海洋生物

海洋生物涵盖栖息地完全或部分位于海洋环境中的所有生物。这既包括鲸鱼、鲨鱼和海龟等极具魅力的动物,也包括地球生命树上的绝大多数物种,从构建了我们的氧气大气层的蓝藻和硅藻,到大多数人联想到海洋时会想到的造礁珊瑚、水母、海星、章鱼、鱼类、海鸟和海洋哺乳动物。动物的每一个主要门类都有海洋代表,而有几个门类则完全是海洋性的。当将原核微生物计入统计时,海洋也是地球上生物量最大的地方。

海洋生物普查是一个为期十年的国际计划,于2010年完成,编目了超过230,000个正式描述的海洋物种,并估计可能还有一百万到二百万种有待发现和命名,特别是在深海、微生物类群和小型无脊椎动物区系中。该普查及其后续计划的公开数据由海洋生物多样性信息系统管理,该系统汇集了全球研究机构贡献的数亿条物种出现记录。即使有了这份不断增长的清单,生物学家仍然定期从每个海洋和每个深度描述新物种,而且随着分子工具揭示过去被认为是单一物种内的隐存多样性,描述的速度有所加快。

海洋生态系统的结构按深度垂直组织,按纬度和大陆地理水平组织,并按距离海岸的距离组织。阳光只能穿透海水最上层约二百米,这个光照区支持着推动几乎所有海洋生产力的光合作用。在透光区以下,生命依赖于从上方下沉的食物,或者在少数地方依赖于热液喷口和冷泉产生的化学能。因此,海洋形成了一个相互连接的垂直系统,其中表层、中层水域和海底群落在整个水柱中持续交换营养物质、碳和生物。

海洋生物的分布既不均匀也不是静止的。热带珊瑚礁、温带上升流系统、极地海域和深海平原各自支持着独特的群落,许多物种在觅食地和繁殖地之间迁徙数千公里。本概述涉及主要的海洋栖息地、关键分类群、觅食和迁徙模式,以及目前正在重塑全球海洋的保护压力。有关物理海洋盆地的配套介绍,请参见世界海洋与海,有关陆地和淡水生命的更广泛概述,请参见动物物种与生物多样性。

海洋生物学家根据深度和相对于海底的位置将海洋划分为一组标准区域。远洋域是开放水柱;底栖域是海底以及生活在海底上、海底中或海底上方的生物;潮间带是被潮汐交替淹没和暴露的狭窄海岸线带。每个域又进一步划分为反映阳光穿透、压力、温度和生产力的垂直带。

远洋带传统上分为五层。表层带或阳光照射的表层从海面延伸到约200米,承载几乎所有的海洋光合作用。中层带或暮光带从约200米延伸到1,000米,包含地球上一些最大的鱼类种群,以灯笼鱼和光鳞鱼为主。半深海带或午夜带位于1,000到4,000米之间,处于永恒的黑暗中。在此之下,深渊带延伸到约6,000米,而超深渊带仅限于海洋最深的海沟,在马里亚纳海沟的挑战者深渊达到近11,000米的深度。

底栖域由海底的形状构成。大陆架通常深度小于200米,支持世界上最具生产力的渔业,是海草、海带森林、牡蛎礁和底栖鱼类的主要家园。大陆坡从大陆架边缘下降到深海沉积物的深海平原,被海底峡谷、海山和全球洋中脊系统打断。沿这些特征的热液喷口群落和冷泉生态系统支持着茂盛的管虫、喷口蟹、虾和特化软体动物群落,它们的能量不是来自阳光,而是来自硫和甲烷代谢细菌的化学合成。

在开阔海洋和陆地之间是潮间带,那里的生命必须忍受每日的淹没、海浪作用和空气暴露的循环。岩石海岸有藤壶、帽贝、贻贝、海星和藻类,排列成独特的垂直带。沙滩和泥滩从上方看似乎没有生命,但拥有大量的穴居蛤蜊、多毛类蠕虫和甲壳类动物,它们是迁徙涉禽的重要觅食地。

海带森林是大型褐藻的水下林分,沿着凉爽、营养丰富的温带海岸线形成密集的三维栖息地。巨藻(Macrocystis pyrifera)的叶状体从海底的固着器生长,可以从超过30米的深度到达海面,而牛海带、裂海带和几种Laminaria物种在其他温带海域形成类似结构的森林。海带冠层为密集的鱼类、无脊椎动物和哺乳动物群落提供庇护和食物,在地球上最具生产力的生态系统中名列前茅。

加利福尼亚、俄勒冈和华盛顿的北太平洋海带森林是海獭、加里波第雀鲷、岩鱼以及以海带为食的鲍鱼和海胆的标志性栖息地。在智利南部、阿根廷、南非、塔斯马尼亚和新西兰海域,海带森林被南方岩龙虾、鲍鱼和海胆啃食,它们为底栖鲨鱼、章鱼和多种温带鱼类提供掩护。大南方珊瑚礁环绕澳大利亚南部延伸超过8,000公里,是世界上最大的温带珊瑚礁系统之一,具有很高的特有性。

