珊瑚礁生态系统概论TheOverviewofCoralReefEcosystem
(1)深水珊瑚礁
典型的深水珊瑚礁位于水深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。(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。
图3.1水温常年高于20°C的地区
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。
根据礁体与岸线的关系,分为岸礁、堡礁和环礁。(1)岸礁
岸礁,沿大陆或岛屿岸边生长发育,亦称裙礁或边缘礁。岸礁沿着大陆或者岛屿的边缘形成。大多数沿岸珊瑚礁是裙礁。裙礁的形成需要一定的条件,在大量淡水入海的地方(比如亚马孙河的入海口)裙礁无法形成。塞舌尔是一个远洋裙礁的例子。(2)堡礁
堡礁,又称堤礁,是离岸有一定距离的堤状礁体,它与陆地以潟湖隔开。堡礁位于大陆架的边缘,它在大洋与大陆架的浅水之间形成了一个屏障。堡礁可以是因为大陆下沉由裙礁演化而成。最著名的堡礁是澳大利亚的大堡礁。
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(3)环礁
环礁一般是由火山岛周围的裾礁演化而成的。通过风化岛屿逐渐被消磨,最后沉到水面以下,最后只剩下一个环绕着一个暗礁的环礁。海底下沉和海面上升也会形成环礁。马尔代夫由26个这样的环礁组成。
根据形态分出台礁、点礁、塔礁和礁滩等类型。(1)台礁
台礁,呈台地状高出附近海底,但无潟湖和边缘隆起的大型珊瑚礁,也称桌礁。
(2)点礁
点礁,即斑礁,是堡礁和环礁潟湖中的礁体,大小不等,形态多样。(3)塔礁
塔礁,兀立于深海、大陆坡上的细高礁体。(4)礁滩
礁滩,也称礁坪。是匍匐在大陆架浅海海底的丘状珊瑚礁。
图3.2岸礁(即裙礁)、堡礁、环礁的区别
3.3珊瑚礁的基本相带
珊瑚礁由3个基本相带组成,即礁前带、礁核带和礁后带:
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(1)礁前带
包括礁前塌积和礁前斜坡两个亚相。前者位于后者的下方,坡度和缓,塌积物主要来源于礁核,粗细混杂,大礁块直径达数米。细小的生物碎屑也不少,这些沉积物在重力作用下,以崩塌和滑移等方式运移并堆积。礁前斜坡亦称礁坪前坡,坡度达50°以上,其上限与珊瑚丛生带呈过渡渐变关系,平面上呈槽沟与礁脊相间排列的锯齿状槽沟-礁脊系,礁前斜坡一般为硬底质。(2)礁核带
包括珊瑚丛生带、砾堤(或藻脊)、礁坪和礁塘等4个亚相。珊瑚丛生带的珊瑚不仅向海方增长,并以低潮线为上限向上繁衍,最终的结果是扩大礁坪。在波浪、潮流和风暴潮作用下,珊瑚丛生带为礁体其他相带提供了丰富的碳酸盐沉积物。砾堤(或藻脊)展布在礁坪前缘,一般高出礁坪1米以上,抗浪性强,砾堤由礁块或礁砾组成,物质来源于珊瑚丛生带,通常由波浪、风暴潮上掀堆积。大洋环礁的砾堤,常被孔石藻、石叶藻等包壳粘生,形成藻脊。礁坪亦称礁平台,是珊瑚礁的主体,主要由珊瑚礁岩构成。礁坪的发展上限为低潮线,表面因珊瑚群丛构成的圆桌状突起(黑圆石)和不规则延伸的溶沟切割而崎岖不平,有的还发育有珊瑚和贝壳碎屑组成的砂(或砾)斑堆积,礁坪上松散生物屑沉积物的粒径由海向内变细。礁塘界于礁坪与海滩之间,深几十厘米至数米,底质为砂质。(3)礁后带
包括海滩、砂坝(或灰砂岛)和泻湖3个亚相。海滩是向礁坪倾斜的潮间带,由珊瑚屑等生物砂组成,岸礁的海滩有少量陆源碎屑,海滩砂可被文石、高镁方解石等碳酸盐类矿物胶结形成海滩岩;砂坝(或灰砂岛)位于潮上带,由珊瑚等生物砂(砾)组成,岸礁区的砂坝可见陆源碎屑,一般高3~5米;泻湖是堡礁和环礁所特有的相,平均深度为45米,可分出泻湖斜坡、点礁和湖底3个微相,泻湖斜坡与点礁周边有分枝状珊瑚生长,湖底为灰泥(南海黄岩岛环礁)或珊瑚泥(太平洋比基尼环礁)沉积。
3.4珊瑚礁的分布
大多数珊瑚礁位于赤道两侧南北纬30o以内。全世界的珊瑚礁总面积估计为28.43万平方公里,约占热带大陆架面积的3%。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,大西洋-加勒比海地区占7.6%,少量分布在东太平洋。其中仅东南亚就占32.3%的面积,太平洋(包括澳大利亚)占40.8%。
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图1.2珊瑚礁分布图
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礁。
我国的珊瑚礁海岸,大致从台湾海峡南部开始,一直分布到南海。但是真正完全由珊瑚及其他造礁生物所形成的珊瑚岛知道北纬16o附近的西沙群岛才出现。
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第四章珊瑚礁的生物群落多样性
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。
据美国《科学》杂志在线新闻报道,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。”
4.1珊瑚的“左邻右舍”
在珊瑚丛周围栖息和生活的生物,种类繁多,千奇百怪;他们的生活又与珊瑚礁的建成休戚相关,有的种类只能适应珊瑚礁环境,在这以外就不能生存。人们把珊瑚的这些“左邻右舍”归为一类,称为喜礁生物。
按照喜礁生物的居住条件,可以把它们大致分成三类:第一类是生活在表面附近的生物,它们能够用自动或被动的方法在水层内活动,如浮游动物和鱼类;第二类是定居在礁表面上的生物,如软体动物、棘皮动物、节肢动物、有孔虫和藻类等,其数量之多,种类之杂,
4.2群落的基本饵料——浮游生物
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