保护海洋和海洋一起努力

保护海洋和海洋一起努力

共同关注美丽而脆弱的大海
地球的表面约有71％的部分被蔚蓝色的海水所覆盖，几乎是一个海洋的星球。浩瀚无边的海洋，蕴藏着极其丰富的各类资源：海水中存在80多种元素，生存着17万余种动物和2．5万余种植物。21世纪是海洋世纪，海洋蕴藏着丰富的自然资源，它是人类和地球所有生命的摇篮，以无比的壮观和无尽的蕴藏让人类亲近，然而，它在气候变化和环境污染面前却又是那么脆弱不堪。关注海洋，善待海洋，可持续开发利用海洋也成为全人类刻不容缓的责任。
我们高兴地看到，关注海洋的声音已从国际性组织、国家政府以及区域发展过程中清晰地传来。1997年7月，在联合国教科文组织政府间海洋学委员会召开的第19届大会上，通过了将“海洋——人类的共同遗产”作为“国际海洋年”主题的建议，要求各国以各种形式积极参与国际海洋年的活动，同时将7月18日定为“世界海洋日”。世界上已有不少国家和地区设立了与海洋有关的节日。例如，英国将8月24日定为英国海洋节；每年的5月22日是美国的海洋节。
海洋自己也会做清洁
城市生活污水通过适当方式向深海排放，在海洋的自净能力范围内，并不会对海洋水质和生态功能造成显著影响，还可节约大量治污资金。因此，污水深海排放在一定程度上是可行的。在澳大利亚的悉尼市等沿海城市，大约有80％的生活污水在进行浅度处理后进行深海排放。一些滨海城市采用岸边排放生活污水的方式是相当不合理的，因为近岸海域对污染物的降解速度远不如深海快，还会直接污染到海滩和近海的海洋自然保护区、海滨风景名胜区等重要保护对象，对保护近海海洋环境十分不利。
海洋生物修复技术是利用生物特别是微生物、将存在于海洋中的有毒、有害的污染物现场降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工程技术系统。利用生物将海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术统称为海洋生物修复。海洋生物修复技术是以生物催化降解为重点的海洋环境生物技术。
海洋生物修复方法包括利用活有机体或其制作产品降解污染物，减少毒性或转化为无毒产品，富集和固定有毒物质（包括重金属等），大尺度的生物修复还包括生态系统中的生态调控等。应用领域包括规模化和工厂化水产养殖、石油污染、城市排污以及海洋其他废物处理等。作为海洋生物环境保护及其产业可持续发展的重要生物工程手段，美国和加拿大联合制定了海洋生态环境生物修复计划，对产业的近期发展和海洋的长期保护均有重要意义。目前，微生物对环境反应的动力学机制

、降解过程的生化机理、生物传感器、海洋微生物之间以及与其他生物之间的共生关系和互利机制，抗附着物质的分离纯化等是生物修复技术的重要研究内容。
当然，为了防止海洋环境污染，深海排放必须经过充分的工程设计和技术论证。《中华人民共和国海洋环境保护法》第三十条规定：在有条件的地区，应当将排污口深海设置，实行离岸排放。设置陆源污染物深海离岸排放排污口，应当根据海洋功能区划、海水动力条件和海底工程设施的有关情况确定，具体办法由国务院规定。我国《防治海洋工程建设污染管理条例》第二十三条规定：污水离岸排放工程排污口的设置应当符合海洋功能区划和海洋环境保护规划，不得损害相邻海域的功能。污水离岸排放不得超过国家或者地方规定的排放标准。在实行污染物排海总量控制的海域，不得超过污染物排海总量控制指标。
海洋污染的自净能力
目前世界上的海洋污染状况，就海域来看，最严重的是波罗的海、地中海、日本的獭户内海、东京湾、墨西哥湾等。在这些海域里，海洋生物大量减少，鱼贝类濒于绝迹。我国近海海域近年来的污染状况也在日益严重，其中又以渤海的污染最甚。
海洋污染的特点如下：
（1）污染源广。人类活动产生的废物，不管是扩散到大气中，丢弃在陆地上还是排放到河流里，由于风吹、雨淋、江河径流等作用，最后都可能进入海洋，因此，有人称海洋为一切污染物的“垃圾桶”。
（2）持续性强。海洋年复一年地接受来自大气和陆地的污染物质，成为它们的最终归宿。一些不易分解的物质长期在海洋中蓄积，并且随着时间的推移，越积越多。如DDT进入海洋经10～50年后，才能分解掉50％。
（3）扩散范围大。废水排入海洋后，在潮流（海水的涨潮与落潮）和其它涡流的作用下与海水逐渐混合起来，并随着洋流的运动由低纬度流向高纬度和由深层流向赤道的，最终扩散到很远的海域去。例如，从南极企鹅身体中检验出了DDT的存在，足见其在海洋中扩散的范围之大。
（4）控制复杂。海洋污染的上述三个特点决定了海洋污染控制的复杂性。要防止和消除海洋污染，需要进行长期的监测和综合研究，加强对污染源的管理，以防为主，以管促治。
陆地废水排入海洋是通过河口、海湾或近海实现的，排放方式、排放位置、当地的气候、水文地理情况、废水和海水水质、流量、流速等都会影响到污染物的自净过程。下面就分别对不同排放方式下的自净规律进行简单的介绍。
1．河口排污的自净

