第一节 生态系统
生态系统一词由英国生态学家坦斯利（A.G.Tansley）于1935年首先提出。此后，著名生态学家奥德姆（E.P.Odum）1971年指出：生态系统就是包括特定地段中的全部生物和物理环境的统一体。具体来说，生态系统是一定空间内生物和非生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作用、相互依存所构成的一个生态学功能单位。
地球上有无数大大小小的生态系统，按栖息地划分有陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统[1]。陆地生态系统分为自然生态系统和人工生态系统：自然生态系统包括湿地、草原、荒漠和森林（热带雨林、亚热带常绿阔叶林、夏绿阔叶林、北方针叶林）；人工生态系统包括城市生态系统和农田生态系统。淡水生态系统分为静水生态系统和流水生态系统，此外还有较为特殊的河网。海洋生态系统分为海岸带与浅海生态系统（河口区、岩岸潮间带和沙滩、红树林、珊瑚礁、海藻场和海草场、浅海—陆架区）、深海生态系统（大洋区、深海底、热液口）和极地海区生态系统。
一、陆地生态系统
1．自然生态系统
（1）湿地
《国际湿地公约》对湿地的定义为：不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有静止或流动，或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6米的水域[2]。
湿地在世界各地都有广泛分布，且拥有众多野生动植物资源，是生物多样性的摇篮，也是世界上生产力最高的生态系统之一。湿地养育了高度集中的鸟类、哺乳类、爬行类、两栖类、鱼类和无脊椎物种，也是植物遗传物质的重要储存地。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地，因此湿地被称为“鸟类的乐园”。湿地还有强大的生态净化作用，在全球生态平衡中扮演着极其重要的角色，因而有着“地球之肾”的美名。
湿地类型多种多样，通常分为自然和人工两大类。自然湿地包括沼泽地、泥炭地、湖泊、河流、海滩和盐沼等，人工湿地主要有水稻田、水库、池塘等。据资料统计，全世界共有自然湿地856万平方公里，占陆地面积的6.4%[3]，却为地球上20%的已知物种提供了生存环境，具有不可替代的生态功能。
（2）草原
草原是由耐寒的旱生多年生草本植物为主（有时为旱生小半灌木）组成的植物群落。草原是陆地上面积最大、分布最广的典型生态系统[4]，是陆地的“皮肤”，在防风固沙、水土保持、涵养水源、调节气候、净化空气等方面发挥着巨大作用[5]。
根据草原的组成和地理区域，可分为温带草原和热带草原两类。温带草原分布在南、北半球的中纬度地带，夏季温和，冬季寒冷，春季或晚夏有明显的干旱期；由于低温少雨，草群较低，以耐寒旱生禾草为主。热带草原分布在热带、亚热带，在高大禾草背景上散生一些不高的乔木。草原群落的季相变化非常明显，受雨水影响很大，主要建群植物都是在6～7月份雨季开始时生长发育才达到旺盛时期。草原动物区系很丰富，有大型哺乳类动物，如长颈鹿、野驴、野牛等，还有众多的啮齿类和鸟类，以及丰富的土壤动物和微生物。
在欧亚大陆，草原植被西自欧洲多瑙河下游起向东呈连续带状延伸，经罗马尼亚、苏联、蒙古，直达我国内蒙古自治区等地境内，形成世界最宽广的草原带。在北美洲，自北方的南萨斯喀彻河开始，沿纬度方向直达雷达河畔，形成南北走向的草原带。此外，在南美洲（阿根廷及乌拉圭境内）、大洋洲和非洲也有草原分布。
