第四节 海洋初级生产力和新生产力
海洋生态学讲稿第6章 海洋初级生产力
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。
海洋生态学复习资料
1、海洋生态学：研究海洋生物有机体与其栖息地环境之间相互关系的科学。
2、分子生态学：以分子生物学方法研究分子进化，种群遗传，物种形成与进化生态学效应与规律的科学。
3、随着生态学的发展，关于生态学的定义有何新的内涵？现代生态学的发展已经不仅是生物科学中揭示生物与环境相互关系的一门分支学科，而已经成为指导人类对自然的行为准则的一门学科。
提出了“社会——经济——自然复合生态系统”的概念，高度概括为“人类生存的科学”。
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（即自然、资源与环境）的协调发展。
4、海洋生态学有哪些重要的研究成果？(1)在海洋初级生产力方面发现初级生产力是由再生产力和和新生产力两部组成，初步估计新生生产力在总初级生产力中所占比例，并且与海洋生物泵过程及海—气之间的CO2交换联系起来。
(2)在食物网结构研究中发现微型生物食物网结果及在海洋生态系统能流、物流中的作用。
(3)在生物地化循环方面对包括以碳为主的各种元素循环的源，汇集其与全球生态平衡的关系等方面都取得重要研究成果。
(4)发现热液口，冷渗口生态系统，对海底生物也有新的认识。
1、为什么说海洋是地球上最大的生态单位？联系海洋主要分区说明海洋在纬度、深度和从近岸到大洋三大环境梯度特征。
1) 地球表面大部分为海水覆盖，海洋约占地球面积的71%，平均深度为3820m，最深处超过10000m。
海洋的空间总体积达1370 ×106km3，比陆地和淡水中生命存在空间大300 倍。
所以，海洋是地球上最大的生态系统单位。
2) 大洋区是海洋的主体，包括太平洋，大西洋，印度洋，和北冰洋。
海洋具有三大环境梯度，即从赤道到两极的纬度梯度，从海面到深海海底的深度梯度以及从沿岸到开阔大洋的水平梯度。
①纬度梯度主要表现赤道向两极的太阳辐射强度逐渐减弱，季节差异逐渐增大，每日光照持续时间不同，从而直接影响光合作用的季节差异和不同维度海区的温跃层模式。
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。
第4章 海洋初级生产力
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2.计算公式： P (Rs Rb)W RN
其中: P: 初级生产力(mgC/m2·h); Rs:白瓶中有 机14C的放射性计数；Rb:黑瓶水样中有机14C的放射 性计数；R为加入14C的总放射性；W为海水中CO2 量；N为培养时间。
3.具体方法: 现场法(in situ method); 模拟现场法 (simulated method)：
4.优点：准确度高
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（二）、现存量法
通过测算某一时间间隔始末，初级生产者现存量 的变化，推算出有机物质增量，即净初级生产量。
H2A+H2O
AO+4H++4e-
4H++4e-+ADP+Pi+(O2) →ATP + 2H2O 2H++2e-+NAD →NADH2 CO2＋2NADH2＋3ATP→(CH2O)＋H2O＋3ADP+ 3Pi+2NAD
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（三）海洋初级生产力的测定方法
（一）、14C示踪法 1. 原理：把一定数量的放射性碳酸氢盐
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。
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化学合成作用（chemosynthesis)