河口是河流与海洋的汇合处。河流通常为淡水，含盐量低，但有时含有较

高浓度的泥沙；而海水含盐量高，并在潮汐作用下，近岸海水的湍动较为强烈。因此，在河口处两种水体相遇后往往会产生复杂的水流分层，使入海河段得到相当可观的横向混合，流速、流向、水深、盐度等因素经常发生变化。同时，河口的地质、水文、气象条件（风向、风速、气温等）的差异悬殊，底栖生物、浮游生物及底质的状况也各异，这些都使河口排污的自净规律变得错综复杂，很难建立起理论模型。对此通常是根据河口的具体情况，收集资料和进行现场测试，取得潮周期、涨潮流速、落潮流速、潮水范围、盐度、水温、扩散系数等的相关参数值，然后建立特定的水质自净模式进行预测。
2．近海排污的自净

通常废水向海洋或近海的排放是经过浸没在海底的排放管的上升扩散洞射入海洋。废水自排放管进入海洋后，使污染物浓度降低的净化作用有三个：
①起始稀释；
②扩散稀释；
③有机物降解及微生物衰减死亡。
（1）起始稀释
它是指在废水排出时的动量和浮力作用下所造成的与周围海水的混合稀释。通常排入大海的废水温度较高，因此其密度一般比海水轻，废水进入大海后，就受到浮力的作用而向海洋表面运动。
由于废水与周围海水的盐度、密度（由于温度差异）不同，二者最初混合稀释所形成的废水场（即废水的分布状况）有两种情形：
①若海水自身在深度上是不分层的（温度和密度），那么，在浮力作用下废水会一边扩散稀释一边上升，一直上升到海洋表面，在海水表面处达到最大程度的稀释，这时的废水场就称之为表面场；
②若海水自身是分层的（尤其在夏天），废水进入水体后，受浮力作用开始上升，当浮升到某高度，其密度与该处海水密度相等并大于其上方海水的密度后，就不再有浮动上升，这时废水的最大稀释是在该深度处达到，所形成的废水场称之为浸场。
（2）扩散稀释
在起始稀释之后，形成了一股均匀的废水与海水的混合水。此后，这一废水场由于海流作用而移动，其外沿与海水不断产生紊流混合和推流混合，并形成羽状废水场，这种稀释称为扩散稀释，可用提出的羽状废水场模型来描述。
（3）有机物降解及微生物衰减死亡
废水中有机物在海水中的降解，包括化学作用、絮凝沉降作用以及微生物作用下的生化降解作用；而排放废水中微生物的衰减自净，包括死亡及絮凝沉降作用。
3．海湾水体的自净

