海洋生物地球化学
海洋中微生物的多样性与生物地球化学循环
海洋中微生物的多样性与生物地球化学循环海洋占地表面积的71%以上，其中微生物是海洋生态系统中不可或缺的组成部分之一。
微生物包括细菌、古菌、病毒、真菌等种类众多的生物群落。
在海洋生态系统中，微生物的多样性高，数量大，功能复杂，对于维持海洋的生物地球化学循环和生态系统的平衡具有重要作用。
1. 微生物的多样性海洋生态系统中细菌和古菌所占生物多样性的比例非常大。
它们分解了海洋浮游有机物的一部分并转化为溶解态有机碳和营养盐，进而为海洋食物链的其他生物提供了营养物质。
海洋中的细菌和古菌的数量和种类都非常多，不同的生存环境中会有不同菌种的存在，例如深海区域会有嗜温菌、热泉有嗜热菌等。
此外，病毒是海洋微生物群落中非常重要的一部分，它们在细菌和古菌种群的控制中起着至关重要的作用。
2. 微生物在生物地球化学循环中的作用海洋生态系统中的微生物在生物地球化学循环中发挥着非常重要的作用。
其中最主要的就是海洋碳循环和氮循环。
(1) 碳循环海洋中的微生物通过分解细胞残骸和有机物，释放出大量的二氧化碳到海水中。
同时，微生物又可以通过光合作用的反作用把二氧化碳转化为有机物，提高海洋的碳同化能力。
除此之外，微生物还通过碳同化作用把细菌体内的有机物转化为溶解态有机碳，形成食物链下层的巨大碳库，其中大约有90%的有机质来自于微生物世界。
(2) 氮循环微生物在氮循环中扮演着非常重要的角色，包括硝化细菌、反硝化细菌、固氮细菌和蓝藻等。
其中，硝化细菌通过氨氧化、亚硝化反应，将氨作为底物氧化成为亚硝酸和硝酸盐，提高海洋的溶解态氮含量；反硝化细菌可以还原硝酸盐和亚硝酸盐为氮气和二氧化氮，同时还可以利用有机物质代替硝酸盐和亚硝酸盐进行反硝化作用；固氮细菌利用分子氮转化为氨，提高了海洋的氨含量，同时又为植物提供了氮源。
3. 微生物的生态适应性海洋中微生物群落生存所面临到的种种压力，例如高盐度、低温度、高压力以及不同的生境中存在的高热流、低热流等，为微生物的生态适应性进一步加强提供了可能。
海洋地球化学考试题
海洋地球化学考试题海洋地球化学是研究海洋中元素、化合物和化学过程的科学领域，涉及海水、海底沉积物和海洋生物体中的化学成分。
以下是一些可能出现在海洋地球化学考试中的问题，我将从不同的角度来回答这些问题。
1. 请解释海水的成分及其浓度变化。
海水是一种复杂的溶液，其中含有多种元素和化合物。
其中最主要的元素是氯、钠、镁、硫、钙和钾。
此外，海水中还含有微量元素如铁、锰、锌等。
这些成分的浓度受到多种因素的影响，包括蒸发、降水、河流输入以及海洋生物的活动等。
不同区域的海水成分和浓度也会有所不同。
2. 请描述海洋沉积物的类型及其形成过程。
海洋沉积物主要分为陆源性沉积物和生物成因沉积物两种类型。
陆源性沉积物主要是由陆地上的岩石颗粒、泥沙和粉尘经过河流、风等方式输送到海洋中形成的；生物成因沉积物则是由海洋生物的遗骸、贝壳等有机或无机物质在海底沉积形成的。
这些沉积物在海洋中的形成过程受到海洋环境、气候和地质构造等因素的影响。
3. 请解释海水中的盐度变化及其影响。
海水的盐度是指单位海水中所含盐类的质量。
盐度的变化受到蒸发和降水的影响，通常在赤道附近盐度较低，而在中纬度和高纬度地区盐度较高。
海水的盐度变化会影响海水的密度，从而影响海洋环流和海洋生物的分布。
4. 请讨论海洋酸化的原因及其对海洋生态系统的影响。
海洋酸化是指海水中的pH值下降的现象，主要是由于大气中二氧化碳的增加导致海水中碳酸盐的浓度增加所致。
海洋酸化对海洋生态系统的影响包括影响海洋生物的钙化过程、影响海洋食物链的稳定性以及影响珊瑚礁等生态系统的健康状况。
