1. 海洋生态系统的碳循环
海洋中氧平衡 海洋生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用，能有效地缓解CO2浓度的增加。
海洋持有的碳比大气多50倍，其中大部分是以碳酸盐（CO22－）和碳酸氢盐（HCO－2）离子的形式存在。海洋吸收CO2的能力大致相当于通常所估计的矿物燃料的贮藏量。虽然海洋对大气CO2的缓解作用主要取决于海洋的混合程度和酸碱度，但海洋浮游植物的潜在作用不可忽视。在海洋表层，浮游植物通过光合作用将海水中溶解的无机碳转化为有机碳，水中CO2分压降低；在其初级生产过程中，还需从海水中吸收溶解的无机盐，如硝酸盐和磷酸盐，这使得表层水的碱度升高，也将降低水中的CO2分压。这两个过程造成空气――海洋交界面两侧的CO2分压差，促进大气CO2向海水的扩散。同时，由于向海底沉降的有机颗粒携带的营养盐分解成无机盐的速率非常缓慢，使得表面水的碳含量比深度超过1000米处海水中的碳含量低10%。海洋表层的这一生物动力学过程，也被称之为“生物学泵”。海洋生物光合作用形成的有机碳沉积到海底，它们分解返回大气速度很慢。这一点与陆地生物圈显然存在很大差异。因为陆地生物圈的碳汇比较容易释放出来，如大面积森林砍伐、土地利用等。估计海洋生物光合作用利用的总碳量约为3×1010－4×1010 t/a。这个值代表海洋光合作用的总碳汇，其对大气CO2的净汇还取决于有机碳分解的返回能量。2. 海洋微生物如何参与碳循环
碳循环包括：
1.有机体和大气之间的碳循环
绿色植物从空气中获得二氧化碳，经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植物体的碳化合物，经过的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后，残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20年。一部分（约千分之一）动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代，在热能和压力作用下转变成矿物燃料──煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环发生重大影响。
2.大气和海洋之间的二氧化碳交换
二氧化碳可由大气进入海水，也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处，由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等，大气中二氧化碳量增多或减少，海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。
3.碳质岩石的形成和分解
大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸，碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐，并被河流输送到海洋中。海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的，接纳新输入的碳酸盐，便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程，又形成为石灰岩、白云石和碳质页岩。在化学和物理作用（风化）下，这些岩石被破坏，所含的碳又以二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再次加入碳的循环。碳质岩石的破坏，在短时期内对循环的影响虽不大，但对几百万年中碳量的平衡却是重要的。
4.人类活动的干预
人类燃烧矿物燃料以获得能量时，产生大量的二氧化碳。从1949年到1969年，由于燃烧矿物燃料以及其他工业活动，二氧化碳的生成量估计每年增加4.8％。其结果是大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自然界原有的平衡，可能导致气候异常。矿物燃料燃烧生成并排入大气的二氧化碳有一小部分可被海水溶解，但海水中溶解态二氧化碳的增加又会引起海水中酸碱平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。矿物燃料的不完全燃烧会产生少量的一氧化碳。自然过程也会产生一氧化碳。一氧化碳在大气中存留时间很短，主要是被土壤中的微生物所吸收，也可通过一系列化学或光化学反应转化为二氧化碳。