污染物排入海湾后，主要在扩散作用下与海水混合得到稀释。此后，接纳了污染物的湾内海水与外海海水的交换稀释主要是通过海水的潮汐作用引起的往复流来实现。涨潮时，外海

海水拥入海湾，与湾内海水发生强烈的混合稀释作用，水中污染物浓度下降，到最高潮位时海湾内的污染物达到最低浓度；退潮时，湾内海水开始向外海迁移、扩散，一部分污染物就随湾内海水流入外海。就这样随着潮涨潮落，湾内污染水体不断被外海海水置换稀释，污染物就被不断搬运出海湾，从而使海湾水体得到了净化。
可贵的海洋生态系统
近二三十年来，由于近海渔业资源的过度捕捞，已经导致很多传统经济鱼类资源衰退、渔业资源结构发生很大变化。人们逐渐发现，只进行单品种鱼类资源管理，往往难以达到顶期的管理效吴，而只有将鱼类作为整个海洋生态系统中的一个组成部分，研究同一海域多种鱼的相互关系及其数量变动，并采取相应的严格管理措施，才能增加产量和提高经济效益。而很多海洋生物（尤其是鱼类）具有洄游习性，只有通过国际间协调、综合管理海洋生物资源，才可能收到真正的管理效果。大海洋生态系统的概念就是在以上两个背景基础上形成的。
大海洋生态系统的概念最初是由美国海洋大气局的K．Sherman和罗德岛大学的L A lexander等在20世纪80年代提出的。作为大海洋生态系统，应符合以下条件：（1）大海洋生态系统的面积一般要在20万km2以上；（2）具有独特的海底深度、海洋学特征和生产力特征；（3）生物种群具有适宜的繁殖、生长和营养（食物链）的依赖关系，组成一个自我发展的循环系统；（4）对污染、人类捕捞和环境条件等因素的压力具有相同的影响和作用。
目前全球范围内划定的大海洋生态系统共64个，在水深、海洋学、生产力和海洋生物类群等方面各具有其独特性。毗邻我国的黄海、东海和南海都被列入64个大海洋生态系统之中。虽然大海洋生态系统支撑着世界海洋渔业总产量的95％，但是也是受人类活动干扰最严重的海域。目前大海洋生态区面临的主要威胁仍旧是各种污染、过度捕捞、对栖息地的改变和破坏。
岛屿生态系统具有明显的海域隔离特征，有别于典型的陆地生态系统，特点主要有：（1）明显的海洋边界及不连续的地理分布；（2）海域隔离降低了岛屿间的有效基因流；（3）不同岛屿间具有异质化的生境条件；（4）海洋岛屿面积相对狭小；（5）火山和侵蚀活动等随机事件致使岛屿在长期的地质过程中处于动态变化中。
生物学家常把岛屿作为研究生物地理学与进化生物学的天然实验室或微宇宙。这是因为，岛屿与大陆隔离，它们的动物种群和植物种群的进化都发生在相对封闭的环境中，可以免受其他物种在大陆所面临的残酷竞争，并朝着特殊的方向进化。许多偏僻的岛屿