以上是我对海洋地球化学考试题可能涉及到的问题的回答，希望能够对你有所帮助。
如果有其他问题，也欢迎继续提问。
海洋科学中的生物地球化学作用
海洋科学中的生物地球化学作用海洋生物地球化学作用是指海洋生物及其活动对生物元素循环及其相关地化过程的影响。
海洋是地球表面最大的生物圈之一，其中生物的数量之庞大和生态特征的复杂性直接参与了全球大气和水文循环，对全球气候和生态环境发挥着巨大的作用。
生物在海洋中有着极广泛的分布，包括浮游植物与浮游动物、底栖动物、沉积物微生物等等。
这些海洋生物通过光合作用、消化代谢、有机质分解等过程对地球化学循环产生影响，这些作用模块在海洋生物地球化学研究中扮演了重要角色。
本文将重点探讨海洋生物地球化学作用的主要内容和影响。
生物光合作用对海洋生物地球化学循环的影响海洋生物的光合作用是海洋生物地球化学作用的重要组成部分。
海洋光合作用物种的多样性可以带来基于碳吸收、氧释放、无氧碳酸盐的代谢等过程产生的各种影响。
近年来，越来越多的研究表明，海洋生物光合作用在地球生态系统碳循环和氮循环中发挥了重要作用。
每年都有数以万亿吨二氧化碳被陆地植物吸收，但大气二氧化碳的减少却相当有限，而海洋生物光合作用的巨大作用则成为了一个解释这一现象的重要因素。
海洋浮游植物是海洋生物最初的生物，浮游植物是海洋生态环境中的一大元素，因此浮游植物对光合作用的研究成为了海洋生物地球化学作用研究的重要靶点之一。
生物质量消耗对生物地球化学循环的影响生物质量消耗在海洋生物地球化学循环中也扮演着重要的角色。
生物质量消耗主要分为三个阶段：有机物质的消化、养料的吸收和废物的排放。
这个过程对于海洋食物链的形成和维持非常重要，同时也直接参与了地球大气与水文循环中生物元素的循环作用。
因此，生物体内元素成分和比例的变化是开展海洋生物地球化学作用研究中的一个重要问题。
海洋生物质量变迁研究具有巨大前沿科学价值和重要的地球环境学意义。
在海洋生物地球化学循环中，生物质量消耗过程参与了许多化学环境，如海水离子强度、营养物浓度等，具有极高的实际意义。
海洋生物活动对元素循环的影响海洋生物通过各种代谢和分解过程对海洋元素的循环产生影响。
海洋地球化学
海洋地球化学海洋地球化学是研究海洋中化学元素和化合物分布、运移、转化的科学。
它是地球化学的分支学科之一，涉及海洋与陆地、大气、地球内部之间的关系，研究的对象包括海水中的主要元素和微量元素、溶解气体、固体物质、有机物、微生物等。
海洋地球化学的研究对于了解地球历史演化和环境变化，以及探索海洋资源、保护环境具有重要的理论和实际意义。
一、海水成分及循环过程海水成分主要包括溶解的离子和混合的物质。
其中，主要离子有Na+、Cl-、Mg2+、SO42-、Ca2+、K+等，呈现明显的非均衡态分布。
海水中的物质不断受到陆源输入、沉积物物质释放、生物作用、大气输入等多种因素的影响，引起其成分和性质的变化。
海水循环包括大气输入、滨海带循环、深海底泥循环等过程。
二、海洋生物地球化学海洋生物地球化学是研究海洋生物和与环境之间的相互作用及其化学过程。
生物在海洋生态系统中起着重要的作用，海洋生物可以参与或调节一系列关键的化学过程，为世界的碳循环贡献重要的力量。
海洋生物地球化学研究涉及到海洋生态学、海洋微生物学等多个学科。
三、海洋污染与治理由于工业化和城市化的发展，海洋污染问题日益凸显。
海洋对于全球气候和环境的影响是极其重要的，其受到的污染严重影响着人类的生存和生态平衡。
海洋污染治理包括源头控制、处理和减轻、绿色海洋建设等多种手段。
海洋科学家要密切关注海洋污染的现状和趋势，积极开展治理工作。
