第七章海洋初级生产力-厦门大学精品课程建设网站
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为海洋生态系统的运转提供能量来源； 估算渔业产量； 对全球的碳循环的重要影响。
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）
光能
CO2 ＋ H 2O 叶绿素 （CH2O）＋O2＋能量
• 单位：g(干重)/m2 · a， g C/m2 · a，
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
大小藻类、维管束植物产量估计
收获量法、钟罩、掉落物
第二节 影响海洋初级生产力的因素
光合作用(P) /〔mg C/(ml·h)〕
一、光
1、藻类光合作用与辐照度的抛物线关系
第七章 海洋初级生产力
学习目的
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：
3．群落净生产力（net community productivity）
• 群落净生产力 ＝ 净初级生产力 － 异养呼吸消耗 •从群落整体考虑有无生物量的积累 •与群落的发展与成熟度有关
4．现存量、周转率、周转时间 • 生产力 = 现存量×周转率
生产量
生产量
现存量
现存量
A
减少量
B
减少量
图7-1 两个平衡的群落（输入 ＝ 输出）的模式（A．输入和输出都较低、周 转慢；B．输入和输出都较高、周转快。）（引自 Krebs 1978 ）
Pmax
?P ?I
Pn Pg
光抑制
在光抑制之前的曲 线可用下式表示：
P(g)=Pmax［I］/（Ik+［I］)
＋
0 －
呼吸
补偿点
IC IK
光强(I) /〔Cal/(m·lmin)〕
图 7-2 光合作用对光强变化的反应（引自Parsons1984）
2、饱和光强
• 不同种类、不同纬度、不同季节饱和光强不同 • 适应性
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
J/m2 · a
总•初说级明生：产上（式gr仅os为s p代ri表ma式ry；p强ro调du时ct间ion过）程
净初级生产（net primary production） 地球生物圈0.11％；陆地平均0.25％；海洋平均0.05％；
农业生态系统：1-2％。
2．次级生产力（secondary productivity）
二、初级生产过程的基本化学反应
（一）光合作用（photosynthesis） 1．光反应（light reaction） 2．暗反应（dark reaction）
辅助色素（accessory pigments）：包括胡萝卜素、岩 藻黄素、藻蓝蛋白等。 叶绿素a（Chla）吸收范围652~700 nm，吸收峰 670~695 nm，而可见光范围400~720 nm，辅助色素可 拓宽吸收范围，但不能进行电子传递
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
Βιβλιοθήκη Baidu
50
1
2
3
60
净初级生产
图 7-3 中纬度海区晴天的初级生产与深度的关系（引自Tait 1981）
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。
二、营养盐
（一）营养盐吸收方程
1、米氏方程：
Vm
a
V=
Vm·S Ks ＋S
Vm／2
• V：吸收速率；
• S：介质浓度；
• Vm：最大吸收速率； • Ks：吸收半饱和常数
Ks
S→
吸收速率 V/(µmol / h) 浓度 S/(µmol/L)
（二）化学合成作用（chemosynthesis）
三、海洋初级生产力的测定方法
（一）测氧法
（二）14C示踪法
丹麦科学家Steemann-Nielsen在20世纪50年代首先应用于海洋 方面的研究
*CO2 ＋ H 2O
光能 叶绿素
（*CH2O）＋O2
优点：准确性高，所得结果接近于净产量的数值 缺点：技术性强（吸附、污染）、危险
• 现场法（in situ method） • 模拟现场法（the simulated in situ method）
（三）叶绿素同化指数法
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 ）
3、补偿深度（the compensation depth）、补偿光强（the compensation light intensity）、补偿点
• 理论上的真光层深度 • 纬度、季节、天气、浊度、时间、海况的影响
总初级生产和呼吸作用（任意单位）
1
2
3
4
0
10
深 度/m 呼吸作用
20
30
光合作用
40
b 0 5 10 15 20
浓度 S/(µmol/L)
25
c
20
15
10
5
0
1.0
2.0
-5
S/V
-9.3
图 7-4 浮游植物对营养盐的吸收动力学（ a）和 Ks 值（b、c）