上都拥有一些世界上最奇特的植物，甚至未曾在其他地区被发现。这些物种因其具有地理隔离、种群边界清晰、分布范围狭窄及种群规模较小等特点，成为物种分化、起源研究的模式种。相应的，随着岛屿生态学及生物多样性研究的不断深入，岛屿生态系统被视为模式生态系统。
海底生态系统又称深海生态系统，是指在海底黑暗、低温（或高温）和高压等极端环境下，以化学能和地热能为基础而存在的特殊生态系统。深海通常是指水深1000米以下的海洋，这里缺乏阳光，静水压力高，温度低至1℃、高达350℃，营光合作用的植物以及相应的高营养级动物在如此恶劣的环境条件下根本无法生存，因此，长期以来深海一直被认为是没有生机的“荒芜沙漠”。然而，海底的生命远比我们的想象丰富得多。1977～1979年，美国研究人员利用“阿尔文”号深潜器最早对加拉帕戈斯群岛附近2500米深的海底热泉进行调查，在其周围发现了完全不依赖光合作用而生存的深海生物群落，包括10个门500多个种属，构成一个五彩缤纷、生机勃勃的复杂生态系统。与我们经常看到的水生生态系统相似，这个生态系统中的能量和物质也能通过各种生物之间的取食和被食的关系而逐级传递，构成完整的海底食物链。
在亿万年的物竞天择过程中，深海生物虽然失去了许多与浅海生活相适应的结构特征，如色素退化（通体白色或粉红色）、内脏可视、视觉系统退化等，但是同时具备了耐盐性、耐低温、耐高温、耐高压、高渗透性、触觉发达、有固氨能力和清污能力等特殊功能。特别是，深海生物的表皮多孔而有渗透性，海水可以直接渗透到机体内，使身体内外保持压力平衡，因此，它们在600个大气压（相当于6000米水深的压力）下仍然能够正常生活，这是大多数浅海生物难以达到的。生物学家认为，深海生命是地球上最古老的生命形态之一，对它的研究将为揭开地球上生命起源之谜提供更多证据。
海水富营养化指海水中生物生长所必要的营养元素氮和磷的浓度超过正常：水平所引起的水质污染现象。由于水体中氮、磷营养物质的积累，引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，使水体溶解氧含量下降，造成藻类、浮游生物、植物和鱼类衰亡甚至绝迹。自然情况下，海水很少发生富营养化，人为活动向近海海域大量输送氮、磷是引发富营养化的主要原因。海水的富营养化往往发生在沿岸、河流入海口、海湾等受人类活动影响比较强烈而水体交换不良的地区。
海水富营养化的正面影响是适度的富营养化在一定程度上对水产养殖和渔业生产是有益的，但这种理想情况很难在现

实中出现。负面影响是为赤潮藻类的暴发性繁殖埋下隐患，一旦水温和盐度适合、气象条件允许，就会引发严重的环境问题——赤潮。控制海水的富营养化程度，关键是控制海水中无机氨和无机磷的浓度。
溶解于海水中的分子态氧称为溶解氧，用符号DO表示。溶解氧是海洋生命活动不可缺少的物质，主要来源于大气和浮游植物的光合作用。水中溶解氧的含量与大气压力、水温及含盐量等因素有关。大气压力越大、水温越低、盐度越小，则溶解氧含量越高，反之则越低。在浮游：生物生长繁殖的海域，表层海水的溶解氧含量不但昼夜不同，而且因季节而异，加上海流等因素的影响，使海洋中的溶解氧具有明显的垂直分布和区域分布特征。
按照溶解氧垂直分布的特征，大体上分为四个区：①表层由于风浪的搅拌作用和垂直对流作用，氧在表层水和大气之间的交换较快趋于平衡，表层水中溶解氧基本上处于饱和状态。②光合带，既有来自大气的氧，又有植物光合作用产生的氧，因此出现氧含量的极大值。③光合带下的深水层由于光线微弱，光合作用减弱，有机物在分解过程中消耗氧，使氧含量急剧降低，甚至可能出现最，小值。④极深海区虽然可能是无氧无生命区，但是由于高纬度下沉的冷水团向深层水中补充氧，这里的氧含量可能随深度而增加。
溶解氧的区域分布与海洋环流密切相关，同时还与海洋生物分布和大陆径流有关，变化复杂。三大洋中，溶解氧平均含量以大西洋最高，印度洋次之，太平洋最低。
可怕的海洋荒漠化
海洋荒漠化是指在人为作用下海洋（及沿海地区）生产力的衰退过程，即海洋环境向着不利于人类生存的方向发展。海洋荒漠化的主要原因是海域环境承载能力的下降，具体表现为海域生产力的降低、海水水质的恶化、红树林及珊瑚礁的破坏、捕捞过度以及赤潮等生物灾害频繁暴发等。由于海水和生物的流动性，往往是“源头”海域受到破坏，影响毗邻甚至整个海域的生态环境。我海域总面积约为4．277×10＋6平方千米，由于沿海经济的高速发展，加之人类对海洋的不合理利用，某些海域正在经历着严重的荒漠化过程，其中，渤海近海海域的荒漠化趋势尤为显著。
近20年来，随着环渤海地区经济的快速：芟展，渤海遭遇到空前的污染。受污染的海域面积由1992年不足26％增加到2002年的41．3％，某些沿岸海底淤泥中的重金属元素含量甚至超过国家规定标准的2000倍；大量氮、磷营养物排入近岸海域后，提高了海水富营养化的程度，以至于赤潮频频发生。20世纪60年代以前渤海没有赤潮记录，70年代仅发生3次，80年代发

