海洋初級生產(chǎn)力課件

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)2022/10/31第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)2022/1第一節(jié)海洋初級生產(chǎn)的基本過程

和生產(chǎn)力的有關(guān)概念

海洋初級生產(chǎn)的重要意義:為海洋生態(tài)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)提供能量來源；估算漁業(yè)產(chǎn)量；對全球的碳循環(huán)有重要影響。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第一節(jié)海洋初級生產(chǎn)的基本過程

和生產(chǎn)力的有關(guān)概念海洋初2一、初級生產(chǎn)過程的基本化學(xué)反應(yīng)——光合作用光反應(yīng)（lightreaction）暗反應(yīng)（darkreaction）光能

葉綠素

CO2

＋H2O（CH2O）＋O2＋能量第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)一、初級生產(chǎn)過程的基本化學(xué)反應(yīng)——光合作用光反應(yīng)（light3二、生產(chǎn)力的有關(guān)概念

總初級生產(chǎn)力（grossprimaryproduction）凈初級生產(chǎn)力（netprimaryproduction）

群落凈生產(chǎn)力（netcommunityproductivity）現(xiàn)存量、周轉(zhuǎn)率、周轉(zhuǎn)時間B2＝B1＋P—E＝B1＋ΔB

生產(chǎn)力=現(xiàn)存量×周轉(zhuǎn)率

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)二、生產(chǎn)力的有關(guān)概念總初級生產(chǎn)力（grossprimar4第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)5三、海洋初級生產(chǎn)力的測定（一）14C示蹤法優(yōu)點：準(zhǔn)確性高，所得結(jié)果接近于凈產(chǎn)量的數(shù)值缺點：技術(shù)性強（吸附、污染）、危險現(xiàn)場法（insitumethod）模擬現(xiàn)場法（thesimulatedinsitumethod）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)三、海洋初級生產(chǎn)力的測定（一）14C示蹤法優(yōu)點：準(zhǔn)確性高，所6

初級生產(chǎn)力（P）=葉綠素含量（Chla）×同化指數(shù)（Q）優(yōu)點：大大減輕工作量與費用，不必每個測站采用14C法影響因素：藻類適應(yīng)性；環(huán)境營養(yǎng)鹽含量；光照條件；溫度等。（三）黑白瓶測氧法（四）水色遙感掃描法

收獲量法、鐘罩法、掉落物法等（二）葉綠素?zé)晒鉁y定法第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)

初級生產(chǎn)力（P）=葉綠素含量（Chla）×同化指數(shù)（Q7第二節(jié)影響海洋初級生產(chǎn)力的因素

一、光

藻類光合作用與輻照度的拋物線關(guān)系Pg=Pmax[I]/（Ik+[I])第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第二節(jié)影響海洋初級生產(chǎn)力的因素一、光第六章海洋初級生8不同種類、不同緯度、不同季節(jié)的Ik不同，與適應(yīng)性有關(guān)。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)不同種類、不同緯度、不同季節(jié)的Ik不同，與適應(yīng)性有關(guān)。第六章9補償深度（thecompensationdepth）緯度、季節(jié)、天氣、濁度、時間、海況對補償深度的影響第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)補償深度（thecompensationdepth）第六10二、營養(yǎng)鹽（一）浮游植物生長需要的營養(yǎng)物質(zhì)

Redfield比值：C：N：P=106：16：1海洋整體缺氮，部分海區(qū)缺磷（二）海水中營養(yǎng)鹽含量與浮游植物生長的關(guān)系

酶動力學(xué)Mechaelis-Menten方程：μ=μmax·N/(KN+N）μ：吸收速率；N：介質(zhì)濃度；μmax：最大吸收速率；KN：吸收半飽和常數(shù)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)二、營養(yǎng)鹽（一）浮游植物生長需要的營養(yǎng)物質(zhì)第六章海洋初級生11第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)12最大吸收速率（μmax）

反映細胞營養(yǎng)水平和環(huán)境限制程度的指標(biāo)隨環(huán)境而變吸收半飽和常數(shù)（KN）

種群競爭限制性營養(yǎng)鹽能力的一個重要指標(biāo)相對保守、穩(wěn)定沿岸與大洋種類的差異、季節(jié)演替

Vm/Ks第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)最大吸收速率（μmax）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與13（三）鐵限制假說