（3）荒漠
荒漠生态条件极为严酷，夏季炎热干燥，冬季严寒，日温差大，有时可达80℃；年降水量少于250毫米，多大风和尘暴，物理风化强烈，土壤贫瘠。荒漠的植被主要由耐旱和超旱生的半乔木、半灌木、小半灌木和灌木植被组成，地带性土壤为灰漠土、灰棕漠土和棕漠土[6]。
荒漠植被十分稀疏，且植被种类非常贫乏。荒漠植物的叶片极度缩小或退化为完全无叶，植物体被白色茸毛，以减少水分丧失和抵挡日光灼晒，这类植物属于少浆液植物；有的植物体内有贮水组织，为多浆液植物；还有的植物在降雨期间迅速生长发育，在旱季或冬季到来前完成生活周期。荒漠动物主要是爬行类、啮齿类、鸟类以及蝗虫等。荒漠的生物多样性比森林和草原都低。
荒漠植被主要分布在亚热带和温带的干旱地区。从非洲北部大西洋岸起，向东经撒哈拉沙漠、阿拉伯半岛的大小内夫得沙漠，鲁卜哈利沙漠、伊朗的卡维尔沙漠和卢特沙漠，阿富汗的赫尔曼德沙漠，印度和巴基斯坦的塔尔沙漠，中亚荒漠和我国西北及蒙古的大戈壁，形成世界上最为壮观而广阔的荒漠区，即亚非荒漠区。此外，在南、北美洲和澳大利亚也有较大面积的沙漠。
（4）森林
森林生态系统是陆地生态系统中面积最大、最重要的自然生态系统，分布在湿润或较湿润的地区，主要特点是动植物种类繁多，群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于较稳定的状态。在陆地上，典型森林生态系统从低纬度地带到高纬度地带的分布依次为热带雨林、亚热带常绿阔叶林、夏绿阔叶林、北方针叶林等。
热带雨林。热带雨林主要分布于赤道南北纬5°～10°以内的热带气候地区。热带雨林全年高温多雨，雨量分配均匀，无明显季节变化，年平均温度25～30℃，年均降雨量通常超过2000毫米，部分地区高达6000毫米，空气相对湿度90%以上，由耐阴、喜雨、喜高温、结构层次不明显、层外植物丰富的乔木植物群落组成。热带雨林是地球上生物多样性最富集的地区，仅占陆地面积7%的热带雨林容纳了地球上半数以上的生物物种[7]。热带雨林中植物终年生长发育；树木种类特别丰富，大部分都是高大乔木；树干高大挺直，分枝小，树皮光滑，常具板状根；茎花现象（花生在无叶木质茎上）很常见；群落结构复杂，树冠不齐，分层不明显；藤本植物及附生植物极丰富，在阴暗的林下地表草本层不茂密；寄生植物很普遍。此植被特点给生活在雨林中的动物提供了常年丰富的食物和多种多样的栖息场所，因此热带雨林是地球上动物种类最丰富的地区，但以小型、树栖动物为主，大象、河马等大型动物一般仅活动于雨林边缘或稍开阔的河谷地区[1]。
亚热带常绿阔叶林。亚热带常绿阔叶林分布在南北纬25°～35°的亚热带气候区。亚热带常绿阔叶林地区四季分明、温暖湿润，年平均气温在15℃左右。冬季温暖，夏季炎热潮湿，年降水量大于1000毫米，主要集中在夏季。亚热带常绿阔叶林主要由樟科、壳斗科、山茶科、金缕梅科等科的常绿阔叶树组成。亚热带常绿阔叶林中优势种群叶片椭圆形，革质，具光泽，没有茸毛，叶面向着太阳光，能反射光线，所以这类森林又称为“照叶林”。此外，亚热带常绿阔叶林没有热带雨林中常见的板根、老茎生花和叶附生现象。群落高度一般为15～20米，很少超过30米。灌木层多为常绿种类。草本层一般以蕨类植物为主，其次是莎草科和禾本科的种类。藤本植物比热带雨林少，基本攀缘于林下，而达不到林冠的上层。附生植物的种类较热带雨林大为减少，主要是兰科植物和苔藓地衣。动物种类较为丰富，主要的哺乳动物是猴类和鹿类；中国西南地区的熊猫则是世界上最濒危的珍稀动物之一，日本的日本小睡鼠是东亚唯一睡鼠，而澳大利亚众多有袋动物都是独特的动物类群。