生19次，90年代爆发27次，2000年至2008年已发生赤潮88次。最大年份的赤潮面积超过1万平方千米，累计经济损失数十亿元。同时，过度捕捞造成渔业资源严重衰退，表现为渤海渔业生物品种明显减少，传统经济鱼类资源量大幅下降，并呈低龄化和小型化趋势，幼鱼占捕捞总量的60％以上。
海洋生态补偿
海洋生态资源是人类社会与环境可持续发展的基础。但是，在开发利用海洋资源的过程中，由于人们的认识不足，生产规模宏观调控不力，导致海洋生物资源数量锐减，海洋生态系统遭到不同程度的破坏。为了保障海洋生态资源的永续利用和持续发展，有必要采用经济手段对海洋生态资源进行管理。由于海洋生态资源是公共物品，按照市场机制存在着生产不足或产出为零的情况，作为管理者的政府应该对海洋生态环境破坏的受害者和环境治理中作出贡献者给予补偿。
海洋生态补偿是指海域使用者或受益者在合法利用海洋资源过程中，对海洋资源的所有权人或者为海洋生态环境保护付出代价者支付相应费用，其目的是支持与鼓励保护海洋生态环境的行为。
进行海洋生态补偿，首先要确定某一海洋开发或保护活动的利益相关者，即受该活动及其结果影响的人、集团或者组织，主要依据如下：①确定海洋生态资源的经济价值；②为保护海洋生态资源作出贡献的应是主要的补偿对象；③充分考虑与海洋生态资源开发与保护相关的间接利益相关者；④进行保护海洋生态资源价值的生态补偿时，不要忽视海洋生态系统服务价值。经济补偿或资金补偿是海洋生态补偿的一个方面，补偿强度可依据海洋资源价值和当地经济发展水平进行确定。
除经济补偿以外，海洋生态补偿还应包括对海洋生境的补偿和海洋资源的补偿。在资源补偿方面，我国已进行了大量实践，例如，20世纪80年代我国在黄海、渤海实施的中国对虾生产性增殖行动等。
能吃油的海洋微生物
海洋微生物具有数量大、种类多、特异性和适应性强、分布广、世代时间短、比表面积大的特点。在溢油海区撒播营养物质，可以使微生物大量繁殖，促进溢油的氧化和分解，以达到清除溢油的目的。微生物利用油类作为其新陈代谢的营养物质，刍此可以降解分散到水中的有机污染物——原油，使其：最终完全无机化。
目前，至少已知有90多种细菌和真菌能够降解部分石油成分。微生物降解石油的优点是高效、经济、安全、无二次污染，特别是对机械装置无法清除的薄油层，同时又限制使用化学药剂时，更显出其无可比拟的优越性。
海洋自然保护区
海洋保护区 是以海洋自然环境和资源保护为目

