等, 2022)。海洋深层生态系统则包括深海底部和海洋洋底的生物类群，主要面临的是高压、低温和低营养等极端环境。

图1 海洋生物类群 Figure 1 Marine biota

1.2生态功能划分

按照生态功能划分的海洋生态系统分类主要是海洋生产力生态系统、海洋营养链生态系统(图2)和海洋生态系统的矿物质循环。其中，海洋生产力生态系统指的是海洋生物的生产能力和生物量，包括浮游生物和底栖生物的生产力和生物量。海洋营养链生态系统则指的是海洋生物之间的食物关系和能量转移，浮游动物和底栖动物之间的食物链和食物网。海洋生态系统的矿物质循环是海洋中各种矿物质元素的循环和转化，其中有碳循环、氮循环、磷循环和硅循环等。

图2 海洋生态系统的营养链结构  Figure 2 Nutrient chain structure of marine ecosystems

海洋生态系统其中的碳循环是指地球大气到海洋系统中二氧化碳（CO₂）的吸收、转化和释放过程。海洋生物通过光合作用和呼吸作用等代谢过程，将大气中的CO₂转化为有机物质，这些有机物质又成为海洋食物链的基础，最终被转化为CO₂释放到海洋和大气中。同时，海洋中的CO₂也可以被溶解在水中形成碳酸，从而影响海水的酸碱度和pH值。

具体而言，海洋生态系统的碳循环过程包括几个阶段：一、大气中的CO₂进入海洋，大气中的CO₂可以通过物理和化学作用，如气体交换、溶解、反应和沉降等方式进入海洋中。海洋中的CO₂转化为有机物质。海洋中的浮游植物和底栖植物通过光合作用吸收CO₂和光能，将其转化为有机物质。这些有机物质可经由海洋食物链向上转移，被消费者吸收和利用。有机物质分解和呼吸。海洋生物通过代谢过程将有机物质分解为CO₂和水等无机物质，释放到海洋中。二、CO₂释放到大气中，海洋中的CO₂可以通过物理和化学作用，如气体交换、溶解、反应和沉降等方式释放到大气中。三、碳酸平衡调节，海洋中的CO₂可以溶解在水中形成碳酸，这对海水的酸碱度和pH值产生影响。海洋生态系统中的生物和无机物质通过吸收和释放CO₂等过程，调节海洋中碳酸平衡，维持海洋生态系统的稳定性和可持续性。海洋生态系统的碳循环是一个复杂的生态过程，涉及大气与海洋之间的物理、化学和生物作用，对于维持海洋生态系统的稳定性和功能具有重要的意义。

2海洋生态系统的特征

2.1海洋生态系统的生物特征

海洋生态系统是一个复杂的生态系统，包括各种生物类群、无机物质和环境因素等，具有高生物多样性、高生产力和物质循环速率、高空间异质性和时空变异性、高适应性和抗干扰能力等特征。海洋生态系统是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一，包括各种生物类群，如浮游植物(图3)和动物、底栖植物和动物、鱼类、海鸟和海豹等。这些生物类群在海洋生态系统中形成了复杂的生态关系和相互作用，维持着海洋生态系统的稳定性和功能。

图3 海洋浮游植物  Figure 3 Marine phytoplankton

海洋生态系统中的生物类群具有高生产力和物质循环速率的特点，这是由于海洋生态系统中丰富的营养物质和光能等环境因素所导致的。海洋生物通过光合作用和呼吸作用等代谢过程，将营养物质转化为有机物质，从而形成海洋生态系统的生产力和生物量。

海洋生态系统的高生产力和物质循环速率是由多种因素共同作用而实现的，海洋生态系统中的营养物质丰富，海洋中含有大量的营养物质，如氮、磷、硅等，这些营养物质是海洋生物进行生长、繁殖和代谢等过程所必需的。海洋中的营养物质来源于陆地输入、海底喷气、河流流入、大气沉降、海洋生物死亡和分解等多种途径，形成了复杂的物质循环。