夏绿阔叶林。夏绿阔叶林，又称温性落叶阔叶林，为温带海洋性气候或温带季风气候条件下形成的地带性植被。夏绿阔叶林地区四季分明，夏季炎热多雨，冬季寒冷。年降水量为500～1000毫米，降水多集中在夏季。夏绿阔叶林主要由夏季长叶、冬季落叶的杨柳科、桦木科、壳斗科等科的乔木树种组成。夏绿阔叶林有明显的季相变化，夏季叶鲜绿，质地较薄，无革质硬叶现象，通常无茸毛，林冠郁闭；秋季叶片枯黄；冬季完全无叶；春季复出新叶。树干和树枝有厚的皮层保护，具坚实的芽鳞。乔木层下有灌木层和草本层，草本层也有季相变化。藤本植物不发达，附生植物以苔藓和地衣为主。植物资源丰富，各种温带水果品质好。哺乳动物有鹿、獾、棕熊、野猪、狐狸、松鼠等，鸟类有雉、莺等，还有各种各样的昆虫。
北方针叶林。北方针叶林又称泰加林，是寒温地带性植被。北方针叶林夏季温凉、冬季严寒。一年中气温低于4℃的时间长达6个月之久，超过10℃的只有1～4个月。年平均降雨量300～600毫米，集中在夏季。北方针叶林主要由针叶树种组成。北方针叶林外貌十分独特，易与其他森林区别。由云杉属和冷杉属组成的针叶林，林下阴暗，为阴暗针叶林；松属和落叶松属组成的针叶林，林下较明亮，为明亮针叶林。优势树种树木纤直，高15～20米，但多长成密林，叶均缩小呈针状，具有各种抗旱耐寒的结构，是对生长季短和低温的生理性适应。群落结构极其简单，乔木层由一两个树种组成，下层一个灌木层（各种浆果灌木）、一个草木层（悬钩子、欧洲越林等）和一个苔原层（地衣、苔藓和该类植物）。动物种类较多，有大量土壤动物（以小型节肢动物为主），动物活动的季节性明显，有的种类冬季南迁，多数冬眠或休眠与贮食结合。
2．人工生态系统
（1）城市生态系统
城市生态系统是城市居民与其环境相互作用而形成的统一整体，也是人类对自然环境的适应、加工和改造而建设起来的特殊人工生态系统[8]。城市生态系统由自然系统、经济系统和社会系统组成。城市中的自然系统包括城市居民赖以生存的基本物质环境，如阳光、空气、淡水、土地、动物、植物、微生物等；经济系统包括生产、分配、流通和消费的各个环节；社会系统涉及城市居民社会、经济及文化活动的各个方面，主要表现为人与人之间、个人与集体之间以及集体与集体之间的各种关系。城市生态系统是非常脆弱的生态系统，容易对其他生态系统造成强大的冲击和干扰[8]。
城市生态系统有以下特征：①人为主导性。人起着重要的支配作用，也是这一生态系统的最终受益者。②对其他生态系统的依赖性。维持城市运作需求其他生态系统（如农田生态系统、森林生态系统、草原生态系统、湖泊生态系统、海洋生态系统）提供种类多样、数额巨大的能量和物质；同时，城市中人类在生产活动和日常生活中所产生的大量废物，由于不能完全在本系统内分解和再利用，必须输送到其他生态系统中去。③空间异质性。城市植被和水体高度的空间破碎化、社会经济资源和人口组成的空间差异也决定了城市的空间异质性。④多功能性。可为人类提供多样化的生态系统服务。⑤动态性。城市快速扩展带来的土地利用、人口增长、经济增长等变化会影响其生态系统。⑥社会经济属性。城市居民社会经济状况（收入水平、经济条件、种族、受教育程度、信仰等）与其周围生态系统的功能（生物多样性、绿地覆盖度、绿地管理强度等）密切相关[9]。
（2）农田生态系统
