上海海洋大学海洋生态学 Chapter 006 海洋初级生产力解析
整理海洋生态学
海洋生态学绪论：1,生态学：研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学；其目的是指导人与生物圈的协调发展。
2,生态学三个优先研究的领域：①全球变化，包括气候、天气、陆地和水域变化的生态原因和结果；②生态多样性，决定生态多样性的生态因子和生态学意义，全球性和区域性变化对生物多样性的影响；③可持续的生态系统，探讨可持续的生态系统的生态学原理和策略以及受损生态系统的恢复和重建的原理和技术第一章：生态系统概述1，生态系统：就是指一定时间和空间范围内，生物（一个或多个生物群落）与非生物环境通过能量流动和物质循环所形成的一个互相联系、互相作用并且具有自动调节机制的自然整体。
2,食物链；是指生物之间通过食与被食形成一环套一环的链状营养关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级的转移到大型肉食动物。
食物链上的每个环节称为营养级。
3,生态平衡：如果输入和输出在较长时间趋于相等，系统的结构与功能长期处于稳定状态，在外来干扰下能通过自我调节恢复原初的稳定状态，生态系统的这种状态叫做生态平衡。
4,地球自我调节理论一一Gaia假说：认为，大气中活性气体的组成、地球表面的温度及沉积物的氧化还原电位和pH值等是受到地球上所有生物总体的成长、代谢所调控的，当地球环境受到干扰或者破坏时，地球上的生命总体总会通过其成长、活动和代谢的变化来缓和地球环境的变化。
第二章：海洋环境与海洋生物生态类群1,海洋环境三大环境梯度：从赤道到两级的纬度梯度，从海面倒深海海底的深度梯度以及从沿岸到开阔大洋的水平梯度。
2,浮游生物的重要性：①它们数量多、分布广，是海洋生产力的基础，也是海洋生态系统能量流动和物质循环的最主要环节；②是水团和海流的指示种；③有些化石种类的分布有助于勘探海底矿产资源。
3,浮游生物：是指在水流的作用下，被动的漂浮在水层中的生物群。
它们共同的特点是缺乏发达的运动器官，运动能力薄弱或者完全没有运动能力，只能随水流移动。
海洋初级生产力
光合作用(P)/[mgC/(ml· h)]
Pmax
光抑制
Pn
∆P
Pg
∆I
＋ 0 －
IC
呼吸
补偿点
IK
光强(I)/[Cal/(cm2 · min)]
图 6.3 光合作用对光强变化的反应(引自 Parsons et al. 1984)
强（saturation light intensity）。如果继续增加辐照度，光合作用中暗反应不能跟上光化学
净初级产量扣除群落中异养生物的呼吸作用消耗后剩余的就是群落的净产量（net community production），即：群落净产量 ＝ 净初级生产量 － 异养生物的呼吸消耗。
群落净产量通常指整个生产季节或一年的期间未被异养者消耗的有机物质量。群落 净产量高低可以衡量群落内部总体的平衡状态。当总初级生产量与群落总呼吸消耗量相 等时，表明群落内部维持平衡状态。如果总初级生产量大于群落总呼吸消耗量，则说明 群落在维持原有平衡状态外还有剩余的净生产量可供输出或群落本身处于生长状态，反
法通常只在要了解总生产量中呼吸消耗的量时使用。同时，由于无法将水样中的浮游植
物细胞与异养细菌、原生动物等微细消费者分离开来，因此测氧法的测定结果更适于用
来表示微型生物群落的代谢率或群落净生产力。以上三种方法是在调查现场应用。
（四）水色遥感扫描法
卫星携带的海洋水色遥感装置（CZCS）可以记录海水的颜色，反映海区叶绿素和
1, 5-二磷酸核酮糖
ADP ATP
5-磷酸核酮糖
3-磷酸甘油酸
ATP ADP
1, 3-二磷酸甘油酸 NADPH
NADP Pi 甘油醛-3-磷酸
暗反应
第二阶段：受体再生
海洋生态学课后习题and解答
海洋生态学课后习题第一章生态系统及其功能1.生态系统概念所强调的核心思想是什么？生态系统是指一定时间和空间范围内，生物群落和非生物环境通过能量流动和物质循环所形成的相互联系相互作用并具有自动调节机制的自然整体。
生态系统概念所强调的核心思想是自然界生物与环境之间具有不可分割的整体性。
2.生态系统有哪些基本组分？各自执行什么功能？生态系统的基本组成可以概括为非生物和生物两部分，包括非生物环境，生产者、消费者、分解者。
①非生物成分：生态系统的生命支持系统，提供生态系统中各种生物的栖息场所、物质条件，也是生物能量的源泉。
②生物成分：执行生态系统功能的主体。
三大功能群构成三个亚系统，并且与环境要素共同构成统一整体。
只有通过这个整体才能执行能量流动和物质循环的基本功能。
（1）生产者：所有绿色植物、光合细菌、化能细菌等，制造的有机物是一切生物的食物来源，在生态系统能量流动和物质循环中居于首要地位。
（2）消费者：不能从无机物制造有机物的全部生物，直接或间接依靠生产者制造的有机物为生，通过摄食、同化和吸收过程，起着对初级生产者加工和本身再生产的作用。
（3）分解者：异养生物，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物等。
在生态系统中连续进行与光合作用相反的分解作用。