1.化能自养生物(chemoautotroph): 海底沉积物次表 层或少数缺氧的海区生活的某些化学合成细菌。
2.化学合成作用(chemosynthesis):化能自养生物能够 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。
国科大海洋生态学复习资料
一、基本概念种群指特定时间内栖息于特定空间的同种生物的集合，是进化的基本单位，同一种群的所有生物共用一个基因库。
关键种自身的消失或削弱能引起整个群落和生态系统发生根本性的变化的物种。
（补充）冗余种：自身的消失或削弱对整个群落和生态系统的结构和功能不会造成太大的影响的物种集合种群：也叫复合种群、联种群，是在一定时间内具有相互作用的局域种群的集合，即局域种群通过某种程度的个体迁移而连接在一起的区域种群。
生物量谱：某一粒径级生物量除以粒径宽度，作为标准化的生物量。
以标准化的生物量为纵坐标，以个体生物量为横坐标，在双对数坐标上的分布模式，即生物量谱。
粒径谱：将海洋生态系统食物网，从微生物和浮游植物到浮游动物、直至鱼类和哺乳类，都视为“颗粒”，并以等效球径表示大小。
生物量在对数粒径级上的分布称为粒径谱。
生物泵：由有机物生产、消费、传递、沉降和分解等一系列生物学过程构成碳从表层向深海底转移就称为生物泵，也称CO2泵或软组织泵。
高斯假说：或称竞争排斥原理，即亲缘关系接近的、具有同样习性或生活方式的物种不可能长期在同一地区生活，或完全的竞争者不能共存，因为它们的生态位没有差别。
生产力金字塔：随着营养级逐渐向上，其净生产呈阶梯状递减，形成生产力底宽上窄的塔形锥体，叫生产力金字塔或能量金字塔。
生态演替：是指随着时间的推移，一种生态系统类型（或阶段）被另一种生态系统类型（或阶段）替代的顺序过程。
生态位：是指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。
边缘效应：不同生物群落之间往往有过渡地带称为群落交错区，在群落交错区中可能具有较多的生物种类和种群密度，这种现象称为边缘效应。
补偿深度：在某一深度层，植物24h中光合作用所产生的有机物质全部为维持其生命代谢消耗所平衡，没有净生产量，此时的深度被称为补偿深度。
生态灾害：指由于生态系统平衡改变所带来的各种始未料及的不良后果。
主要有以下类型：1水土流失2土地沙化与流沙扩展3森林、草原退化 4环境污染上行控制（bottom-up control )：较低营养层次（如浮游植物）的种类组成和生物量对较高营养层次（如植食性浮游动物和鱼类）的种类组成和生物量的调控作用，即所谓资源控制。
海洋初级生产力
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根据式 6.3，如果已知不同种类的 Pmax 和 Ik，则可计算出某一特定光强（I）条件下 哪一种植物生长得更快。
不同浮游植物种类对光的反应不一样，因此 Ik 和 Pmax 的值也因种而异。例如，甲藻 和蓝绿细菌的 Ik 值比硅藻和绿藻的 Ik 小一半以上，意味着甲藻和蓝绿细菌光合作用的饱 和光强比硅藻和绿藻的小得多（图 6.4）。即便是同一个种，Pmax 也会随环境的温度、营
二、生产力的有关概念
（一）总初级生产力和净初级生产力 总初级生产力（gross primary production）是指光合作用中生产的有机碳总量。不过，
海洋植物与其他生物一样昼夜都进行连续不断的呼吸作用，消耗掉一部分生产出来的有 机碳。因此，总初级生产力扣除生产者呼吸消耗后其余的产量即为净初级生产力（net primary production），即： 净初级生产力 ＝ 总初级生产力 － 自养生物的呼吸消耗。
光合作用包括一系列非常复杂的氧化—还原反应，其中有些细节至今尚未清楚。图
6.1 示这些包括光反应和暗反应两个相互联系的基本过程。
1．光反应（light reaction）
植物细胞内的叶绿素等光合色素吸收光能并通过一系列的化学反应产生 O2，同时把 光能转化为 ATP 和 NADPH 的化学能，这些反应必须在光照条件下才能进行。
