1. 海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)

海洋中氧平衡 海洋生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用,，能有效地緩解CO2濃度的增加。

海洋持有的碳比大氣多50倍,，其中大部分是以碳酸鹽（CO22－）和碳酸氫鹽（HCO－2）離子的形式存在,。海洋吸收CO2的能力大致相當于通常所估計的礦物燃料的貯藏量,。雖然海洋對大氣CO2的緩解作用主要取決于海洋的混合程度和酸堿度，但海洋浮游植物的潛在作用不可忽視,。在海洋表層,，浮游植物通過光合作用將海水中溶解的無機碳轉(zhuǎn)化為有機碳，水中CO2分壓降低,；在其初級生產(chǎn)過程中,，還需從海水中吸收溶解的無機鹽，如硝酸鹽和磷酸鹽,，這使得表層水的堿度升高,，也將降低水中的CO2分壓。這兩個過程造成空氣――海洋交界面兩側(cè)的CO2分壓差，促進大氣CO2向海水的擴散,。同時,，由于向海底沉降的有機顆粒攜帶的營養(yǎng)鹽分解成無機鹽的速率非常緩慢，使得表面水的碳含量比深度超過1000米處海水中的碳含量低10%,。海洋表層的這一生物動力學過程,，也被稱之為“生物學泵”。海洋生物光合作用形成的有機碳沉積到海底,，它們分解返回大氣速度很慢,。這一點與陸地生物圈顯然存在很大差異。因為陸地生物圈的碳匯比較容易釋放出來,，如大面積森林砍伐,、土地利用等。估計海洋生物光合作用利用的總碳量約為3×1010－4×1010 t/a,。這個值代表海洋光合作用的總碳匯,，其對大氣CO2的凈匯還取決于有機碳分解的返回能量。

2. 海洋微生物如何參與碳循環(huán)

碳循環(huán)包括：

1.有機體和大氣之間的碳循環(huán)

綠色植物從空氣中獲得二氧化碳,，經(jīng)過光合作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖,，再綜合成為植物體的碳化合物，經(jīng)過的傳遞,，成為動物體的碳化合物,。植物和動物的呼吸作用把攝入體內(nèi)的一部分碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放入大氣，另一部分則構(gòu)成生物的機體或在機體內(nèi)貯存,。動,、植物死后，殘體中的碳,通過微生物的分解作用也成為二氧化碳而最終排入大氣,。大氣中的二氧化碳這樣循環(huán)一次約需20年,。一部分（約千分之一）動、植物殘體在被分解之前即被沉積物所掩埋而成為有機沉積物,。這些沉積物經(jīng)過悠長的年代,，在熱能和壓力作用下轉(zhuǎn)變成礦物燃料──煤、石油和天然氣等,。當它們在風化過程中或作為燃料燃燒時,，其中的碳氧化成為二氧化碳排入大氣。人類消耗大量礦物燃料對碳循環(huán)發(fā)生重大影響,。

2.大氣和海洋之間的二氧化碳交換

二氧化碳可由大氣進入海水,，也可由海水進入大氣。這種交換發(fā)生在氣和水的界面處,，由于風和波浪的作用而加強,。這兩個方向流動的二氧化碳量大致相等,，大氣中二氧化碳量增多或減少，海洋吸收的二氧化碳量也隨之增多或減少,。

3.碳質(zhì)巖石的形成和分解

大氣中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成為碳酸,，碳酸能把石灰?guī)r變?yōu)榭扇軕B(tài)的重碳酸鹽，并被河流輸送到海洋中,。海水中的碳酸鹽和重碳酸鹽含量是飽和的,，接納新輸入的碳酸鹽，便有等量的碳酸鹽沉積下來,。通過不同的成巖過程，又形成為石灰?guī)r,、白云石和碳質(zhì)頁巖,。在化學和物理作用（風化）下，這些巖石被破壞,，所含的碳又以二氧化碳的形式釋放入大氣中,。火山爆發(fā)也可使一部分有機碳和碳酸鹽中的碳再次加入碳的循環(huán),。碳質(zhì)巖石的破壞,，在短時期內(nèi)對循環(huán)的影響雖不大，但對幾百萬年中碳量的平衡卻是重要的,。