每一种生物产生的有机物基本上都可以被已经存在于自然界的微生物所分解。
3.生态系统的能量是怎样流动的？有哪些特点？植物光合作用形成的有机物质和能量，一部分被其呼吸作用所消耗，剩下的才是可以供给下一营养级的净初级产量。
植食性动物只能同化一部分净初级生产量，其余部分形成粪团排出体外，被吸收的量又有一部分用于自身生命活动，还有一部分以代谢废物形式排出，剩下的才是能够提供给下一营养级的总能量。
服从热力学第一、第二定律，即能量守恒定律和能量转化定律。
能量单向流动，不循环，不断消耗和散失。
任何一个生态系统的食物链不可能很长，陆地通常3-4级，海洋很少超过6级，因为能量随营养级增加而不断减少，意味着生物数量必定不断下降，而维持种群繁衍必须要有一定数量保证。
第九章海洋初级生产力
辐散大陆锋； 海水辐聚带
湍流：在近岸海区，陆架的水下浅滩附近， 由于水深级生产所需营养物质的补充。
三、近岸水域的初级生产力
临界深度：在这个深度上方整个水柱浮游植物 的光合作用总量等于其呼吸消耗的总量。临界 深度通常大于补偿深度。
光合作用
深度
呼吸作用
补偿深度
临界深度 临界深度与补偿深度上 方和下方浮游植物的数 量比例及垂直混合的深 度有关。
六、牧食作用 过剩摄食：在浮游植物密度高的时候，被吞食的 植物细胞尚未被很好消化就从肠管排出的现象。
P：初级生产力； Rs：白瓶水样有机14C的放射计数； Rb：黑瓶水样有机14C的放射计数； R：加入14C的总放射性； W：海水总CO2量； N：培养时间。
P = (Rs-Rb) W/R·N
2、叶绿素同化指数法：在一定条件下，植物细胞 内叶绿素含量与光合作用产量之间存在一定的相 关性，根据叶绿素a与同化指数（Q）来计算初级 生产力。
五、海洋大型底栖植物的产量
海洋底栖植物的平均产量可能占海洋初级总产量的5-10％。
单细胞藻类
底栖植物
大型底栖植物 （海藻床、海草、 红树林等） 海藻床产量可达 很高水平
再生生产力：由再生N源（在真光层中再循环的N，主要是 氨态氮）支持的初级生产力，它主要反映真光层营养物质 循环的效率。 新生产力：由新N源（由真光层之外提供的N，主要是硝酸 态氮）支持的初级生产力，它主要反映从真光层之外的营 养物质补充的比例。从群落的相对稳定性这个观点来看， 可以认为在一个较长的时间周期中，新生产力与输出生产 力或群落净生产力的概念是一致的。
及海洋初级生产力评估
营养盐：营养盐是浮游生物生长和繁殖所必需的物质，不同营养盐浓度条件下海洋初级生产力 也会有所不同。
人为因素
海洋污染：人类活动产生的废弃物对海洋造成污染，影响海洋生物的 生存和繁殖
过度捕捞：过度捕捞导致海洋生物数量减少，影响海洋生态系统的 平衡
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海洋初级生产力评估
汇报人：
目录
01 02 03 04 05 06
添加目录项标题 海洋初级生产力概述 海洋初级生产力评估实践 海洋初级生产力影响因素 海洋初级生产力评估意义 未来研究方向与展望
01
添加目录项标题
02
海洋初级生产力概述
定义与意义
海洋初级生产力 定义
海洋初级生产力 的意义
引入新技术：积极引入大数据、人工智能等先进 技术，提高海洋初级生产力评估的效率和准确性， 为海洋生态保护和可持续发展提供有力支持。
拓展研究范围：将海洋初级生产力评估的 研究范围从近海扩展到远海，从浅海扩展 到深海，全面了解海洋初级生产力的分布 和变化情况。
加强国际合作：积极参与国际海洋科学研究合作， 引进国际先进技术和经验，推动我国海洋初级生 产力评估研究的国际化发展。
推动海洋保护与可持续发展
未来研究方向：提高海洋初级生产力的可持续性 未来研究方向：研究海洋生态系统与人类活动的相互作用 未来研究方向：探索海洋生态系 未来研究方向：加强国际合作与交流，共同推动海洋保护与可持续发展
感谢观看
汇报人：
海洋工程建设：海洋工程建设如海底隧道、港口等，对海洋环境造成 破坏，影响海洋生物的栖息和繁殖
气候变化：人类活动导致的气候变化，对海洋生态系统产生负面影 响，影响海洋初级生产力
海洋生态学 复习资料
海洋生态学复习资料海洋生态学复习资料海洋生态学第一章1.生命最基本的特征是什么？(1)细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）(2)新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能（3）生命通过生殖得以延续，DNA是生物遗传的基本物质。
（4）生物体有个体发育和系统进化的历史(5)生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境具有适应性2.生物多样性：指在一定时间和一定区域内所有生物物种（动物、植物、微生物）及其遗传变异和生态系统复杂性的总称。
主要包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
3.衡量物种多样性的指标：①物种总数；②物种密度；③特有种比例4.生态系统多样性主要是指地球上生态系统组成、功能和各种生态过程的多样性。