温室效应：大气中二氧化碳、甲烷等气体浓度的增加，就像在地球大气中遮挡了一层玻璃一样，使太阳带给地表的热量难以向空中散发，从而导致地表温度增高，这也就是人们常说的温室效应。
空气中二氧化碳的浓度为什么会不断增高呢？这主要是人类不合理活动所导致的。目前全世界每年向大气中排放的二氧化碳高达50亿吨，它们破坏了全球的碳循环。这些二氧化碳主要是由煤、石油、天然气等燃料燃烧产生的。当然，过度砍伐森林、开垦草原，使地球上利用二氧化碳进行光合作用的植物数量急剧减少也是促进二氧化碳急剧郑家的重要原因。
3. 海洋在碳循环中的作用
海洋循环主要指海洋中的物质和热量的循环流动，其主要形态可分为海上内循环和海陆间循环。海上内循环指海洋面上的水蒸发成水汽，进入大气后在海洋上空凝结，形成降水又回到海洋的局部水分交换过程。海陆间循环则包括海洋表面的水经过蒸发变成水汽，水汽上升到空中随气流运行，被输送到大陆上空，其中一部分在适当条件下凝结，形成降水。降落到地面的水，一部分沿地面流动，形成地表径流；一部分渗入地下形成地下径流。二者经过江河汇集，最后又回到海洋。
4. 海洋中的碳循环过程
地球上的碳循环主要表现为自然生态系统的绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为碳水化合物并释放出氧气，同时又通过生物地球化学循环过程及人类活动将二氧化碳释放到大气中。
自然生态系统的绿色植物将吸收的二氧化碳通过光合作用转化为植物体的碳水化合物，并经过食物链的传递转化为动物体的碳水化合物，而植物和动物的呼吸作用又把摄入人体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成了生物的有机体贮存下来。
5. 海洋生态系统的碳循环过程
海洋碳循环可以分为三个方面。
第一方面是“碳酸盐泵”，就是大气中的CO2气体被海洋吸收，并在海洋中以碳酸盐的形式存在；
第二方面是“物理泵”，即混合层发展过程和陆架上升流输入，它与海洋环流密切相关；
第三方面是“生物泵”，即生物净固碳输出，
6. 海洋中的碳循环
1、珊瑚礁能维持渔业资源
对许多具有商业价值的鱼类而言，珊瑚礁提供了食物来源及繁殖的场所。健康的珊瑚礁系统每年渔业产量达35t/km2 ，全球约10%的渔业产量源于珊瑚礁地区。
2、珊瑚礁可以保护海岸线。
珊瑚礁对于保护脆弱的海岸线免于被海浪侵蚀起了重要的作用。健康的珊瑚礁就好象自然的防波堤一般，约有70-90%的海浪冲击力量在遭遇珊瑚礁时会被吸收或减弱，而珊瑚礁本身会有自我修补的力量。死掉的珊瑚会被海浪分解成细沙，这些细沙丰富了海滩，也取代已被海潮冲走的沙粒。
3、珊瑚礁作为我们医疗药材的重要来源。
珊瑚礁还是海洋药物的重要原材料，如珊瑚骨骼移植、牙齿和面部改造等；珊瑚礁中生物数量众多意味着许多动植物本身可制造化学物质以抵抗其它竞争者及保护自身安全。这些化学物质对人类可能就是极大的资产。
4、珊瑚礁对优化地球上大气环境环扮演重要角色
珊瑚礁生态系统的物质循环主要有C,N,P和Si 4种元素的生物地球化学循环，包括固氮、CO2/Ca的贮存与控制、废物清洁等过程。有珊瑚礁生物参与的生物化学过程和营养物质循环对于维持和促进全球碳循环有重要作用。珊瑚虫可将CO2转变为碳酸钙骨骼，有助于降低大气温度。同时，这种神武化学过程也维持了全球钙平衡，
每年由珊瑚礁沉淀输送到海洋中的钙约有1.2*1013mol。对于环境研究也具有很高的科学价值，包括检测和污染记录、气候记录。如礁栖生物与可用作污染监测的指示种，造礁珊瑚特别是滨珊瑚可用来重建热带表层古海水温度等。
5、珊瑚礁是重要的文化教育和生态旅游基地。
愈来愈多的潜水观光客在寻找全球各地原始珊瑚礁。因此，健康的珊瑚礁是具有强烈吸引力的。珊瑚礁鉴于其丰富的环境、生态及生物多样性，是理想的海洋生态科研、科普教育基地，并可提供以珊瑚礁生态为主题的文化产品。珊瑚礁是海洋中的奇异景观，为发展滨海旅游业提供了条件。珊瑚礁个中物质形态造型奇特，千姿百态，很有观赏价值。此外，由于珊瑚礁生态系统的存在，为人类带来了美学和艺术灵感，并提供文化、精神、道德、信念和宗教等服务价值，是人类共同的自然文化遗产。
7. 海洋生态系统的物质循环和能量
海洋循环主要指海洋中的物质和热量的循环流动，其主要形态可分为海上内循环和海陆间循环。
海上内循环指海洋面上的水蒸发成水汽，进入大气后在海洋上空凝结，形成降水又回到海洋的局部水分交换过程。
海陆间循环则包括海洋表面的水经过蒸发变成水汽，水汽上升到空中随气流运行，被输送到大陆上空，其中一部分在适当条件下凝结，形成降水。
降落到地面的水，一部分沿地面流动，形成地表径流；一部分渗入地下形成地下径流。二者经过江河汇集，最后又回到海洋。
