海洋有机物和海洋生产力
海洋生态学中的海洋营养条件
海洋生态学中的海洋营养条件海洋是地球上最广阔的生态系统，而海洋生态学是研究海洋生物群落和其环境之间相互作用的学科。
其中一个重要的研究内容就是探究海洋生态系统中的营养条件，这对于了解海洋生态系统的状况、规律以及生态平衡的维持具有重要的意义。
一、海洋环境的营养物质来源海洋环境的营养物质来源主要包括自然输入和人为输入，其中自然输入是最重要的。
自然输入中流经海洋的水源主要有三种：淡水、陆源性物质和海洋中的物质。
淡水自然输入是指来自降水和河流的水，它们带来了可溶的营养盐和悬浮物等物质。
河流的运输作用在一些特定的区域，如近海河口、大洋洲边缘区和极地区域，对海洋生态系统的生产力起到了关键的作用。
陆源性物质包括来自风沙、河流入海的沉积物和大陆架水体中的溶解物质。
这些物质有时会因为朔风影响而被输送出海，进一步影响了海洋生物群落的分布和生产力。
海洋中的物质主要分为有机物和无机盐两部分。
其中有机物包括悬浮有机物、溶解有机物和沉降有机物，它们是海洋生态系统中最重要的营养来源之一。
无机盐包括铁、氮、磷等，这些物质虽然数量少，但却对海洋生产力产生了很大的影响。
人为输入主要包括污染物和农业化学品等，它们会破坏海洋生态系统中的生态平衡，影响海洋生物的生存和繁衍。
二、营养条件与海洋生产力的关系海洋生产力是指单位时间内海洋生态系统所固定的光合产物量，它是海洋生态系统中最重要的指标之一。
海洋生产力的高低与海洋环境的营养条件密切相关。
海洋生产力通常与四种营养盐有关：氮、磷、硅和铁。
其中磷和氮通常被认为是最重要的营养物质。
这两种营养物质的不足会限制海洋生产力的发展。
在很多区域，硅是限制海洋生产力发展的营养物质之一，因为硅在许多硅藻的细胞壳和海绵的骨架中都是重要的构成部分。
铁在海洋生态系统中所占的比例虽然极小，但对于调节海洋生态系统的生产力非常重要。
铁的不足会限制海洋浮游植物的生产力，从而影响海洋生态系统中的食物链和生态平衡。
除了营养物质外，光合有效辐射、水温、盐度和海洋环流等也对海洋生产力有影响。
海洋生产力
H2A+H2O
AO+4H++4e-
4H++4e-+ADP+Pi+(O2) →ATP + 2H2O 2H++2e-+NAD →NADH2 CO2＋2NADH2＋3ATP→(CH2O)＋H2O＋3ADP+3Pi+2NAD
（三）海洋初级生产过程与光动力学 1.概念： 海洋浮游植物光合作用速率随辐照强度变化的普遍规律是： 在一定范围内光合速率随光强增加而线性增加，然后增加 速度逐渐减慢，光合速率逐步达到饱和值，此后，当光强继续 增加时，光合作用又受到抑制，光合速率下降。 光合作用光动力学：即是描述这一过程的基本规律的方法与理 论。 初级生产光动力学：当不单单考虑浮游植物本身，而是考察整 个真光层空间中初级生产受光的影响时，即所谓初级生产光动 力学
(5)
P B= α I exp(-α I/P Bme )， I ≤P Bme /α
modified*
Steele(1962)
P B=P Bm [1-exp(-α I/P Bm)] P B= α I-(α I)2/4PBm， P Bm， P B=P Bm tanh(α I/P Bm) I ≤2P Bm/α
海洋中的光合作用： 表层：紫外线抑制；
最大光合作用层：
补偿深度(compensation depth) ：植物24hr光合作用产生 的有机物质全部为维持其生命代谢消耗，没有净产量(P=R)， 这个水深称为补偿深度。 补偿光强(compensation light inensity)：补偿深度处的光强。 补偿深度的影响因素：补偿深度是会变化的，影响因素有 下列因子： 纬度、季节、日照角度、天气、海况、海水浊度等。
海中生物知识点总结
海中生物知识点总结一、海洋生物的分类海洋生物可以分为植物和动物两大类。
植物包括海藻、藻类、浮游植物等，它们是海洋生物链的基本组成部分，为海洋生态系统的平衡起着关键的作用。
