微生物和海洋生态学的发展.doc

微生物与海洋生态学的发展

摘要：随着海洋开发的深入与全球变化问题的突出，海洋的生态系统受到严重破坏，能量循环与海生生物繁衍受阻。海洋生态学为解决这些问题提供了理论依据与科学保障，指引海洋的综合治理。而海洋微生物作为一个庞大的群体对海洋系统的生态学发展有着不可忽视的作用。本文将结合微生物对海洋生态系统的作用，简述海洋生态学的发展。
关键词：微生物 海洋生态
Abstract：With deep ocean development and global change issues outstanding, the marine ecosystem by serious damage and energy cycle and marine biological reproduction suffocate suffocate. Marine ecology to solve these problems to provide the theoretical basis and scientific security, comprehensive management guidelines of the ocean. And marine microorganisms as a large group of marine ecology has a role can not be ignored. This paper will be combined with the action of microorganisms on the marine ecosystem, the development of marine ecology were described in this paper.
Keyword:Microbial Marine ecology

引言：
随着海洋开发的深入与全球变化问题的突出，海洋生态学与人类的关系越来越密切。 当今面临的与海洋有关的几个突出间题即食物短缺、环境污染与“ 温室效应”，在不同程度上都是与海洋生态学过程相联系的，而且带有全球性。显而易见，海洋生态学的发展将日益受到人们的重视。
近几年来，随着科学技术的进步与社会经济的发展，人类对海洋环境的影响与改造能力也得到了极大提高。但是由于人们过分强调了人类自身发展需要，忽视了海洋生态系统的自我调节能力，使海洋生态系统受到严重威胁。海洋中大量的微生物在物质循环与生态平衡中起着非常重要的作用，我们便可以利用其分解特性，加强海洋生态环境修复，实现海洋生态的可持续发展。

1.海洋生态学概述
1.1海洋生态学的相关定义
海洋生态学是研究海洋生物及其与海洋环境间相互关系的科学。它是生态学的一个分支，也是海洋生物学的主要组成部分。通过研究海洋生物在海洋环境中的繁殖、生长、分布与数量变化，以及生物与环境相互作用，阐明生物海洋学的规律，为海洋生物资源的开发、利用、管理与增养殖、保护海洋环境与生态平衡等提供科学依据。
1.2海洋生态学的基本内容
海洋生态学的研究对象是生物的个体、种群、群落以及整个海洋生态系统。它研究各类海洋生物的繁殖生长与栖息营养、数量分布及其与有机、无机环境因子之间的相互关系，海洋生物群落的自然组合的特点与规律，不同生态类群（浮游生物、游泳生物、底栖生物等）的组成、分布、数量变化及其与海洋环境的关系，等等。包括个体生态、种群生态、群落生态与生态系生态。个体生态学以生物个体为研究对象，探讨生物与环境之间的关系，特别是生物体对环境的适应。它通过控制条件下的实验研究，检验生物体对各种海洋环境因子（如水温、盐度、光线、营养物与其他条件）的需要、耐受与适应范围，实验的结果可与自然观察相对照。其研究内容与方式属于实验海洋生物学范围。[1]

2.微生物对海洋生态环境的作用
海洋中的微生物包括细菌、真菌、放线菌及病毒等, 提供地球近一半的初级生产力，影响气候变化[2]，参与物质与能量循环[3]，并且为现代工业生产提供了重要的药物资源与酶资源[4]。开展海洋微生物多样性的研究对于了解微生物的生态功能与开发微生物资源有着十分积极的作用。海洋微生物多样性的研究一直是国内外学者研究的热点[5−7]。海洋环境中绝大多数微生物都是处于未可培养的状态[5]，近年来研究者对于未可培养微生物的研究大多是从分子生态学的角度出发，对其进行研究。海洋分子生态学作为一门新兴学科，将现代分子生物学技术与传统生态学理念有机结合，成为海洋环境微生物多样性研究的有力武器，有助于深化人们对于海洋微生物资源的认识。
海洋微生物种类丰富、数量庞大, 并且赋有复杂而重要的生态功能。微生物无时不在参与着海洋碳、氮、磷、硫等的生物地球化学过程。Dyhrman 等[7]研究认为海洋微生物群落能在磷浓度不断变化的海水中很好的生存，微生物对磷的代谢利用及磷的循环有促进作用；Hutchins 等。研究表明微生物群落能在含高浓度CO2的海水中生存，并参与了营养循环。海洋微生物对于海洋其他生物的生存代谢有重要的作用。

3. 微生物与海洋生态修复
3.1海洋污染物
人类在海洋中投放了大量的有毒有害物质，严重破坏了海洋的生态系统。海洋中的微生物通过一定的化学或物理方法对有毒物质进行降解，对海洋进行生态修复。现阶段海洋的污染物主要有石油烃化合物、重金属、致病微生物、耗氧物质、无机化合物、富营养化物质、热污染、放射性物质这八大类。
3.2海洋生态的生物修复
生物修复(bioremediation)是利用微生物将污染物降解与转化的过程，把有害的污染物转化为无污染物，重新参与到海洋生态的物质循环中去[8]。土著微生物、外来微生物、基因工程菌都可以用于海洋生态的生物修复，不过土著微生物代谢活性不高、生长速度慢，其数量容易受到污染物的影响。因此，通过大量接种降解污染物的高效菌，可以提高生物修复的速率。通过运用基因工程，将多种可以降解污染物的基因转入到同一个微生物中或者通过增加细胞内分解污染物的酶基因数量，也能使微生物降解污染物的能力得到很大的提升。据报道能够降解海洋石油污染物的微生物有200多种，分属于70个属，其中细菌40个属。石油主要通过脱氢作用、羟化作用与氢过氧化作用来进行分解代谢。这些反应的产物既可以用于微生物的自身合成，也可以氧化成CO2与H2O。
3.3 影响海洋微生物修复的因素
海洋微生物对海洋生态修复的效果也会受到很多方面因素的影响，主要有微生物的营养盐、电子受体、共代谢基质、污染物的物理化学性质这四个方面，如果能够很好地解决这些影响因素,海洋生态的修复就能取得很好的效果。