C：Fe=100000：1Fe在海水中的分布很不均勻，不同海區(qū)補充特點不同，從整體上看，南大洋部分海區(qū)和赤道的廣闊海區(qū)中Fe含量最低。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（三）鐵限制假說C：Fe=100000：1第六章海洋14第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)15三、物理海洋學(xué)過程對初級生產(chǎn)力的控制

（一）海水的垂直混合與溫躍層

混合層內(nèi)浮游植物的分布可以看成為相對均勻的，因此混合層的深度就與浮游植物能否停留在有充足光照的水層有關(guān)。臨界深度（thecriticaldepth）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)三、物理海洋學(xué)過程對初級生產(chǎn)力的控制（一）海水的垂直混合與16第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)17第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)18（二）海水輻散、輻聚和海洋鋒面

海洋鋒（oceanfront）的溫度、鹽度和密度等物理水文要素查找明顯的水平梯度，其浮游植物生物量和生產(chǎn)力都比鄰近海區(qū)高。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（二）海水輻散、輻聚和海洋鋒面海洋鋒（oceanfron19四、牧食作用過剩攝食（superfluousfeeding）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)四、牧食作用過剩攝食（superfluousfeeding20第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)21第三節(jié)

海洋初級生產(chǎn)力的分布和總量估計高值區(qū)位于各類輻散上升流區(qū)、大陸架和近岸海區(qū)，其次是北半球溫帶亞極區(qū)和南大洋鋒面區(qū)，低值區(qū)則出現(xiàn)于南北兩半球的熱帶、亞熱帶大洋區(qū)，北冰洋海區(qū)初級生產(chǎn)力最低。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第三節(jié)海洋初級生產(chǎn)力的分布和總量估計高值區(qū)位于各22第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)23生物群區(qū)（biome）極地生物群區(qū)（Polarbiome）西風(fēng)帶生物群區(qū)（Westeriesbiome）信風(fēng)帶生物群區(qū)(Tradesbiome)近岸生物群區(qū)（Coastalbiome）生態(tài)省區(qū)（ecologicalprovince）

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)生物群區(qū)（biome）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境24一、熱帶、亞熱帶大洋區(qū)和赤道帶

（一）熱帶、亞熱帶大洋區(qū)

充足的太陽輻照，海水透明度高。表層海水向環(huán)流中心輻聚，混合層深度超過真光層深度。溫躍層在夏季可達100~200m，冬季增加到400m左右。初級生產(chǎn)力最低的水域，被稱為大洋的“生物沙漠”，但可常年進行光合作用。固氮種類外，以聚球菌、原綠球菌和其他微微型真核自養(yǎng)生物等適應(yīng)于低營養(yǎng)鹽條件生活的種類為主。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)一、熱帶、亞熱帶大洋區(qū)和赤道帶（一）熱帶、亞熱帶大洋區(qū)第25第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)26（二）赤道帶

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（二）赤道帶第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗27赤道海域的營養(yǎng)鹽并不缺乏，F(xiàn)e的缺乏是限制其浮游植物生長的主要因素。微微型浮游植物占總生物量的90%，攝食浮游植物的消費者主要是微小鞭毛蟲、腰鞭毛蟲和纖毛蟲。赤道帶的東部與西部的生產(chǎn)力有差別，大洋東部存在邊界上升流，西部形成“暖池”（warmpool），在溫躍層上方又形成鹽躍層。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)赤道海域的營養(yǎng)鹽并不缺乏，F(xiàn)e的缺乏是限制其浮游植物生長的28二、溫帶（亞極區(qū)）海洋（一）北半球

處于大洋氣旋型輻散環(huán)流區(qū)，表層海水從環(huán)流中心向外擴散，將深層水引向表層，補充真光層的營養(yǎng)鹽。太平洋東北部出現(xiàn)以（HNLC）為重要特征的海域，浮游植物粒徑較小，硅藻僅偶爾占優(yōu)勢。原生動物成為主要的食植動物。北大西洋源于陸地的Fe補充較多，春季水華顯著，并以硅藻占優(yōu)勢。西北太平洋，黑潮暖流分支與親潮寒流交匯，產(chǎn)生強烈的混合作用，形成北海道漁場。在西北大西洋，北向的灣流（暖流）與拉布拉達寒流的匯合處則形成著名的紐芬蘭漁場。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)二、溫帶（亞極區(qū)）海洋（一）北半球第六章海洋初級生產(chǎn)力廈29（二）南大洋