动物则包括各种鱼类、无脊椎动物、鲸、海豚等，它们形成了复杂的海洋食物链，构成了海洋生态系统的核心。
海洋生物还可以按照其生活方式和生活环境来进行分类。
比如，栖息在海底的生物可以分为底栖动物和底居生物，栖息在水面上的生物可以分为表层生物和浮游生物等。
二、海洋生物的生理特点海洋生物的生理特点与陆地生物有很大的不同，主要有以下几点：1. 耐盐性：海水中的盐度比较高，因此海洋生物必须具备一定的耐盐性来适应海水环境。
2. 全息性：海洋生物中的许多种类可以在不同深度和环境中生存，这种适应能力称为全息性。
3. 吸水调节：由于海水中的渗透压比较高，海洋生物需要通过吸水调节来维持体内的水分平衡。
4. 光合作用：海洋植物和一些浮游生物可以通过光合作用吸收阳光中的能量，将二氧化碳转化为有机物质。
5. 热调节：由于海水的热容量比空气大很多，海洋生物需要具备热调节的能力来适应海水的温度变化。
三、海洋生物的适应性进化海洋生物在漫长的进化过程中，逐渐适应了海洋环境的各种挑战，形成了独特的生理结构和功能。
比如，一些深海鱼类具有特殊的眼睛结构，可以在极低光照条件下看清周围的事物；一些珊瑚礁生物具有特殊的钙质外骨骼，可以适应潮汐和海浪的影响等。
这些适应性进化使得海洋生物能够在极端的环境条件下生存和繁衍，展现了生命的顽强和多样性。
四、海洋生物的生态功能海洋生物在海洋生态系统中扮演着非常重要的角色，它们通过各种方式影响着海洋环境的稳定和平衡。
1. 食物链：海洋生物构成了复杂的食物链和食物网，上层食物链的生物依靠下层食物链的生物获取能量和营养，形成了复杂的生态平衡。
2. 氧气产生：海洋中的浮游植物通过光合作用产生氧气，为地球上的氧气来源之一。
3. 海洋生产力：海洋中的浮游生物和海藻对全球海洋的生产力有着重要的影响，它们通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质，为海洋生态系统提供能量和养分。
化学海洋学思考题20141
化学海洋学思考题201412014.11.16化学海洋学思考题第一章思考题1. 如何认识化学海洋学的学科体系及特点？2. 化学海洋学发展历史是怎样的？A.M. Marcet, W. Dittmar, M. Knudsen, L.G. Sillén, E.D.Goldberg, W.S. Broecker 等有哪些重要贡献？3. 学习和研究化学海洋学的意义是什么，请发表个人观点。
第二章思考题1. 简要了解海洋的形成过程。
海洋中水的来源是什么？原始海水与现代海水的化学组成有何主要差别？（什么是Sillén 模型）？2. 海洋中物质的来源和输入途径有哪些？海水主要溶解成分是否为河水溶解成分的简单浓缩，为什么？3. 现代大洋海水的平均盐度、平均离子强度是多少？4. 简述化学海洋学中“稳态”的概念。
5. 什么是元素逗留时间？如何反映了元素在海洋中的性质或行为？周期表中哪些元素的逗留时间最长、最短？元素分布特点与逗留时间有何关系？为什么N 、P 、Si 的逗留时间较长，但在海水中的分布却不均匀？6. 什么是保守元素/要素/成分和非保守元素/要素/成分？7. 什么是理论稀释线（TDL ）？如何利用TDL 讨论海水混合过程中的保守和非保守行为？8. 海洋中元素/要素分布与海水运动关系式是怎样的？各项名称与物理意义是什么？9. 什么是海洋中元素/要素分布的平流－扩散方程？在使用平流－扩散方程解决海洋中元素/要素空间分布问题时，为何可将0=??tS 处理？ 10. 如何认识海水混合过程中非保守元素的转移量与涡动扩散系数、流速和逗留时间等因素的关系?第三章思考题1. 海水主要成分有哪些？浓度大于1 mg kg ?1的元素都是主要成分吗？2. 主要成分阳离子中，哪个成分的含量最高、最低？主要成分阴离子中，哪个成分的含量最高、最低？3. 什么是海水主要溶解成分组成的恒定比规律？