5生态阈值：即环境容量，指环境区域内对人类活动影响的最大容量。
大气、土地、动物和植物受到污染物的最大限制。
第二章1.海水的物理特性和生态意义物理特性：溶解性、透光性、流动性、浮力及缓冲性能生态意义：由于海水的强溶解性，浮游植物可以直接吸收光合作用所需的无机盐，如氮和磷。
同时，海水具有透光性，为浮游植物的光合作用提供了必要的光条件。
此外，海水富含二氧化碳和碳酸氢盐。
在这些条件下，生活在海洋表面的浮游植物可以通过光合作用产生碳水化合物和其他有机物质。
在海洋环境中，由于海水浮力在支持、传播和保护这些生物方面的作用，大量小型、简单和脆弱的生物得以生存。
海水的比热和流动性较高，使水温、pH值和环境因素相对稳定，有利于生物体的分布和扩散。
2.根据生命史中漂浮生命阶段所占的时间，可分为以下三类。
①终生浮游生物：大多数浮游生物属于这一类。
② 阶段性浮游生物：指在生命史的某一阶段生活在浮游生物中的生物体，以及生活在底栖生物（或游泳生物）中的成虫。
通常是底栖或游动生物的卵和幼虫。
它出现在每年的某个季节，具有周期性。
③暂时性浮游生物：这类原非浮游生物，仅有时短暂地离开底层营浮游生活，如涟虫类、糠虾类、等足类和介形类等底栖生活。
海洋初级生产力
1. 简要说明光合作用中光反应、暗反应的基本化学反应及其作用。
2. 举例说明生产力与现存量、周转率之间是相互有联系，但却是完全不同的概念。
3. 结合酶动力学的米氏方程说明光合作用率与光照强度的关系以及浮游植物生长率与介质中无机营养盐的关系。
4. 海洋中有哪些HNLC海区？说明这些海区的特征以及浮游植物组成类别上与一般富营养海区的差别。
5. 分析不同纬度海区初级生产力的分布特征及其原因。
6. 为什么沿岸浅海区含有高的初级生产力水平？7. 什么叫新生产力和f比值？新生产力的光合作用商为什么比再生生产力的高？8. 如果大洋区和沿岸区初级生产力分别是70 gC/(m2•a)和300 gC/(m2•a)，f比值分别是0.1和0.5，则它们的新生产力相差多少倍？9. 不同海区物理、水文特征与生物组成及新生产力水平有什么关系？10. 研究海洋新生产力有何理论和实践意义？海洋初级生产力的测定1.14C示踪法2.叶绿素荧光测定法❖初级生产力（P）= 叶绿素含量（Chla）×同化指数（Q）❖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。
（三）黑白瓶测氧法（四）水色遥感扫描法❖收获量法、钟罩法、掉落物法等第二节影响海洋初级生产力的因素一、光the compensation depth:某一深度，植物24小时中光合作用生产量与呼吸作用消耗量相等，补偿深度上方才有净生产量。
纬度、季节、天气、浊度、时间、海况对补偿深度的影响。
二、营养盐1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2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）❖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3铁限制假说近岸有陆源补充，大洋表层依靠气溶胶沉降。
海洋生态学课后思考题答案全
海洋生态学课后思考题答案全Revised by BETTY on December 25,2020第一章生态系统及其功能概论1 生态系统概念所强调的核心思想是什么？答: 生态系统概念所强调的核心思想主要强调自然界生物与环境之间不可分割的整体性，树立这种整体性思想使人类认识自然的具有革命性的进步。
生态系统生物学是现代生态学的核心。
2 生态系统有哪些基本组分它们各自执行什么功能答：生态系统的基本组成成分包括非生物和生物两部分。
非生物成分是生态系统的生命支持者，它提供生态系统中各种生物活动的栖息场所，具备生物生存所必须的物质条件，也是生命的源泉。
生物部分是执行生态系统功能的主体。
可分为以下几类：生产者:能利用太阳能进行光合作用，制造的有机物是地球上一切生物的食物来源，在生态系统中得能量流动和物质循环中居首要地位。
消费者：它们之间或者间接的依靠生产者制造的有机物为食，通过对生产者的摄食、同化和吸收过程，起着对初级生产者的加工和本身再生产的作用。
分解者：在生态系统中连续的进行着与光合作用相反的分解作用。
3生态系统的能量是怎么流动的有什么特点答：生态系统的能量流动过程是能量通过营养级不断消耗的过程。
其特点如下：（1）生产者（绿色植物）对太阳能利用率很低，只有1%左右。
（2）能量流动为不可逆的单向流动。
（3）流动中能量因热散失而逐渐减少，且各营养层次自身的呼吸所耗用的能量都在其总产量的一半以上，而各级的生产量则至多只有总产量的一小半。
（4）各级消费者之间能量的利用率平均为10%。
（5）只有当生态系统生产的能量与消耗的能量平衡的，生态系统的结构与功能才能保持动态的平衡。
4 生态系统的物质是怎样循环的有什么特点答：生态系统的物质循环通过生态系统中生物有机体和环境之间进行循环。
生命所需的各种元素和物质以无机形态被植物吸收，转变为生物体中各种有机物质，并通过食物链在营养级之间传递、转化。