西風(fēng)漂流不受大陸的阻隔，形成環(huán)繞南極大陸的南極繞極流。南大洋的重要物理特征是大風(fēng)和強湍流混合。大洋中主要的HNLC海區(qū)南極鋒（南極輻聚帶海區(qū)）由于風(fēng)生和垂直湍流混合特性產(chǎn)生的海水上升，為鋒面帶內(nèi)真光層提供較充足的Fe，是南大洋高生產(chǎn)力區(qū)，浮游植物以硅藻為主。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（二）南大洋西風(fēng)漂流不受大陸的阻隔，形成環(huán)繞南極大陸的南極30（三）溫帶海區(qū)生產(chǎn)力的季節(jié)周期

光

溫度

營養(yǎng)鹽

垂直混合

攝食壓力

結(jié)果

冬季

最弱

最低

豐富

劇烈

最小

全年最低

春季

增強

升高

迅速減少

減弱

增大（滯后）

最高峰

夏季

最強

最高

少

最弱（溫躍層）

減小

較低

秋季

減弱

降低

升高

增強

不大

次高峰

中緯度海區(qū)初級生產(chǎn)力的季節(jié)變化第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（三）溫帶海區(qū)生產(chǎn)力的季節(jié)周期光溫度營養(yǎng)鹽垂直混合31三、極地海區(qū)

主要環(huán)境特征是大部分海域被冰覆蓋，平均水溫很低，特別是光照條件差、生產(chǎn)季節(jié)短。北冰洋基本上受大陸包圍，海冰常年或季節(jié)性存在。北冰洋的初級生產(chǎn)基本上不受營養(yǎng)鹽缺乏的限制，而是受光照條件差的限制。北極鱈（Boreogadussaida）是能量和物質(zhì)從浮游植物傳遞至鳥類和哺乳類過程中的關(guān)鍵種。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)三、極地海區(qū)主要環(huán)境特征是大部分海域被冰覆蓋，平均水溫很低32南極大陸邊緣的東風(fēng)環(huán)流與其北側(cè)的南極繞極流之間存在南極輻散鋒面，深層水上升帶來豐富的營養(yǎng)鹽；東風(fēng)環(huán)流與大陸之間形成海水沿陸架的輻聚下沉即南極大陸輻聚帶。極區(qū)海洋隨著季節(jié)性海冰的融化和向南退縮，附生藻類快速生長，出現(xiàn)硅藻水華。南極大磷蝦(Euphausiasuperba)、南極銀魚(Pleurogrammaantarcticum)等是重要種類。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)南極大陸邊緣的東風(fēng)環(huán)流與其北側(cè)的南極繞極流之間存在南極輻散鋒33四、沿岸區(qū)高生產(chǎn)力區(qū)，其主要機制是有各種海洋鋒面存在。（一）上升流鋒面

大洋東部上升流區(qū)：西風(fēng)漂流在大洋東部沿大陸西岸流向低緯度，最后逐漸進入信風(fēng)影響區(qū)，表層海水分別受東南信風(fēng)和東北信風(fēng)作用離岸外流，遂使下層海水向表層涌升。秘魯上升流和加利福尼亞上升流、大西洋的加拿利上升流和本古拉上升流。沿岸上升流：風(fēng)生、地形第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)四、沿岸區(qū)高生產(chǎn)力區(qū)，其主要機制是有各種海洋鋒面存在。第六34第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)35黑潮與灣流都來源于赤道附近的高溫高鹽水，在橫跨西邊界大陸架坡折處等深線的剖面上與低溫低鹽的沿岸水相遇，產(chǎn)生一個狹窄的溫度或鹽度的劇變帶，即黑潮或灣流的陸架坡折鋒面。（二）陸架坡折鋒面帶第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)黑潮與灣流都來源于赤道附近的高溫高鹽水，在橫跨西邊界大陸架坡36（三）低鹽鋒面和潮汐混合鋒面