农田生态系统是人类为了满足生存需要在自然基础上经人工控制形成的生态系统，是农业生态系统中的亚生态系统。农田生态系统中，依靠土地资源和以农作物为主的生物群落与其生态环境间进行物质能量交换及相互作用，在人类参与和主宰下，农田生产人类所需食物和其他农产品，人的作用一旦消失，农田生态系统就会很快退化。农田生态系统具有多种社会、经济、生态功能，是地球上最重要的生态系统之一，提供着全世界66%的粮食供给[10]。
农田生态系统与自然生态系统相比具有以下特点：①目的性。农田生态系统最主要的目的是进行农产品生产以满足人类社会生存和发展的需要。②开放性。农田生态系统的物质循环和能量流动是开放式的，它通过粮、油、饲等形式向外界输出大量能量，人又通过化石燃料、人畜力、有机肥等辅助能向它补充能量。③高效性。人类通过选育高产作物品种、施肥、灌水、防治病虫草害等措施创造作物适宜的生长环境，显著提高目标产品的产量，因而农田生态系统的初级生产力比自然生态系统高。④易变性。农田生态系统的运行既要遵循自然生态规律，又要服从社会和经济的共同需要，人类会采取多种管理措施以获得最多的符合市场需要的农产品和最大的经济效益，因而农田生态系统结构及生态过程的变动性远高于自然生态系统。⑤脆弱性与依赖性。农田优势物种为一个或少数几个作物种群，伴生生物为杂草、昆虫、土壤微生物、鼠、鸟及少量其他小动物，再加上大量杀虫剂和除草剂使用，其生物多样性较低，营养结构简单，自我调节能力很弱[10]。
二、淡水生态系统
淡水生态系统占地球表面较小的部分，但它对人类却非常重要，它是家庭和工业用水最方便最廉价的来源；在水文循环中起着“关键环节”的重要作用；并且提供很方便而又极廉价的废物处理系统[1]。
1．静水生态系统
静水生态系统是指不流动或很少流动的水体，如池塘、湖泊、水库、沼泽、酸沼地等。静水生态系统边界明显，大多面积较小，深度也相对较浅；在能量、物质流动过程中处于半封闭状态。静水水体因水的流动性小或不流动，因此底部沉积物较多，水的温度、溶解氧、二氧化碳、营养盐类等分层现象明显，特别是深水湖泊。
静水水体生物群落比较丰富多样，并有明显分层与分带现象。在光线能透射到的沿岸带浅水区，其生产者为有根的或底栖植物、浮游或漂浮植物。随着水深加大，一般依次为挺水植物带、漂叶植物带和沉水植物带。其消费者主要为浮游生物和鱼类、两栖类及昆虫。在水面开阔的敞水带，生产者主要是硅藻、绿藻和蓝藻。消费者由浮游动物和鱼类组成，其中鱼类为优势种群。在深水带，由于基本没有光线，生物主要从沿岸带和湖沼带获得食物，其组成是生活在水和淤泥中间的细菌、真菌和无脊椎动物，这些生物都有在缺氧环境下生活的能力。各类水生生物群落之间及其与水环境之间维持着特定的物质循环和能量流动，构成一个完整的生态单元。
2．流水生态系统
流水生态系统是指流动水体的生态系统，包括各种沟渠、泉水、溪流、江河等生态系统。它的贮水量大约占内陆水体总水量的0.5%。流水生态系统水流不停、氧气丰富，与周围的陆地环境有较多的联系，是联系陆地和海洋生态系统的纽带。在流水生态系统中，初级生产者为藻类构成的黏附性群落、水生植物等，另外陆地植物叶片的凋落物也是水生生态系统重要的物质和能量来源。在流水生态系统中，消费者主要是一些昆虫、无脊椎动物、两栖类以及鱼类。流水生态系统又可分为急流水生态系统和缓流水生态系统。
3．河网