海带森林生态系统在很大程度上受到海胆啃食压力的影响。当海胆的捕食者(如海獭和大型岩龙虾)被移除时,海胆种群可以迅速扩张,将海带割成被称为海胆荒地的粉红色包壳藻类贫瘠区域。这种反馈循环是营养级联的经典例子,说明了少数关键物种在构建海洋栖息地中可以发挥的巨大作用。近几十年来,由于海洋热浪、海胆爆发和捕食性鱼类的丧失的综合作用,许多温带海岸线的海带出现了衰退。

红树林是耐盐的树木和灌木,沿热带和亚热带海岸线形成密集的森林。它们的支柱根、呼吸根和蜡质叶片使它们能够在大多数陆生植物无法生长的柔软、水涝、含盐土壤中繁衍生息。红树林稳定海岸线,过滤沉积物和营养物质,缓冲风暴潮,并作为具有巨大经济重要性的鱼类和贝类的重要育苗场,包括笛鲷、石斑鱼、虾和泥蟹。联合国粮食及农业组织估计,全球红树林覆盖超过100个国家,面积超过140,000平方公里。

孙德尔本斯位于恒河-布拉马普特拉河-梅格纳河三角洲河口,由印度和孟加拉国共享,是地球上最大的连续红树林,以在潮汐溪流中捕猎的孟加拉虎种群而闻名。大型红树林系统还分布在澳大利亚北部、尼日尔河和亚马逊河三角洲、印度尼西亚和菲律宾海岸以及中美洲部分地区。低温和盐水结冰将红树林限制在赤道约30度以内的纬度。

海草虽然表面上与海藻相似,但它们是从陆生祖先演化而来并定居于浅海沿岸水域的开花植物。海草草甸如大叶藻(Zostera)、龟草(Thalassia)和波喜荡草覆盖全球估计300,000平方公里,是地球上最高效的天然碳汇之一。海草床为幼鱼提供庇护,养育儒艮和绿海龟,并稳定沉积物以抵御波浪和洋流。它们与红树林和盐沼一起,因其在沿海沉积物中封存碳的作用而常被称为蓝碳生态系统。

北冰洋和南大洋各自拥有独特且高度繁盛的海洋群落,它们适应极端寒冷、强烈的季节性光照周期以及海冰的存在。尽管极地生态系统看起来严酷,但其寒冷、富含氧气的水域支持着丰富的生命,其边缘推动着世界上一些最具生产力的渔业和海鸟栖息地。

在南极洲周围的南大洋,关键物种是南极磷虾(Euphausia superba)。磷虾形成巨大的群体,总生物量可能达到数亿公吨,它们为蓝鲸、长须鲸和座头鲸、食蟹海豹、王企鹅、帝企鹅、阿德利企鹅和帽带企鹅、鱼类和飞行海鸟提供食物。帝企鹅在南半球冬季在海冰上繁殖,豹海豹在冰缘附近捕食企鹅和其他海豹,生长缓慢的南极犬牙鱼(以智利海鲈鱼销售)占据南极鱼类区系的顶端。

在北极,海冰和沿其底部繁盛的冰藻丰富群落支撑着一个食物网,支持北极鳕鱼、独角鲸、白鲸、弓头鲸、海象、环斑海豹和髯海豹以及北极熊。白令海、巴伦支海、楚科奇海和加拿大北极群岛拥有全球重要的海鸟栖息地,包括厚嘴海鸦、象牙鸥以及几种小海雀和绒鸭。环北极地区的土著居民数千年来一直捕猎海洋哺乳动物、鱼类和海鸟,并继续根据国际协议保持生存权。两极地区的快速变暖和海冰损失现在正在以加速的速度重塑这些生态系统。

海洋生物面临来自人类活动的广泛压力。联合国粮食及农业组织发布的两年一次的《世界渔业和水产养殖状况》报告(SOFIA)估计,超过三分之一的评估海洋鱼类种群以生物学不可持续的水平被捕捞,另有一半以最大可持续产量被捕捞,几乎没有剩余增长空间。引人注目的崩溃,如20世纪90年代初的西北大西洋鳕鱼渔业,表明持续过度捕捞可以多快地改变一个丰富的生态系统。兼捕,即非目标物种的意外捕获,每年在刺网、延绳钓和拖网中杀死数十万只海龟、海洋哺乳动物和海鸟。

气候变化正在推动海洋快速变暖、极地海冰流失、中层水域氧气减少以及被称为海洋酸化的表层pH值稳定下降。变暖的海水在大堡礁和西印度洋、西太平洋、加勒比海和红海引发了反复的大规模珊瑚白化事件,连续的白化年份使珊瑚礁恢复的时间更少。酸化使珊瑚、翼足类、软体动物和许多浮游生物更难构建碳酸钙骨骼。这些压力与过度捕捞、污染和沿海开发相互作用,方式复杂且往往是复合的,它们将海洋生物与生物群落和生态系统中涉及的更广泛模式紧密联系起来。