综上所述，海洋地球化学是一门重要的学科，具有广泛的研究内容和实践意义，其研究成果对于维护海洋生态环境，提高生态气候变化认识等都有重要的作用。
这门学科相当复杂，需要多个学科的知识支撑，需要不断探索新的科学方法和技术手段，才能更好地推动海洋地球化学的发展。
海洋中氮的生物地球化学循环
海洋中氮的生物地球化学循环
海洋中氮的生物地球化学循环是指在海洋中，氮元素在生物体内和海水中不断转化的过程。
氮元素是生命体中必不可少的元素之一，而海洋是全球最大的氮库之一。
在海洋中，氮元素主要以无机形式存在，包括氨、硝酸盐和亚硝酸盐等。
海洋中氮的生物地球化学循环包括了氮的固氮、硝化、反硝化、氮素的生物利用和氮素的沉降等多个环节。
其中，固氮是指将空气中的氮气转化为氨或亚硝酸盐，由一些细菌和蓝藻完成；硝化是指将氨转化为硝酸盐，由硝化细菌完成；反硝化则是将硝酸盐还原为氮气，由反硝化细菌完成。
氮素的生物利用是指海洋生物体内的吸收和利用，包括浮游植物、浮游动物、底栖动物等。
氮素的沉降则是指氮元素从海洋中下沉到海底沉积物中的过程，包括颗粒有机物的沉降、死亡生物体的沉降和沉积物中的化学沉淀等多种方式。
海洋中氮的生物地球化学循环对海洋生态系统和全球氮循环具
有重要影响。
其中，硝酸盐是海洋中氮的主要形式，对调节海洋生态系统的生产力、生态位和物种结构等起着重要作用。
同时，海洋中氮的生物地球化学循环还对全球氮循环起着重要的调节作用，对全球气候和环境变化具有重要影响。
- 1 -。
海洋生态系统的生物地球化学循环
海洋生态系统的生物地球化学循环海洋是地球上最大的生态系统之一，扮演着维持地球生命平衡的重要角色。
其中，海洋生态系统的生物地球化学循环是海洋生物和环境之间相互作用的核心过程。
本文将对海洋生态系统的生物地球化学循环进行探讨，包括碳循环、氮循环和磷循环。
碳循环是海洋生态系统最为重要的一个循环过程。
海洋通过吸收大量的二氧化碳，起到了重要的温室气体的调节作用。
首先，海洋中的浮游植物通过光合作用吸收二氧化碳，产生有机物储存在其细胞中。
随后，这些有机物通过食物链的传递，传递给其他生物。
绝大多数生物通过呼吸作用将有机物氧化，释放出二氧化碳回到海洋中。
而一部分有机物会被埋藏在海底，形成化石燃料，这便是地球生物循环碳的重要部分。
氮循环是维持海洋生态系统中氮元素稳定循环的过程。
氮是构成生物体内蛋白质和核酸的重要成分。
氮的不同存在形式如氨、硝酸盐和无机氮等，以及氮的固定、脱氮和再氮化等过程，共同组成了海洋生态系统的氮循环。
氮的固定是指将氮气氛围中的氮转化为生物能够吸收的形式，这一过程由部分细菌和蓝藻完成。
氮的脱氮是指将有机氮转化为氮气，这个过程主要是由细菌产生的酶催化完成。
氮的再氮化是指将氮气还原为氨和无机氮，完成这个过程的主要是一些反硝化细菌。
这些转化过程交错进行，形成了一个相对稳定的氮循环。
磷循环是海洋生态系统中的另一个重要循环过程。
磷是维持生物体内核酸、骨骼和能量转化的关键元素。
海洋中的磷主要来自陆地的风化作用以及河流的输入。
生物体吸收海洋中的磷元素，形成有机磷化合物。
生物通过食物链的传递，将磷传递给其他生物。
当生物体死亡或排泄物释放时，有机磷会被分解为无机磷，继续参与海洋生态系统的循环。
综上所述，海洋生态系统的生物地球化学循环包括碳循环、氮循环和磷循环。
这些循环过程相互交织，维持着海洋生态系统的稳定。
通过合理管理和保护海洋生态系统，我们能够更好地利用海洋资源，维护生态平衡，保护地球环境。
海洋生态系统的生物地球化学过程
海洋生态系统的生物地球化学过程海洋生态系统是地球上最大的生态系统之一，涵盖了广阔的海洋领域。
这些系统中的生物地球化学过程对地球的生态平衡和气候调节起着至关重要的作用。
本文将探讨海洋生态系统中的生物地球化学过程及其重要性。
