Page 49 - 海洋科學序列教材G3-G5初階海洋素養

科學內容背景

甚至時至今日，行光合作用的海洋生物，替地球提供的氧氣量，仍然超過 50%。海水中提供大氣大
部分氧氣的生物，就是漂浮在水中的細小生物，稱為植物性浮游生物，包括藻類、細菌以及藍綠藻
（cyanobacteria 或 blue-green algae）（化石紀錄中，最古老的已知化石就是藍綠藻化石，發現於
西澳的岩石）。稱為「生產者」（producer）的生物，不論來自陸地或海洋，利用陽光的能量以及二
氧化碳與水，以糖類的形式自行製造食物，這個過程就稱為光合作用。光合作用的附產品，就是氧氣。
陸地或海洋的光合作用，都是透過同樣的過程。許多億年前，棲息在海水的藍綠藻，透過光合作用產
出了地球大氣的氧氣。在此之前，地球大氣包括甲烷、氨氣與其他氣體，都對現生的生物造成毒害，
與目前大氣的化學組成大相逕庭。

生物呼吸氧氣，藉此氧化食物取得能量；生物死亡，也需要氧氣來分解（一般認為，光合作用產生的
氧氣量 = 活生物利用的氧氣量＋死生物分解需要的氧氣量）。這樣說來，為什麼還有多餘的氧氣給人
類以及其他生物呢？主要的原因是：許多海洋生物死亡後，沉入深海並埋入底質。在海底的底質之下，
其他氣體與化合物（並非氧氣）分解了屍體。這樣一來，就有多餘的氧氣給生物運用。海洋對地球的
生命至關重要，這是另一個原因。

養分
對於植物以及類似植物的生物而言，只需要二氧化碳、水以及陽光，就可以行光合作用製造食物（葡
萄糖）。不過，也需要額外物質來轉化葡萄糖為其他有機物，好讓植物成長與繁殖。額外的物質就稱
為養分，養分包括礦物質、維他命以及其他物質，量都不會太多。以海洋中類似植物的生物而言，最
重要的養分包括氮、磷、矽和鐵。

海洋的最上層，類似植物的生物（植物性浮游生物以及其他藻類）棲息於此，因為這些生物都需要陽
光。需要成長的養分（來自死亡並遭到分解的生物）沉入海底，集中於較深、較冷且密度較大的海水。
如果底層海水因為湧升流的關係將養分帶上海面，就能創造富饒的海域。同樣的，有河流挹注的海岸，
河水也會把養分帶到海洋。

海洋動物
海洋動物歧異多樣，包括大家熟悉的種類，例如沙魚、鯨魚、海豚與螃蟹，也涵蓋其他五花八門的種類，
像是魚、環節動物、水母、海星、海葵、軟體動物、蝦、小型動物性浮游生物，大部分種類是一般人
不熟悉的。許多生物雖還尚未發現，但是肯定存在，尤其可能存在於人跡罕至的深海熱泉附近，或是
北極與南極的海域。海洋動物與陸地動物一樣，都需要攝食其他生物（或是其他生物身體的一部分），
才能延續生命。有些動物需要植物、藻類或植物性浮游生物，除此幾乎不吃其他生物（草食性動物）；
有些獵食其他生物（肉食性動物）；還有些動物取食類似植物的生物與其他動物（雜食性動物）。動
物需要氧氣才能存活。有些動物，包括所有的海洋哺乳類（鯨魚、海豚、海豹等）或是海龜與海鳥，
都需要從空氣中攝取氧氣。其他動物，則從海水中取得溶解的氧氣，這樣的動物利用鰓或其他構造，
直接從海水中抽取氧氣，因此不需要浮出海面換氣。海洋動物也需要掩蔽，例如可以躲在岩石下方、
埋在沙堆，或是在廣闊的海域優游其中。

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