海洋浮游生物

海洋浮游生物懸浮在水層中常隨水流移動的海洋生物，包括海洋浮游植物和海洋浮游動物。深圳沿海種類繁多，常見的有角刺藻、圓篩藻、根管藻、角藻、次厚真蜇水蚤、精緻真刺水蚤、肥胖箭蟲、中型瑩蝦、寬額假磷蝦、雙生水母等 ^[1]  。

取海水放在普通的光學顯微鏡底下觀察，我們會發現很多奇怪的小生物。有些會動的，叫做浮游動物；有些不動的，叫做浮游植物，又叫微藻。還有一些個體更小的，只有在電子顯微鏡下才能看得清楚，它們依靠分解有機物而生存，我們把它們叫做海洋細菌。

浮游生物是一羣流浪者，它們終日隨波逐流，四海為家；沒有固定的生活場所。其中大多數還都是些隱士，很少有人能見到它們的真面目，因為它們實在太小了，只有1毫米的十分之幾或者百分之幾。這些生物的大小雖然微不足道，但它們在整個海洋生物界起着舉足輕重的作用。

微藻的身體帶着不同的顏色，有綠色、黃色和褐色，形狀五花八門，無奇不有，有的呈圓盤狀，有的皇三角形，有的則呈花朵狀。90%以上的海洋植物是浮游藻類，根據它們的身體組成不同，又可以將它們分成藍藻、金藻、硅蕖和甲藻。這些微藻靠細胞裏的色素吸收太陽光能進行光合作用，把水和二氧化碳合成有機物，在良好的條件下它們能很快地繁殖起來。一個硅藻在理想的環境下不受限制的生長，八天之內其繁殖的體積有地球那麼大。當然自然界中有很多條件限制了它們的生長，它們不可能無限制的繁殖下去浮游藻中最主要的種類足硅藻和甲藻。硅藻的細胞壁含有硅質，死亡以後沉積到海底，形成海底軟泥的主要成分。化石硅藻是研究地球演化的重要資料。在浮游植物當中，甲藻在數量上位居第二。它們的分佈廣泛，在熱帶和亞熱帶水域中是常見的優勢種。赤潮主要是由甲藻引起的。

限制浮游微生物繁殖的最重要的因素是營養條件。自然海水中的營養成分是有限的，所以微藻的數量也僅僅會在一定的範圍內變化。但是由於近年來全球性生態環境惡化，工業和生活污水大量排入海中，尤其嚴重的是，隨着近海養殖規模的不斷擴大，大量的肥料和過剩的餌料也排放到海中，海水中含的營養成分增多，使得甲藻過量繁殖並高密度聚集，導致海水變成紅色，這時海水會發出一股臭味，漁民們將它們叫做臭水，學者們叫它們赤潮。1973年8月美國新西蘭沿岸的赤潮使附近海水養殖場在一星期內貝類損失達4千萬美元。赤潮可導致魚、蝦、貝類死亡，大量的赤潮生物直接分泌毒素或死亡後屍體分解產生毒素使魚蝦貝類大量中毒死亡。有時也會因為大量的赤潮生物堵塞了海洋生物的呼吸器官而使其窒息死亡。赤潮生物死亡後分解是個耗氧的過程，使得水中氧氣含量減少，硫化氫含量增多而危及生物。有些海洋魚類和貝類可以富集赤潮生物的毒性，如果人吃了這樣的魚類，毒素就會對人體造成危害。世界上有很多沿海地區的居民因為吃了有毒的貝類而造成麻痹性中毒。1986年12月我國福建省東山縣瓷窯村居民因為誤吃了赤潮區採捕的蛤蜊而造成100多人中毒，數人死亡的悲劇。近十年來世界上由於赤潮中毒而引起死亡的事件就有500多起。所以般國家進行海產品進出口貿易時，赤潮毒素是一項必檢項目。

海水中的細菌種類和數量都很多，尤其是沿岸水域中含有大量的細菌。它們適應于海洋生活，能在含有鹽分的海水中生長繁殖。它們的個體一般較小，大部分是革蘭氏陰性桿菌。有相當的大數量的海消細菌是可以發光的，被稱為發光細菌。也有很多種類可以產生色素，在培養基上產生黃色或橙色的菌落，很醒目。海洋細菌是海洋生物圈中不可缺少的一個環節，它們可以將複雜的有機物分解成無機鹽和二氧化碳，為綠色植物進行光合作用提供必要的原料。除此以外海洋細菌還有很多重要的用途，它們可以分解石油。石油是污染環境的一個重要因素，只要有少量石油污染存在，就能毀滅水中的藻類和海洋生物的幼體。海洋細菌可以把細菌當作食物，進行生長繁殖。由於微生物生長迅速，繁殖快，其吃石油的能力很驚人。利用微生物來處理石油污染，不但改善了環境，同時獲得的菌體又是其他生物的餌料，真是變害為利。海洋微藻和海洋細菌是浮游動物的直接餌料。浮游動物一般來説個體比較小，從零點幾毫米到數毫米，但也有一些個體較大的，如南極的磷蝦個體達數釐米。這些海洋浮游動物有一個特點，就是缺乏游泳能力，只能隨波逐流。它們是海洋食物鏈中的第二個環節，通過它們將物質和能量從植物傳遞給魚類、蝦類和更高級的生物。浮游動物種類很多，包括水蚤、箭蟲和一些大的動物的幼蟲，浮游動物的數量直接影響到魚蝦的產量 ^[2]  。