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
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）
光能
CO2 ＋ H 2O 叶绿素 （CH2O）＋O2＋能量
• 单位：g(干重)/m2 · a， g C/m2 · a，
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
大小藻类、维管束植物产量估计
收获量法、钟罩、掉落物
第二节 影响海洋初级生产力的因素
光合作用(P) /〔mg C/(ml·h)〕
一、光
1、藻类光合作用与辐照度的抛物线关系
第七章 海洋初级生产力
学习目的
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：
3．群落净生产力（net community productivity）
• 群落净生产力 ＝ 净初级生产力 － 异养呼吸消耗 •从群落整体考虑有无生物量的积累 •与群落的发展与成熟度有关
4．现存量、周转率、周转时间 • 生产力 = 现存量×周转率
生产量
生产量
现存量
现存量
A
减少量
B
减少量
图7-1 两个平衡的群落（输入 ＝ 输出）的模式（A．输入和输出都较低、周 转慢；B．输入和输出都较高、周转快。）（引自 Krebs 1978 ）
Pmax
?P ?I
Pn Pg
光抑制
在光抑制之前的曲 线可用下式表示：
P(g)=Pmax［I］/（Ik+［I］)
＋
0 －
呼吸
补偿点
IC IK
光强(I) /〔Cal/(m·lmin)〕
图 7-2 光合作用对光强变化的反应（引自Parsons1984）
2、饱和光强
• 不同种类、不同纬度、不同季节饱和光强不同 • 适应性
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
J/m2 · a
总•初说级明生：产上（式gr仅os为s p代ri表ma式ry；p强ro调du时ct间ion过）程
净初级生产（net primary production） 地球生物圈0.11％；陆地平均0.25％；海洋平均0.05％；
农业生态系统：1-2％。
2．次级生产力（secondary productivity）
二、初级生产过程的基本化学反应
（一）光合作用（photosynthesis） 1．光反应（light reaction） 2．暗反应（dark reaction）
辅助色素（accessory pigments）：包括胡萝卜素、岩 藻黄素、藻蓝蛋白等。 叶绿素a（Chla）吸收范围652~700 nm，吸收峰 670~695 nm，而可见光范围400~720 nm，辅助色素可 拓宽吸收范围，但不能进行电子传递
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
Βιβλιοθήκη Baidu
50
1
2
3
60
净初级生产
图 7-3 中纬度海区晴天的初级生产与深度的关系（引自Tait 1981）
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。
二、营养盐
（一）营养盐吸收方程
1、米氏方程：
Vm
a
V=
Vm·S Ks ＋S
Vm／2
• V：吸收速率；
• S：介质浓度；
• Vm：最大吸收速率； • Ks：吸收半饱和常数
Ks
S→
吸收速率 V/(µmol / h) 浓度 S/(µmol/L)
（二）化学合成作用（chemosynthesis）
三、海洋初级生产力的测定方法
（一）测氧法
（二）14C示踪法
丹麦科学家Steemann-Nielsen在20世纪50年代首先应用于海洋 方面的研究
*CO2 ＋ H 2O
光能 叶绿素
（*CH2O）＋O2
优点：准确性高，所得结果接近于净产量的数值 缺点：技术性强（吸附、污染）、危险
• 现场法（in situ method） • 模拟现场法（the simulated in situ method）
（三）叶绿素同化指数法
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 ）
3、补偿深度（the compensation depth）、补偿光强（the compensation light intensity）、补偿点
• 理论上的真光层深度 • 纬度、季节、天气、浊度、时间、海况的影响
总初级生产和呼吸作用（任意单位）
1
2
3
4
0
10
深 度/m 呼吸作用
20
30
光合作用
40
b 0 5 10 15 20
浓度 S/(µmol/L)
25
c
20
15
10
5
0
1.0
2.0
-5
S/V
-9.3
图 7-4 浮游植物对营养盐的吸收动力学（ a）和 Ks 值（b、c）
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