最新厦门大学精品课程之海洋生态学幻灯片

进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。　　记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！　　蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。　　蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅厦门大学精品课程之海洋生态学\n第一节海洋初级生产的基本过程和生产力的有关概念海洋初级生产的重要意义:为海洋生态系统的运转提供能量来源；估算渔业产量；对全球的碳循环有重要影响。\n\n\n\n\n\n\n不同种类、不同纬度、不同季节的Ik不同，与适应性有关。\n补偿深度（thecompensationdepth）纬度、季节、天气、浊度、时间、海况对补偿深度的影响\n二、营养盐（一）浮游植物生长需要的营养物质Redfield比值：C：N：P=106：16：1海洋整体缺氮，部分海区缺磷（二）海水中营养盐含量与浮游植物生长的关系酶动力学Mechaelis-Menten方程：µ=µmax·N/(KN+N）µ：吸收速率；N：介质浓度；µmax：最大吸收速率；KN：吸收半饱和常数\n\n最大吸收速率（µmax）反映细胞营养水平和环境限制程度的指标随环境而变吸收半饱和常数（KN）种群竞争限制性营养盐能力的一个重要指标相对保守、稳定沿岸与大洋种类的差异、季节演替Vm/Ks\n（三）铁限制假说C：Fe=100000：1Fe在海水中的分布很不均匀，不同海区补充特点不同，从整体上看，南大洋部分海区和赤道的广阔海区中Fe含量最低。\n\n三、物理海洋学过程对初级生产力的控制（一）海水的垂直混合与温跃层混合层内浮游植物的分布可以看成为相对均匀的，因此混合层的深度就与浮游植物能否停留在有充足光照的水层有关。临界深度（thecriticaldepth）\n\n\n（二）海水辐散、辐聚和海洋锋面海洋锋（oceanfront）的温度、盐度和密度等物理水文要素查找明显的水平梯度，其浮游植物生物量和生产力都比邻近海区高。\n四、牧食作用过剩摄食（superfluousfeeding）\n\n第三节海洋初级生产力的分布和总量估计高值区位于各类辐散上升流区、大陆架和近岸海区，其次是北半球温带亚极区和南大洋锋面区，低值区则出现于南北两半球的热带、亚热带大洋区，北冰洋海区初级生产力最低。\n\n生物群区（biome）极地生物群区（Polarbiome）西风带生物群区（Westeriesbiome）信风带生物群区(Tradesbiome)近岸生物群区（Coastalbiome）生态省区（ecologicalprovince）\n一、热带、亚热带大洋区和赤道带（一）热带、亚热带大洋区充足的太阳辐照，海水透明度高。表层海水向环流中心辐聚，混合层深度超过真光层深度。温跃层在夏季可达100~200m，冬季增加到400m左右。初级生产力最低的水域，被称为大洋的“生物沙漠”，但可常年进行光合作用。固氮种类外，以聚球菌、原绿球菌和其他微微型真核自养生物等适应于低营养盐条件生活的种类为主。\n\n（二）赤道带\n赤道海域的营养盐并不缺乏，Fe的缺乏是限制其浮游植物生长的主要因素。微微型浮游植物占总生物量的90%，摄食浮游植物的消费者主要是微小鞭毛虫、腰鞭毛虫和纤毛虫。赤道带的东部与西部的生产力有差别，大洋东部存在边界上升流，西部形成“暖池”（warmpool），在温跃层上方又形成盐跃层。\n二、温带（亚极区）海洋（一）北半球处于大洋气旋型辐散环流区，表层海水从环流中心向外扩散，将深层水引向表层，补充真光层的营养盐。太平洋东北部出现以（HNLC）为重要特征的海域，浮游植物粒径较小，硅藻仅偶尔占优势。原生动物成为主要的食植动物。北大西洋源于陆地的Fe补充较多，春季水华显著，并以硅藻占优势。西北太平洋，黑潮暖流分支与亲潮寒流交汇，产生强烈的混合作用，形成北海道渔场。在西北大西洋，北向的湾流（暖流）与拉布拉达寒流的汇合处则形成著名的纽芬兰渔场。\n（二）南大洋西风漂流不受大陆的阻隔，形成环绕南极大陆的南极绕极流。南大洋的重要物理特征是大风和强湍流混合。大洋中主要的HNLC海区南极锋（南极辐聚带海区）由于风生和垂直湍流混合特性产生的海水上升，为锋面带内真光层提供较充足的Fe，是南大洋高生产力区，浮游植物以硅藻为主。\n（三）温带海区生产力的季节周期光温度营养盐垂直混合摄食压力结果冬季最弱最低丰富剧烈最小全年最低春季增强升高迅速减少减弱增大（滞后）最高峰夏季最强最高少最弱（温跃层）减小较低秋季减弱降低升高增强不大次高峰中纬度海区初级生产力的季节变化\n三、极地海区主要环境特征是大部分海域被冰覆盖，平均水温很低，特别是光照条件差、生产季节短。