当生物死亡后，有机物质被各种分解者分解回到环境中，然后再一次被植物吸收，重新进入食物链。
海洋生态学复习重点
海洋生态学复习重点第一章：生态系统及其功能1.生态系统的概念（P9）：指在一定时间和空间范围内，生物与非生物环境通过能量流动和物质循环所形成的一个相互联系、相互作用并具有自动调节机制的自然整体。
2.正负反馈的判断（P16）：正反馈是系统中的部分输出通过一定线路又变成输入，起到加强和促进作用；负反馈是输出反过来削弱和减低输入的作用。
3.生态系统服务的基本特征（P21）：①生态系统服务是客观存在的；②生态系统服务是生态系统的自然属性；③自然生态系统在进化发展规程中，生物多样性越来越丰富。
第二章：海洋环境和海洋生物生态类群1.海洋环境的三大梯度（P26）：①从赤道到两极的维度梯度；②从海面到深海海底的深度梯度；③从沿岸到开阔大洋的水平梯度。
2.海洋环境的特点（P27）：①由于海洋水体大，海水有较高的比热，加上混合作用，使得热量分布相对均匀，因而海洋温差小，温度变化缓慢；②海水组分稳定，缓冲性能好，即使有生物活动，其pH也相对稳定；③由于海洋表面与大气接触，加上光合作用产生氧气，所以表层氧气含量基本上饱和，高纬度表层海水冷却下沉冰箱低维度运动，就把氧含量高的表层水带到底层。
3.海洋生物生态类群包括：浮游生物、底栖生物和游泳动物。
4.浮游生物（P31-P32）：按体型①小型（<500um）②中型（500~1000um）③大型（>1000um）；按浮游时间①终生②阶段性③暂时性。
5.很多海洋游泳生物有周期性的洄游，鱼类洄游通常包括三个类型（P37-P38）：产卵洄游、索饵洄游、越冬洄游。
6.海洋浮游生物针对海洋环境的进化特征：P31-P36总结。
第三章：海洋主要生态因子及其对生物的作用1.谢尔福德耐受性定律（P48）：如果某一因子的量增加或降低到接近或超过这个界限，生物的生长和发育就受到影响，甚至死亡。
生物只能在耐受限度所规定的生态环境中生存，我们把这种最大量和最小量限制作用称为谢尔福德耐受性定律。
《海洋初级生产力》课件
04 海洋初级生产力与全球变化
全球变化对海洋初级生产力的影响
温度上升
营养盐失衡
随着全球变暖，海水温度上升，影响 海洋生物的生长和繁殖，进而影响海 洋初级生产力。
全球变化导致的氮、磷等营养盐的不 均衡分布，影响浮游植物的生长和初 级生产力。
CO2浓度升高
大气中CO2浓度的增加导致海水酸化 ，对珊瑚礁和贝壳类生物产生负面影 响，进而影响海洋生物群落和生产力 。
海洋初级生产力的影响因素
影响海洋初级生产力的主要因素包括光照、营养盐供应、水深、生物群落结构和环境因素 等。这些因素相互作用，共同决定了特定海域的初级生产力水平。
海洋初级生产力的研究方法
目前，海洋初级生产力研究主要采用现场观测、实验室培养和遥感等方法。这些方法各有 优缺点，相互补充，为全面了解海洋初级生产力提供了有力支持。
VS
详细描述
该案例研究了印度洋某海域初级生产力的 影响因素，发现该海域的初级生产力与水 温、盐度、光照等环境因素密切相关。其 中，水温对初级生产力的影响最为显著， 盐度和光照也对初级生产力产生一定的影 响。此外，该海域的初级生产力还受到季 节性变化的影响。
谢谢聆听
减少温室气体排放
减少温室气体排放，减缓 全球变暖趋势，降低对海 洋初级生产力的负面影响 。
保护海洋生态系统
保护海洋生态系统，维护 生物多样性和生态平衡， 提高海洋生态系统的抵抗 力。
加强科学研究
加强海洋科学研究和监测 ，深入了解全球变化对海 洋初级生产力的影响，为 应对策略提供科学依据。
05
案例分析
预测气候变化影响
指导渔业管理
初级生产力受到气候变化的影响，了解其 分布和变化有助于预测气候变化对海洋生 态系统的影响。
海洋初级生产力
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 ）
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）
③）大气沉降或降水，④N2固定（某些原核浮游植物的固N作用 再生N来自真光层中生物的代谢产物（如氨态N、尿素N和
氨基酸N等）。
3、“f 比”（“f-ratio”）：
f研=究Pn表/ P明G多×在1000.%05~0.15之间
4、 真光层群落净生产力、输出生产力（export production） 真光层群落净生产力 = 真光层有机物质的积累率 +输出生产 力群落（保PE持）相对稳定→输入=输出→PE = Pn
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
近岸、大洋表层
从海洋整体上看，南大洋部分海区和赤道的广阔海区 中Fe含量最低
四、温度
1、直接影响： 光合作用可看作一系列酶促反应 浮游植物对温度变化有一定的适应性 如中肋骨条藻在最适温和亚最适温状态下光合作用速率无明显变
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）
影响海洋初级生产力的因素
牧食作用
• 过剩摄食
• 一般多数海区营养盐补充起决定作用，而 在高纬度光照易起重要作用
Thank You!