對海洋浮游生物的研究，自1828年英國J.V.湯普森和1845年德國J.米勒算起，迄今已有100多年曆史。第一階段偏重於採集觀察、形態分類，其中1889年德國北大西洋浮游生物調查隊及其編寫的《浮游生物調查成果》，為海洋浮游生物的研究奠定了基礎；意大利那不勒斯（那波利）海洋生物研究所的《那波利灣動植物誌》和摩納哥海洋研究所的《摩納哥王子科學調查成果》，對海洋浮游生物的分類和形態研究作出了重大貢獻。20世紀20年代以後為第二階段，海洋浮游生物自然生態的研究成為主要內容，着重研究它們的時、空分佈及其與海洋環境的關係，各種環境因子對各類海洋浮游生物生長、發育及繁殖的影響等，代表性著作有《飛馬哲水蚤的生物學》等。60年代以來為第三階段，海洋浮游生物自然生態的研究密切結合實驗生態進行，並發展到現場大容器控制生態系統的實驗研究。

浮游生物包括浮游植物（Phytoplankton）和浮游動物（Zooplankton）兩大類。

種類較為簡單，大多是單細胞植物，其中硅藻最多，還有甲藻、綠藻、藍藻、金藻等。

種類繁多，結構複雜，包括無脊椎動物的大部分門類，如原生動物、腔腸動物（各類水母）、輪蟲動物、甲殼動物、腹足類軟體動物（翼足類和異足類）、毛顎動物、低等脊索動物（浮游有尾類和海樽類），以及各類動物的浮性卵和浮游幼體等。其中以甲殼動物，尤其是橈足類最為重要。還有一類浮游單細胞生物兼有植物和動物的基本特徵（具能動的鞭毛，兼備自養和異養的能力），植物學家把它列為甲藻門鞭毛藻類，動物學家把它歸入原生動物鞭毛蟲綱。

根據體形的大小

根據體形的大小，浮游生物可分為6類。

按照浮游時間的長短

按照浮游時間的長短，浮游生物可分3類：永久性浮游生物（Holoplankton），終生在水中浮游，大多數浮游生物屬於此類；階段性浮游生物（Meroplankton），其幼體營浮游生活，成體則營底棲生活或游泳生活；暫時性浮游生物（Tychoplankton），指一類非浮游生物僅因環境變化、生殖等原因，有時營短期的浮游生活，如一些底棲的介形類、糠蝦類。

對浮游生活的適應

浮游生物最重要的特點是能在水中保持懸浮狀態，具有多種多樣適應浮游生活的結構和能力，主要有兩種類型。

擴大個體表面積或結成羣體增加浮力

這類現象在浮游生物中很普遍。如六角網骨藻、角刺藻 (Chaeto-ceros）有細長的角毛；橈足類有細長、多毛的第一觸角和尾叉剛毛；龍蝦的葉狀幼體有扁平葉狀的頭胸部和細長分叉的胸足；等片藻、直鏈藻（Melosira）結成帶狀，海鏈藻（Thalassiosira）結成鏈狀，星杆藻（Asterionella）連成星狀等。

減輕比重增加浮力

方式多樣。①產生氣、油等比水輕的物質。如管水母類僧帽水母羣體頂端有一個充滿氣體（主要是氮）的大氣囊，橈足類的哲水蚤（Calanus）體內有一個狹長的油囊，浮游硅藻類進行光合作用時產生油點或脂肪酸。②分泌膠質。如浮游海樽類有發達的膠質囊。③增加水份。浮游動物的含水量一般都高於底棲動物，如水母類的含水量高達96%以上。④外殼和骨骼退化或消失。如浮游腹足類軟體動物的貝殼都比底棲種類的輕薄，有孔蟲的外殼上遍佈小孔，毛顎類動物無骨骼組織。