但是海洋生态系统的高生产力和物质循环是由多方面促成的，例如良好的光照条件、生物类群之间的复杂相互作用、物理、化学和生物过程相互作用。光照是海洋生态系统中光合作用的重要驱动力，光合作用是海洋生态系统中生产力和物质循环的关键过程。在光照条件良好的情况下，海洋中的浮游植物和底栖植物能够进行充分的光合作用，将CO₂和营养物质转化为有机物质，从而形成生产力和生物量。海洋生态系统中的生物类群之间存在着复杂的相互作用，包括食物链、竞争、共生和捕食等关系。这些相互作用能够引发生物圈内物质循环的加速和提高海洋生态系统的生产力。而海洋生态系统中的物理、化学和生物过程相互作用，形成了复杂的生态系统功能。例如，海洋中的流动和水团混合能够促进营养物质的输送和分布，海洋中的微生物和生物类群能够促进营养物质的循环和转化，海洋中的气体交换和光化学反应能够影响CO₂的吸收和释放。

海洋生态系统高空间异质性和时空变异性的特点，即不同海域和不同时期的海洋生态系统具有不同的生物组成、物质循环和生态功能等，因为海洋生态系统中的环境因素和生物类群的有差异。海洋生态系统中的生物类群有着高适应性和抗干扰能力的特点，能够适应海洋环境中的高压、低温、低营养等极端条件，并具有一定的修复和抗干扰能力。这使得海洋生态系统具有一定的抗干扰和修复能力，能够保持生态系统的稳定性和可持续性。高适应性和抗干扰能力也是由多种因素共同作用而形成的，海洋环境的极端条件下，如高压、低温、低营养等，这些条件对于大多数生物来说都是不适宜的。然而，在这些极端条件下，海洋生态系统中的生物类群通过进化和适应，形成了高度的生理和行为适应性，使得它们可以在这些条件下生存和繁衍。

2.2海洋生态系统的物理环境特征

海洋水温和盐度是海洋生态系统的重要物理环境特征。海洋中的水温和盐度存在着明显的垂直和水平变化，这种变化对于海洋生物的生长、繁殖和分布等具有重要的影响。例如，海洋中的生物类群在不同的水温和盐度条件下具有不同的生理适应性和生态习性。

洋流和海洋环流的物理环境特征，它们对海洋中的营养物质输送和分布、海洋水团混合和扩散、海洋中的生物类群分布和迁移等具有重要的影响。如洋流和海洋环流能够将营养物质输送到富营养化区域，促进生产力的提高；同时，它们也能够将生物类群带到不同的海域，促进生物多样性的维持。

海洋中的光照和透明度对于海洋中的光合作用、浮游植物和底栖植物的生长和繁殖、海洋中的生物类群分布等具有重要的影响。海洋中的光合作用能够促进海洋生态系统的生产力和生物量的增加；同时，光照和透明度也能够影响海洋中的生物类群的视觉和生理适应性。

海洋中存在着各种声源，包括环境声、生物声和人为声等。这些声源对海洋中的生物类群的听觉、通信、导航和生态行为等具有重要的影响。像海豚和鲸类利用声学信号进行通信和导航，海洋中的鱼类利用声学信号进行配对和防御等。因此，海洋生态系统的物理环境特征包括水温和盐度、洋流和海洋环流、光照和透明度以及声学环境等多个方面。这些物理环境特征对于海洋生态系统的生产力、生物多样性和生态功能等具有重要的影响，是海洋生态系统中不可忽视的重要因素。

2.3海洋生态系统的区域生态特征

海洋生态系统的区域生态特征是指不同海域和海洋区域中生态系统的特点和差异，包括海洋水域的地理位置、水温、盐度、营养盐含量、潮汐、洋流等因素对生态系统的影响(翟伟康, 2012)。热带海洋生态系统位于赤道附近，水温高、盐度高、营养盐含量低、光照充足、洋流强劲。这种环境下，海洋生态系统中的浮游植物和底栖植物繁殖迅速，形成高生产力的海洋生态系统，有着非常丰富的生物多样性。

极地海洋生态系统位于北极和南极周围的海域，水温低、盐度低、营养盐含量较低、光照较弱、洋流寡淀。在这种极端环境下，海洋生态系统中的生物类群具有很强的适应能力，例如极地海洋中的浮游植物和底栖植物能够在极低温度下进行光合作用，而极地海洋中的鱼类和哺乳动物则具有厚重的绒毛和脂肪层以适应低温环境。

内陆海生态系统是指位于内陆地区的海水湖泊(图4)或者咸水湖，一般水温比较高、盐度略低，营养盐含量较高。在这种环境下，海洋生态系统中的浮游植物和底栖植物繁殖迅速，形成高生产力的海洋生态系统，有着独特的生态系统和生物多样性。