4.人類活動的干預

人類燃燒礦物燃料以獲得能量時,，產(chǎn)生大量的二氧化碳。從1949年到1969年,，由于燃燒礦物燃料以及其他工業(yè)活動,，二氧化碳的生成量估計每年增加4.8％。其結(jié)果是大氣中二氧化碳濃度升高,。這樣就破壞了自然界原有的平衡,，可能導致氣候異常。礦物燃料燃燒生成并排入大氣的二氧化碳有一小部分可被海水溶解,，但海水中溶解態(tài)二氧化碳的增加又會引起海水中酸堿平衡和碳酸鹽溶解平衡的變化,。礦物燃料的不完全燃燒會產(chǎn)生少量的一氧化碳。自然過程也會產(chǎn)生一氧化碳,。一氧化碳在大氣中存留時間很短,，主要是被土壤中的微生物所吸收，也可通過一系列化學或光化學反應轉(zhuǎn)化為二氧化碳,。

溫室效應：大氣中二氧化碳,、甲烷等氣體濃度的增加，就像在地球大氣中遮擋了一層玻璃一樣,，使太陽帶給地表的熱量難以向空中散發(fā),，從而導致地表溫度增高,，這也就是人們常說的溫室效應。

空氣中二氧化碳的濃度為什么會不斷增高呢,？這主要是人類不合理活動所導致的,。目前全世界每年向大氣中排放的二氧化碳高達50億噸，它們破壞了全球的碳循環(huán),。這些二氧化碳主要是由煤,、石油,、天然氣等燃料燃燒產(chǎn)生的。當然，過度砍伐森林,、開墾草原，使地球上利用二氧化碳進行光合作用的植物數(shù)量急劇減少也是促進二氧化碳急劇鄭家的重要原因,。

3. 海洋在碳循環(huán)中的作用

海洋循環(huán)主要指海洋中的物質(zhì)和熱量的循環(huán)流動,，其主要形態(tài)可分為海上內(nèi)循環(huán)和海陸間循環(huán)。海上內(nèi)循環(huán)指海洋面上的水蒸發(fā)成水汽,，進入大氣后在海洋上空凝結(jié),，形成降水又回到海洋的局部水分交換過程。海陸間循環(huán)則包括海洋表面的水經(jīng)過蒸發(fā)變成水汽,，水汽上升到空中隨氣流運行,，被輸送到大陸上空，其中一部分在適當條件下凝結(jié),，形成降水,。降落到地面的水，一部分沿地面流動,，形成地表徑流,；一部分滲入地下形成地下徑流。二者經(jīng)過江河匯集,，最后又回到海洋,。

4. 海洋中的碳循環(huán)過程

地球上的碳循環(huán)主要表現(xiàn)為自然生態(tài)系統(tǒng)的綠色植物從空氣中吸收二氧化碳，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為碳水化合物并釋放出氧氣,，同時又通過生物地球化學循環(huán)過程及人類活動將二氧化碳釋放到大氣中,。

自然生態(tài)系統(tǒng)的綠色植物將吸收的二氧化碳通過光合作用轉(zhuǎn)化為植物體的碳水化合物，并經(jīng)過食物鏈的傳遞轉(zhuǎn)化為動物體的碳水化合物,，而植物和動物的呼吸作用又把攝入人體內(nèi)的一部分碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放入大氣,，另一部分則構(gòu)成了生物的有機體貯存下來。

5. 海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程

海洋碳循環(huán)可以分為三個方面,。

第一方面是“碳酸鹽泵”,，就是大氣中的CO2氣體被海洋吸收，并在海洋中以碳酸鹽的形式存在,；

第二方面是“物理泵”,，即混合層發(fā)展過程和陸架上升流輸入,，它與海洋環(huán)流密切相關(guān)；

第三方面是“生物泵”,，即生物凈固碳輸出,，

6. 海洋中的碳循環(huán)

