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海洋低氧现象Ocean Hypoxia 《海洋化学进展》讲座 Oregen 2006 hypoxia event 渔业资源丰富的海域，但2006年：成千上万鱼蟹、海星、海参的残骸堆积在海底或散落在海滩上。 Oregen 2006 hypoxia event 风生上升流 Oregen 2006 hypoxia event Oregen 2006 hypoxia event 定义 低氧或缺氧： 对需氧水生生物的生理或行为产生有害影响的氧环境，如生长速率、繁殖能力、多样性、死亡、次级生产力、渔业产量等。 难以定义某一DO为低氧或缺氧，因为不同生物、不同生长期、不同行为会有不同响应。 DO对水生生物的影响 DO(mg/L) 对水生生物的影响 5 生物生长受抑制 2 生物离开，拖网无法捕捉到大型动物 0.5 穴居生物从沉积物爬出，持续时间长将死亡 0.2 沉积物变黑，海底形成硫氧化细菌 ~0 H2S形成 定义 低氧（hypoxia）： 通常2 mg/L（~30%饱和度）（不同作者有不同定义） 缺氧（Anoxic）： DO=0 定义 死亡区（Dead zone）： 用于描述含氧量正常的海水发生氧缺乏，导致大型动物迁移或死亡的沿岸海域，该术语并不适用于永久氧缺乏的陆架、陆坡海域。 路易斯安娜附近海域，当水中DO低于2 mg/L时（1972年），底拖就无法捕到海虾，当地人将这些水称为“dead water”。路易斯安娜“The Morning Advocate”报纸的一名记者将其描述为“dead zone”（1981年）。 海洋低氧类型 自然低氧现象：地质时期存在、存在于海洋较深层 OMZ、上升流区 人为低氧现象： 受人类活动输送营养盐影响的沿岸海域、河口区 氧极小值区（OMZ） 描述水体相对于上、下层具有更低氧的特征 一般DO未低至“hypoxia”水平 地球低DO的最大面积所在 OMZ大多介于100-1200m，一般长期存在 OMZ的形成机制 （1）高的上层初级生产力 （2）老的水团年龄 （3）不活跃的海流 OMZ：对全球变化的响应 Helly and Levin, 2004 Stramma et al.，2008 上升流系统 东部边界流： （1）全球海洋最高初级生产力，达973 g/m2/a （2）不到全球海洋面积0.5%，贡献全球渔业产量7% （3）所提供营养盐支持的生产力未被完全摄食，有机物大量沉降，导致低氧 （4）自然过程主导 秘鲁沿岸上升流 El-Nino 非El-Nino 沿岸海域—富营养化 人类活动导致输入海洋的N、P增加，Si变化不大 沿岸海域生产力提高，生物种群结构发生变化 水体富营养化与低氧的关系 黑海 沿岸海域富营养化的生态效应 低氧或缺氧 有害赤潮 降低光穿透 水生物的减少 营养级及食物网的改变 生物资源的影响 生态旅游的影响 沿岸海域低氧的发展与维持机制 层化水体： 分离底层水，溶解氧向下扩散受限制 季节层化循环 有机物的降解 降低底层水氧含量 某些区域易发生，取决于水体更新能力 沿岸海域低氧区的分布 波罗的海：84000 km2 黑海西北陆架区：40000 km2 墨西哥湾北部：21000 km2 亚德里亚海北部 北海南部海域 其他沿岸海域、河口区：纽约湾、切萨皮克湾、 长岛峡湾、努思河口、 长江口等 沿岸低氧区的全球分布 沿岸海域低氧区的全球分布 沿岸低氧区的演化—Oregen沿岸海域 沿岸低氧区的演化—Oregen沿岸海域 T：0.005-0.012?C/a DO：0.39-0.70 ?mol/kg/a 100-400m 沿岸低氧区的演化—Baltic Sea 8-9月 1-3月 沿岸低氧区的演化 —Chesapeake Bay and Gulf of Mexico 沿岸低氧区的演化 — Chesapeake Bay 沿岸低氧的危害 Gulf of Mexico 沿岸低氧的危害 海域 影响面积 （km2） 底栖生物响应 底栖生物产量 渔业响应 路易斯安娜陆架 15000 死亡 正常 存在压力，但仍具高产量 卡德加特海峡 2000 大量死亡 降低 挪威龙虾资源崩溃；底层鱼类减少 黑海西北陆架 20000 大量死亡 正常 底层鱼类减少，浮游种类增加 波罗的海 100000 消失 无 底层鱼类减少，浮游种类增加