其原因是什么？影响海水主要溶解成分恒定比关系的因素有哪些？4. 海水中Ca 2+/Cl 比值会受到哪些因素影响？为什么海水主要成分中Ca 2+的保守性较差?5. 海水盐度和氯度定义如何建立与修改？6. 实用盐度标度（PSS1978）包括哪些内容？PSS78的实用盐度公式是如何建立的？7. 什么是绝对盐度，能否直接测定？8. 最近对盐度概念进行了怎样的补充完善？（什么是“参考组成盐度标度”？）9. 什么是离子对？与络合物比较有何不同？10. Garrels －Thompson 海水化学模型的基本内容是什么？根据模型计算结果，试说明阳离子和阴离子的主要存在形式各有何特点？第四章思考题1.大气气体成分在海水中溶解度的影响因素有哪些？Weiss公式建立的基础是什么（不要求推导）？什么是本生系数？（什么是气体在海水中的分压？）2.气体饱和度的定义及意义是什么，计算深层水饱和度应作哪几点假设？计算气体饱和度时，如何对溶解度进行现场压力、湿度校正？3.按照薄层扩散模式，气体在海－气界面间的交换速率如何表达和计算？影响气体交换速率的因素有哪些？4.海水中氧的来源和消耗过程有哪些？什么是溶解氧补偿深度？5.大洋海水中溶解氧的垂直分布特征是怎样的？形成的原因是什么？三大洋溶解氧含量有什么差别？为什么？6.什么是表观耗氧量？计算深层水表观耗氧量（或溶解氧饱和度）时，以何种气体校正氧的溶解度，为什么？如何校正？7.什么是海洋中的低氧或无氧现象？有何特征？近岸低氧现象的危害和可能的成因是什么？8.什么是气体饱和差？空气气泡潜入海水中部分溶解和完全溶解，各种气体饱和差变化有何不同？哪种惰性气体对气泡潜入最敏感？哪种惰性气体的温度系数最大？9.不同温度水团混合时，气体饱和度有何变化？10.什么是海水中的痕量活性气体？试举例并介绍其特点。
中国海洋大学 化学海洋学(海洋化学) 课程大纲
附件2：中国海洋大学化学海洋学（海洋化学）课程大纲（Chemical Oceanography）【开课单位】化学化工学院【课程模块】专业知识【课程编号】【课程类别】必修【学时数】64 （理论64 实践）【学分数】 4一、课程描述本课程大纲根据2011年本科人才培养方案进行修订或制定。
（一）教学对象面向化学（海洋化学）国家理科基地3年级本科生开设。
也可作为化学（应用化学方向）、海洋科学、海洋技术等专业本科生选修课程。
（二）教学目标及修读要求1．教学目标通过课堂讲授和讨论，结合《化学海洋学实验》、《海洋学和海洋化学专业实习》等教学环节，使学生掌握海洋化学的基础知识、基本概念和基本理论，包括海洋中各种化学成分的含量、性质、特点、存在形式、分布、迁移变化规律以及相关研究方法等内容。
在此基础上，使学生了解海洋化学研究需综合考虑的因素以及与物理海洋学、生物海洋学和海洋地质学等其它海洋分支学科的联系，了解当前海洋化学研究的热点和发展方向，了解与资源、环境与可持续发展相关的问题，为学习其它海洋化学专业课程和将来从事海洋科学研究打下基础。
2．修读要求化学海洋学是化学与海洋学交叉的一门边缘学科，是研究海洋各部分的化学组成、物质分布、化学性质和化学过程的科学，是化学（海洋化学）方向的专业基础课程。
学生应掌握无机化学、分析化学、有机化学、物理化学（上）和海水分析化学、海洋学II的理论知识，掌握无机化学实验、分析化学实验、物理化学实验（上）和海水分析化学实验的基本技能。
（三）先修课程海洋学II。
二、教学内容第一章绪论1．主要内容1.1 化学海洋学的内容和特点1.2 化学海洋学的历史与发展1.3 化学海洋学的研究意义和作用2．教学要求理解化学海洋学的主要内容和特点，了解海洋化学的历史与发展，及其研究意义和作用。
第二章海洋的形成和海水的组成1．主要内容2.1 海洋的形成与海水化学组成的演化2.2 海洋中元素的平衡和元素逗留时间2.3 海洋中元素的分布2．教学要求了解地球起源、海洋形成与海水化学组成的演化，理解海洋中元素的地球化学平衡，掌握元素逗留时间的概念，掌握海洋中元素保守性与非保守性以及混合过程中元素的行为，掌握海洋中元素分布类型和描述方法。