1、珊瑚礁能維持漁業(yè)資源

對許多具有商業(yè)價值的魚類而言,，珊瑚礁提供了食物來源及繁殖的場所,。健康的珊瑚礁系統(tǒng)每年漁業(yè)產(chǎn)量達35t/km2 ，全球約10%的漁業(yè)產(chǎn)量源于珊瑚礁地區(qū),。

2,、珊瑚礁可以保護海岸線。

珊瑚礁對于保護脆弱的海岸線免于被海浪侵蝕起了重要的作用,。健康的珊瑚礁就好象自然的防波堤一般,，約有70-90%的海浪沖擊力量在遭遇珊瑚礁時會被吸收或減弱，而珊瑚礁本身會有自我修補的力量,。死掉的珊瑚會被海浪分解成細沙，這些細沙豐富了海灘,，也取代已被海潮沖走的沙粒,。

3、珊瑚礁作為我們醫(yī)療藥材的重要來源,。

珊瑚礁還是海洋藥物的重要原材料,，如珊瑚骨骼移植、牙齒和面部改造等,；珊瑚礁中生物數(shù)量眾多意味著許多動植物本身可制造化學物質(zhì)以抵抗其它競爭者及保護自身安全,。這些化學物質(zhì)對人類可能就是極大的資產(chǎn)。

4,、珊瑚礁對優(yōu)化地球上大氣環(huán)境環(huán)扮演重要角色

珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)主要有C,N,P和Si 4種元素的生物地球化學循環(huán),，包括固氮、CO2/Ca的貯存與控制,、廢物清潔等過程,。有珊瑚礁生物參與的生物化學過程和營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)對于維持和促進全球碳循環(huán)有重要作用。珊瑚蟲可將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徕}骨骼,，有助于降低大氣溫度,。同時，這種神武化學過程也維持了全球鈣平衡,，

每年由珊瑚礁沉淀輸送到海洋中的鈣約有1.2*1013mol,。對于環(huán)境研究也具有很高的科學價值，包括檢測和污染記錄,、氣候記錄,。如礁棲生物與可用作污染監(jiān)測的指示種,，造礁珊瑚特別是濱珊瑚可用來重建熱帶表層古海水溫度等。

5,、珊瑚礁是重要的文化教育和生態(tài)旅游基地,。

愈來愈多的潛水觀光客在尋找全球各地原始珊瑚礁。因此,，健康的珊瑚礁是具有強烈吸引力的,。珊瑚礁鑒于其豐富的環(huán)境、生態(tài)及生物多樣性,，是理想的海洋生態(tài)科研,、科普教育基地，并可提供以珊瑚礁生態(tài)為主題的文化產(chǎn)品,。珊瑚礁是海洋中的奇異景觀,，為發(fā)展濱海旅游業(yè)提供了條件。珊瑚礁個中物質(zhì)形態(tài)造型奇特,，千姿百態(tài),，很有觀賞價值。此外,，由于珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的存在,，為人類帶來了美學和藝術(shù)靈感，并提供文化,、精神,、道德、信念和宗教等服務(wù)價值,，是人類共同的自然文化遺產(chǎn),。

7. 海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量

海洋循環(huán)主要指海洋中的物質(zhì)和熱量的循環(huán)流動，其主要形態(tài)可分為海上內(nèi)循環(huán)和海陸間循環(huán),。

海上內(nèi)循環(huán)指海洋面上的水蒸發(fā)成水汽,，進入大氣后在海洋上空凝結(jié)，形成降水又回到海洋的局部水分交換過程,。

海陸間循環(huán)則包括海洋表面的水經(jīng)過蒸發(fā)變成水汽,，水汽上升到空中隨氣流運行，被輸送到大陸上空,，其中一部分在適當條件下凝結(jié),，形成降水。

降落到地面的水,，一部分沿地面流動,，形成地表徑流；一部分滲入地下形成地下徑流,。二者經(jīng)過江河匯集,，最后又回到海洋,。