的，依法把包括保护对象在内的一定面积的海岸、河口、岛屿、湿地或海域划分出来，进行特殊保护和管理的海洋或海岸区域，既包括实施全面保护的自然保护区，也包括只采取局部或临时保护措施的其他保护区，如季节性禁渔区、对特定物种的捕捞限制区、禁止采矿区和禁止倾废区等。
面对海洋环境污染、生境破坏和海洋资源过度开发利用导致海洋环境及其资源严重破坏的现实，20世纪60年代以来，世界很多滨海国家为加强保护海洋环境和自然资源，特别是为了拯救特有、稀有和濒危的海洋生物物种，保护典型的海洋生境和特殊的景观遗迹，先后建立相当数量的海洋保护区。这些保护区根据保护对象的不同，大致可分为：海洋生态系统保护区、濒危珍稀物种保护区、自然历史遗迹保护区、特殊自然景观保护区以及海洋环境保护区等。通过海洋保护区建设能比较完整地保存自然环境和自然资源的本来面貌，保护、恢复和发展海洋生物资源，保存海洋生物多样性，消除和减轻人为负面影响，因此保护区的兴起，为人类保护海洋环境与资源，开辟了新的涂径。
海洋自然保护区 是指实施全面保护和管理的海洋保护区，自然保护区内禁止任何获取资源（包括生物资源、化石资源或矿物）和破坏生境的活动。
建立海洋自然保护区是保护海洋生物多样性的一项重要措施。例如，建于1975年的澳大利亚大堡礁海洋公园，总面积达35万km2，包括澳大利亚东北海岸外大陆架的2600个暗礁、浅滩、岛屿及其他地理构造，是世界上最好的也是最大的海洋自然保护区。公园内有400种不同类型的硬、软珊瑚，近4000种软体动物，上万种海绵、蠕虫、甲壳类和棘皮动物，还有鲸和海豚也经常出没在此海区。公园还是6种海龟和儒艮，240多种鸟类在园内岛上筑巢垒窝。据称，澳大利亚大堡礁海洋公园是地球上具有世界意义的自然地貌。
我国的海洋自然保护区通常包括核心区（或称绝对保护区）、缓冲区和实验区三部分。核心区保护基本处于自然状态的生态系统以及珍稀、濒危动植物的集中分布地，严禁一切干扰，禁止船舶、单位和个人进入，但经国家主管部门批准，可以进入从事科学研究活动，是人们获得自然本底信息的重要场所。核心区的面积必须满足保护的要求。缓冲区是指环绕核心区的周围地区，允许进入从事非破坏性的科研活动和标本采集。缓冲区外围的一定区域划为实验区，可以进入从事科学试验、教学实习、参观考察、旅游以及驯化、繁殖珍稀、濒危野生动植物等活动。如有需要并经批准，可在自然保护区外再划出一定面积作为外围保护带。
保护生

物多样性的最佳途径是保护自然群落及其生境，在这种自然条件下，才可能使种群有足够多的数量以避免出现遗传漂变。同时在自然生态系统中物种可以与其他物种及其环境相互作用连续其进化过程，以适应不断变化的环境。因此，建立海洋自然保护区，对保护海洋生物多样性具有重大的战略意义。
（1）海洋自然保护区既能较完整地为人类保存一部分有代表性的海洋生态系统的天然“本底”，成为活的自然博物馆，也可为以后评价人类活动的结果提供比照标准。
（2）海洋自然保护区是野生生物种的天然贮存库，能为大量物种提供栖息、生存和保持进化过程的良好条件，有效地保护生物物种多样性，尤其是保护珍稀、濒危的物种，以便人类可以持续利用。
（3）海洋自然保护区能减少或消除人为的不利影响，使已受人类干扰，但干扰程度不严重的典型海洋环境得以恢复和发展，达到改善海洋环境和维持生态相对平衡的目的。
（4）海洋自然保护区可保护自然历史遗迹和风景名胜等，使其免遭破坏，对促进科学研究、文化教育和旅游事业的发展有重要意义。
在海洋自然保护区内一切利用生物资源和破坏生境的活动都被禁止，使本来受到过度捕捞和生境破坏双重威胁的海洋生物得以在受保护的自然生境中生息和恢复。在世界范围的大量实践表明海洋自然保护区的建立能显著提高保护区内海洋生物的生物量、物种多样性、生物密度、个体大小和繁殖能力。例如，在加勒比海的萨巴岛和圣卢西亚岛，由于珊瑚礁保护区的建立，1／3常年栖息于保护区内的鱼种的个体变大、生物量增加，圣卢西亚保护区内的鱼类生物量比保护区外高50％。
无论是在热带珊瑚礁区，还是在温带河口、海湾和海藻场以及亚热带沿岸水域，受到人类开发利用的物种在自然保护区的丰度和个体大小都增加了。Halpern对世界范围的89项海洋自然保护区研究的相关数据进行了统计，结果显示，在实施全面保护后，保护区内的海洋生物资源得到极大的恢复，资源生物的生物量、生物密度、个体大小和物种多样性分别提高了431％、200％、82％和71％。
不仅如此，海洋自然保护区内大多受到保护的鱼种，产卵群体的平均年龄和产卵量增加，鱼卵的孵化率和幼鱼的成活率显著提高，繁衍后代的能力明显增强。例如，美国西海岸俄勒冈州的鲸鱼湾从1967年开始实施保护后，15种鱼的数量已分别增加了0．4～6倍，个体平均大小提高了13％～25％，产卵量提高了3～25倍。这与年龄适中的大个体产卵雌鱼的数量增加有关，因为这些雌鱼的个体大、肥满度高、竞争力强和繁殖季节长，从而保证

