海洋揭秘-论文

对珊瑚礁生态系统的认识前言：珊瑚礁生态系统是以珊瑚礁为依托的生态系统。若想真正的认识珊瑚礁生态系统，就必须认识珊瑚礁。珊瑚礁不仅拥有美丽的外表以及栖息着丰富的物种，而且蕴藏着丰富的矿产资源。甚至长期以来，它们一直充当着无数海洋生命的进化源泉的角色。关键词：珊瑚礁生态系统珊瑚礁一、珊瑚礁生态系统的定义珊瑚礁生态系统是指以珊瑚礁为依托的生态系统。造礁珊瑚以其形状复杂的骨骼形成多样的生活场所,成为其他生物生活的基础和依存物,由于珊瑚礁环境水体稳定、光照充足,所以形成了与周围海洋环境不同的特殊的生态系统。其中有许多种类的底面底栖生物、底下底栖生物和周生生物,种类丰富,具生物多样性；与周围外洋相比,这里有更为旺盛的初级生产力。[1]在珊瑚礁里，许许多多生物生活在礁环境里共同组成一个特殊的生态系统，称珊瑚礁生态系。它同陆地上的热带雨林生态系相似，所以又称珊瑚礁为海洋的热带雨林或热带海洋的绿洲。珊瑚礁生态系经历了漫长的演化历史，经过反复淘汰和适应，各门类众多的生物基本上能相互制约、协调，达到近乎和平共处于一个有限的空间，造成自然的生态平衡状态。在珊瑚礁生态系里，珊瑚礁具有适宜各门类生物生长的极好自然条件。最重要的是海水清洁，温度适宜。有丰富的浮游植物、浮游动物及藻类和海草等，为珊瑚、海葵、草食性动物、底栖生物以至鱼类及其他掠食者提供充足的饵料。这些饵料和珊瑚组织内的共生虫黄藻，都是很有效的初级生产者，在珊瑚礁生物的食物链中起重要作用。这种饵料生物的增多，也为其他经济动物提供有利条件，使之生物资源更为丰富。不同形态的造礁珊瑚分泌的钙质骨骼，创造了多层次的空间，为各种喜礁生物提供作为栖息、附着或庇护的场所。底栖生物中，有的穴居礁中，有的固着在礁的表面不动，或缓缓移动于礁表面；一些鱼类有的与珊瑚、海葵或海绵共生，有的则穿梭于珊瑚枝杈之间，有的则在礁的上层水域；更有的微小生物共生于珊瑚虫体的活组织之中。总之，众多的生物汇集在珊瑚礁里，充分利用珊瑚礁的各个层次的空间，使珊瑚礁成为热带海洋生物的大都会。珊瑚礁里的生物极其复杂、丰富，构成一个多样性极高的顶极生物群落。二、珊瑚礁（一）定义珊瑚礁（coralreef）是指造礁石珊瑚群体死后其遗骸构成的岩体。珊瑚礁的主体是由珊瑚虫组成的。珊瑚虫是海洋中的一种腔肠动物在生长过程中能吸收海水中的钙和二氧化碳，然后分泌出石灰石，变为自己生存的外壳。每一个单体的珊瑚虫只有米粒那样大小，它们一群一群地聚居在一起，一代代地新陈代谢，生长繁衍，同时不断分泌出石灰石，并粘合在一起。这些石灰石经过以后的压实、石化，形成岛屿和礁石，也就是所谓的珊瑚礁。[2]在热带和亚热带浅海，由造礁珊瑚骨架和生物碎屑组成的具抗浪性能的海底隆起。造礁珊瑚具有分泌碳酸钙形成外骨骼的功能，它们世代交替增长，最终生长到低潮线。地质时期的礁，在中三叠世以前的各时代，造礁生物种类很多；中三叠世以后，才基本上以六射珊瑚为主，故统称为生物礁。地质时期的礁是与其同时代沉积层相比，垂向幅度较大的含有丰富造礁化石的碳酸盐岩体，也称古代礁。其形成是造礁珊瑚及其他造礁生物对生成礁的钙物质长期积累沉积的结果，由造礁珊瑚的石灰质遗骸和石灰质藻类堆积而成的一种礁石。世界上珊瑚礁多见于南北纬30°之间的海域中，尤以太平洋中、西部为多。按形态划分有：裾礁（岸礁）、堡礁、环礁、桌礁及一些过渡类型。据估计全世界珊瑚礁连同珊瑚岛面积共有1000万平方公里。珊瑚礁生长速度一般为每年2.5厘米左右。有些珊瑚礁厚度很大，系因珊瑚礁生长发育过程中礁基不断下沉或海面不断上升所致。（二）成礁环境[4]造礁珊瑚对水温、盐度、水深和光照等条件都有比较严格的要求：①水温。珊瑚生长的水温约为20～30°C。J.D.米利曼认为23～27°C是造礁珊瑚生长发育的最佳水温，韦尔斯认为最佳水温上限可达29°C。热带海区，这一最佳水温出现在冬季和春季，因而许多学者认为冬季珊瑚生长最快。海南岛和西沙群岛水温平均为25～27°C，属珊瑚生长最佳水温范围，但海南岛的季节变化大，水温不稳定，对珊瑚生长有抑制作用。