图4 内陆地区的湖泊海水 Figure 4 Lake seawater in inland areas

沿岸海洋生态系统位于陆地和海洋之间的交界处，受到陆地水文、人类活动的影响，水温、盐度、营养盐含量和光照等环境因素变化较大。这种环境下，海洋生态系统中的生物类群具有很强的适应能力，一些沿岸海洋生态系统中的浮游植物和底栖植物能够适应富营养化环境，而沿岸海洋中的鱼类和甲壳类动物则是人类的重要渔业资源。

海洋生态系统的区域生态特征是由海洋环境的地理位置、水温、盐度、营养盐含量、潮汐、洋流等因素共同作用而形成的。不同的海洋生态系统具有不同的特点和差异，这些特点和差异对于海洋生物的生长、繁殖和分布等具有重要的影响。

3海洋生态系统的生态服务和价值

海洋生态系统为人类提供了丰富的生态服务和价值(王其翔和唐学玺, 2010)，一、食物资源，海洋生态系统是人类的重要食物资源，提供了大量的海产品，如鱼、贝类、海藻等。这些海产品是人类的主要蛋白质来源，对于维持人类的生存和健康具有重要意义。二、生态旅游，海洋生态系统具有非常高的生态和旅游价值，海洋生态系统中的珊瑚礁、海洋保护区、海滩等景观吸引了大量的游客前来旅游、观光和休闲，带来了可观的经济收入(郭晶和马珍云, 2019)。三、生物多样性保护，海洋生态系统是地球上最大的生物多样性库之一，其中包含了大量的珍稀、濒危物种。保护海洋生态系统的生物多样性，不仅能够维护生态系统的健康，还能够保护人类的文化遗产和自然遗产(张朝晖, 2007)。四、气候调节，海洋生态系统中的海洋植物和海洋浮游生物通过进行光合作用，吸收了大量的二氧化碳，减轻了全球气候变化的影响。同时，海洋中的海流和海洋循环也对气候变化有着重要的调节作用。五、生态治理(段丁毓, 2020)。海洋生态系统具有非常高的生态稳定性和自我修复能力，能够有效地吸收和分解人类活动带来的污染物和废弃物。因此，保护海洋生态系统对于实现生态治理和环境保护具有非常重要的意义。

4总结与展望

不同的分类方法在描述海洋生态系统时具有不同的优缺点。按照生物类群划分的分类方法更加直观和易于理解，对于描述海洋生态系统的生物多样性和生态功能具有重要的意义。然而，这种分类方法可能忽略了不同生物之间的生态关系和相互作用等方面的内容。按照生态功能划分的分类方法则更加强调海洋生态系统的生态功能和生态服务，对于评估和管理海洋生态系统的可持续性具有重要的意义。但是，这种分类方法可能忽略了生物类群之间的差异和生态适应性等方面的内容。

所以不同的海洋生态系统分类方法具有各自的优缺点，应该根据具体的研究目的和问题选择合适的分类方法。同时，对于不同分类方法的综合运用和分析，将有助于更加全面和深入地理解海洋生态系统的结构和功能。

对于海洋生态系统的分类和特征进行探讨和研究，了解海洋生态系统的分类和特征，可以更好地了解不同生态系统的生态环境、生物群落和生态功能，从而制定更科学、更有效的保护措施，针对不同的海洋生态系统，可以制定不同的保护措施，包括建立海洋保护区、限制捕捞等，以保护海洋生物多样性和海洋生态系统的健康。保护海洋生态系统的稳定和健康，促进海洋科学研究，促进可持续发展，提升国际合作。

作者贡献

吴金妮是综述的主要撰写人，完成相关文献资料的收集和分析及论文初稿的写作，参与文献资料的分析、整理；金玲飞是项目的构思者及负责人，指导论文写作。全体作者都阅读并同意最终的文本。

致谢

本研究非常感谢宣佳提供的宝贵引导与支持，在论文的研究写作中给予无私的帮助；也要感谢本研究的审稿人，感谢她们的建议与指导，审稿人的专业知识和经验，对本研究提供了重要的帮助，使得本研究能够更加完善与精确。本研究中部分配图来源于网络。如果图片有侵权行为，请随时与作者联系。本人尊重并维护每个图像所有者的权利。再次感谢您的理解和支持。

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