了高质量的鱼卵、鱼苗生产和种群的恢复。
海洋自然保护区为生物资源的恢复提供了良好的生境条件，随着保护区内受保护物种个体数量增加，密度增大，保护区内空间不足的问题将会逐渐呈现，这时，部分个体将离开保护区寻求新的生存和发展空间，使保护区外的生物资源增加，这种效应称为溢出效应。
溢出效应是大自然对人类保护野生生物资源的一种回报，如果把自然保护区建设比喻为“贮蓄”，则资源的溢出就是“利息”，是可以年复一年收获的自然回报。加勒比海圣卢西亚岛海域的研究表明，随着自然保护区内鱼类丰度的提高，保护区外的渔获量也同步提高，经过5年的保护后，保护区外的渔获量几乎提高了3倍。北美洲乔治滩的研究也表明，拖网作业禁渔区设置5年后，保护区外的黑线鳕的单网渔获量从3kg提高到33kg，增加了10倍之多。
以上的溢出效应主要是以资源生物的成体溢出为特征的。自然保护区生物溢出的另一种形式是植物的种子以及动物的卵和幼体的溢出，这种溢出效应也相应被称为种苗效应。在海洋自然保护区内，大型海藻释放出的孢子、许多海洋鱼类的浮性卵和幼体以及底栖无脊椎动物的浮游幼体，由于缺乏运动能力或运动能力弱，会随海流扩散到保护区外的海域，甚至很远的海区。这些从保护区溢出的种子、卵或幼体对于保护区外自然海区中因受到严重过度捕捞或生境破坏而繁殖力低下的物种资源维持与恢复将发挥极其重要的作用。以前述的乔治滩为例，从1994年设立禁渔区以来，在种苗效应的帮助下，保护区外围已形成了密集的扇贝分布区，2002年的扇贝产量比设区前增加了近3倍。此外，海洋自然保护区的种苗效应还有助于保护区外自然生态系统的恢复。
设立海洋自然保护区不但能够保护那些受干扰小、接近自然状态的海洋生境和生态系统，而且对曾经受到较大干扰已出现退化的自然生境和生态系统的恢复也作用巨大。
一方面，自然保护区的建立排除了人类活动对受保护生境或生态系统的直接干扰（如生态系统过度捕捞和生境破坏），能有效抑制其退化趋势；另一方面，自然保护区的建立同时对保护区内所有物种及其物理环境实施保护，使物种间以及生物与环境之间的自然关系得以恢复，将进而使退化的生境和生态系统逐渐回复其合理的自然状态。
以新西兰的研究为例。在新西兰的某些沿海水域，大量捕获龙虾曾经导致以大型海藻为食的海胆过量增殖，使这些海域的海藻生境几近消失。但在对这些海域实施自然保护禁止捕捉龙虾后，大型海藻又逐渐恢复了，原来栖息于海藻场的各种鱼类也回来了，