绿素含量，并根据叶绿素含量与光合作用产量之间的相关系数，即同化指数 Q 来间接计
《海洋初级生产力》课件
氧气同位素标记法
通过向水域中添加氧的同位素标记 物，追踪其在水生生物体内的代谢 过程，从而计算出初级生产力。
碳同位素标记法
通过向水域中添加碳的同位素标记 物，追踪其在水生生物体内的代谢 过程，从而计算出初级生产力。
评估标准
生物量生产力
通过测量水域中生物的生 物量变化来评估初级生产 力。
净初级生产力
加强国际法规的制定和执行
推动国际社会制定更加严格的海洋保 护法规，并加强监管和执法力度。
促进技术交流与合作
加强各国在海洋保护和可持续利用方 面的技术交流与合作，共同应对全球 性挑战。
提高国际组织的作用
发挥联合国等国际组织在海洋保护和 可持续利用方面的协调和引领作用。
加强国际合作与政策协调
推动各国政府在海洋保护和可持续利 用方面加强政策协调和合作，共同促 进全球海洋的可持续发展。
推广生态友好型的捕捞技术和方法，减少 对海洋生态系统的破坏。
利用风能、太阳能等可再生能源，减少对 化石燃料的依赖。
加强海洋科研与监测
发展海洋生态旅游
通过科研和监测，了解海洋生态系统的变 化，为可持续利用提供科学依据。
合理规划和管理海洋生态旅游活动，促进 经济发展和生态保护的良性循环。
国际合作与政策建议
通过测量水域中植物光合 作用产生的有机物总量来 评估初级生产力。
生态效率
通过比较水域中植物光合 作用产生的有机物与动物 呼吸作用消耗的有机物的 比例来评估初级生产力。
全球海洋初级生产力现状
全球海洋初级生产力呈现出明显的区 域差异，高纬度地区和热带地区的初 级生产力较高，而中纬度地区和深海 地区的初级生产力较低。
加强学术交流与研讨
举办国际学术会议、研讨会和培训班 ，促进各国学者之间的交流与合作， 提高全球海洋初级生产力研究的整体 水平。
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋与环境学院实验教学
于陆地上一些热带雨林的产量；热带泰莱草(Thalassia testudinum) 产量可达500~1,000 gC/(m2·a)。
（二）海水中营养盐含量与浮游植物生长的关系
v 酶动力学Mechaelis-Menten方程： v µ=µmax ·N / (KN + N） v µ：吸收速率； v N：介质浓度； v µmax：最大吸收速率； v KN：吸收半饱和常数
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋 与环境学院实验教学
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋 与环境学院实验教学
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋 与环境学院实验教学
（三）低盐锋面和潮汐混合锋面
v 低盐水和高盐 海水之间的急 剧过渡带，季 节变化明显。
v 河流带来大量 悬浮有机颗粒、 溶解有机物和 无机营养盐。
v 潮汐混合锋
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋 与环境学院实验教学
五、大型底栖植物生产力
v 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。
v 临界深度（the critical depth）
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋 与环境学院实验教学
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋 与环境学院实验教学
第六章海洋初级生产力厦门大学海洋 与环境学院实验教学
（二）海水辐散、辐聚和海洋锋面