低鹽水和高鹽海水之間的急劇過渡帶，季節(jié)變化明顯。河流帶來大量懸浮有機顆粒、溶解有機物和無機營養(yǎng)鹽。潮汐混合鋒

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（三）低鹽鋒面和潮汐混合鋒面低鹽水和高鹽海水之間的急劇過渡37五、大型底棲植物生產(chǎn)力

底棲植物包括單細胞底棲藻類、大型的海藻和海草，受光照限制，分布區(qū)域狹窄。估算產(chǎn)量比較困難，一般根據(jù)生長量、收獲量等來估算估計全年海洋底棲植物的平均產(chǎn)量可達0.65×109t有機碳。

局部區(qū)域產(chǎn)量很高：印度洋的海藻產(chǎn)量可達2,000gC/(m2·a)，相當(dāng)于陸地上一些熱帶雨林的產(chǎn)量；熱帶泰萊草(Thalassiatestudinum)產(chǎn)量可達500~1,000gC/(m2·a)。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)五、大型底棲植物生產(chǎn)力底棲植物包括單細胞底棲藻類、大型的海38六、海洋初級生產(chǎn)力總量估計

估算難度大：面積大、變化快、經(jīng)費限制、調(diào)查手段進步。20世紀(jì)70年代以后，估計值明顯增大，主要原因：⑴漏掉了PDOC；⑵忽略了原核和真核超微型自養(yǎng)浮游生物一般規(guī)律：

平均產(chǎn)量：印度洋80gC/(m2·a)＞大西洋69＞太平洋46

中國：渤海＞黃海＞東海＞南海第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)六、海洋初級生產(chǎn)力總量估計估算難度大：面積大、變化快、經(jīng)費39第四節(jié)

海洋新生產(chǎn)力

一、新生產(chǎn)力的概念和研究方法

（一）新生產(chǎn)力的有關(guān)概念

⑴新生產(chǎn)力和再生生產(chǎn)力再生N（regenerationnitrogen）或稱再循環(huán)N（recyclednitrogen）：主要是NH4+-N新N（newnitrogen）：主要是NO3－-N再生生產(chǎn)力（regeneratedproduction）：由再生N源支持的那部分初級生產(chǎn)力新生產(chǎn)力（newproduction）：由新N源支持的那部分初級生產(chǎn)力PG＝Pn＋Pr第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第四節(jié)海洋新生產(chǎn)力一、新生產(chǎn)力的概念和研究方法第六章40

⑵N來源新N：A.上升流或梯度擴散；B.陸源供應(yīng)（如徑流）；C.大氣沉降或降水；D.N2固定（某些原核浮游植物的固N作用）。再生N：真光層中生物的代謝產(chǎn)物（如氨態(tài)N、尿素N和氨基酸N等）。

⑶“f比”（“f-ratio”）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)⑵N來源第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗41⑷真光層群落凈生產(chǎn)力、輸出生產(chǎn)力（exportproduction）真光層群落凈生產(chǎn)力=真光層有機物質(zhì)的積累率+輸出生產(chǎn)力（PE）群落保持相對穩(wěn)定→輸入=輸出→PE=Pn

⑸r：顆粒態(tài)營養(yǎng)元素下沉出真光層之前的循環(huán)次數(shù)

r=（1－f）/f

⑹光合作用商（photosyntheticquotient，PQ）以再循環(huán)N為N源的初級生產(chǎn)，PQ值（≈1.2）比以新N源的初級生產(chǎn)的PQ值（≈1.8）低。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)⑷真光層群落凈生產(chǎn)力、輸出生產(chǎn)力（exportprodu4215N法沉積物捕集器法234Th／238U不平衡法f比推算法遙感法（二）新生產(chǎn)力的研究方法第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)15N法（二）新生產(chǎn)力的研究方法第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大43二、海洋新生產(chǎn)力的估計表7.4全球海洋新生產(chǎn)力初級生產(chǎn)力（Gt/a）