0
总初级生产和呼吸作用（任意单位） 1 2 3 4
10
20
呼吸作用
深 度/m
30
光合作用
40
50
60
1
2 净初级生产
3
图 7-3
Tait 1981 中纬度海区晴天的初级生产与深度的关系（引自 ）
二、营养盐
Vm
a
• （一）营养盐吸收 方程 • 1、米氏方程：
Vm · S V= Ks ＋S
Vm／ 2
风
0
光合作用
浮 游 植 物 垂 直 混 合
在这个深度之上，平均光强 等于补偿光强
补偿深度
混合深度小 于临界深度
50
深度 /m
大小与垂直混合的深度有关
100
不同海区、不同纬度的差异
临界深度
呼 吸 作 用
150
超过临界深度
200 图 7-5 补偿深度与临界深度的关系 （引自 Nybakken 1982 ）
影响海洋初级生产力的因素
影响因素
• 一：光。 • 海洋初级生产量是光照强度变 化的函数，因此光照的强弱是 影响海洋初级生产力的最重要 因素 二：盐度。 除光线因素外，氮和磷的含 量是一个重要因素，氮、磷含 量低时，浮游植物的种群数和 生产力也低。
三：上升流作用。 在光合作用过程中，浮游植物从海水中吸收无 机营养物质，把它同化成颗粒态有机物，颗粒态 有机物的比重比海水大，逐渐下沉。 四：季节因素。
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
海洋生态系统的能流及次级生产力
第八章 海洋生态系统的能流及次级生产力 学习目的：学习本章要求较全面掌握海洋生态系统能流的基本过程、食物链、营养级和生态效率等基本概念以及海洋食物网特点和有关简化食物网、同资源种团、粒径谱和生物量谱、微生物环的组成、结构及其在生态系统能流、物流中的作用等能流研究新进展的有关知识，同时了解海洋生态系统能流和动物种群次级产量的一些基本分析方法。
第一节 海洋食物链、营养级和生态效率 一、 海洋牧食食物链与碎屑食物链 食物链是生态系统中初级生产者吸收的太阳能通过有序的食物关系而逐渐传递的线状组合。
牧食食物链和碎屑食物链是其两种基本类型。
（一）牧食食物链：以活植物体为起点的食物链。
海洋水层牧食食物链有三种基本类型：大洋食物链、沿岸（大陆架）食物链和上升流区食物链（Ryther 1969）。
1. 大洋食物链（6个营养级） 养级） 3. 上升流区食物链（3个营者的粒径大小呈，大洋区主her （1969）提出，上升流区鱼类的高产大型浮游动物 （桡足类） 小型浮游动物（原生动物）微型浮游生物（小型鞭毛藻）食鱼的动物 （金枪鱼、鱿鱼）巨型浮游动物 （毛颚动物、磷虾）食浮游动物的鱼类（灯笼鱼） 2. 沿岸、大陆架食物链（4个营小型浮游植物 （硅藻、甲藻）物底栖植食者食浮游动物的鱼类底（鲱鱼） 养级）由此可见，海洋食物链所包含的环节数与初级生产（鳀鱼）或 （大型磷虾）相反的关系要的浮游植物是极微细的种类，其食物链营养级最多（有6个环节），而上升流区主要是大型的浮游植物，其食物链平均只有3个营养级。
关于上升流区的营养层次问题存在一些争论。
Ryt 是由于食物链缩短了的原因，Longhurst （1971）支持了Ryther 的观点，认为上升流区（鳕鱼） 游生物的鱼类巨型浮游动物 鲑鱼、鲨鱼）食浮食浮游生物的鲸 （须鲸） 大型浮游植物（链状硅藻） 168象沙瑙鱼一类的鱼基本上是食植性的，因而从捕食性食物链中取消了一个环节。
海洋生态系统的能流讲解
4
梭子鱼
3
小型 中上层鱼类 （如 鳀鱼、黄鲫）
长尾类 （如褐虾）
2
浮游动物
底栖生物
1
浮游植物
营养层次
图 8.7 黄海简化食物网和营养结构（根据 1985~1986 年主要资源种群生物量绘制， Tang 1993 ）
（四）同资源种团的特征及生态系统营养结构的相对 稳定性
1. 同资源种团（或功能群）的主要特征：
2
1
8 6 9 12
8 5 9 A 10 12 4 3
0
-9 -7 体重 /log kCal -5 -3
图 8.17
乔治亚滩各月生物量谱（Boudreau & Dickie 1992 ，转引自王荣 2000 ）
二、粒径谱、生物量谱在海洋生态系统能流中的应用
1、粒径谱和生物量谱可反映生态系统的状态或动态。
第八章
学习目的
海洋生态系统的能流 及次级生产力
掌握海洋生态系统能流的基本过程、食物链、 营养级和生态效率等基本概念。 掌握海洋食物网特点和有关简化食物网、同 资源种团、粒径谱和生物量谱、微生物环的组成、 结构及其在生态系统能流、物流中的作用等能流 研究新进展的有关知识。 了解海洋生态系统能流和动物种群次级产量 的一些基本分析方法。
Lalli & Parsons
1997 ）
下线：赤道太平洋
2．生物量谱
生物量 /(log kCal/m )
相同 ESD 的颗粒（生物）其含能量差别很大。以生物量谱 4 （biomass size spectra）代替粒 径谱能更准确反映不同粒级成 3 3 4 员能量的关系。 2 5 A 10 实质是生物量能谱 . 6
海洋叶绿素遥感反演及海洋初级生产力估算研究
海洋叶绿素遥感反演及海洋初级生产力估算研究一、本文概述本文旨在探讨海洋叶绿素遥感反演及海洋初级生产力估算研究的重要性和实际应用。
通过对遥感技术在海洋叶绿素反演中的应用进行深入分析，结合海洋初级生产力的估算方法，旨在为海洋生态环境监测、渔业资源管理和全球气候变化研究等领域提供科学支持。
