单细胞的浮游植物是海洋生态系统中的主要初级生产者，它通过光合作用将光能转换为化学能，将无机物转变成有机物，是海洋植食食物链的基础。海洋中的单细胞浮游植物主要包括硅藻、甲藻、蓝藻、金藻、绿藻和黄藻等，由于它们属于单细胞生物，所以相对于陆地生态系统中的主要初级生产者（大型高等植物），它们个体小、生长周期短、生物量低，但数量大，周转率高。如微微型的浮游植物，其个体微小（小于2μm），但繁殖速度快，数量大。在热带和温带海区，其丰度可达106个/立方厘米。浮游动物是海洋生态系统中的主要初级消费者，浮游植物生产的产物基本上要通过浮游动物这个环节才能被其他动物间接利用。相对于陆地生态系统中的初级消费者，浮游动物也表现出个体小、生长周期短、生物量低，但数量大，周转率高的特点。
浮游植物在个体大小、结构和组成方面的特点，使得海洋浮游动物对初级生产的利用率很高。据估计，浮游动物对浮游植物的利用效率可以达到总海洋初级生产量的90%以上。而陆地高等植物体有许多部分为坚硬的组织结构，如蜡质化、木质化、栓质化、角质化和矿质化的组织，很难被植食性动物利用；据估计其被利用的效率在50%以下（表5-1）。
海洋的生物多样性高，生物种类繁多，食物联系复杂多样。通常情况下，海洋生态系统的食物链较长，一般在4到6个营养级，如大洋区的食物链的长度达到6个营养级。食物链越长和处于同一营养级上的生物种类越多，食物网往往就越复杂（图5-10）。
表5-1 海洋生态系统能量流动和物质循环的特点
图5-10 海洋生态系统食物链
（来源：http://amuseum.cdstm.cn/AMuseum/oceanbio/index.html）
物质循环和能量流动是沿着食物链和食物网完成的。海洋生态系统的食物链包括植食食物链、碎屑食物链和微食物环（microbial loop）。植食食物链是以活的植物体为起点的食物链，碎屑食物链是以有机碎屑为起点的食物链，微食物环是由超微型、微型和小型浮游生物之间形成的食物营养关系。微食物环有以下特点。①组成微食物环的生物个体小，都属于超微型、微型和小型的浮游生物。②能量转换效率高：微型食物网中各营养层次的能量转换效率可高达50%以上。③营养物质更新快：各营养级的物种体型小，世代时间短，单位体重的营养物质再矿化率高。在海洋生态系统中，植食食物链、碎屑食物链和微食物环相互衔接、相互耦合，共同完成整个系统的物质循环和能量流动（图5-11）。
图5-11 植食食物链和微食物环的耦合（引自张志南等，2000）
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