海南岛和台湾的珊瑚礁被称为“高纬度珊瑚礁”。②盐度。造礁珊瑚生长在盐度为27～40的海水中，最佳盐度范围是34～36。南海盐度为34，属最佳盐度范围，海南岛沿岸有淡水注入，盐度略低，为32左右。③水深。一般认为造礁珊瑚生长的水深范围是0～50米，最佳水深为20米以浅。许多学者认为这实际上是与造礁珊瑚共生的虫黄藻进行光合作用所需的深度。④光照。也是虫黄藻光合作用的需要，一般热带光照强，时间长，平均光照率在50％以上，有利于珊瑚礁的发育。⑤风和风浪。一般迎风浪一侧礁发育较好。新月形和马蹄形礁体的凸面是迎风迎浪的。如果风浪有季节性变化，礁的形状会出现双马蹄形。所以根据古代礁的形态可判断古风向。过强的风浪使珊瑚虫难以在基底上固着，不发育礁。⑥河流。河流入海处，海水盐度低，泥沙含量大，混浊度高，海水透明度低，会使珊瑚窒息而死，所以有大量泥沙入海的河口处一般不发育岸礁，如海南岛的岸礁在河口区缺失。⑦海平面变动。当海面稳定时，珊瑚礁平铺发展，但厚度不大；当海面上升或海底下沉时，形成的礁层厚度较大，礁体可发育成塔形、柱形，也有的礁体可深溺于海面以下成为溺礁。当海面下降或地壳上升时，形成的礁层厚度也不大，也有的礁体可高出海面成为隆起礁。这种影响因素对古代礁意义较大。⑧海底地形和底质。无论在大洋或浅海区，珊瑚礁总是生长于海底的正地形上，如大洋中的平顶海山、海底火山、大陆架的边缘堤以及构造隆起上。由于在不同的海底地形上水动力作用不尽一致，因此地形特征有时对礁体发育有很大影响。如极浅的平缓海底往往形成离岸礁；而岸坡较陡，则礁体紧贴岸线发育。珊瑚在海底营固着生活，在坚硬的岩石基底上发育较好，部分属种也可在水下砂坎上发育，说明对底质有一定的选择。⑨藻类与珊瑚礁的关系。虫黄藻与造礁珊瑚共生，它吸收造礁珊瑚排出的CO2，为珊瑚虫提供钙质，形成骨骼中甲壳质（几丁质）的有机成分，它们构成一个相互依存的生态系统。红藻中的珊瑚藻是完全钙化藻，可形成层状骨架，参与造礁。藻屑是珊瑚礁中常见的组分，一般占20～50％。藻类还可粘结礁骨架和生物屑，并有富镁作用形成高镁方解石。但钻孔藻(Bringalgal)在珊瑚礁中起破坏作用。（三）基本分布全世界的珊瑚礁总面积估计为28.43万平方公里，其中印度洋-太平洋地区（包括红海、印度洋、东南亚和太平洋）占91.9%的面积。仅东南亚就占32.3%的面积，太平洋（包括澳大利亚）占40.8%。大西洋和加勒比海仅占全世界的7.6%。美国西海岸和非洲西海岸基本上没有珊瑚礁，或者很少，其原因主要是上升的墙冷海流降低当地的水温。从巴基斯坦到孟加拉国的南亚海岸的珊瑚礁也很少。南美洲东南海岸和孟加拉国缺少珊瑚礁的原因是因为亚马孙河和恒河在这里有大量淡水入海。世界上著名的珊瑚礁有：澳大利亚的大堡礁是世界上最大的珊瑚礁中美洲洪都拉斯的罗阿坦堡礁是世界上第二大的珊瑚礁埃及红海海岸的珊瑚（四）基本种类按照其地理分布的不同珊瑚礁可以分两类：深水珊瑚礁和热带珊瑚礁。1、深水珊瑚礁许多石珊瑚也可以在水温20°C以下成长和成礁。不像热带的珊瑚，它们不使用阳光作为首要能源，而是使用周围水里的营养。与热带的珊瑚礁相比这些珊瑚礁的生长非常缓慢。比如在欧洲的沿海从伊比利亚半岛直到北角有一圈这样的珊瑚礁围绕。形成这些珊瑚礁的主要物种是Lopheliapertusa和Madrepora珊瑚礁。典型的珊瑚礁位于水深200至1000米之间，至今为止被发现的最深的深水珊瑚礁达3000米。40米以上还没有发现有属于这些属的珊瑚生存。深水珊瑚礁尤其受到现代化的捕鱼技术的威胁。深水拖网可以在几分钟内破坏整个在数千年里缓慢成长起来的珊瑚礁。2、热带珊瑚礁水温常年高于20°C的地区热带珊瑚礁的珊瑚只能在水温高于20°C的地区生存。这些石珊瑚与虫黄藻共生，因此它们需要充分的阳光，它们因此生活在水深50米以上的水中。因此热带珊瑚礁一般位于北纬30°至南纬30°之间。