一、海洋生态系统概述海洋覆盖了地球表面约71%，是地球上最大的水域。
海洋生态系统包括了各种生物群落、海洋食物链以及物质循环网络。
这些生态系统通过不同的生物地球化学过程保持着生态平衡，影响着全球的碳循环、氧气产生和气候变化等。
二、碳循环和海洋生态系统碳循环是海洋生态系统中最重要的生物地球化学过程之一。
海洋中的浮游植物通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气，起着地球上氧气多数来源的重要作用。
此外，海洋中的浮游植物也是碳的关键储存库，通过死亡和沉积，将碳长期储存在海底。
三、氮循环和海洋生态系统氮循环是海洋生态系统中的另一个关键生物地球化学过程。
海洋中的浮游植物依赖于氮为营养物质，通过氮的固定与释放，维持着海洋食物链的稳定。
此外，海洋中也存在着硝化和反硝化等过程，参与着氮的转换和氮气的释放。
四、硅循环和海洋生态系统硅循环是海洋生态系统中还原硅酸盐的重要过程。
硅酸盐是海洋中重要的营养物质，对浮游植物的生长和生态系统的稳定至关重要。
硅循环通过硅酸盐的吸收、沉积和再循环，维持着海洋生态系统的稳定性。
五、磷循环和海洋生态系统磷是海洋生态系统中的另一种重要的生物地球化学元素。
磷存在于海洋中的有机和无机形式，对浮游植物和浮游动物的生长至关重要。
海洋生态系统中的磷循环通过磷酸盐的吸收和释放，维持着生物多样性和海洋食物网的稳定。
六、海洋生态系统的重要性海洋生态系统是地球上最重要的生物地球化学过程之一。
它们通过碳、氮、硅和磷的循环维持着生态平衡，对地球的气候变化和环境稳定起着重要的调节作用。
此外，海洋生态系统中的生物多样性也为人类提供了许多重要的资源，如食物、药物和能源等。
总结：海洋生态系统中的生物地球化学过程不仅维持着生态平衡，还对地球的气候变化和环境稳定起着重要的调节作用。
海洋微生物在全球变化与生物地球化学中的作用
海洋微生物在全球变化与生物地球化学中的作用一、引言海洋微生物是指在海洋中以单细胞形式存在的微生物，如细菌、古菌、真菌、原生动物、病毒等。
它们广泛存在于海水、沉积物、悬浮物以及各种生物体表面，是海洋生态系统中的重要组成部分。
在全球变化与生物地球化学过程中，海洋微生物扮演着至关重要的角色。
本文将从海洋酸化、营养盐过剩以及生物地球化学循环三个角度探讨海洋微生物在其中的作用。
二、海洋微生物在海洋酸化中的作用海洋酸化是全球变化过程中的一个重要问题，主要由人类活动造成的二氧化碳排放引起。
二氧化碳进入海水中后，会与水反应形成碳酸和氢离子，从而导致海水酸化。
这种酸化会对海洋生态系统产生深远影响，包括影响海洋生物的生长、繁殖、演化以及海洋生态系统的结构和功能等。
然而，海洋微生物具有抵御海洋酸化的能力。
一方面，微生物可以通过吸收和利用二氧化碳来减轻海洋酸化的影响。
另一方面，微生物能够调节海洋中的溶解氧和微量元素，从而调节海水酸碱度，使之保持在可接受的范围内。
例如，一些硅藻和钙化微生物可以通过吸收和利用碳酸盐来减轻海水中酸性物质的含量，从而减缓海洋酸化的进程。
三、海洋微生物在营养盐过剩中的作用营养盐过剩是现代海洋面临的另一个严峻挑战。
由于人类的污染活动，大量的有机物和无机物被排放到海洋中，严重破坏了海洋生态系统的平衡，导致海水中营养盐过剩，特别是氮和磷元素的含量过高。
这种营养盐过剩会引起海水生物群落的改变，包括大规模漂浮藻的爆发和海洋腐败现象等，进一步影响到生态系统的健康和稳定。
海洋微生物在调节营养盐过剩方面也发挥着关键作用。
一方面，它们可以利用营养盐来生长繁殖，从而减轻海水中过量营养盐的含量。