整个生态系统得以重新建立起来。
海洋碳库包括无机碳和有机碳两大类。无机碳主要是溶解态的CO2和H2O形成的复杂平衡体系（除CO2外还有H2CO3、HCO3-和CO3-等组分的电离平衡体系）。有机碳库有溶解有机碳（DOC）和颗粒有机碳（POC），二者通常以能否通过0．2～0．45μm孔径的有机物来人为地划分，其实DOC和POC是密切联系的。海洋各碳库中以溶解有机碳库含量最大，其次是非生命的有机碎屑，各种生物的总碳量所占比例最小。
海洋有机颗粒主要在表层产生，并且都有向下沉降的趋势，在沉降过程中不断被各种消费者和微生物反复利用与分解。因此，随着深度的增加，Poc的量会很快下降，其沉降速率与粒径大小有关。细菌和超微型浮游植物的沉降速率几乎等于零，原生动物摄食这些超微型生物后产生的粪粒也很小，大部分在真光层内分解和进行营养物质再循环。
在海洋的沉积物表层，直接或间接来源于生产者的碎屑经微生物和其他异养生物的反复利用后基本上都能被分解与矿化。剩余的少部分是不能被消费者同化的难降解物质，最终被埋藏在沉积物中。因此，在稳定状态下，沉积＝再生＋埋藏。
事实上被埋藏在沉积物中的难腐解物质是一类统称为腐殖质的“不明有机物”，其来源与成分是很复杂的，除了海洋自身产生的外，还有从陆地和大气输入的。这些物质只有少部分能利用传统分析方法确定其类别。
Burdige（2007）指出，海洋沉积物中的上述不明有机物的形成机制可能包括。
（1）生物大分子碎屑在降解过程中产生的中间产物（如低分子量单糖、氨基酸或分子质量更高的肽）通过非生物过程的化学反应形成难分解的、生物无法利用的复杂缩合物。
（2）生物体产生抗水解、生物难利用的高分子物质，由于生物对沉积物有机库中不同组分的选择性利用，使得这些难分解的剩余大分子在沉积物中保存下来。
（3）活性有机物可能通过与无机或有机基质的相互作用（或受之保护）而难以被生物降解。
有机物被埋藏的百分比与沉积速率有关。在高生产力的浅水区，可能有高达10％的有机物被积累在沉积物中，而大部分海洋的这种积累很少达到1％。沿岸的盐沼植物及陆源碎屑在还原性环境中更不易分解，所以更多地埋藏在沉积物里。这种情况与分解木质素的真菌在缺氧条件下难以存活以及环境中存在的硫化物、氨等有毒物质对真菌产生的毒性效应有关。因此，盐沼沉积物可形成所谓的“泥炭沼”
随着工业化的发展，人类大量使用石油、煤等化石燃料，加上森林砍伐、植被破坏，大气中的CO2含量持续快速增加。据估计，至2015年全世界CO2排

放量将达到94×18t，至21世纪中期，大气中的C02含量将比工业化前增加1倍以上。此外，陆地湿地、农田和海洋向大气释出的CH4也不容忽视。CO2和CH4都是很重要的温室气体。一般认为，由此产生的温室效应将使气候变暖、海面上升，对全球生态系统和人类生活产生严重影响。海洋是地球上最大的碳库，比大气碳库大50倍，因此人们寄希望于海洋能大量吸收大气中的CO2以减轻温室效应的危害。
大气CO2可通过海一气交换而进入海洋表层，但要实现海洋对大气CO2的净吸收效应，其前提条件是必须存在导致海洋表层的碳向深层转移的过程。
某些海洋生物的细胞壁或外壳、骨架等是Ca2＋与CO2-，一结合形成的不溶性碳酸钙，称为钙化作用。例如，钙板金藻的钙质板和原生动物有孔虫的钙质外壳，它们被摄食消化后形成的残留物可向海底沉降构成钙质软泥。据报道，单个颗石藻细胞的沉降速率仅0．14m／d，而以颗石藻为食的浮游动物，其粪团的沉降速率达160m／d还有，在某些浅海区，造礁珊瑚也构成大量的碳酸钙沉积。这些碳酸钙成分的物质沉降和堆积到海底的过程称为碳酸盐泵，它实质上也是一种生物泵。碳酸盐泵与软组织泵一样都有将海洋表层碳转移到深海从而与海一气交换过程隔绝的作用，因而是海洋在碳的生物地化循环中起汇作用的机制。如果没有这种机制，海洋就不可能对大气CO2起净吸收的作用。