浮游生物同漁業的關係非常密切，主要表方面：首先，浮游生物是經濟魚類的餌料基礎和大多中、上層魚類(包括鯡形魚類)都依浮游遊植物是素食性和雜食性魚類及各種幼魚的主動物是雜食性和肉食性魚類的食料。這些魚類和浮游生物分佈分不開的。因此，有些餌料生遊甲殼動物(如橈足類、磷蝦類、瑩蝦類等)索魚羣、尋找漁場的標誌。這在捕撈業上的重喻。其次，浮游生物也是經濟貝、蝦類，餌料基礎。浮游生物可以作為貝、蝦及仔料。因此，餌料浮游生物(如硅藻類、甲足類等)的人工培養，是經濟貝、蝦類養此外，有些浮游動物(如毛蝦、海蜇等)晶。因此，捕撈這些食用浮游動物，是發主要作業項目，而這種新興漁業是為開發資源，向人民提供更多、更好的動物蛋白 ^[3]  。

按照緯度的不同，浮游生物可分為寒帶種（分佈於北冰洋和南大洋）、温帶種（分佈於北、南温帶海域）和熱帶種（分佈於熱帶海域）。這3類在種類和數量上都有很大差異：一般説，寒帶浮游生物的種類少，每個種的數量大；而熱帶浮游生物的種類多，每個種的數量少；温帶浮游生物的種類和每個種的數量，都介於前兩類之間。發生上述分異現象的主要因子是温度。

鹽度也影響海洋浮游生物的平面分佈。廣鹽性種類分佈較廣，一般生活在近海，稱為近岸浮游生物（Neriticplankton）；狹鹽性種類分佈較窄，大多生活在外海，稱為大洋浮游生物（Pelagic plankton）。

浮游生物的平面分佈還與海流密切相關，根據其分佈能為探索不同水團、海流的流向和分佈提供材料。如管水母類帆水母（Velella）和銀幣水母（Porpita），在東海可作為黑潮暖流的指示種。

浮游生物數量的平面分佈並非均勻，常有密集成斑塊狀的分佈現象。其成因或是風力、湍流以及水的富營養化，或是生殖、索餌活動。

浮游植物由於進行光合作用，僅分佈在海洋有光照的上層（約 0～200米， 稱為真光層）。藍藻大多分佈於真光層的上部，硅藻則可分佈在整個真光層。浮游動物在上、 中、 下各個水層都有分佈，但種類和數量互不相同。原生動物、輪蟲類、水母類、枝角類、浮游腹足類及浮游幼蟲一般分佈在上層，它們與浮游植物統稱為上層浮游生物 (Epiplankton）。深海磷蝦（Bentheuphausia) 等種類潛居深海， 被稱為深海浮游生物 (Bathyplankton）。其他各類浮游生物則可棲息於各個水層。在1000米以內的水層中，浮游動物的磷蝦類、橈足類等種類有隨着深度而增多的趨勢，但其數量卻隨深度而減少。此外，近年來微分佈的研究引起了重視，它研究棲息在0～1米表層水中的生物種類組成和數量變動。影響這個羣落分佈的主要因子是風力。

各類浮游動物的垂直分佈不是固定不變的，其中引起變化最大的是晝夜垂直移動（一般白天下降，夜晚上升）。根據英國F.S.羅素提出的“最適光度假説”，浮游動物常棲息在光度對其生命活動最為合適的水層裏，光度的晝夜變化促使浮游動物進行晝夜垂直移動。一般講，上層水中的種類和數量在夜晚顯著增加。除光度外，其他外界因子如温度（温躍層能阻礙一些浮游動物上升到表層）、鹽度（鹽躍層對河口小型浮游動物的垂直移動也有阻礙作用）、食料等，也能影響晝夜垂直移動的幅度。

內外條件的變化也會引起浮游動物垂直分佈的變動。①生殖引起的變化。如有些浮游甲殼動物在生殖期上升到表層產卵；而浮游有孔蟲在生殖時卻將殼上的刺吸收後，沉到中、下層。②發育引起的變化。如浮游動物幼體由於趨強光性和攝食浮游植物，棲息於上層；成體則由於背光性或趨弱光性，移棲中、下層。③攝食引起的變化。如中、下層的植食性浮游動物，晚間因需攝食浮游植物，上升到表層；中、下層的肉食性毛顎類因追逐餌料動物，夜晚隨橈足類上升至表層。④天氣引起的變化。如不少趨弱光性的浮游動物在陰天棲息於上層，而在晴天又移居中、下層。⑤海流引起的變化。如上升流可把下層的浮游動物帶到上層等。