新生產(chǎn)力（Gt/a）

f比

Eppley和Peterson（1979）

19.0~24.03.4~4.7

0.18~0.20

Chavez和Barber（1987）Berger等（1989）

30.0

6

0.2

Martin等（1987）

51.0

7.40

0.145

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)二、海洋新生產(chǎn)力的估計表7.4全球海洋新生產(chǎn)力初級生產(chǎn)力44第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)45新生產(chǎn)力水平高的富營養(yǎng)化水域，以沿岸、上升流區(qū)為代表；

新生產(chǎn)力水平低的貧營養(yǎng)水域，以貧營養(yǎng)海區(qū)為代表的一類海域；

新生產(chǎn)力水平低的富營養(yǎng)水域。

三、新生產(chǎn)力與營養(yǎng)鹽供應(yīng)特征的關(guān)系

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)新生產(chǎn)力水平高的富營養(yǎng)化水域，以沿岸、上升流區(qū)為代表；三、46表6.9海洋輸出生產(chǎn)力的水平與生態(tài)系統(tǒng)的特征第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)表6.9海洋輸出生產(chǎn)力的水平與生態(tài)系統(tǒng)的特征第六章海洋初47營養(yǎng)平衡狀態(tài)營養(yǎng)循環(huán)特征與自養(yǎng)生物及其消費者的粒徑組成貧營養(yǎng)大洋區(qū)與近岸水域在營養(yǎng)平衡狀態(tài)上的差異及其不同季節(jié)粒徑組成、營養(yǎng)平衡狀態(tài)、新生產(chǎn)力與水文條件、營養(yǎng)鹽等之間有密切關(guān)系。四、新生產(chǎn)力水平與浮游生物的粒徑組成及營養(yǎng)循環(huán)特征的關(guān)系

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)營養(yǎng)平衡狀態(tài)四、新生產(chǎn)力水平與浮游生物的粒徑組成第六章海洋初48演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/10/31第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew49第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)2022/10/31第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)2022/50第一節(jié)海洋初級生產(chǎn)的基本過程

和生產(chǎn)力的有關(guān)概念

海洋初級生產(chǎn)的重要意義:為海洋生態(tài)系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)提供能量來源；估算漁業(yè)產(chǎn)量；對全球的碳循環(huán)有重要影響。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第一節(jié)海洋初級生產(chǎn)的基本過程

和生產(chǎn)力的有關(guān)概念海洋初51一、初級生產(chǎn)過程的基本化學(xué)反應(yīng)——光合作用光反應(yīng)（lightreaction）暗反應(yīng)（darkreaction）光能

葉綠素

CO2

＋H2O（CH2O）＋O2＋能量第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)一、初級生產(chǎn)過程的基本化學(xué)反應(yīng)——光合作用光反應(yīng)（light52二、生產(chǎn)力的有關(guān)概念

總初級生產(chǎn)力（grossprimaryproduction）凈初級生產(chǎn)力（netprimaryproduction）

群落凈生產(chǎn)力（netcommunityproductivity）現(xiàn)存量、周轉(zhuǎn)率、周轉(zhuǎn)時間B2＝B1＋P—E＝B1＋ΔB

生產(chǎn)力=現(xiàn)存量×周轉(zhuǎn)率

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)二、生產(chǎn)力的有關(guān)概念總初級生產(chǎn)力（grossprimar53第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)54三、海洋初級生產(chǎn)力的測定（一）14C示蹤法優(yōu)點：準(zhǔn)確性高，所得結(jié)果接近于凈產(chǎn)量的數(shù)值缺點：技術(shù)性強（吸附、污染）、危險現(xiàn)場法（insitumethod）模擬現(xiàn)場法（thesimulatedinsitumethod）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)三、海洋初級生產(chǎn)力的測定（一）14C示蹤法優(yōu)點：準(zhǔn)確性高，所55

初級生產(chǎn)力（P）=葉綠素含量（Chla）×同化指數(shù)（Q）優(yōu)點：大大減輕工作量與費用，不必每個測站采用14C法影響因素：藻類適應(yīng)性；環(huán)境營養(yǎng)鹽含量；光照條件；溫度等。（三）黑白瓶測氧法（四）水色遙感掃描法

收獲量法、鐘罩法、掉落物法等（二）葉綠素?zé)晒鉁y定法第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)

