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第六章 海洋中的营养盐 §6-1 营养元素与营养盐 §6-2 海洋中的磷 §6-3 海洋中的氮 §6-4 海洋中的硅 §6-5 富营养化与赤潮 §6-1 营养元素与营养盐一、营养元素 营养元素是与生物过程密切相关的一类元素。 (1)海洋中许多元素是生物生长所必需的，如H、 O、 C、N、P、Si、Mg、Cl、K、S、Ca、Fe、Co、Cu、Zn、Mo、Mn、B、Ba、Se等。 (2)有些元素含量很高，生物活动对其影响相对较小，通常不将它们称为营养元素。如： H、 O、 C、S、B、Mg、Cl、K、Ca等； (3)有些元素对海洋植物的生长起着促进作用，但在海水中的含量很低，被称为痕量营养元素，如Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Ba、Se等； §6-1 营养元素与营养盐一、营养元素 (4)与主要成分比较，海水中N、P、Si的浓度很低，而且受生物影响最大，被称为主要营养元素(或生源要素)。 N、P、Si是海洋生物生长所必需的最重要元素，也是海洋初级生产过程和食物链的基础，在海水中它们含量的高低会影响海洋生物生产力与生态系统结构； 生物活动也会对N、P、Si在海水中的含量、分布产生明显的影响。 (5)生物制约元素：由于各类营养元素在海水中含量很低，在海洋表层常常被海洋浮游植物大量消耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，所以，又称它们为“生物制约元素”。 §6-1 营养元素与营养盐一、营养元素 海洋中营养元素的来源：主要为大陆径流带来的岩石风化产物、有机物腐解的产物及人类活动排入的废弃物。此外海底火山及海底热水活动、海底冷泉、海底岩石海解、极地冰川融化，甚至来自大气的输送的固体微粒或气溶胶、降水、海洋对气体的直接吸收，雨水的加入等。 海洋中营养元素的迁出：形成固体物质和沉降作用，如形成自生矿物、被悬浮物质吸附、进入生物组织或通过海气界面向大气输送。 §6-1 营养元素与营养盐二、营养盐 营养盐是指海水中营养元素N、P、Si的各种无机盐类，因为它们在海水中主要以酸根形式存在，并与各种金属元素结合而生成盐。 营养盐的存在形式：NO3-、NO2-、NH4+、PO43-、HPO42-、H2PO4-、Si(OH)4。 营养盐再生：在海洋真光层内，营养盐经生物光合作用被吸收，成为生物有机体的组成部分，从而导致海洋表层营养盐的贫化；生物体在代谢过程中的排泄物和生物残骸下沉到真光层以下，有机体分解、矿化，营养元素最终以无机化学形式返回到海水中的过程。 氮和磷的再生：沉降到深层水中的生物颗粒，由于自溶作用和细菌作用，使细胞中的N、P再回到海水中的现象，其结果使底层水中N、P浓度增加。 §6-1 营养元素与营养盐二、营养盐 从真光层沉降的颗粒组分，在中、深层水体中将被分解，造成中、深层水体中无机营养盐含量的增高； 通过垂直对流、扩散作用，使深部水体中的营养盐重新回到真光层，而横向平流运动把累积的营养盐分散开，如此不断循环。 营养盐参与生物生命活动的整个过程，它们的存在形态与分布受到生物活动的制约，同时也受到化学、地质和水文因素的影响，它们在海洋中的含量与分布并不均匀，也不恒定，往往存在明显的季节与区域变化。 §6-1 营养元素与营养盐二、营养盐 海洋中营养盐的某些特征 —营养盐是海洋生命活动的基本要素。 浮游植物光合作用中被吸收，与碳、氧等为构成生物体基本组成。 有较为恒定的吸收比。 在真光层内是生物量或生产力的限制性因素。 —营养盐的含量、分布、变化和循环主要受生物作用控制。 形态转化 再生与循环过程 时间变化(日变化、季节变化等)明显 空间分布差异很大(物理、化学、生物共同影响) §6-1 营养元素与营养盐二、营养盐 营养元素和氧的吸收与再生的化学计算 哈维(1926)：NO3--N和磷酸盐因浮游植物的生长彼此以恒定比例自海水中移出。 雷德菲尔德(1934)指出不同位置和深度的海水也以近似恒定的比例含有这两种成分。 Riley(1965)等：在沿岸水体中，通常N:P比值在5:1和8:1之间。凯彻姆等指出浮游动物的N:P比值比浮游植物的要高。 不能预测硅与其他营养元素和氧消耗之间能表现出一种密切的化学计算关系，因为浮游植物产量中硅藻的比例及其硅化作用的程度有很大的变化。 §6-1 营养元素与营养盐二、营养盐 营养盐垂直分布规律 对于大洋水来说，营养盐的分布可分成四层： ①表层，营养盐含量低，分布比较均匀： ②次层，营养盐含量随深度的增加而迅速增加； ③500～1 500m次深层，营养盐含量出现最大值； ④深层，厚度虽大，但磷酸盐和硝酸盐的含量变化很小，硅酸盐含量随深度的增加而略为增加。 海洋中营养盐的垂直分布 §6-2 海洋中的磷 一、磷在生物体中的作用