文章将首先介绍遥感反演叶绿素的基本原理和方法，然后阐述海洋初级生产力的概念和估算模型，最后讨论遥感反演叶绿素与海洋初级生产力估算之间的关联性和相互影响。
通过本研究，旨在提高海洋叶绿素遥感反演的准确性和效率，为海洋生态系统的可持续发展提供有力支持。
二、海洋叶绿素遥感反演方法海洋叶绿素遥感反演是通过卫星遥感数据来估算海洋叶绿素浓度的一种技术方法。
叶绿素是海洋浮游植物（如浮游藻类）的重要组成部分，其浓度变化直接影响着海洋初级生产力的高低。
因此，准确反演海洋叶绿素浓度对于评估海洋生态系统健康状况、预测海洋渔业资源分布和监测全球气候变化具有重要意义。
目前，海洋叶绿素遥感反演主要依赖于可见光和近红外波段的卫星遥感数据，如MODIS（Moderate Resolution ImagingSpectroradiometer）、Ocean Color Chlorophyll（OC-CCI）等。
这些传感器能够提供丰富的光谱信息，通过建立叶绿素浓度与光谱反射率之间的数学模型，可以实现叶绿素浓度的遥感反演。
海洋叶绿素遥感反演方法主要包括经验算法和半分析算法两类。
经验算法通常基于大量的现场观测数据和对应的遥感数据，通过统计分析方法建立叶绿素浓度与遥感反射率之间的经验关系模型。
这类方法简单易行，但精度受限于样本数据的代表性和模型的泛化能力。
半分析算法则结合海洋光学理论和辐射传输模型，通过解算辐射传输方程来获取叶绿素浓度。
这类方法具有较高的理论精度，但计算过程相对复杂，且对输入参数（如水体光学特性、大气校正等）的精度要求较高。
在实际应用中，海洋叶绿素遥感反演还需要考虑多种因素的影响，如气溶胶、云污染、水体浑浊度等。
海洋生态学课后习题and解答
海洋生态学课后习题and解答海洋生态学课后习题第一章生态系统及其功能1.生态系统概念所强调的核心思想是什么？生态系统是指一定时间和空间范围内，生物群落和非生物环境通过能量流动和物质循环所形成的相互联系相互作用并具有自动调节机制的自然整体。
生态系统概念所强调的核心思想是自然界生物与环境之间具有不可分割的整体性。
2.生态系统有哪些基本组分？各自执行什么功能？生态系统的基本组成可以概括为非生物和生物两部分，包括非生物环境，生产者、消费者、分解者。
①非生物成分：生态系统的生命支持系统，提供生态系统中各种生物的栖息场所、物质条件，也是生物能量的源泉。
②生物成分：执行生态系统功能的主体。
三大功能群构成三个亚系统，并且与环境要素共同构成统一整体。
只有通过这个整体才能执行能量流动和物质循环的基本功能。
（1）生产者：所有绿色植物、光合细菌、化能细菌等，制造的有机物是一切生物的食物来源，在生态系统能量流动和物质循环中居于首要地位。
（2）消费者：不能从无机物制造有机物的全部生物，直接或间接依靠生产者制造的有机物为生，通过摄食、同化和吸收过程，起着对初级生产者加工和本身再生产的作用。
（3）分解者：异养生物，包括细菌、真菌、放线菌、原生动物等。
在生态系统中连续进行与光合作用相反的分解作用。
每一种生物产生的有机物基本上都可以被已经存在于自然界的微生物所分解。
3.生态系统的能量是怎样流动的？有哪些特点？植物光合作用形成的有机物质和能量，一部分被其呼吸作用所消耗，剩下的才是可以供给下一营养级的净初级产量。
植食性动物只能同化一部分净初级生产量，其余部分形成粪团排出体外，被吸收的量又有一部分用于自身生命活动，还有一部分以代谢废物形式排出，剩下的才是能够提供给下一营养级的总能量。
服从热力学第一、第二定律，即能量守恒定律和能量转化定律。
能量单向流动，不循环，不断消耗和散失。
任何一个生态系统的食物链不可能很长，陆地通常3-4级，海洋很少超过6级，因为能量随营养级增加而不断减少，意味着生物数量必定不断下降，而维持种群繁衍必须要有一定数量保证。
上海海洋大学海洋生态学复习题不完整版
一．名词解释1.海洋生态学：海洋生态学是研究海洋生物与各种海洋栖息地环境间相关关系的科学。
简单地讲就是研究海洋生物生存方式的科学。
（PPt Chapter 000 P25）2.可持续发展：在生存与不超过维持生态系统承载力的情况下，改善让人类的生活质量，发展不应以其他集团或后代为代价，也不应危机其他物种的生存。
P43.利比希最小因子定律：“植物的生长取决于处在最小量状况的必需物质”。
也就是说，低于某种生物需要的最少量的任何特定因子，是决定该生物生存和分布的根本因素。
P484.谢尔福德耐受性定律：生物对各种环境因子的适应有其生态学上的耐受限度，如某一因子的量增加或降低到接近或超过这个限度，生物的生长和发育就受到影响，甚至死亡，因此生物只能在该因子的最小量和最大量之间正常生存。
P485.生态位:是指一种生物在群落中（或生态系统中）的功能或作用，生态位不仅说明生物居住的场所（占据的空间），而且也要说明它吃什么、被什么动物所吃、它们的活动时间、与其它生物的关系以及它对群落发生影响的一切方面。
就是说生态位是某一物种的个体与环境（包括非生物的和生物的环境）之间特定关系的总和。
P956.生境或栖息地:某些特定的生物种群或群落栖息地的生态环境。
P477.碎屑食物链：海洋碎屑主要来源于死亡的海洋动、植物残体以及他们排除的粪团等颗粒有机物，这些颗粒有机物可被食碎屑的消费者利用。