另一方面，它们还可以调节海洋中的微生物群落结构，控制藻类和细菌的数量和种类，从而稳定海洋生态系统的平衡。
四、海洋微生物在生物地球化学循环中的作用海洋微生物在生物地球化学循环中发挥着不可替代的作用。
它们不仅参与着有机物的生产和分解，还能通过一系列复杂的化学反应将元素如氮、磷、硫等转化为生命所需的物质。
- 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)。
海洋生物地球化学简介海洋生物地球化学是研究生物过程作用下，海洋及邻近环境中生源要素或生物有关化学物质的分布、迁移、转化、富集、分散的规律以及海洋生态系统对这些化学物质变化的反馈机制，侧重对碳、氮、磷、硅、氧、硫等生源要素的研究 [1]。
发展历史从海洋生物地球化学(Marine Biogeochemistry)这个词很容易看出这是一个复合词，是一个多学科交叉的综合产物。
有关它的发展历程，则应该首先从生物地球化学的产生谈起 [2]。
有关生物地球化学产生的时间，众说纷纭，很难确定。
一般认为，生物地球化学这个词最早正式提出是在1939年，前苏联著名的地球化学家维尔纳斯基(V.I.Vernadsky)院士首次创立并发表了系列论文，而后在1943年，由哈钦森(G.E.Hutchinson)引入到英文中，他对生物地球化学的发展做出了重大贡献。
这方面的早期研究主要涉及生物体对微量元素的富集，研究生物体与环境中的元素比。
这是生物地球化学作为独立研究领域发展的第一个阶段。
实际上，有关生物地球化学的研究远不止始于二十世纪的三十年代，应该说很早以前，许多科学家就注意到了生物过程在元素地球化学循环中的作用，在这里值得一提的是英国牛津的地质学家多布尼(C. G. B. Daubeny, 1795-1867)，在170年前，他先做化学教授，而后又做了植物学教授，对火山喷发、大气CO2水平对石炭纪植物的影响以及臭氧产生的机制进行过卓有成效的研究，这是典型的生物地球化学综合研究，看来，个人多学科的知识是生物地球化学产生的基础之一是不容置疑的。
在二十世纪七十年代，生物地球化学研究出现了一些重要的进展，是生物地球化学研究发展的第二个阶段，其标志是环境生物地球化学的研究取得了长足进步，这期间国际上召开了几次生物地球化学或与之相关的国际会议，如水地球化学与生物地球化学会议(1972)、第四届国际环境生物地球化学会议(1979)等，都出版了会议论文集。
这个时期还发表了大量的学术论文及几部有影响的专著，如克伦宾(Krumbein, W. E)的三卷本《环境生物地球化学与地质微生物学》(1978)，尼雷古(Nriagu.S.O.)二卷本《环境生物地球化学》(1976)，扎基克(Zajic, J. E.)的《微生物的生物地球化学》(1969)，克伦宾(Krumbein, W. E.)《微生物地球化学》(1983)等，这些专著对环境生物地球化学及微生物地球化学进行了系统的阐述，总结了生物地球化学研究领域自二十世纪三十年代创立以来四十年的研究成果，并为以后的系统打下了基础。
二十世纪末二十一世纪初，生物地球化学在迅速发展的基础上，又有了长足发展，1989年，德国著名生物地球化学家Degens的专著《生物地球化学展望》出版，Butcher等在1992年出版了《全球生物地球化学循环》、Dobrovolsky 在1994年《世界土地的生物地球化学》、Fenchel在1998年出版了《细菌生物地球化学》、韩兴国等在1999年出版了《生物地球化学概论》、周启星与黄国宏在2001年编著了《环境生物地球化学及全球环境变化》、Bashkin与Howarth在2002年出版了《现代生物地球化学》，这些著作系统总结了全球生物地球化学20世纪后30-40年来的发展成果，为第三阶段海洋生物地球化学的发展奠定了基础。