初級生產(chǎn)力（P）=葉綠素含量（Chla）×同化指數(shù)（Q56第二節(jié)影響海洋初級生產(chǎn)力的因素

一、光

藻類光合作用與輻照度的拋物線關(guān)系Pg=Pmax[I]/（Ik+[I])第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第二節(jié)影響海洋初級生產(chǎn)力的因素一、光第六章海洋初級生57不同種類、不同緯度、不同季節(jié)的Ik不同，與適應(yīng)性有關(guān)。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)不同種類、不同緯度、不同季節(jié)的Ik不同，與適應(yīng)性有關(guān)。第六章58補償深度（thecompensationdepth）緯度、季節(jié)、天氣、濁度、時間、海況對補償深度的影響第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)補償深度（thecompensationdepth）第六59二、營養(yǎng)鹽（一）浮游植物生長需要的營養(yǎng)物質(zhì)

Redfield比值：C：N：P=106：16：1海洋整體缺氮，部分海區(qū)缺磷（二）海水中營養(yǎng)鹽含量與浮游植物生長的關(guān)系

酶動力學(xué)Mechaelis-Menten方程：μ=μmax·N/(KN+N）μ：吸收速率；N：介質(zhì)濃度；μmax：最大吸收速率；KN：吸收半飽和常數(shù)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)二、營養(yǎng)鹽（一）浮游植物生長需要的營養(yǎng)物質(zhì)第六章海洋初級生60第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)61最大吸收速率（μmax）

反映細胞營養(yǎng)水平和環(huán)境限制程度的指標(biāo)隨環(huán)境而變吸收半飽和常數(shù)（KN）

種群競爭限制性營養(yǎng)鹽能力的一個重要指標(biāo)相對保守、穩(wěn)定沿岸與大洋種類的差異、季節(jié)演替

Vm/Ks第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)最大吸收速率（μmax）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與62（三）鐵限制假說

C：Fe=100000：1Fe在海水中的分布很不均勻，不同海區(qū)補充特點不同，從整體上看，南大洋部分海區(qū)和赤道的廣闊海區(qū)中Fe含量最低。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（三）鐵限制假說C：Fe=100000：1第六章海洋63第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)64三、物理海洋學(xué)過程對初級生產(chǎn)力的控制

（一）海水的垂直混合與溫躍層

混合層內(nèi)浮游植物的分布可以看成為相對均勻的，因此混合層的深度就與浮游植物能否停留在有充足光照的水層有關(guān)。臨界深度（thecriticaldepth）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)三、物理海洋學(xué)過程對初級生產(chǎn)力的控制（一）海水的垂直混合與65第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)66第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)67（二）海水輻散、輻聚和海洋鋒面

海洋鋒（oceanfront）的溫度、鹽度和密度等物理水文要素查找明顯的水平梯度，其浮游植物生物量和生產(chǎn)力都比鄰近海區(qū)高。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（二）海水輻散、輻聚和海洋鋒面海洋鋒（oceanfron68四、牧食作用過剩攝食（superfluousfeeding）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)四、牧食作用過剩攝食（superfluousfeeding69第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)70第三節(jié)

海洋初級生產(chǎn)力的分布和總量估計高值區(qū)位于各類輻散上升流區(qū)、大陸架和近岸海區(qū)，其次是北半球溫帶亞極區(qū)和南大洋鋒面區(qū)，低值區(qū)則出現(xiàn)于南北兩半球的熱帶、亞熱帶大洋區(qū)，北冰洋海區(qū)初級生產(chǎn)力最低。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第三節(jié)海洋初級生產(chǎn)力的分布和總量估計高值區(qū)位于各71第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)72生物群區(qū)（biome）極地生物群區(qū)（Polarbiome）西風(fēng)帶生物群區(qū)（Westeriesbiome）信風(fēng)帶生物群區(qū)(Tradesbiome)近岸生物群區(qū)（Coastalbiome）生態(tài)省區(qū)（ecologicalprovince）

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)生物群區(qū)（biome）第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境73一、熱帶、亞熱帶大洋區(qū)和赤道帶

（一）熱帶、亞熱帶大洋區(qū)

