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七章海洋初级生产力
第七章 海洋初级生产力 掌握海洋生产力的各种基本概念、影响因素、地理分布和季节分布规律 了解全球海洋初级生产力研究的前言进展 了解初级生产力的测定方法(14C法低估生产力的原因) 掌握海洋新生产力的分布规律和研究新生产力的意义 第一节 海洋生物生产及初级生产力的测定方法 生产者是生物群落中最基本和最关键的成分 海洋初级生产的重要意义: 一、生物生产力的有关概念 生物生产力就是生物通过同化作用生产(或积累)有机物的能力,它包括: 1.初级生产力(primary productivity) 4.现存量、周转率、周转时间 生产力 = 现存量×周转率 (一)光合作用(photosynthesis) 1.光反应(light reaction) 2.暗反应(dark reaction) (一)测氧法 原理 同化指数(assimilation index)或称同化系数(coefficient of assimilation)是指单位Chla在单位时间内合成的有机碳量,其单位为mgC/(mg Chla·h)。 公式:初级生产力(P) = 叶绿素含量(Chl a)×同化指数(Q ) Chl a 、 Q分别由分光光度法和14C测定 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 第二节 影响海洋初级生产力的因素 一、光 1、藻类光合作用与辐照度的抛物线关系 根据式 ID = I0e-KD 可得 ln ID = ln I0-KD (1) D = (ln I0-ln ID) /K (2) 以补偿深度的光强IC取代ID,则D即为补偿深度(DC) DC = (ln I0-ln IC) /K (3) 式中I0可现场实测,K根据式(2)计算,IC可通过实验测得。 (一)营养盐吸收方程 1、米氏方程: 2、最大吸收速率(Vm): ①反映细胞营养水平和环境限制程度的指标 ②可变 3、吸收半饱和常数(Ks): ①种群竞争限制性营养盐能力的一个重要指标 ②相对保守、稳定 沿岸与大洋种类的差异、季节演替 4、参数的求法 5、Vm / Ks (二)绿色植物按一定比例吸收营养盐 Redfield比值: C:N:P = 106:16:1 海洋整体缺氮,部分海区缺磷 (三)表层营养盐补充 上升流、沿岸、河口与寒暖流交汇处 三、铁(Fe) Fe:影响某些大洋区海洋初级生产力的重要因子 C:Fe = 100000:1 Fe在海水中的分布很不均匀 从大洋到近岸,其含量范围大约为0.001~0.5 mg/m3,即相当于0.02~10 nmol/kg。 补充特点 近岸、大洋表层 从海洋整体上看,南大洋部分海区和赤道的广阔海区中Fe含量最低 四、温度 1、直接影响: 光合作用可看作一系列酶促反应 浮游植物对温度变化有一定的适应性 如中肋骨条藻在最适温和亚最适温状态下光合作用速率无明显变化(酶含量与活性) 2、间接影响:层化现象 五、垂直混合和临界深度 1、湍流:有利与不利 2、临界深度(the critical depth) 过剩摄食(superfluous feeding) 一般多数海区营养盐补充起决定作用,而在高纬度光照易起重要作用 第三节 海洋初级生产力的分布 一、不同纬度海区初级生产力的季节分布 (一)中纬度海区 中纬度海区初级生产力的季节变化属于双周期型,包括春、秋季两个高峰。 (二)高纬度海区 光照条件是影响初级生产的主要因素、一年中只有两个生物学季节。 (三)低纬度海区 存在强大的恒定温跃层(permanent thermocline) 生产力低,但整年有生产,周期性不明显 不同纬度存在过渡 二、不同水文特征海域的初级生产力 表7.2 不同海区年初级生产力范围(引自Lalli Parsons 1997) 三、近岸水域的初级生产力 受陆地的影响
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