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
13
（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》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。
海洋有机物及地球化学过程介绍和生产力
§7-1 海洋有机物的组成
• 一、海洋有机物概述
3. 海洋有机物对海水物理、化学和生物性质的影响 ●对水色的影响（改变表面活性和张力）。 ●对海－气交换的影响：表面微层及其作用。 ●对多价金属离子的络合作用。 ●改变一些成分在海水中的溶解度。 ●对生物过程和化学过程的影响:
表面吸附、浓缩细菌，影响氧化－还原作用，… ●对海洋生物生理过程的作用。
－光化学合成：光合细菌（光合细菌的光合作用及应用展望，徐芬芬，2011） －沉积物释放：有机质分解释放；海底油渗。
6
§7-1 海洋有机物的组成
• 一、海洋有机物概述
2. 海洋有机物的特点
●含量低。大洋表层水溶解有机碳浓度为90 μmol dm－3左右，深层平 均含量不到50 μmol dm－3。
➢ 海水中的有机物（organic matter, OM），广义地讲，包括大至鲸 小至甲烷分子的有机物。
➢ 海洋化学研究的有机物： ●主要是海洋生物的代谢物、分解物、残骸和碎屑等，它们是海洋
本身所产生的； ●还有一部分是陆源有机物，包括人类生活和生产活动所产生的有
机物质和有机污染物质，通过大气或河流带入海洋中。
8
§7-1 海洋有机物的组成
• 二、海洋有机物的分类
海洋中的有机物（OM）
●按来源分类：
陆源、海源；
●按溶解性（过滤操作）分类：
溶解有机物（DOM）、颗粒有机物（POM）；
●按分子量分类：
低分子有机物、高分子有机物；
●按稳定性分类：
稳定有机物、不稳定有机物；
●按（生物）化学类别分类：化学结构、生物作用特点
18
§7-1 海洋有机物的组成
• 二、海洋有机物的分类
❖ 2. 烃类：包括海洋天然烃和石油烃。 ❖ ●海洋天然烃：一般只含脂肪烃，无环烷烃、芳香烃。 ❖ 正链烷烃
海洋初级生产力
123
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
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）
海洋生态系统
海洋生态系统作者：蒋高明来源：《绿色中国》2018年第01期地球是一个广阔无垠的蔚蓝色“水球”，海洋表面积占地球表面积的71%，海洋是地球上最大的水库。
海洋是大气中水汽和陆地水的主要来源，是地球气候的调节器，是海洋生物的栖息地；海岸带是海陆之间、河海之间关系最紧密的地带。
全球的海洋是一个连续的整体。
海洋和陆地、海洋与大气、海洋与海洋之间存在广泛的物质和能量交换。
海洋生态系统的环境特点虽然人们把世界海洋划分为几个大洋和若干附属海，但是它们之间并没有相互隔离。
海水通过海流、潮汐等运动，使各海区的水团互相混合和影响。
海洋生态环境具有如下的特点：①海水温度。
海洋中海水温度的年变化范围不大。
两极海域全年温度变化幅度约为5℃，热带海区小于5℃，温带海区一般为10～15℃。
在热带海区和温带海区的温暖季节，表层水温较高，但往下到达一定深度时，水温急剧下降，很快达到深层的低温。
这一水层被称为温跃层。
温跃层以上叫混合层，这一层的海水可以上下混合。
温跃层以下的海水则十分稳定。
太阳光线在水中的穿透能力比在空气中小得多，日光射入海水以后，衰减比较快。
因此在海洋中，只有在最上层海水才能有足够强的光照保障植物光合作用。
在某一深度处，光照强度减弱，海洋植物光合作用生产的有机物质仅能补偿其自身的呼吸消耗。