4.海洋生态环境现状分析
本世纪60 年代以来, 由于工农业生产的发展，海洋生物资源与环境局部恶化，人们认识到海洋生态学研究的重要性。“ 温室效应” 的加剧, 全球气候增暖,，促使生物学研究扩展到全球规模，而且包含了海洋生态学的内容甚至以它为主导。另一方面, 由于受到系统论、控制论、信息论、协同论等方法论与观点的影响，以及遥感、高精度测试与电子计算机等新技术条件的具备，海洋生态学进入了迅速与全面发展的新阶段。国际上先后组织进行的涉及海洋生态学的全球性或大规模研究计划有国际生物学研究计划( BI )P、人与生物圈计划( M A )B、国际地圈一生物圈计划(I G B )P、全球海洋生态系统动态研究与监测计划( G L O B E C )、大海洋生态系计划( L M )E、美国的陆缘生态系统研究网络计划( L M E R )、英国的环境变化研究网络计划( E c N ) 等约十余项, 先后对全球海洋初级生产力、碳贮库及其通量、上升流生态系、海洋微食物环与微生物循环，以及有关的海洋生态机制与动态过程，作了比较深入的研究，发表了许多研究报告与论著，1 9 8 4年出版的有关海洋生态过程的专著就有3部，最大持续产量理论、剩余生产力理论、最适渔获量理论、“ 粘液陷阱” 理论与新生产力、再生生产力、生物泵、大海洋生态系、能值(e me gr y , 是o du m 新近创造的一个术语，指某种能量含有另一种能量特别是太阳能的量，它可使能流、物流、货币流得以综合与相互换算) 等概念陆续出现，还基本形成了全球性生态环境长期监测网络，取得了重大进展, 进而认识到创建持续性生物圈的必要性与迫切性。

5.海洋生态学发展趋势
20世纪末, IOC与SCOR再次联合举办高层次讨论会，回顾过去近20年的海洋科学进展, 展望2020年海洋科学的可能发展。在这样的全球背景下，20世纪末这次对未来海洋科学发展的展望不再以各学科作为其探讨的方式, 而是从一些世界所关注的问题来看海洋科学发展。这些问题包括承受重压的海岸带及近海海洋生态系统、海洋与气候变化、海洋渔业科学与可持续发展渔业、海洋产业的海洋学研究、海洋运输与国防对海洋环境信息的需求。另外，这次讨论还对业务海洋学、海洋学仪器设备，以及与海洋科学有关的国际合作与发展中国家能力建设等作了展望。在讨论会的基础上，总结出未来20年重要海洋科学技术发展在10个方面的展望:
(1)卫星遥感与现场观测网的结合，包括生物与化学的新观测方法。
(2)信息革命带来的社会普及化与海洋学数据共享。
(3)包括实时数据同化的建模能力的全球化共享。
(4)分子探针等高新技术促成海洋生物功能多样性认识的可能。
(5)气候变化及其对海洋生态系统的影响。
(6)海洋倾废纳污与海洋生态系统。
(7)深海海底生物圈。
(8)海岸带与近海生态系统的可持续利用。
(9)海洋学科交叉的持续整合。
(10)海洋生态系统与负责任渔业。
可以看出，这10个方面皆与海洋生态系统研究有密切的关联。

参考文献：
[1]Madsen E L. Metermining in situbiodeg radation: Facts and Challeng es [J]. Evrion. Sci. Technol,1991, 25( 10): 1663- 1672.
[2]　Ronald, M Atla s. Bior emediatio n o f petro leum bio deg ra da tion [J]. Bio. Sci. 1995, 45( 5): 332- 338.
[3]Pritchard P H, Costa C F. EPA’ s Alaskaoi spillbior emediation project environ [J]. Sci Technol, 1991,25( 3): 372- 379.
[4]Pritchard PH, Mueller J G, Rogers JC, et al.Oil Spill bior emendiation: Experiences, lesso ns and resuts from the Exx on Valdex in Alaska [J]. Biodeg radation, 1992, 2( 2- 3): 315- 335.
[5]郭楚玲,郑天凌,洪华生.多环芳烃的微生物降解与生物修复[J].海洋环境科学, 2000, 19( 3): 24- 29.
[6]郭楚玲,哈里德,郑天凌,等.海洋微生物对多环芳烃的降解[J].台湾海峡, 2001, 20( 1): 43- 47.
[7]蔡立哲,洪华生,邹朝中,等.台湾海峡南部海洋线虫种类组成及其取食类型[J].台湾海峡, 2000, 19( 2):212- 217.
[8]郑天凌,薛雄志,李福东,等.海洋微生物在环境生态中的作用[J].海洋科学, 1994( 3): 35- 38.