充足的太陽輻照，海水透明度高。表層海水向環(huán)流中心輻聚，混合層深度超過真光層深度。溫躍層在夏季可達100~200m，冬季增加到400m左右。初級生產(chǎn)力最低的水域，被稱為大洋的“生物沙漠”，但可常年進行光合作用。固氮種類外，以聚球菌、原綠球菌和其他微微型真核自養(yǎng)生物等適應(yīng)于低營養(yǎng)鹽條件生活的種類為主。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)一、熱帶、亞熱帶大洋區(qū)和赤道帶（一）熱帶、亞熱帶大洋區(qū)第74第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)75（二）赤道帶

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（二）赤道帶第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗76赤道海域的營養(yǎng)鹽并不缺乏，F(xiàn)e的缺乏是限制其浮游植物生長的主要因素。微微型浮游植物占總生物量的90%，攝食浮游植物的消費者主要是微小鞭毛蟲、腰鞭毛蟲和纖毛蟲。赤道帶的東部與西部的生產(chǎn)力有差別，大洋東部存在邊界上升流，西部形成“暖池”（warmpool），在溫躍層上方又形成鹽躍層。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)赤道海域的營養(yǎng)鹽并不缺乏，F(xiàn)e的缺乏是限制其浮游植物生長的77二、溫帶（亞極區(qū)）海洋（一）北半球

處于大洋氣旋型輻散環(huán)流區(qū)，表層海水從環(huán)流中心向外擴散，將深層水引向表層，補充真光層的營養(yǎng)鹽。太平洋東北部出現(xiàn)以（HNLC）為重要特征的海域，浮游植物粒徑較小，硅藻僅偶爾占優(yōu)勢。原生動物成為主要的食植動物。北大西洋源于陸地的Fe補充較多，春季水華顯著，并以硅藻占優(yōu)勢。西北太平洋，黑潮暖流分支與親潮寒流交匯，產(chǎn)生強烈的混合作用，形成北海道漁場。在西北大西洋，北向的灣流（暖流）與拉布拉達寒流的匯合處則形成著名的紐芬蘭漁場。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)二、溫帶（亞極區(qū)）海洋（一）北半球第六章海洋初級生產(chǎn)力廈78（二）南大洋

西風(fēng)漂流不受大陸的阻隔，形成環(huán)繞南極大陸的南極繞極流。南大洋的重要物理特征是大風(fēng)和強湍流混合。大洋中主要的HNLC海區(qū)南極鋒（南極輻聚帶海區(qū)）由于風(fēng)生和垂直湍流混合特性產(chǎn)生的海水上升，為鋒面帶內(nèi)真光層提供較充足的Fe，是南大洋高生產(chǎn)力區(qū)，浮游植物以硅藻為主。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（二）南大洋西風(fēng)漂流不受大陸的阻隔，形成環(huán)繞南極大陸的南極79（三）溫帶海區(qū)生產(chǎn)力的季節(jié)周期

光

溫度

營養(yǎng)鹽

垂直混合

攝食壓力

結(jié)果

冬季

最弱

最低

豐富

劇烈

最小

全年最低

春季

增強

升高

迅速減少

減弱

增大（滯后）

最高峰

夏季

最強

最高

少

最弱（溫躍層）

減小

較低

秋季

減弱

降低

升高

增強

不大

次高峰

中緯度海區(qū)初級生產(chǎn)力的季節(jié)變化第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（三）溫帶海區(qū)生產(chǎn)力的季節(jié)周期光溫度營養(yǎng)鹽垂直混合80三、極地海區(qū)

主要環(huán)境特征是大部分海域被冰覆蓋，平均水溫很低，特別是光照條件差、生產(chǎn)季節(jié)短。北冰洋基本上受大陸包圍，海冰常年或季節(jié)性存在。北冰洋的初級生產(chǎn)基本上不受營養(yǎng)鹽缺乏的限制，而是受光照條件差的限制。北極鱈（Boreogadussaida）是能量和物質(zhì)從浮游植物傳遞至鳥類和哺乳類過程中的關(guān)鍵種。第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)三、極地海區(qū)主要環(huán)境特征是大部分海域被冰覆蓋，平均水溫很低81南極大陸邊緣的東風(fēng)環(huán)流與其北側(cè)的南極繞極流之間存在南極輻散鋒面，深層水上升帶來豐富的營養(yǎng)鹽；東風(fēng)環(huán)流與大陸之間形成海水沿陸架的輻聚下沉即南極大陸輻聚帶。極區(qū)海洋隨著季節(jié)性海冰的融化和向南退縮，附生藻類快速生長，出現(xiàn)硅藻水華。南極大磷蝦(Euphausiasuperba)、南極銀魚(Pleurogrammaantarcticum)等是重要種類。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)南極大陸邊緣的東風(fēng)環(huán)流與其北側(cè)的南極繞極流之間存在南極輻散鋒82四、沿岸區(qū)高生產(chǎn)力區(qū)，其主要機制是有各種海洋鋒面存在。（一）上升流鋒面

