海洋生物地理学

定义

海洋生物地理学(marine biogeography)考察海洋生物的地理分布格局、区系组成及其形成与变化机制，是生物地理学的一个分支学科^[1][5]。它既关注当代分布格局的形成与变动，也关注古代地质过程对生物分布的影响^[2]。若仅以动物或植物为研究对象，则分别称为海洋动物地理学与海洋植物地理学^[1]。

确定并解释一个物种或较高分类单元所占的分布范围，是该学科的基础工作^[6]。按照对水温的适应能力，海洋生物可分为冷水种、温水种和暖水种等类别^[6]。分布区则有连续分布与间断分布两种情形，其中两极同源是受关注最多的间断分布类型之一^[6]。海水在水平方向之外还有深度方向的变化，海洋生物分布因而呈现三维特征，这一点与陆地生物地理学差别明显^[3][4]。

背景

人类对海洋生物分布的记录可上溯至18世纪。1772年起，德国博物学家约翰·赖因霍尔德·福斯特及其子格奥尔格·福斯特随库克船长的船队进行了约3年的环球航行，其1778年出版的著作记述了世界地理分区与生物类群，并提出植物群落类型会影响动物群落类型^[2]。19世纪中叶，英国学者爱德华·福布斯长期研究近海生物的分布格局，他与戈德温·奥斯汀于1859年出版《欧洲海的自然史》，把欧洲海域划分为北极省、北方省、卢西塔尼亚省、地中海省、黑海省等多个海洋生物省，为该学科奠定了理论基础^[6][2]。

福布斯还留下三点判断：每个动物地理省都是新类群产生、并与其他省迁入者混合的区域；每个物种只出现一次，个体自起源地向四周扩展其分布范围；省与物种一样需要追溯其历史上的起源^[3]。在这之前，海洋生物分布知识多来自航海考察的零散记录，缺少统一的划分体系；与陆地生物地理学相比，海洋方向起步更晚，原因在于远洋与深海取样在后勤上十分困难^[2][3]。

内容

区系划分是该学科的核心工作之一。20世纪30年代，瑞典科学家斯文·埃克曼系统整理了海洋动物的地理分布资料，先于1935年出版德文著作，后于1953年推出英文版，并根据海洋环境特点与各类群分布的差异，主张对浅海与深海、浮游与底栖生物分别进行区划^[6][7]。1974年，美国学者杰克·布里格斯出版《海洋动物地理学》，修订了埃克曼的区系方案，并探讨动物地理与生物进化之间的关系^[6][7]。以物种特有程度作为划分依据的做法也在这一时期确立，通常以特有率约10%作为认定一个生物地理省的门槛^[3]。

现代研究综合运用海洋调查、遥感、分子系统发育分析、物种分布模型与环境DNA等手段^[2]。在全球尺度上，世界海洋生态区方案把沿岸与陆架海域划分为12个域、62个省和232个生态区^[8]；大型海洋生态系统方案则依据水深地形、水文、生产力和营养关系等标准，把沿海海域划为64个单元^[4]。深海方向上，20世纪70年代后期美国深潜器阿尔文号在东太平洋海底热泉口附近发现了丰富的动物群，对深海动物地理研究产生重要影响^[6]。

中国海洋生物地理学研究长期与渔业生物学、海洋生态学等领域交叉发展^[2]。当前受到关注的问题包括全球变化背景下生物分布区的变动、海洋生物的谱系地理结构、种群连通性、生物入侵以及海洋保护规划等^[2]。

影响与争议

20世纪后期板块构造学说逐渐被接受，大陆漂移与海底扩张被视为塑造生物地理格局的重要因素，生物分布与地质构造之间的关系得到更多讨论^[2][7]。进入21世纪，随着观测与调查数据日益丰富，全球海洋与海岸带的生物地理分区得到更细致的划分^[2]。在气候变暖与人类活动影响下，生物向两极迁移、群落结构改变，进而重塑生物地理格局，这已成为该领域的重要议题^[2]。

海洋生物地理省的界线并非固定不变：研究者采用的方法不同，植物与动物、底栖与浮游生物以及不同分类类群的划分结果也会彼此不一致^[9]。海洋中很少存在绝对屏障，已划定的边界会随着新资料的出现，以及物种入侵、气候变化造成的物种组成改变而需要修订^[4]。也有研究指出，全球尺度的生物地理分类在公海部分仍不够充分，原因是对公海生物多样性的了解有限^[4]。

参见

• 生物地理学 —— 海洋生物地理学是其在海洋环境中的分支。

• 生物地理区 —— 划分与命名海洋生物分布单元的核心概念。

• 岛屿生物地理学 —— 研究隔离生境中物种分布与多样性的理论，对海洋岛屿与深海隔离生境研究有借鉴意义。

• 板块构造学说 —— 为解释海洋生物分布格局的历史成因提供地质学依据。

• 海洋保护区 —— 生物地理区划被用于其选址与网络规划。

• 环境DNA —— 近年用于监测海洋生物存在与分布的技术手段。