海洋初级生产力.ppt
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1、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:,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),单位:g(干重)/m
2、2 a, g C/m2 a,J/m2 a 说明:上式仅为代表式;强调时间过程,总初级生产(gross primary production) 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) 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,图7-1,两个平衡的群落(输入
3、,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,),现存量,现存量,生产量,生产量,减少量,减少量,A,B,(一)光合作用(photosynthesis) 1光反应(light reaction) 2暗反应(dark reaction),二、初级生产过程的基本化学反应,(二)化学合成作用(chemosynthesis),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652700 nm,吸收峰670695 nm,而可见光范围400720 nm,辅助色素可拓宽吸收
4、范围,但不能进行电子传递,(一)测氧法,三、海洋初级生产力的测定方法,(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,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),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 Chlah)。 公式:初级生产力(P)
5、= 叶绿素含量(Chl a)同化指数(Q ) 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,(三)叶绿素同化指数法,第二节 影响海洋初级生产力的因素,一、光 1、藻类光合作用与辐照度的抛物线关系,在光抑制之前的曲线可用下式表示:,P(g)=PmaxI/(Ik+I),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 3、补偿深度(the compensation depth)、补偿光强(the compensation
6、 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,根据式 ID = I0eKD 可得 ln ID = ln I0KD (1) D = (ln I0ln 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 I0ln 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。,(一)营养盐吸收方程 1、米氏方程:,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,二、营养盐,2、最大吸收速率(Vm): 反映细胞营养水平和环境限制程度的指标 可变 3、
7、吸收半饱和常数(Ks): 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 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 从大洋到近岸,其含量范围大约为0.0010.5 mg/m3,即相当于0.0210 nmol/kg。 补充特点 近岸、大洋表层 从海洋整体上看,南大洋部
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