热带珊瑚礁的总面积约为60万平方公里，它们每年约堆积6.4亿吨的碳酸盐。热带珊瑚礁分两类：沿岸沉积形成的珊瑚礁位于大陆架的浅水中。由于淡水带来的营养物质这些珊瑚礁营养比较丰富。因此这些珊瑚礁中往往以软珊瑚和藻类植物为主。火山岛形成的珊瑚礁远离大陆，它们位于由火山活动形成的岛屿的周围。比如夏威夷和塔希提周围的珊瑚礁。这些珊瑚礁的营养比较少，因此以石珊瑚为主。（四）研究意义1、珊瑚礁蕴藏着丰富的矿产资源。礁灰岩是多孔隙岩类,渗透性好,有机质丰度高，是油气良好的生储层。目前已发现和开采的礁型大油田有十多个，可采储量50多亿吨。礁型气田也是高产的。大型油气田多产于古代的堡礁中。珊瑚礁及其泻湖沉积层中，还有煤炭、铝土矿、锰矿、磷矿。礁体粗碎屑中发现铜、铅、锌等多金属层控矿床。礁作为储水层具有工业利用价值。珊瑚灰岩可作为烧制石灰、水泥的良好原料。有潮汐通道与外海沟通的环礁泻湖，可辟为船舶的天然避风港。珊瑚礁灰岩覆盖的平顶海山，可作为水下实验的优良基地。千姿百态的珊瑚可作为装饰工艺品。五彩缤纷的礁栖热带鱼类可供人们观赏。有些珊瑚早已被用作药材。礁区具有丰富的渔业、水产资源。不少礁区已开辟为旅游场所。[3]2、生物起源摇篮珊瑚礁并非仅仅拥有美丽的外表以及栖息着丰富的物种。长期以来，它们一直充当着无数海洋生命的进化源泉的角色，其中甚至包括像蛤蜊和蜗牛这样通常被科学家认为从浅海水域起源的物种。这一结论源自对化石记录进行的新一轮调查，同时这一发现强化了进化潜能与环境具有重要关系的理论。珊瑚礁是众所周知的生物多样性热点区域，但是科学家一直假设，许多栖息在珊瑚礁中的物种都是从其他生态系统中迁徙而来的，例如浅海水域。这项新研究的负责人、德国柏林自然史博物馆的古生物学家WolfgangKiessling最初也认同这样的假设。但是受到之前有关珊瑚礁研究的启发，以及来自鱼类遗传学研究的提示，他又重新调查了这一问题。从2000年开始，Kiessling和两名同事开始分析栖息在海底的动物的化石。在进行野外考察的基础上，结合科学文献，研究人员汇编了回溯至5.4亿年前的全球各地的生物体记录，其中包括大多数多细胞生物的进化历史。Kiessling指出：“我们认为只有进行一次全面的研究才能够回答我们提出的珊瑚礁是否是进化发源地的问题。”根据化石第一次出现的位置，3位科学家确定了6615种海洋生物的起源环境。他们在1月8日出版的美国《科学》杂志上报告说，大约有1426种生物起源于珊瑚礁中，这几乎比浅水环境中的生物起源数量多了50%。此外，Kiessling表示，他们发现，珊瑚礁对其他栖息地的生物多样性亦作出了贡献，这是因为一些起源于珊瑚礁生物系统的物种后来又迁徙到了别处。他说：“我们对于珊瑚礁作为生物起源摇篮的作用是如此巨大感到非常吃惊。”美国墨尔本市佛罗里达理工学院的古生物学家RichardAronson表示：“这是一篇非常吸引人并且极为重要的论文。”他说：“这意味着如果现代珊瑚礁持续遭到破坏，那么将因为切断新的生物多样性的供给而使其他生态系统的进化遭受长期影响。”三、珊瑚礁生态系统正受的威胁对于珊瑚礁来说人类是唯一的巨大威胁。尤其陆地上的污染和过渡捕捞对这些生态系统造成了严重威胁。船只了拖网造成的物理破坏也是一个问题。活鱼贸易导致了使用少量氰化物和其他化学药剂来捕捉小鱼的手段。此外气候现象如厄尔尼诺现象和全球变暖造成的过高的水温也会导致珊瑚白化。按照大自然保护协会的数据目前全球珊瑚礁破坏速度不断加快，在50年内全球70%的珊瑚礁会消失。对于生活在热带的人来说这个损失可能意味着一个大灾难。2003年修等写道：“随着人口的增长，以及运输和储存系统的发展，人类对珊瑚礁的影响的发展呈指数倍增长。比如对鱼和其他自然资源的市场需求全球化，对珊瑚礁资源的需求比对热带资源的需求的增长快得多。”目前学者还在研究各种因素对珊瑚礁系统的影响。这些因素的列表很长，从海洋吸收二氧化碳开始，到大气层的变化、紫外线的影响、海洋酸化、病毒、沙暴将病菌带到远海珊瑚礁的可能性、不同的