净初级生产力netprimaryproduction.ppt

第六章 海洋初级生产力 第一节 海洋初级生产的基本过程和生产力的有关概念 海洋初级生产的重要意义: 为海洋生态系统的运转提供能量来源； 估算渔业产量； 对全球的碳循环有重要影响。 一、初级生产过程的基本化学反应——光合作用 光反应（light reaction） 暗反应（dark reaction） 二、生产力的有关概念 总初级生产力（gross primary production） 净初级生产力（net primary production） 群落净生产力（net community productivity） 现存量、周转率、周转时间 B2 ＝ B1 ＋ P — E ＝ B1 ＋ ΔB 生产力 = 现存量×周转率  初级生产力（P） = 叶绿素含量（Chla）×同化指数（Q ） 优点：大大减轻工作量与费用，不必每个测站采用14C法 影响因素：藻类适应性；环境营养盐含量；光照条件；温度等。 （三）黑白瓶测氧法 （四）水色遥感扫描法 收获量法、钟罩法、掉落物法等 第二节 影响海洋初级生产力的因素 一、光 藻类光合作用与辐照度的抛物线关系 Pg=Pmax[I]/（Ik+[I]) 不同种类、不同纬度、不同季节的Ik不同，与适应性有关。 二、营养盐 （一）浮游植物生长需要的营养物质 Redfield比值： C：N：P = 106：16：1 海洋整体缺氮，部分海区缺磷 （二）海水中营养盐含量与浮游植物生长的关系 酶动力学Mechaelis-Menten方程： μ=μmax · N / (KN + N） μ：吸收速率； N：介质浓度； μmax：最大吸收速率； KN：吸收半饱和常数 最大吸收速率（μmax） 反映细胞营养水平和环境限制程度的指标 随环境而变 吸收半饱和常数（KN） 种群竞争限制性营养盐能力的一个重要指标 相对保守、稳定 沿岸与大洋种类的差异、季节演替 Vm / Ks （三）铁限制假说 C：Fe = 100000：1 Fe在海水中的分布很不均匀，不同海区补充特点不同，从整体上看，南大洋部分海区和赤道的广阔海区中Fe含量最低。 三、物理海洋学过程对初级生产力的控制 （一）海水的垂直混合与温跃层 混合层内浮游植物的分布可以看成为相对均匀的，因此混合层的深度就与浮游植物能否停留在有充足光照的水层有关。 临界深度（the critical depth） （二）海水辐散、辐聚和海洋锋面 海洋锋（ocean front）的温度、盐度和密度等物理水文要素查找明显的水平梯度，其浮游植物生物量和生产力都比邻近海区高。 四、牧食作用 过剩摄食（superfluous feeding） 第三节 海洋初级生产力的分布和总量估计 高值区位于各类辐散上升流区、大陆架和近岸海区，其次是北半球温带亚极区和南大洋锋面区，低值区则出现于南北两半球的热带、亚热带大洋区，北冰洋海区初级生产力最低。 生物群区（biome） 极地生物群区（Polar biome） 西风带生物群区（Westeries biome） 信风带生物群区(Trades biome) 近岸生物群区（Coastal biome） 生态省区（ecological province） 一、热带、亚热带大洋区和赤道带 （一）热带、亚热带大洋区 充足的太阳辐照，海水透明度高。 表层海水向环流中心辐聚，混合层深度超过真光层深度。 温跃层在夏季可达100~200 m，冬季增加到400 m左右。 初级生产力最低的水域，被称为大洋的“生物沙漠”，但可常年进行光合作用。 固氮种类外，以聚球菌、原绿球菌和其他微微型真核自养生物等适应于低营养盐条件生活的种类为主。 （二）赤道带 赤道海域的营养盐并不缺乏， Fe的缺乏是限制其浮游植物生长的主要因素。 微微型浮游植物占总生物量的90%，摄食浮游植物的消费者主要是微小鞭毛虫、腰鞭毛虫和纤毛虫。 赤道带的东部与西部的生产力有差别，大洋东部存在边界上升流，西部形成“暖池”（warm pool） ，在温跃层上方又形成盐跃层。 二、温带（亚极区）海洋 （一）北半球 处于大洋气旋型辐散环流区，表层海水从环流中心向外扩散，将深层水引向表层，补充真光层的营养盐。 太平洋东北部出现以（HNLC）为重要特征的海域，浮游植物粒径较小，硅藻仅偶尔占优势。原生动物成为主要的食植动物。 北大西洋源于陆地的Fe补充较多，春季水华显著，并以硅藻占优势。 西北太平洋，黑潮暖流分支与亲潮寒流交汇，产生强烈的混合作用，形成北海道渔场。在西北大西洋，北向的湾流（暖流）与拉布拉达寒流的汇合处则形成著名的纽芬兰渔场。