当今的生物地球化学研究具有以下三个显著特点：1）多层次的时空布局。
在研究生物圈及大气间的交换时，不论实验测定还是数学模拟均有空间尺度不匹配的问题。
因此要针对不同空间尺度作多层次的布置：实验通常分单叶片过程测定、单枝叉测定、地面采样箱、铁塔涡流相关(微气象法)、系留气球、高空气球、航测和卫星遥测。
模拟时也相应由微宇宙、样方推广至区域乃至全球。
在过程动态研究中，时间尺度可由昼夜、季节、年延伸至世纪乃至地质年代。
2）涉及多个生态类型。
与20世纪80年代以前的循环研究相比，当前全球物质循环分为寒带、中纬度、热带、海洋及极地五个区域来进行研究，同一区内不同生态系统的元素循环在实验站点上进行，而不同生态系统间的过渡则在设置的过渡样带来进行。
3）与气候变化和全球生态环境变化及反馈密切相关。
国际生物圈和地圈计划中，物质循环研究不仅研究人为活动造成的通量变化，而且研究气候变化对元素循环的反馈。
如果说环境生物地球化学是生物地球化学发展的第二个阶段，那么二十世纪八十年代中期至今的海洋生物地球化学显然是生物地球化学发展的第三个阶段。
二十世纪八十年代以来，国际大型研究计划的兴起导致了生物地球化学成为了科学家们注重的焦点，其代表是1983年提出，1991年正式开始实施的国际地圈生物圈计划(IGBP)，侧重研究物质的生物地球化学循环，其目标是阐述和了解控制地球系统及其演化的相互作用的物理、化学和生物过程，以及人类活动在其中所起的作用，核心目标是为定量评估整个地球的生物地球化学循环和预报全球变化建立科学基础，目前已实施的IGBP中的核心计划，如IGAC、JGOFS、PAGES、GCTE、BAHC、LOICZ、GAIM 、GLOBEC和GEOTRACES中大部分与海洋有关或整个核心计划都集中于生源要素的海洋生物地球化学过程研究，可以说是全球变化研究导致了近年来海洋生物地球化学的迅猛发展。
国际科学理事会与海洋研究科学委员会2016年发布的《海洋的未来：关于G7国家所关注的海洋研究问题的非政府科学见解》中的8大科学问题大多与海洋生物地球化学有关。
美国国家科学技术委员会2013年发布的《海洋研究优先计划修订版》中的6个专题中的许多研究重点都与海洋生物地球化学密切相关，如在专题4专海洋在气候中的作用”将将了解气候变化速率和变化对海洋生物地球化学以及对海洋生态系统的影响”解列为3个研究重点之一。
二十世纪末二十一世纪初是海洋生物地球化学发展基本成熟的时期，全球变化研究极大促进了海洋生物地球化学的发展，1992年Libes的《海洋生物地球化学导论》（2009年第二版）、2003年Black和Shimmield的《海洋系统的生物地球化学》、2004年宋金明的《中国近海生物地球化学》、2005年英国开放大学研究组编著的《海洋生物地球化学循环》、2008年宋金明等的《中国近海与湖泊碳的生物地球化学》、2009年张经《近海生物地球化学的基本原理》及Song 在2009年出版的《Biogeochemical Processes ofBiogenic Elements in China Marginal Seas》等这些海洋生物地球化学专著的相继问世，标志着海洋生物地球化学学科发展进入了一个基本成熟的新阶段。
在整个地球系统中，生物地球化学循环实质上占据并参与了大部分过程，而海洋生物地球化学过程在海洋中成为了控制海洋系统最关键的体系。
这些可从图1-19地球系统与生物地球化学过程的关系中明确地看出这一点。
应该这样说是科学探索自然的进步，对过程研究的强烈需求，导致了海洋生物地球化学成为了当今地球科学研究的核心。