在北温帶海域的春季，因為表層水温升高、光照增強、營養鹽（氮、磷等無機鹽類）增多，浮游植物得以大量繁殖，形成一年中的第一次數量高峯。高峯之後，由於營養鹽大量消耗，浮游植物的繁殖受到限制，加上植食性浮游動物的大量捕食，使浮游植物的數量在夏季急劇減少。秋季，營養鹽含量經積累又復增多，浮游植物再度大量繁殖，從而形成一年中的第二個高峯（但數量已不如第一個高峯）。在冬季，浮游植物又復減少。上述變動是浮游植物季節變化的一個方面；另一個方面是種類的季節交替，如夏季硅藻衰退後，甲藻起而代之。因為甲藻在高温和營養鹽貧乏的季節能大量繁殖。　北温帶海域浮游動物的季節分佈與浮游植物大致相似，但數量高峯的出現稍晚於浮游植物，一般是緊接在浮游植物高峯之後。因為浮游植物高峯的出現提供了大量餌料，植食性浮游動物才得以大量繁殖。浮游動物也有種類的季節交替現象，如以橈足類為食的毛顎類，數量高峯常稍遲於橈足類。可見除温度外，食料也是影響浮游動物季節分佈的外界因子。

上述北温帶海域浮游生物的季節分佈，由於一年中出現春、秋兩個數量高峯，稱為雙週期型。在寒帶海域，不論是浮游植物或浮游動物，一年中只在夏季出現一個短暫的高峯，稱為單週期型；其他季節由於光照太弱或光照完全消失，温度太低，生物無法繁殖。在熱帶海域，由於環境因子整年比較穩定，所以浮游生物的分佈沒有明顯的季節變化。

在生態系統中的地位與作用 　浮游生物在海洋生態系的結構和功能中，佔着極為重要的位置。在海洋食物鏈中，浮游植物是初級生產者，通過光合作用，製造有機物，成為食物鏈的第一環節（也稱第一營養階層）。浮游植物的產量（初級生產）影響着植食性浮游動物的產量（次級生產），而後者又影響着肉食性小型動物的產量（三級生產）和肉食性大型動物的產量（終級生產）。這 4級生產的數量逐級減少，構成數量或生物量的金字塔。因此，浮游生物的產量（包括初級和次級生產）是海洋生物生產力的基礎，在很大程度上決定着魚類和其他經濟水產動物的產量。

在能量流動中，浮游植物把吸收的日光能轉變為化學能，植食性浮游動物攝取浮游植物後獲得能量，並通過食物鏈的各個環節將能量傳遞下去，逐級減少，構成能量金字塔。因此，浮游生物在海洋生態系統的能量流動中起着很重要的作用。

浮游生物種多、量大，是海洋生物的主要成員，其研究對漁業生產和海洋科學基礎理論都有重要意義。它們是經濟魚類的餌料基礎，某些種（如橈足類的哲水蚤） 的數量分佈可提示魚類（如鯡形魚類）索餌洄游的路線，有助於尋找漁場、確定漁期。有的種類本身就是漁業資源，如海蜇、毛蝦和磷蝦，以及用橈足類和糠蝦等加工製作成的蝦醬，均可供食用。許多浮游植物（如骨條藻、褐指藻、扁藻、金藻和螺旋藻等）和浮游動物（如輪蟲、橈足類、滷蟲等）可以人工大量培養，作為水產動物育苗的餌料。有些浮游生物對環境的污染物具有淨化和富集的能力。

一些狹温、狹鹽性浮游生物，可作為不同海流的指示種。磷蝦類、管水母類等浮游動物在較深水層大量密集，會形成深海散射層，阻礙或干擾聲波在水中的傳播，使聲吶失效。發光浮游生物（如夜光蟲等）的大面積密集，可引起海水發光，俗稱“海火”，影響海軍作戰，浮游硅藻、鈣板金藻、放射蟲、有孔蟲和翼足類等遺骸的沉積物可作為地層劃分和海底石油資源勘探的輔助標誌，有助於瞭解海洋地質史和古海洋環境等。

一些浮游植物，特別是甲藻和藍藻，當海域富營養化時會發生過度繁殖，使局部水域變色，形成赤潮，對魚、蝦、貝類及其他經濟海產動物危害很大。　對浮游生物的研究，以下一些方面有待深入：①浮游植物光合作用的生理生化機制。②浮游生物生態系統的現場觀察實驗（包括提高生產力方法，浮游生物在氮、磷、碳循環中的作用及能量的流動）。③赤潮浮游生物分泌毒素的生理機制和生化組成，以及預測和防治赤潮的方法。④浮游生物對污染物質的吸收、富集、解毒、淨化的生理生化過程。⑤浮游生物的大量培養（工廠化）。⑥利用浮游生物作為捕撈經濟魚類及勘探海底石油資源的標誌。⑦浮游藍藻的固氮作用。