v 海洋锋（ocean front）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。
微生物对海洋碳循环的影响与调节
微生物对海洋碳循环的影响与调节海洋是地球上最大的碳储量之一，而微生物是海洋碳循环的重要参与者。
微生物通过各种不同的途径影响着海洋碳循环的速率和平衡，从而对全球碳平衡产生了重要的影响。
本文将探讨微生物在海洋碳循环中的作用，并讨论其调节机制。
一、微生物对海洋碳循环的影响1. 海洋初级生产力微生物是海洋生态系统的基础，通过光合作用和化学合成作用，微生物能够将二氧化碳转化为有机物质，从而促进海洋初级生产力的提高。
海洋中的藻类和细菌可以通过光合作用和化学合成作用将大量的碳固定在海洋生物体内，形成有机碳沉积物，进而影响海洋生态系统的结构和功能。
2. 有机碳分解微生物在海洋中扮演着有机碳分解的重要角色。
海洋中的细菌和真菌能够分解有机碳，将其转化为溶解型有机碳（DOC），并释放二氧化碳。
这一过程被称为呼吸作用，通过呼吸作用，微生物使得海洋中的有机碳重新进入溶解态，并释放出二氧化碳，从而影响海洋碳循环的速率和平衡。
3. 甲烷生成与氧化微生物还参与了海洋中甲烷的生成和氧化过程。
海洋底部的沉积物中存在着大量的有机物质，微生物通过分解这些有机物质并在缺氧条件下进行代谢，产生甲烷。
同时，海洋中的甲烷氧化菌能够利用甲烷作为能源，并将其氧化为二氧化碳和水。
这一过程对于海洋中甲烷的排放和稳定具有重要影响。
二、微生物对海洋碳循环的调节机制1. 生态系统结构的调节微生物的活动对海洋生态系统的结构和功能产生直接影响。
微生物通过竞争、共生等方式与其他生物相互作用，影响着海洋生态系统中的物种组成、丰度和分布。
这些生态相互作用的变化将直接或间接地影响海洋碳循环的速率和平衡。
2. 温度和营养条件的调节微生物对温度和营养条件的敏感性较高，其活动和代谢过程受到温度和营养条件的限制。
温度和营养条件的变化将直接影响微生物群落的结构和功能，从而导致海洋碳循环的改变。
3. 光照和氧气条件的调节光照和氧气条件是微生物生长和代谢的重要环境因子。
微生物对光照和氧气条件的敏感性较高，其代谢和活动需要适宜的光照和氧气条件。
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。
海洋浮游植物初级生产力计算
海洋浮游植物初级生产力计算哎呀，说到海洋浮游植物的初级生产力计算，这可真是个技术活儿。
你知道吗，海洋里的这些小家伙们，虽然看起来不起眼，但它们可是海洋生态系统的基石呢。
它们通过光合作用，把阳光转换成能量，为整个海洋生物链提供食物。
那么，我们怎么计算这些小家伙们的生产力呢？来，让我给你细细道来。
首先，我们得知道，浮游植物的初级生产力，就是它们通过光合作用制造有机物的能力。
这个能力，我们通常用“每天每平方米”来衡量。
听起来是不是有点抽象？别急，我这就给你举个例子。
比如说，我们有一片海域，我们想要计算这片海域里浮游植物的初级生产力。
首先，我们得去这片海域里取样。
这可不是随便捞一网子那么简单，我们得用专业的设备，比如浮游生物网，去捕捞一定深度的水样。
这个网子特别细，能捕捉到那些微小的浮游植物。
取样回来后，我们得把这些样本过滤，把浮游植物从海水中分离出来。
这个过程中，我们得小心翼翼，生怕破坏了这些小家伙们。
过滤后，我们会得到一些绿色的泥状物，这就是我们想要的浮游植物样本。
接下来，就是测量这些样本的叶绿素含量。
叶绿素是植物进行光合作用的关键，含量越高，说明浮游植物的生产力越强。
我们通常会用一种叫做荧光计的仪器来测量叶绿素的荧光强度，以此来估算叶绿素的含量。
有了叶绿素含量，我们还得知道这些浮游植物的碳含量。
因为叶绿素只是光合作用的一部分，我们最终关心的是它们能制造多少有机物。
这个碳含量，我们可以通过化学分析来得到。
最后，我们把这些数据结合起来，用一些复杂的公式，就能计算出这片海域浮游植物的初级生产力了。
听起来是不是挺复杂的？但其实，这个过程就像是我们日常生活中的烹饪，需要精确的配料和步骤，才能做出美味的菜肴。