大洋東部上升流區(qū)：西風(fēng)漂流在大洋東部沿大陸西岸流向低緯度，最后逐漸進入信風(fēng)影響區(qū)，表層海水分別受東南信風(fēng)和東北信風(fēng)作用離岸外流，遂使下層海水向表層涌升。秘魯上升流和加利福尼亞上升流、大西洋的加拿利上升流和本古拉上升流。沿岸上升流：風(fēng)生、地形第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)四、沿岸區(qū)高生產(chǎn)力區(qū)，其主要機制是有各種海洋鋒面存在。第六83第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)84黑潮與灣流都來源于赤道附近的高溫高鹽水，在橫跨西邊界大陸架坡折處等深線的剖面上與低溫低鹽的沿岸水相遇，產(chǎn)生一個狹窄的溫度或鹽度的劇變帶，即黑潮或灣流的陸架坡折鋒面。（二）陸架坡折鋒面帶第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)黑潮與灣流都來源于赤道附近的高溫高鹽水，在橫跨西邊界大陸架坡85（三）低鹽鋒面和潮汐混合鋒面

低鹽水和高鹽海水之間的急劇過渡帶，季節(jié)變化明顯。河流帶來大量懸浮有機顆粒、溶解有機物和無機營養(yǎng)鹽。潮汐混合鋒

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)（三）低鹽鋒面和潮汐混合鋒面低鹽水和高鹽海水之間的急劇過渡86五、大型底棲植物生產(chǎn)力

底棲植物包括單細胞底棲藻類、大型的海藻和海草，受光照限制，分布區(qū)域狹窄。估算產(chǎn)量比較困難，一般根據(jù)生長量、收獲量等來估算估計全年海洋底棲植物的平均產(chǎn)量可達0.65×109t有機碳。

局部區(qū)域產(chǎn)量很高：印度洋的海藻產(chǎn)量可達2,000gC/(m2·a)，相當(dāng)于陸地上一些熱帶雨林的產(chǎn)量；熱帶泰萊草(Thalassiatestudinum)產(chǎn)量可達500~1,000gC/(m2·a)。

第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)五、大型底棲植物生產(chǎn)力底棲植物包括單細胞底棲藻類、大型的海87六、海洋初級生產(chǎn)力總量估計

估算難度大：面積大、變化快、經(jīng)費限制、調(diào)查手段進步。20世紀(jì)70年代以后，估計值明顯增大，主要原因：⑴漏掉了PDOC；⑵忽略了原核和真核超微型自養(yǎng)浮游生物一般規(guī)律：

平均產(chǎn)量：印度洋80gC/(m2·a)＞大西洋69＞太平洋46

中國：渤海＞黃海＞東海＞南海第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院實驗教學(xué)六、海洋初級生產(chǎn)力總量估計估算難度大：面積大、變化快、經(jīng)費88第四節(jié)

海洋新生產(chǎn)力

一、新生產(chǎn)力的概念和研究方法

（一）新生產(chǎn)力的有關(guān)概念

⑴新生產(chǎn)力和再生生產(chǎn)力再生N（regenerationnitrogen）或稱再循環(huán)N（recyclednitrogen）：主要是NH4+-N新N（newnitrogen）：主要是NO3－-N再生生產(chǎn)力（regeneratedproduction）：由再生N源支持的那部分初級生產(chǎn)力新生產(chǎn)力（newproduction）：由新N源支持的那部分初級生產(chǎn)力PG＝Pn＋Pr第六章海洋初級生產(chǎn)力廈門大學(xué)