浮游生物

浮游生物（Plankton）是水域生态系统中缺乏自主移动能力、随水流漂游的生物群落，作为食物网基础支撑着从鱼类到鲸类的生存。以下从分类、生态功能、研究技术及环境响应四维度系统解析：

🌊 一、分类与代表类群

1. 按营养类型

2. 按粒径分级

⚖️ 二、生态功能与物质循环

1. 能量传递效率

• 关键数据：

  • 海洋初级生产力：50-70 Pg C/年（1 Pg = 10¹⁵ g）

  • 南极磷虾生物量：5亿吨（全球渔业年捕捞量的2倍）

2. 生物泵与碳封存

• 机制：浮游植物光合固碳 → 浮游动物摄食形成粪球 → 下沉至深海（>1000米）

• 通量：每年约10 Pg碳沉入深海，相当于人类化石燃料排放的1/3

• 关键物种：

  • 硅藻：硅质外壳加速下沉（速率100-500 m/天）

  • 颗石藻：钙质颗石球吸附有机碳

3. 营养盐循环

• 氮固定：蓝藻Trichodesmium贡献海洋50%生物可利用氮

• 磷再生：浮游动物排泄溶解性磷酸盐（限制浮游植物生长）

🔬 三、研究技术与突破

1. 原位观测革命

2. 实验室模拟系统

• 中宇宙（Mesocosm）：大型可控水体模拟海洋酸化（pH↓0.3） → 硅藻占比↓30%，甲藻↑

• 连续培养器（Chemostat）：调控营养盐比例研究赤潮机制（N:P>16 促发甲藻增殖）

⚠️ 四、环境变化响应与威胁

1. 气候变化影响

2. 人为胁迫

• 微塑料污染：

  • 吸附于浮游生物体表（如桡足类）→ 摄食抑制（能量消耗↑20%）

  • 塑料表面定植致病菌（如Vibrio）传播

• 赤潮与毒素：

  • 甲藻Karenia brevis产神经毒素→贝类富集→人类麻痹性贝毒（PSP）

  • 防控：粘土絮凝法沉降藻华（中国黄海应用）

🌐 五、应用与保护前沿

1. 资源可持续利用

• 磷虾渔业：南极公约（CCAMLR）限定年捕捞量62万吨（<种群1%）

• 微藻生物燃料：Nannochloropsis产油量达细胞干重60%

2. 生态修复技术

• 藻类固碳：大型海带养殖场（每公顷固碳15吨/年）

• 浮游动物控藻：投放枝角类控制水库蓝藻水华

3. 全球监测网络

• CPR（连续浮游生物记录仪）：90年航线数据揭示物种北迁速率（平均23 km/10年）

• GO-SHIP：全球海洋断面联合调查，追踪浮游生物碳汇变化

💎 总结：无形巨网的生态支柱

浮游生物虽微小，却是地球系统的核心调节者：

• 气候引擎：驱动生物泵封存CO₂，减缓温室效应；

• 资源根基：支撑90%海洋渔业的食物链起点；

• 环境哨兵：对水温、酸化、污染的响应早于大型生物。

未来挑战：
① 量化微生物环（Microbial loop）在碳循环的贡献；
② 发展浮游生物多样性原位保护技术；
③ 人工培育超级固碳藻株（合成生物学）。

关键数据：

• 1升海水含浮游病毒10⁹个、细菌10⁸个、浮游植物10⁵个、浮游动物10²个

• 南极磷虾每日垂直迁移300米（生物量规模最大动物迁徙）

• 硅藻贡献20%地球氧气生产

记住：当你深呼吸时，每两口气中就有一口来自浮游生物的馈赠。