北冰洋基本上受大陆包围，海冰常年或季节性存在。北冰洋的初级生产基本上不受营养盐缺乏的限制，而是受光照条件差的限制。北极鳕（Boreogadussaida）是能量和物质从浮游植物传递至鸟类和哺乳类过程中的关键种。\n南极大陆边缘的东风环流与其北侧的南极绕极流之间存在南极辐散锋面，深层水上升带来丰富的营养盐；东风环流与大陆之间形成海水沿陆架的辐聚下沉即南极大陆辐聚带。极区海洋随着季节性海冰的融化和向南退缩，附生藻类快速生长，出现硅藻水华。南极大磷虾(Euphausiasuperba)、南极银鱼(Pleurogrammaantarcticum)等是重要种类。\n四、沿岸区高生产力区，其主要机制是有各种海洋锋面存在。（一）上升流锋面大洋东部上升流区：西风漂流在大洋东部沿大陆西岸流向低纬度，最后逐渐进入信风影响区，表层海水分别受东南信风和东北信风作用离岸外流，遂使下层海水向表层涌升。秘鲁上升流和加利福尼亚上升流、大西洋的加拿利上升流和本古拉上升流。沿岸上升流：风生、地形\n\n黑潮与湾流都来源于赤道附近的高温高盐水，在横跨西边界大陆架坡折处等深线的剖面上与低温低盐的沿岸水相遇，产生一个狭窄的温度或盐度的剧变带，即黑潮或湾流的陆架坡折锋面。（二）陆架坡折锋面带\n（三）低盐锋面和潮汐混合锋面低盐水和高盐海水之间的急剧过渡带，季节变化明显。河流带来大量悬浮有机颗粒、溶解有机物和无机营养盐。潮汐混合锋\n五、大型底栖植物生产力底栖植物包括单细胞底栖藻类、大型的海藻和海草，受光照限制，分布区域狭窄。估算产量比较困难，一般根据生长量、收获量等来估算估计全年海洋底栖植物的平均产量可达0.65×109t有机碳。局部区域产量很高：印度洋的海藻产量可达2,000gC/(m2·a)，相当于陆地上一些热带雨林的产量；热带泰莱草(Thalassiatestudinum)产量可达500~1,000gC/(m2·a)。\n六、海洋初级生产力总量估计估算难度大：面积大、变化快、经费限制、调查手段进步。20世纪70年代以后，估计值明显增大，主要原因：⑴漏掉了PDOC；⑵忽略了原核和真核超微型自养浮游生物一般规律：平均产量：印度洋80gC/(m2·a)＞大西洋69＞太平洋46中国：渤海＞黄海＞东海＞南海\n第四节海洋新生产力一、新生产力的概念和研究方法（一）新生产力的有关概念⑴新生产力和再生生产力再生N（regenerationnitrogen）或称再循环N（recyclednitrogen）：主要是NH4+-N新N（newnitrogen）：主要是NO3－-N再生生产力（regeneratedproduction）：由再生N源支持的那部分初级生产力新生产力（newproduction）：由新N源支持的那部分初级生产力PG＝Pn＋Pr\n⑵N来源新N：A.上升流或梯度扩散；B.陆源供应（如径流）；C.大气沉降或降水；D.N2固定（某些原核浮游植物的固N作用）。再生N：真光层中生物的代谢产物（如氨态N、尿素N和氨基酸N等）。⑶“f比”（“f-ratio”）\n⑷真光层群落净生产力、输出生产力（exportproduction）真光层群落净生产力=真光层有机物质的积累率+输出生产力（PE）群落保持相对稳定→输入=输出→PE=Pn⑸r：颗粒态营养元素下沉出真光层之前的循环次数r=（1－f）/f⑹光合作用商（photosyntheticquotient，PQ）以再循环N为N源的初级生产，PQ值（≈1.2）比以新N源的初级生产的PQ值（≈1.8）低。\n15N法沉积物捕集器法234Th／238U不平衡法f比推算法遥感法（二）新生产力的研究方法\n二、海洋新生产力的估计表7.4全球海洋新生产力初级生产力（Gt/a）新生产力（Gt/a）f比Eppley和Peterson（1979）19.0~24.03.4~4.70.18~0.20Chavez和Barber（1987）Berger等（1989）30.060.2Martin等（1987）51.07.400.145\n\n新生产力水平高的富营养化水域，以沿岸、上升流区为代表；新生产力水平低的贫营养水域，以贫营养海区为代表的一类海域；新生产力水平低的富营养水域。三、新生产力与营养盐供应特征的关系\n表6.9海洋输出生产力的水平与生态系统的特征\n营养平衡状态营养循环特征与自养生物及其消费者的粒径组成贫营养大洋区与近岸水域在营养平衡状态上的差异及其不同季节粒径组成、营养平衡状态、新生产力与水文条件、营养盐等之间有密切关系。四、新生产力水平与浮游生物的粒径组成及营养循环特征的关系\n五、新生产力的研究意义新生产力研究有助于从更深层次阐明海洋生态系统的结构、功能新生产力的研究对阐明全球碳循环过程有重要意义新生产力是海洋渔业持续产量的基础\n结束语谢谢大家聆听！！！50