影子生物圈：水生生态系统的特定区域

光随深度呈指数衰减

光在水中的吸收和散射

为了更详细地理解这一点，有必要研究光在水中的行为。
当太阳光进入海水时，会被水分子、悬浮颗粒和溶解物质吸收和散射。这种光的吸收和散射导致光强度随深度逐渐降低。因此，可见光从某一深度起就不存在了。

比尔-朗伯定律

水中的亮度与深度之间存在物理关系。它可以用比尔-朗伯定律来描述。该定律是一个数学表达式，描述了光穿过吸收介质（如海水）时的衰减。

光衰减方程

\( I(z) = I_0 \, e^{-k \cdot z} \) 其中I(z)表示深度z处的光强度，I₀为表面强度，e为欧拉常数（≈2.71828），k为水的吸收系数（≈0.1 m⁻¹）。 该方程表明，光的强度随水中的深度呈指数衰减。

因此，当吸收系数k ≈ 0.1 m⁻¹时，光强度在大约46米深处降至表面值的1%。对于10^-6的残余强度（被认为实际上为零），深度达到约138米。再往下，太阳光非常微弱，不再能支持光合作用：这就是无光层的开始，在海洋中通常位于约200米深处。

影子生物圈与深渊有什么区别？

两个互补的概念

影子生物圈和深渊都是用来描述海洋特定区域的术语，但它们指的是海洋环境略有不同的方面。虽然影子生物圈和深渊都与海洋深处和低光照条件有关，但影子生物圈特别关注在光合作用变得困难的深度处太阳光的减少，而深渊则指海洋中最深、最少被探索的区域。

远洋带

表层或透光层

在影子生物圈之上是上层远洋带，也称为表层或透光层。它对应于海洋中太阳光穿透足以支持光合作用的部分。该区域的特征是亮度足以支持浮游植物的生长和海洋食物链的发展。大多数依赖光生存的海洋生物都生活在这里，如鱼类、海洋哺乳动物、甲壳类动物和许多其他生物。

中层远洋带

在上层远洋带之下是中层远洋带，亮度随深度逐渐降低。该区域也称为中层。虽然它比上层远洋带亮度低，但仍然栖息着各种适应低光照条件的生物。

深层远洋带

在中层远洋带之下是深层远洋带，即深层，那里的光非常有限甚至不存在。该区域通常对应于影子生物圈，由于太阳光不足，光合作用不再可能。正是在这个区域，存在着适应低光照条件或替代能源的生物，如生物发光生物和热液喷口附近的化学合成群落。

无光层或阴影区

光合作用的缺失

太阳光变得不足以支持光合作用的区域被称为"无光层"或"阴影区"。在这个区域，光合作用——即生物利用太阳光产生能量的过程——不再可能，因为没有足够的光来支持这一过程。

对黑暗的适应

然而，尽管影子生物圈中的太阳光有限，仍有适应这种环境的生命形式存在。这些生物通常具有特殊的机制来获取能量并在低光照条件下生存。例如，一些深海鱼类拥有生物发光器官，可以发出光来捕猎、交流或伪装。此外，在海洋深处的热液喷口周围，存在着复杂的生物群落，那里的微生物从化学过程中获取能量，而不是从太阳光中。

海洋区域的比较

海洋区域的分类

海洋区域根据深度和环境条件（特别是光和压力）被划分为不同的层。 阴影区从中层开始，包括深层和深渊层。每个区域都呈现出独特的环境条件，选择着生活在那里的海洋生物的生物多样性和适应性。

按光照划分的海洋区域比较表

下表总结了不同海洋区域的主要特征。