河网是由众多纵横交错的水道构成的整体，又称为“水系”，一般以它的干流或以注入的湖泊、海洋名称命名，如长江水系、太湖水系、太平洋水系等。随着自然环境受到人类社会经济发展的干扰，一个河网不仅包括自然的河流干流、若干级支流、流域内的湖泊、沼泽、滩地、湿地及地下暗河等，还包括人工开挖的运河、渠道、水库等[11]。水系空间作为城市生态环境最为重要的载体之一，具有防洪、排涝、航运、灌溉、景观、生态等全面的功能。
以海洋为归宿的水系称外流水系；没有出海口的地表水体流入到内陆湖泊、沼泽或消失于沙漠中的水系称内陆水系。干流和它的各级支流共同组成水系，大大小小的支流与其干流的组合形式称为水系的类型。按照干支流平面组成的形态差异，可将水系分以下几种类型：①树枝状水系。干支流呈树枝状，是最普遍的一种类型，一般发育在抗侵蚀力较一致的沉积岩或变质岩地区。②格状水系。干支流分布呈格子状，这是由干支流沿着两组垂直相交的构造线发育而成。③平行状水系。支流近似平行排列汇入干流的水系，至下游或河口附近始行汇合，当暴雨中心由上游向下游移动时极易发生洪水。④放射状水系及向心状水系。前者往往分布在火山口四周，后者往往分布在盆地中。⑤扇形水系。来自不同方向的各支流较集中地汇入干流而形成的流域轮廓形如扇状的水系，这种水系汇流时间集中，易暴雨成灾。⑥羽状水系。干流两侧支流分布较均匀，近似羽毛状排列的水系，汇流时间长，暴雨过后洪水过程缓慢。⑦梳状水系。支流集中于一侧，另一侧支流少。
三、海洋生态系统
浅海区深度为200米以内，深海区深度超过200米，甚至最深可达4000米。
1．海岸带与浅海生态系统
海岸带是海洋与陆地交界的狭长过渡带，生态学上包括潮上带、潮间带和潮下带三部分。海岸带的生物存在不同程度的带状分布：潮上带很少淹没于海水中，生物更适宜陆地环境，主要是一些草本植物和少量滨螺；潮间带潮汐涨落、波浪间歇性冲刷，生境复杂多变，随着被海水淹没时间的增加，依次为耐干类型生物（滨螺、藤壶），同时具有海洋和陆地生活能力的丰富多样的生物（墨角藻类、石莼为主的绿藻和牡蛎等），以及适应了海洋生活的种类最多的生物（海绵、腔肠动物、多毛类、贝类、蟹、棘皮动物及海鞘等）；潮下带完全被海水淹没，有大量的海草和无脊椎动物（如海参、扇贝、鲍等）出现[12]。
浅海通常指潮下带至大陆架边缘（水深200米）的陆架海水域。海岸带与浅海生态系统典型的有河口区、岩岸潮间带和沙滩、红树林、珊瑚礁、海藻场和海草场、浅海—陆架区这六大子生态系统。
（1）河口区
河口区是海水和淡水交汇混合的部分封闭沿岸海湾，受潮汐作用的强烈影响，是淡水和海洋的过渡区（河口上游段主要受淡水控制，但每天受潮汐影响；河口中游段淡水和海水混合；河口下游段与开阔海洋连通，主要受咸水控制）。河口既是重要的渔业捕捞场所，也是重要的水产养殖区；不但能截留陆源输入的污染物、营养物质，改善水质，还是海洋风暴和城市之间的缓冲器，能分散洪水的力量，减弱洪水的破坏力。河口环境也是最易受人类活动影响的区域，其盐度呈周期性和季节性变化；温度也呈季节性变化，温度变化比开阔海区和相邻近岸区大；河口区水体和沉积物中均含有很丰富的有机物质，细菌活动水平高。
河口区的生物群落是海洋生物和淡水生物的集合体，有很高的物种多样性水平。河口区上游段的生物以淡水生物为主，随盐度升高，海洋生物种类逐渐增多，主要为多毛类、线虫、甲壳类、鱼类和双壳类软体动物。终生生活于河口的生物不多，多数种类阶段性地生活在河口区。河口还是许多鸟类的栖息地，有常年居住的如麻雀、白鹭等，也有季节性迁徙在河口停留的，如天鹅、野鸭等。
在河口区潮间带上部（特别是温带河口）的沼泽带生长着各种盐沼植物，受潮汐和盐度影响，盐沼植物明显垂直分带分布，有很强的减弱风浪冲刷的作用，也具有很强的沉积物积聚作用。盐沼草为优势物种，以米草属、盐角草属和灯芯草属为主。
