第九章海洋初級(jí)生產(chǎn)力

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1、生物生產(chǎn)力的有關(guān)概念?初級(jí)生產(chǎn)力：自養(yǎng)生物通過光合作用或化學(xué)合成制造有機(jī)物的速率。總初級(jí)生產(chǎn)力和凈初級(jí)生產(chǎn)力?次級(jí)生產(chǎn)力：除生產(chǎn)者外的各級(jí)消費(fèi)者直接或間接利用已經(jīng)生產(chǎn)的有機(jī)物經(jīng)同化吸收、轉(zhuǎn)化為自身物質(zhì)的速率。?群落凈生產(chǎn)力：在生產(chǎn)季節(jié)或一年的研究期間，未被異養(yǎng)者消耗的有機(jī)物質(zhì)的儲(chǔ)藏率。?現(xiàn)存量：某一特定時(shí)間、某一空間范圍內(nèi)存有的有機(jī)體的量。?周轉(zhuǎn)率：在特定時(shí)間階段中，新增加的生物量與這段時(shí)間平均生物量的比率。海洋浮游植物的周轉(zhuǎn)率比陸地植物的快得多。海洋的初級(jí)生產(chǎn)者海洋生態(tài)系的初級(jí)生產(chǎn)者包括單細(xì)胞藻類（如硅藻、甲藻）、大型藻類（如綠藻、紅藻、

2、褐藻）以及較高等的海洋植物。就整個(gè)海洋來說，主要的生產(chǎn)者是單細(xì)胞浮游植物，它們的產(chǎn)量占海洋初級(jí)產(chǎn)量的90％以上。而大型多細(xì)胞藻類以及維管束植物只在淺水近岸區(qū)有重要作用。此外，還有一些光合作用的細(xì)菌也是初級(jí)生產(chǎn)者。孔石莼海洋初級(jí)生產(chǎn)力的測(cè)定方法1、14C示蹤法：把一定量的放射性H14CO-或314CO2-加入到已知CO總量的海水樣品中，經(jīng)過32一段時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)（2～4h），測(cè)定浮游植物細(xì)胞內(nèi)有機(jī)14C的數(shù)量，便可計(jì)算出浮游植物的光合作用速率。（該法的測(cè)定結(jié)果比實(shí)際生產(chǎn)力低）P：初級(jí)生產(chǎn)力；R：白瓶水樣有機(jī)14C的放射計(jì)數(shù)；sR：黑瓶水樣有機(jī)1

3、4C的放射計(jì)數(shù)；bP=(R-R)W/R·NsbR：加入14C的總放射性；W：海水總CO量；2N：培養(yǎng)時(shí)間。2、葉綠素同化指數(shù)法：在一定條件下，植物細(xì)胞內(nèi)葉綠素含量與光合作用產(chǎn)量之間存在一定的相關(guān)性，根據(jù)葉綠素a與同化指數(shù)（Q）來計(jì)算初級(jí)生產(chǎn)力。P=Chla含量×Q主要考慮的因素：光營養(yǎng)鹽鐵溫度垂直混合牧食作用一、光光合作用與光強(qiáng)一般呈拋物線的關(guān)系：在一定光強(qiáng)范圍內(nèi)，光合作用隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度最大值所需光強(qiáng)稱為最適光強(qiáng)。大于最適光強(qiáng)，光合作用不隨光強(qiáng)增加而增加，也不明顯下降，在此范圍內(nèi)的光強(qiáng)稱為光飽和光強(qiáng)。繼續(xù)增加輻照度，光合作

4、用的總速率下降，稱為光抑制。最適光強(qiáng)在硅藻為5000～8000lx，藍(lán)藻為10000～15000lx，光飽和光強(qiáng)一般為10000～23000lx，光抑制光強(qiáng)>23000lx。最大光強(qiáng)出現(xiàn)在水表明，但生產(chǎn)力最大值在晴天常不出現(xiàn)在水表明，而是出現(xiàn)在水下某一水層（一般出現(xiàn)在1/2透明度處），這一水層被稱為最大光合層或最適光合層。最大光合層之下各水層的生產(chǎn)力將隨光強(qiáng)的減弱而下降。但在陰天，表層光強(qiáng)通常為7000～15000lx，整個(gè)水層光強(qiáng)均在最適光強(qiáng)之下，不出現(xiàn)光抑制，故表層生產(chǎn)力最高。補(bǔ)償深度：在某一深度層，植物24小時(shí)中光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)物