所以，下次当你在海边散步，看到那些波光粼粼的海水时，不妨想想，这里面的浮游植物，正在默默地为整个海洋生态系统提供能量呢。
而我们，通过计算它们的初级生产力，就能更好地了解和保护这片蓝色的家园。
生态系统的初级生产
第四节生态系统中的初级生产一、初级生产的基本概念生态系统中的能量流动开始于绿色植物的光合作用对太阳能的固定。
因为绿色植物固定太阳能是生态系统中第一次能量固定，所以植物所固定的太阳能或所制造的有机物质就称为初级生产量或第一性生产量（Primary Production）。
在初级生产过程中，植物所固定的能量有一部分是被植物自己的呼吸消耗掉了（呼吸过程和光合作用过程是两个完全相反的过程），剩下的部分才以可见有机物质的形式用于植物的生长和生殖，这部分生产量称为净初级生产量（net primary production），而包括呼吸消耗在内的全部生产量称为总初级生产量（gross primary production）。
从总初级生产量（GP）中减去植物呼吸所消耗的能量（R）就是净初级生产量（NP），这三者之间的关系是：GP = NP + RNP = GP - R净初级生产量是可提供生态系统中其他生物（主要是各种动物和人）利用的能量。
生产量通常是用每年每平方米所生产的有机物质干重（g／m2·a）或每年每平方米所固定能量值（J ／m2·a）表示，所以初级生产量也可称为初级生产力，它们的计算单位是完全一样的，但在强调率的概念时，应当使用生产力。
植物组织平均每千克干重相当于1.8×104焦，动物组织平均每千克干重相当于2.0×104焦热量值。
净生产量用于植物的生长和生殖，因此随着时间的推移，植物逐渐长大，数量逐渐增多，而构成植物体的有机物质（包括根、茎、叶、花、果实等）也就越积越多。
逐渐累积下来的这些净生产量，一部分可能随着季节的变化而被分解了，另一部分则以生活有机质的形式长期积存在生态系统之中。
在某一特定时刻调查时，生态系统单位面积内所积存的这些生活有机质就叫生物量（biomass）。
可见，生物量实际上就是净生产量的累积量，某一时刻的生物量就是在此时刻以前生态系统所累积下来的活有机质总量。
初级生产力的概念
初级生产力的概念我想跟你聊聊一个超级有趣又特别重要的概念，那就是初级生产力。
你可能会想，这是个啥玩意儿？听我慢慢道来。
想象一下，整个地球就像一个超级大的工厂，里面有无数条生产线在运转。
初级生产力呢，就像是这个大工厂里最基础的原材料生产部门。
如果没有这个部门提供最基本的东西，那后面的一切生产环节都得停摆。
在我们的生态系统里，初级生产力主要是由绿色植物、藻类还有一些光合细菌完成的。
这些小家伙们可厉害了，就像一个个小小的魔法工厂。
拿绿色植物来说吧，它们有一种特殊的能力，就是光合作用。
这就好比是植物有一个秘密的小厨房，在这个厨房里，阳光是炉灶，二氧化碳是食材，水是调料。
植物利用阳光的能量，把二氧化碳和水混合在一起，然后“烹饪”出葡萄糖和氧气。
葡萄糖呢，那可是植物的能量货币，就像我们人类的钱一样，植物要用它来生长、繁殖，做各种事情。
氧气就更不用说了，那是我们动物呼吸必不可少的东西。
我有个朋友，他一开始对这个概念也是一头雾水。
有一次我们在公园里散步，他看着那些郁郁葱葱的树木就问我：“你老说初级生产力，这跟这些树有啥关系啊？”我就跟他解释：“嘿，你看这些树，它们通过光合作用制造出那么多能量和氧气，这就是初级生产力在发挥作用啊。
如果没有这些树，没有它们生产的这些东西，咱们周围的小动物们吃啥？咱们呼吸啥？这整个公园的生态系统不就乱套了吗？”再说说海洋里的藻类吧。
那些小小的藻类，在大海里就像一个个微小的能量站。
你可别小看它们，虽然它们个体小，但是数量极其庞大。
它们生产的能量养活了海洋里无数的生物，从小小的浮游生物到巨大的鲸鱼。
就像一条巨大的能量传递链条，藻类是链条的第一环。
如果藻类这个初级生产力出了问题，那整个海洋生态系统就像是一栋大楼的地基出了问题，早晚会塌的。
在农田里，农民伯伯们也在利用初级生产力呢。