以食碎屑为起点的食物链称为碎屑食物链P1486. 牧食食物链（植食食物链）：通常从活体植物开始，然后是草食动物、一级肉食动物、二级肉食动物等组成的食物链。
8.种群（population）：指特定时间内栖息于特定空间的同种生物的集合群。
种群内部的个体可以自由交配繁衍后代，从而与邻近地区的种群在形态和生态特征上彼此存在一定差异。
种群是物种在自然界中存在的基本单位，也是生物群落基本组成单位。
P669.生物群落(biocoenosis:生物群落简称群落(community)，指一定时间内居住在一定空间范围内的生物种群的集合。
海洋生态学讨论课-生产力与新生产力
试述海洋初级生产力和新生产力的测量方法、分布格局和调节因素曾奇南海海洋研究所学号：201528006912029 1.海洋初级生产力的测量方法、分布格局和调节因素海洋初级生产力是指浮游植物、底栖植物及自养细菌等通过光合作用制造有机物的能力，以每年单位面积所固定的有机碳或能量来表示。
1.1海洋初级生产力的测定1)14C示踪法20世纪50年代开始引入，应用放射性14C标记的原理，测定无机碳通过光合作用产生浮游植物的有机碳量，采的海水中加入NaH14CO3，置于原采样处培养一定时间，取回测定过滤物（浮游植物细胞）的14C放射性强度，根据公式换算为初级生产力。
2)叶绿素荧光测定法水样过滤，丙酮萃取，荧光计或分光光度计测量，根据叶绿素含量与光合作用产量的相关系数（同化指数Q），计算初级生产力（P）。
P = Chla ×Q3)黑白瓶测氧法光合作用产O2，呼吸作用耗O2。
将现场水样装入黑、白（透明）瓶，置于原位培养，以Winkler碘量法测量黑白水样的氧变化，结合光合作用商，计算初级生产力。
4)水色遥感法主要用于开阔海域大面积测量。
5)其他新技术新方法引入自记连续测量等。
1.2海洋初级生产力的分布格局1)热带、亚热带大洋区和赤道带属大洋气旋型环流范围，混合层深度超过真光层，夏季温跃层可达100-200m，冬季至400m，无机营养盐主要来源于系统内的循环和再生，叶绿素、初级生产力都较低。
南北赤道流通常自东向西流动，其间由西向东为赤道逆流。
因科氏力和信风作用，赤道逆流附近的海水出现辐聚和辐散。
营养盐并不缺乏，Fe才是限制浮游植物生长的主要因素，两者不匹配，因而属于高营养低叶绿素海域。
2)温带（亚极区）海洋温带区处于西风带和极地海洋之间，两半球的生态特点有明显差别。
北太平洋和北大西洋的温带海洋处于大洋气旋型辐散环流区，深层水引向表层，补充真光层的营养盐，硝酸盐含量比南部的亚热带高数倍，初级生产力也比亚热带大洋区高得多。
海洋生态学讲稿第6章
第六章海洋初级生产力第一节海洋生物生产及初级生产力的测定方法一海洋生物生产力(一) 生物生产力生物通过同化作用生产(或积累)有机物的能力1 初级生产力(primary productivity)自养生物通过光合作用和化学合成作用制造有机物。
初级生产力包括总初级生产力(gross, GPP)和净初级生产力(net, NPP):(1) 总初级生产力：自养生物生产的总有机碳量；(2) 净初级生产力：总初级生产量扣除呼吸消耗量。
呼吸作用通常估计为总初级生产力的10%左右。
2 次级生产力(secondary productivity)各级消费者直接或间接利用已生产的有机物经同化吸收，转化为自身物质(表现为生长、繁殖)的速率，即消费者能量储存率。
3 群落净生产力(net community productivity)在生产季节或一年的研究期间内未被异养者消耗的有机物质的储存率，即：群落净生产力=净初级生产力-异养呼吸消耗。
4 现存量与周转率(二) 初级生产过程的基本化学反应1 光合作用海洋中最主要的初级生产过程是光合作用过程。
叶绿素：将吸收的光能直接过通过电子传递给光合系统。
其吸收峰仅限于某些波长范围；叶绿素a吸收范围652~700 nm，吸收峰670~695 nm；海洋藻类的辅助色素(accessory pigment): 吸收的波长与叶绿素不同，可以吸收其它波长的可见光，但不能进行电子传递。
2 化学合成作用化学合成细菌(chemoautotroph) 借助简单的无机化合物(CH4、H2S等)氧化获得能量，还原CO2，制造有机物。
H2A+H2O → AO+4H++4e-H2A代表还原性无机物(如H2S)；AO为氧化终产物(如SO42-)。
以下步骤与光合作用的有关反应类似，即利用所产生的还原能[H++e-]一部分用于合成ATP，另一部分用于还原NAD。
4H++4e-+ADP+Pi+(O2) →ATP + 2H2O2H++2e-+NAD →NADH2再用来合成碳水化合物，与上述暗反应相同。
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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 =µ N / (KN + N） max · µ ：吸收速率； N：介质浓度； µ max：最大吸收速率； KN：吸收半饱和常数
表 6.1 表层环流及海水的辐聚与辐散 气 旋 型 环 流 北 半 球 南 半 球 海水垂直运动 表层营养盐 逆 时 针 顺 时 针 海水辐散 有深层水补充 反 气 旋 型 环 流 顺 时 针 逆 时 针 海水辐聚 不能得到补充