5、質(zhì)全部為維持其生命代謝消耗所平衡了，沒有凈生產(chǎn)量，這樣的深度為補(bǔ)償深度。補(bǔ)償深度不僅受緯度、季節(jié)、日照角度的影響，也與天氣、海況、水體透明度等有一定關(guān)系，一般2～3倍透明度處光強(qiáng)接近植物補(bǔ)償點(diǎn)，故三倍透明度以下水草難于生存。二、營養(yǎng)鹽大部分營養(yǎng)物質(zhì)在海水中的含量不會(huì)構(gòu)成限制因子，但其中NO-、PO3-等無機(jī)營養(yǎng)鹽類的含量是影響初級(jí)生產(chǎn)力的重34要因子，F(xiàn)e和Mn等微量元素在某些海區(qū)的含量不足也可能限制初級(jí)生產(chǎn)。氮鹽和磷酸鹽的吸收符合米氏方程。海洋中營養(yǎng)鹽的總量比陸地耕地土壤的少很多且分布不均勻。海洋表層營養(yǎng)鹽的補(bǔ)充情況是決定初級(jí)生產(chǎn)力的重要

6、條件。上升流區(qū)、表層海水的輻散區(qū)、寒暖流交匯的海區(qū)以及河口區(qū)的初級(jí)產(chǎn)量一般比較高。三、鐵鐵是植物生命活動(dòng)必需的一種微量元素。在某些大洋區(qū)，鐵是影響海洋初級(jí)生產(chǎn)力的另一重要因子。鐵的含量隨海洋深度的增加而上升，但其不能從底層向上層輸送，只能依靠另外的途徑補(bǔ)充，如陸地和大氣灰塵的沉降。在赤道附近太平洋和南太平洋中這種補(bǔ)充量很少，鐵是限制性營養(yǎng)元素。四、溫度溫度與光合作用的關(guān)系浮游植物對(duì)溫度變化有一定的適應(yīng)性。在光飽和條件下，不管藻類處在最適溫度或是亞最適溫度下，其光合作用速率幾乎一樣。在熱帶大洋區(qū)溫度引起的海水層化現(xiàn)象（溫躍層）成為營養(yǎng)物質(zhì)從深

7、層水進(jìn)入上面光照層的障礙，從而間接地影響初級(jí)產(chǎn)量。五、垂直混合和臨界深度垂直混合一方面可通過補(bǔ)充上層的營養(yǎng)鹽而提高生產(chǎn)力，另一方面在混合的過程中也可能把浮游植物帶到無光區(qū)而不能進(jìn)行光合作用。臨界深度：在這個(gè)深度上方整個(gè)水柱浮游植物的光合作用總量等于其呼吸消耗的總量。臨界深度通常大于補(bǔ)償深度。光合作用深度補(bǔ)償深度呼吸作用臨界深度臨界深度與補(bǔ)償深度上方和下方浮游植物的數(shù)量比例及垂直混合的深度有關(guān)。六、牧食作用過剩攝食：在浮游植物密度高的時(shí)候，被吞食的植物細(xì)胞尚未被很好消化就從腸管排出的現(xiàn)象。牧食作用的效應(yīng)在不同海區(qū)也不相同。北太平洋和熱帶海區(qū)浮

8、游植物生物量在一年中沒有大的變化，初級(jí)生產(chǎn)很快被浮游動(dòng)物消耗掉。而在高緯度海區(qū)浮游動(dòng)物數(shù)量的增加一般比浮游植物的增加延遲數(shù)周。除上述影響海洋初級(jí)生產(chǎn)力的生態(tài)因子外，初級(jí)生產(chǎn)力還與