他们精心照料着庄稼，给庄稼浇水、施肥、除草，其实就是为了让庄稼更好地进行光合作用，提高初级生产力。
因为只有庄稼茁壮成长，生产出足够多的粮食，农民伯伯们才有好收成。
初级生产力名词解释生态学
初级生产力名词解释生态学《初级生产力：生态学里的小秘密》嘿，你知道吗？在生态学这个超级有趣的世界里，有个名词叫初级生产力。
这可不像我们平常说的生产东西那么简单哦。
我先给你讲个小故事吧。
在我家附近有个小花园，那里有好多花花草草。
就像那些小草，它们每天都在努力地做一件很重要的事，这就和初级生产力有关系啦。
那些小草啊，它们通过光合作用，就像小魔法师一样，把阳光、二氧化碳还有水变成自己能利用的东西，还能释放出氧气。
这就是初级生产力在起作用呢。
那到底什么是初级生产力呢？简单来说，就是生态系统里那些生产者，像植物啊，藻类啊，它们制造有机物质的速度和能力。
这就好比是一个小工厂，植物就是工人，阳光、二氧化碳和水就是原料，然后生产出的有机物质就是产品。
哇，是不是很神奇？我再给你说说我的科学课上发生的事儿吧。
老师问我们：“如果没有初级生产力，这个世界会变成什么样呢？”我当时就想啊，那肯定是个很糟糕的世界。
没有植物制造氧气，没有东西给小动物们吃，就像我们没有了食物一样可怜。
我的同桌就说：“那这个世界就像一个没有电的机器，啥都动不了啦。
”这就是初级生产力的重要性啊。
在海洋里，也有初级生产力在发生呢。
那些小小的藻类，密密麻麻地在海里，它们也是初级生产者。
你看大海那么大，那些藻类就像大海的小厨师，不停地做出有机物质。
海里的小动物们就靠着这些藻类制造的东西生存呢。
要是藻类不工作了，那些小鱼啊，小虾啊，就会像我们饿肚子的时候一样，无精打采的。
有一次我和爸爸去爬山，山上有好多大树。
爸爸告诉我：“这些大树也是初级生产力的重要部分哦。
”我就问爸爸：“那大树除了给我们氧气，还有什么用呢？”爸爸笑着说：“大树制造的有机物质会落到地上，慢慢地变成土壤里的养分，就像给土地喂饭一样，这样土地就会更肥沃，又能让更多的植物生长啦。
”我当时就觉得，初级生产力就像一个环，一环扣着一环，少了哪个都不行。
在森林里，初级生产力还有很多有趣的事情呢。
那些高大的树木，它们的叶子就像一个个小太阳能板，吸收着阳光。
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6.现存量(standing crop)：是指绿色植物初级生产量被植食 动物取食及枯枝落叶掉落后所剩下的存活部分。 SC=GP-R-H-D
（2）化合作用
化能营养性的自养过程，仅在特殊情况下才有显著作用。
进行这一过程的主要是硝化细菌、硫化细菌、铁细菌、 氢细菌、沼气细菌等。这类细菌最常集中于好气条件和 嫌气条件的交界处，因为在它们的生命活动中既需要氧 又需要从有机质的嫌气性分解中形成的还原性化合物。
在水体中具备这种条件的主要是水底土壤和底层水中。 因此化合细菌的数量也是在水底土壤中最多，底层水中 次之，表层水最少。
2.淨初級生产量(net primary production) ：在初级生产 过程中，自养生物固定的能量有一部分被自己的呼吸消 耗掉，剩下的可用于自养生物的生长和生殖，这部分生 产量。
3.总初級生产量(gross primary production)：GP=NP+R
4. 初級生产力(primary productivity)：自养生物在一定空间 一定时间内所生产的有机物质积累的速率称为生产率 (productivity rate)，或生产力(productivity)。
初级生产量、次级生产量
根据生物的营养特点，生产量可分为初级产量 （primary production）和次级产量(secondary production)。
自养生物通过光合作用或化合作用在单位时间、 单位面 积或容积内所合成的有机质的量称为初级产量；
异养生物在单位时间内同化、生长和繁殖而增加的生物 量或所贮存的能量，称为次级产量。
海洋初级生产量平均为155g/ m2 · a；