来自陆地的污染以多种形式到达海洋,从引发有害藻华和沿海死亡区的营养物质径流到在海洋食物网中积累的持久性有机污染物和重金属。塑料污染已成为现代海洋最明显的问题之一。每年流入海洋的塑料废物估计从几百万到超过一千万公吨不等,塑料现在在表层水、海冰、海滩沉积物、海鸟和海龟的胃中以及最深的海沟中都有记录。废弃的渔具或幽灵网在丢失或丢弃后很长时间内继续缠住海洋生物。

保护措施在多个尺度上运作。海洋保护区和其他有效的基于区域的保护措施在海洋的界定区域限制或管理人类活动。全球海洋的覆盖率从2000年的远低于1%增长到2024年的约8%,《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》承诺其缔约方到2030年有效保护至少30%的海洋(30x30目标)。2023年《联合国国家管辖范围以外区域海洋生物多样性协定》,称为BBNJ或公海条约,为位于任何国家专属经济区之外的三分之二海洋的保护区提供了法律框架。

物种特定保护措施补充了基于区域的措施。国际捕鲸委员会于1986年通过了全球商业捕鲸禁令,这使得蓝鲸、长须鲸和座头鲸的种群在许多海洋盆地中强劲恢复,尽管几个物种,包括北大西洋露脊鲸和加利福尼亚湾的小头鼠海豚,仍处于灭绝边缘。《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)规范鲨鱼、鳐鱼、珊瑚、海马、海龟和其他海洋物种的跨境贸易。IUCN红色名录提供了对海洋物种灭绝风险的最全面的全球评估,指导国家和国际保护优先事项。有关这些列表及其使用的更广泛背景,请参见濒危物种。

所有CountryReports内容的详细引文、数据参考和机构来源列在资料来源页面。以下政府机构、学术机构和科学计划是我们在海洋生物内容方面依赖的主要权威机构。每个链接指向该机构的主页或相关子网站。

政府科学机构

• 美国国家海洋和大气管理局(NOAA) — 美国负责海洋和大气的联邦机构,包括国家海洋渔业局、国家海洋局和国家海洋保护区办公室。
• NOAA国家海洋局 — 美国政府维护的海洋栖息地、珊瑚礁、海洋哺乳动物和保护区的权威概述。
• NOAA渔业局 — 美国水域的种群评估、受保护物种管理以及海洋哺乳动物和海龟研究。
• 美国鱼类和野生动物管理局 — 美国水域的海牛、海獭、北极熊和海象保护,以及海洋哺乳动物保护法计划。
• 联合国粮食及农业组织 — 渔业和水产养殖 — 两年一次的《世界渔业和水产养殖状况》(SOFIA)报告的发布者和全球渔业统计服务的管理者。

国家博物馆和研究机构

• 史密森尼学会海洋门户 — 由史密森尼学会国家自然历史博物馆与全球海洋研究合作伙伴共同维护的公共科学教育资源。
• 伍兹霍尔海洋研究所 — 世界上最大的私立非营利海洋研究机构之一;在热液喷口和深海生物学中使用的载人潜水器阿尔文号的运营商。
• 加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所 — 物理、化学、生物和地质海洋学的研究和教学,包括对渔业科学和海洋生态学的重大贡献。
• 蒙特雷湾水族馆研究所(MBARI) — 使用遥控潜水器在加利福尼亚海岸和全球范围内进行的领先深海生物学计划。
• 澳大利亚海洋科学研究所 — 对大堡礁、珊瑚海和澳大利亚西北大陆架的热带海洋研究。
• 海洋生物普查 — 为期十年的国际计划(2000-2010年),旨在编目海洋生物的多样性、分布和丰度,其结果继续为全球生物多样性数据库提供信息。

保护和国际组织

• IUCN濒危物种红色名录 — 对超过150,000种物种的全面全球灭绝风险评估,包括对鱼类、珊瑚、鲨鱼、鳐鱼、海洋哺乳动物和海鸟的广泛海洋覆盖。
• 海洋生物多样性信息系统(OBIS) — 由联合国教科文组织政府间海洋学委员会托管的开放访问全球海洋物种出现记录数据库。
• 受保护星球/世界保护区数据库 — 由联合国环境规划署世界保护监测中心和IUCN维护的海洋和陆地保护区官方登记册,用于跟踪30x30目标的进展。
• 国际捕鲸委员会 — 1946年成立的政府间机构,负责规范捕鲸并支持对大型鲸类的保护研究。
• 濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES) — 规范鲨鱼、鳐鱼、珊瑚、海龟、海马和其他列名海洋物种贸易的国际条约。
• 南极海洋生物资源养护委员会(CCAMLR) — 根据南极条约体系管理南极磷虾、犬牙鱼和南大洋其他生物资源的国际机构。

海洋生物学同行评审期刊

• 《海洋科学年度评论》 — 涵盖物理、化学、生物和地质海洋学的旗舰评论期刊。
• 《海洋科学前沿》 — 涵盖从深海生物学到渔业和海洋观测的全方位海洋科学的开放访问同行评审期刊。

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