（2）岩岸潮间带和沙滩
岩岸潮间带在退潮时可以看到生物有明显的垂直带状分布现象，高潮区以滨螺为标志种，中潮区以牡蛎为标志种，低潮区以藻类为标志种；岩岸上还生活着一些能移动的动物，如帽贝、荔枝螺等。生物分带的因素主要为暴露在空气中的时间，以及捕食和空间竞争。
潮间带沙滩出现在水动力较强的海岸，在波浪和海流作用下砂粒大小不同，砂粒之间有不同程度不稳定性，但沙滩通气性较好。砂砾表层有底栖的硅藻、甲藻和蓝绿藻，小型动物生活于砂砾间隙，大型动物多样性较岩岸和泥滩群落低，主要为甲壳类、软体动物和棘皮动物，白天穴居夜间摄食。
（3）红树林
红树林为热带和亚热带海岸潮间带特有的盐生木本植物群落，通常分布在赤道两侧20℃等温线以内，受暖流影响，部分亚热带沿岸也有分布，海水温度年平均约为24～27℃。优势物种为红树植物，其他藤本和草本植物则列入红树林伴生植物。
红树林也属于陆地和海洋过渡带，陆地生物和海洋生物可以共存。陆地生物中附生植物十分常见，有大量昆虫，其中蚂蚁、白蚁和蚊子特别多，此外还有一些陆生蟹；一些陆生脊椎动物包括两栖类、蛇、蜥蜴、鸟类、鼠类和牛羊等也出现在红树林中，其中鸟类的种类多样性最多。海洋生物中为多种生物提供栖息地和食物来源的有很多藻类，附着于红树植物基部的有藤壶、牡蛎、海绵类、海鞘类、腹足类等，在泥滩表面和内部生活有种类较多的底栖类，如多毛类、蟹类、虾类等。红树林中的鱼类以弹涂鱼为主。
（4）珊瑚礁
珊瑚礁是海洋环境中独特的一类生态系统，由成千上万的珊瑚虫骨骼（碳酸钙组成）在数百年至数千年的生长过程中形成。大多数珊瑚礁位于赤道两侧南北纬30°以内，全球珊瑚礁总面积约为28.43万平方公里。珊瑚礁不仅可提供海产品、药品和工业原料，有观光价值，还可抵抗风浪，保护海岸；珊瑚礁的生长有利于吸收大气二氧化碳；但珊瑚礁对生长环境要求很苛刻，也是受全球气候变化及人类活动影响最为明显的生态系统之一。
珊瑚礁生物群落是一个稳定、种类繁多、适应性良好的生物群落，具有十分融洽的内部共生关系，并为许多动植物提供生活环境，其中包括蠕虫、软体动物、海绵、棘皮动物和甲壳动物。此外，珊瑚礁还是大洋带鱼类幼鱼的生长地。珊瑚礁生物群落是海洋环境中物种最丰富、多样性程度最高的生物群落，有“海洋中的热带雨林”之称。
（5）海藻场和海草场
海藻场生态系统是典型近岸生态系统之一，由在冷温带的硬质底上生长的大型褐藻类与其他海洋生物群落共同构成[13]。海藻场的优势物种主要有马尾藻属、巨藻属、昆布属、裙带菜属、海带属和鹿角藻属，适应温度较低，故多分布在冷水区。形成海藻场的大型褐藻类通常个体和生物量都很大，没有真正的根，叶片直接吸收海水中的营养盐类。海藻场生态系统有着丰富的生物多样性，除了大型褐藻类，在海藻场内还生活着许多海绵动物、腔肠动物、甲壳动物、棘皮动物及鱼类等。
海草是生长于近岸浅水区软质底上的一类海洋被子植物，和陆上植物一样有根、开花、产生花粉和种子；海草物种多样性水平低，全世界海草共分66种；在世界沿岸海域都有分布，面积占全球海洋面积的0.1%～0.2%[14]。海草场除了可维持高物种多样性的栖息场所、鱼类繁衍场所，以及为大型濒危动物提供食物外，还可稳定底质，缓解海浪对沿岸侵蚀，改善水质，对维护近岸海洋生态系统健康及保护沿海渔业资源具有重要作用。海草场也是全球气候变化和海洋过度开发导致生态环境恶化和局部海洋生态失衡的生态系统之一。
（6）浅海—陆架区