在海洋初级生产者中，个体为0.2~20 µm的 浮游植物和自养原核生物的生产量约占海洋 初及生产量的90%~95%。
2 海洋初级生产力的测定方法
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：
初级生产力（primary productivity）
2(OH) → H2O2 → H2O + 1/2 O2
光分解时分离出来的氢原子(H)经过一段复杂的化学反应，
和二氧化碳形成碳水化合物。这段过程不需要光，为暗反应。
6CO2 + 6H2O + 2 826kJ＝C6H12O6 + 6O2 (二氧化碳) (水) (光能) (葡萄糖) (氧)
2 海洋初级生产力的测定方法
（1）黑白瓶测氧法； （2）14C示踪法 ； （3）叶绿素同化指数法。
黑白瓶测氧法
C白
C黑
C原
将几只注满水样的白瓶和黑瓶悬挂在采水深度处，曝光24 小时，黑瓶中的浮游植物由于得不到光照只能进行呼吸作用， 因此黑瓶中的溶解氧就会减少；
而白瓶完全曝露在光下，瓶中的浮游植物可进行光合作用， 因此白瓶中的溶解氧量一般会增加。因此，通过黑白瓶间溶 解氧量的变化，就可估算出水体的生产力。
( 2) 化学合成作用（chemosynthesis）
光合作用
绿色植物的光合作用是水体内自养生产过程的主要部分。
自养生物是借助太阳能合成有机质的，光合作用的全过程并不是 都需要光，而是需光的光反应和不需光的暗反应两个不可分割过 程的综合。
H2O → (H) + (OH)
两个OH-再形成H2O并放出O2
生产量是生产力的体现，一般说来，初级产量和初级生 产力是同义词，但次级产量不一定代表次级生产力。
生产量
生产量
现存量
现存量
A
减少量
B
减少量
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 ）
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：
第四节 海洋初级生产力和新生产力
（一） 生产力的各种基本概念 （二）初级生产力的测定方法 （三）影响初级生产力的因素 （四）海洋新生产力 (五) 海洋初级生产力的分布
海洋初级生产力研究一直是海洋科学的研究核心与热点之一， 尤其在生物海洋学中，几乎所有过程都与初级生产过程相关；
海洋初级生产力研究的历史
为海洋生态系统的运转提供能量来Leabharlann ；对全球的碳循环的重要影响;
估算渔业产量。
（二）海洋初级生产力的测定方法
1 初级生产过程的基本化学反应
（1）光合作用（photosynthesis） A．光反应（light reaction） B．暗反应（dark reaction）
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 652~700 nm ， 吸 收 峰 670~695 nm，而可见光范围400~720 nm，辅助色素可 拓宽吸收范围，但不能进行电子传递
光能
CO2 ＋ H 2O 叶绿素 （CH2O）＋O2＋能量
• 单位：g(干重)/m2 ·a， g C/m2 ·a，J/m2 ·a。 • 说明：上式仅为代表式；强调时间过程。
光合作用的过程：
CO2 + H2O 叶绿日素光、能酶〔CH2O〕+ O2 由反应式可以看出氧气的生成量与有机质的生 成量之间存在着一定的当量关系，所以可以通 过测定瓶中溶解氧的变化，用O2量间接表示初 级生产力。
作为一门独立学科，始于20世纪20年代。 “奥斯陆海湾浮游生物生产力”调查报告
，标志海洋初级生产力研究的开始。 1952年引入14C示踪法后海洋初级生产力研
究出现了长足发展； 生物海洋学家开始引入新生产力的概念。
（一）生产力的各种基本概念、影响因素
1.初级生产量(primary production)：生态系统中自养生物 通过光合作用或化合作用，吸收和固定太阳能，由无机 物合成、转化成复杂的有机物。自养生物通过光合作用 或化合作用合成有机物质的数量称为初级生产量，也称 第一性生产。