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。
一、初级生产过程的基本化学反应——光合作用
光反应（light reaction） 暗反应（dark reaction）
光能
CO2 ＋ H 2 O
0
总初级生产和呼吸作用(任意单位) 1 2 3 4
深度/m
补 偿 深 度 （ the compensation depth） 纬度、季节、天气、浊度、时间、 海况对补偿深度的影响
10
呼 吸 作 用
20
30
光合作用
40
50 1 2 净初级生产 3
60
图 6.5 中纬度海区晴天的初级生产与深度的关系(引自 Tait 1981)
注意其假设前提：饱和光强下！
比生长率(µ)
µ max
1/2µ max
KN
营养盐浓度(N)
图 6.6 营养盐浓度与藻类生长率的关系 (引自 Kaiser et al. 2005)
最大吸收速率（µ max）
反映细胞营养水平和环境限制程度的指标
随环境而变
半饱和吸收常数（KN）
种群竞争限制性营养盐能力的一个重要指标
0.0 0.5 1.0
质量摩尔浓度(O2)/µ mol· kg-1 0 50 100 150
深度/(km)
1.5 2.0
O2
2.5 3.0 3.5 4.0
Fe
NO3
－
0
10
20
30
40
－
50
-1
60
质量摩尔浓度(NO3 )/µ mol· kg 图 6.7
阿拉斯加湾溶解 Fe 的垂直分布(引自 Martin et al. 1989)
叶绿素
（CH2O ）＋O2 ＋能量
二、生产力的有关概念
总初级生产力（gross primary production） 净初级生产力（net primary production）
群落净生产力（net community productivity）
现存量、周转率、周转时间 B2 ＝ B1 ＋ P — E ＝ B1 ＋ ΔB 生产力 = 现存量×周转率
图 6.3 光合作用对光强变化的反应(引自 Parsons et al. 1984)
不同种类、不同纬度、不同季节的Ik不同，与适应性有关。
比生长率(相对单位)
1.0
蓝绿细菌
绿藻 0.5 甲藻 0 0 50 100 150 光强/[µmol/(m2· s)] 200 250 硅藻
图 6.4 4 类海洋浮游植物光合作用的增长率与光强的关系示意图 (Raven & Richardson 1986, 转引自陈长胜 2003)
第六章 海洋初级生产力
1. 初级生产与初级生产力、总、净初级生产力、生物量、周转率、次级生产 与次级生产力、新生产力等基本概念； 2. 初级生产力不同的测定方法(利用黑白瓶法和14C两种测定初级生产力的方法 和适用范围)； 3. 影响海洋初级生产力分布和海洋新生产力的影响因素； 4. 垂直混合和临界深度、新生产力与浮游生物的粒径组成及营养循环特征的 关系。 重点内容：初级生产力作用过程，用初级生产力估算潜在的渔获量，影响 海洋初级生产力(A)
减少量
(B)
减少量
图 6.2 两个平衡的群落(输入＝输出)的模式(引自 Krebs 1978)
(A) 输入和输出都较低、周转慢； (B) 输入和输出都较高、周转快
三、海洋初级生产力的测定
（一）14C示踪法
*
光能
CO2 ＋ H2O
叶绿素
（ CH2O）＋O2
*
优点：准确性高，所得结果接近于净产量的数值
相对保守、稳定 沿岸与大洋种类的差异、季节演替
Vm / Ks
（三）铁限制假说
C：Fe = 100000：1
Fe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。
质量摩尔浓度(Fe)/nmol· kg-1 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 200 1.2 250 1.4 300
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）
（二）叶绿素荧光测定法
初级生产力（P） = 叶绿素含量（Chla）×同化指数（Q ）
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。
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（the critical depth）
风 0 光合作用
50
深度/m
浮 游 植 物 垂 直 混 合
补偿深度
100 呼
（三）黑白瓶测氧法 （四）水色遥感扫描法
收获量法、钟罩法、掉落物法等
第二节
一、光
影响海洋初级生产力的因素
藻类光合作用与辐照度的抛物线关系
h)] 光合作用(P) /[mg C/ (ml ·
Pg=Pmax[I]/（Ik+[I])
Pmax
光抑制 Pn
∆P ∆I ＋ 0 － IC IK
Pg
呼吸
补偿点 光强(I)/[Cal/(cm2 · min)]
吸 作 用
临界深度
150
超过临界深度
200 图 6.8 补偿深度与临界深度的关系(引自 Nybakken 1982)
海洋表面 温跃层
真光层
营养盐限制 叶绿素最大值 光限制
营养盐输入 应
图 6.9 光照、 营养盐供应、 温跃层深度与初级生产力的关系(引自 Kaiser et al. 2005)
深度
（二）海水辐散、辐聚和海洋锋面