浅海—陆架区通常指潮下带至大陆架边缘的陆架海水域。大陆架是指潮间带下缘到海底坡度急剧增大的陆架坡折之间的海底，是陆地向海洋的自然延伸，不过地势比潮间带平坦，边缘深度一般为200米。浅海—陆架区是海洋中最具生产力和经济价值的区域之一，全世界绝大部分渔业都位于该海域，也是人类活动（航运、捕捞等）重要海域，同时也是受到过度捕捞和巨大污染压力的水生生态系统之一。与外海相比，各理化因子（温度、盐度）变化较大，且变化梯度向外海方向逐渐减小。
浅海—陆架区浮游植物主要是个体相对较大的硅藻和甲藻；浮游动物种类繁多，其中重要组分是许多底栖动物和游泳动物幼体组成季节性浮游动物。游泳生物以鲱科鱼类最为重要。底栖生物组成与底质类型密切相关，硬质底为固着生物（如大型海藻、海绵和海鞘等），软质地是大陆架海底主要生境类型，生活着各种底内生物；能提供隐蔽场所的区域（如岩礁）主要生活着底游生物。
2．深海生态系统
深海生态系统可分为大洋区、深海底、热液口区几大子生态系统。
（1）大洋区
大洋区指大陆架边缘以外的水体，环境相对稳定，是海洋的主体，是地球上最大的生态区，约占地球表面积的50%。大洋区大部分水域阴暗而寒冷，通常阳光只能透入表层约200米的水层，超微型浮游植物构成初级生产者的优势类别，食物链平均达6个环节，营养物质大部分在透光层矿化和再循环。受黑暗、低温、食物稀少和高压等的影响，大洋区的不同水层生活着不同种类的生物物种。大洋表层（<200米）中的生产者以微型浮游植物占优势，浮游生物数量丰富，鱼类也十分丰富，表层游泳动物可在浅海区与大洋区之间活动。大洋中层（200～1000米）的浮游动物主要是大型磷虾类，游泳动物主要成员为灯笼鱼科、钻光鱼科、十足目甲壳类等。深海区有宽咽鱼、深海鳗和其他多种鱼类，水深超过4000米的深渊区仍有鱼类生存。
（2）深海底
深海底地貌十分壮观复杂，包括大陆坡、大陆隆、大洋中脊、大洋盆地和海沟等地质构造，绝大多数深海底覆盖大量细致软泥，是深海生物的主要生境类型。全世界大洋中共有3万多座1000米以上的海底山，是底栖生物和浮游生物的重要觅食地，也吸引了许多游泳动物前来觅食。深海底栖动物的食物稀少，随深度增加，生物量迅速递减，但多样性水平很高，并且有很多土生特有种类。
（3）热液口
海底火山的热液口存在很特殊的一种海洋生物群落，生活着能氧化该生境中的大量硫化氢的细菌，通过化学合成生产有机物。这些细菌生物量很大，在海底形成厚厚的细菌垫，与一些个体巨大的蠕虫和双壳类等动物共生。物种多样性低，线虫、软体动物、多毛类和甲壳类占热液口生物种类的90%以上。热液口生物群落在空间结构上呈现以热液口为中心的环带状分布。热液口通常只有20～30年的活动期限，旧的热液口不断关闭，新的又不断出现，不同年龄热液口群落结构不相同，存在一定程度的烟替。
3．极地海区
极地海区是地球上生存条件最恶劣的地区之一，除了寒冷的气候、漫长的冬季和不时出现的暴风雪之外，季节性冻结和消融的浮冰是极地海区最显著的环境特征。在海冰形成过程中，水体中浮游生物被冻结，形成由各种微小生物组成的复杂“海冰生物群落”，包括游离病毒、细菌、自养藻、原生动物和后生动物（冰藻是其中最重要的类群），并构成一个复杂的微型生物食物网。随夏季来临，海冰融化，海冰内生物（尤其浮游植物）大量繁殖形成水华。在南极，磷虾常在海冰边缘区集群觅食，吸引了海鸟、鲸和海豹等前来捕食。南、北极底栖生物群落在物种多样性水平、特有种比例方面存在明显差异。极地海区还生活着许多大型哺乳类动物和海鸟，其中多数种类生存离不开海冰。