研究内容要成为一个学科，必须具备自己特定的研究对象、基本理论和研究方法。
海洋生物地球化学是通过追踪化学元素迁移转化来研究生命与海洋周围环境关系的科学。
海洋生物地球化学所研究的内容包括四个大的方面，即海洋生物地球化学的丰度、物流、耦合与环境。
这4个方面从不同角度解析生物与环境的关系，并确定了海洋生物地球化学的方法论 [3]。
（1）海洋生物地球化学丰度(biogeochemical abundance)——分布与储库生命是无机元素在宇宙特定条件下演化的结果，生命进化长期以来受制于环境，正是地球的物理、化学条件造就了当前生命的形态和组成。
许多学者指出了生物和地壳化学元素组成的相似性：即地壳丰度较高的元素大多在生命体中也有较高丰度，并成为生命的必需元素；地壳丰度较低的元素大多在生命体中含量也较低。
研究者们将这一丰度上的相似性归功于生物进化的结果。
原始的脊椎动物文昌鱼选择了铁来构成它血红蛋白的载氧体系，而它的近亲海鞘选择了钒来运载血氧。
由于铁在原始海水中的丰度远高于钒，且铁在血液中的载氧效率也高，文昌鱼赢得了进化优势，最后发展成高等脊椎动物，而海鞘却进入了进化的死胡同，至今仍是海鞘。
生命与环境在生物地球化学量上的这种制约关系，至今仍是决定生命健康的根本法则。
我国有些区域的地方性克山病、大骨节病和甲状腺肿即是某些化学元素(如硒、碘等)在水土中含量过低造成；当工业污染将许多本来在地球表面含量甚微的元素(如汞、镉等)带入环境后，人和环境在化学元素丰度上的平行关系就被破坏，癌症和其它恶病也许会随之而来。
生物地球化学丰度研究的目标是探索生命及其无机环境(即地壳、土壤、海水等)在元素组成上的丰度关系，这种关系可能源自生命进化过程，并决定了当前生命对环境化学状态的依赖性，具体体现为研究生物过程作用下，化学物质的分布特征与储库规模。
（2）海洋生物地球化学物流(biogeochemical flow) ——通量、传递效率与模式生物与环境的联系是以化学元素在生命-无机环境界面的交换为基础的。
通过化学元素在环境中的不断流动，新鲜物质和能量输入生物体，新陈代谢的废物归还给环境。
追踪一个或多个化学元素的迁移，会清楚地看到生物与其环境如何组成一个整体，这就是生态系统。
有时这种元素的流动会在其末端又与起点连接起来，形成一个生物地球化学循环(biogeochemical cycle)。
并不是所有化学元素都会在有意义的时间尺度内实现循环的，因此生物地球化学循环仅是生物地球化学物流的一个特例。
近年来，全球气候变化成为人们关注的中心，人们关心二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)等温室气体的释放与吸收。
由于这几种主要温室气体都是碳或氮迁移转化的中间产物，因而碳和氮的生物地球化学循环也必然成为全球生态环境研究的焦点。
具体体现为研究生物过程作用下，化学物质的界面通量、传递效率及循环模式。
（3）海洋生物地球化学耦合(biogeochemical coupling)——化学物质与生物群落的耦合关系当化学元素在环境或生物体迁移转化时，它们大多以化合物的形式存在，这注定了化学元素在生态环境中很少单独作用，它们只有共同作用才对生命体有意义。
如碳和氮在所有植物生长中的依存关系与叶绿素生成息息相关；铜在血液中的存在促进机体对铁的吸收，而镉和铅却拮抗铁的生物学作用；有机含硫化物在水体的存在会大大限制许多重金属的运移等等。
化学元素与生态环境所呈现的耦合行为对于形成生物与环境的特定关系至关重要，这种耦合行为可由原子结构和化学键理论进行预测。
通过热力学、化学反应动力学、络合物化学及量子化学来研究这种耦合现象，必将是未来生物地球化学的一个重要方面。