②海水盐度。
海水合盐量比陆地水高，平均3.5%，且比较稳定。
各大洋表层的海水，受蒸发、降水、结冰、融冰和陆地径流的影响。
盐度分布不均：两极附近、赤道区和受陆地径流影响的海区，盐度比较小；在南北纬20度的海区，海水的盐度则比较大；深层海水的盐度变化较小，主要受环流和湍流混合等物理过程所控制。
③海水运动。
海水运动有风浪、海啸、潮汐、洋流等形式。
大洋环流和水团结构是海洋的一个重要特性，是决定某海域状况的主要因素。
由此形成各海域的温度分布带——热带、亚热带、温带、近极区（亚极区）和极区等海域。
暖流和寒流海域，水团的混合程度，水团的垂直分布和移动，上升流海域等，都对海洋生物的组成、分布和数量形成重要影响。
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
海洋微生物的生物多样性
海洋微生物的生物多样性海洋微生物是海洋生态系统中不可或缺的一部分，它们在海洋中扮演着重要的角色。
海洋微生物包括细菌、古菌、真核微生物等多种微生物类群，它们的生物多样性对于维持海洋生态系统的平衡和稳定起着至关重要的作用。
本文将从海洋微生物的分类、功能和生物多样性保护等方面进行探讨。
一、海洋微生物的分类海洋微生物主要包括细菌、古菌和真核微生物。
细菌是最常见的海洋微生物之一，它们在海洋中广泛分布，包括厌氧细菌和好氧细菌等。
古菌是一类特殊的微生物，具有与细菌和真核生物不同的生物特征，生存于各种极端环境中。
真核微生物包括原生动物、原生植物、真菌等，它们在海洋食物链中起着重要作用。
二、海洋微生物的功能1. 生物生产力：海洋微生物通过光合作用和化学合成作用，为海洋生态系统提供能量和有机物质，是海洋生产力的重要来源。
2. 营养循环：海洋微生物参与有机物质的分解和循环过程，促进海洋中营养元素的再利用，维持海洋生态系统的平衡。
3. 氮循环：海洋微生物参与氮的固定和释放过程，调节海洋中氮的含量，影响海洋生态系统的稳定性。
4. 生物降解：海洋微生物具有降解有机物质的能力，可以清除海洋中的污染物，保护海洋环境的健康。
5. 共生关系：海洋微生物与其他海洋生物之间存在着多种共生关系，如共生菌对珊瑚的共生关系，共生藻对浮游生物的共生关系等。
三、海洋微生物的生物多样性保护1. 加强监测：建立海洋微生物监测网络，定期对海洋微生物进行监测和调查，了解其多样性和分布情况，为保护工作提供科学依据。
2. 设立保护区：建立海洋微生物保护区，保护海洋微生物的生存环境，减少人类活动对其生态系统的影响。
3. 宣传教育：加强对公众和学生的海洋微生物保护意识教育，提高人们对海洋生物多样性保护的重视程度。
4. 科研合作：加强国际间的科研合作，共同开展海洋微生物的研究和保护工作，促进海洋生物多样性的保护和可持续利用。
四、结语海洋微生物作为海洋生态系统中不可或缺的一部分，其生物多样性对于维持海洋生态系统的平衡和稳定至关重要。
第九章海洋初级生产力
上升流
陆源供应
新氮来源
一些原核浮游植 物的固氮作用
大气沉降或降水
再生氮来源：真光层中生物的代谢产物(氨氮、尿素、 氨基酸等)，与真光层内的营养盐再循环有关。
f＝Pn/PG×100%
Pn：新生产力； PG：总生产力。
对全球海洋f值的估计：
Eppley & Peterson (1979) Chavez & Barber (1987) Berger(1989) Martin (1987) 0.18~0.20 0.20 0.145
海区海区初级生产力初级生产力长岛滩温带近岸区长岛滩温带近岸区380380大陆架大陆架100100160160热带大洋区热带大洋区18185050温带大洋区温带大洋区7272120120南极大洋区南极大洋区100100北极大洋区北极大洋区不同类型海域生产力的比较四全世界海洋初级生产力的估计海洋初级生产力每年约4010tc与陆地初级生产力总量相近
海洋的初级生产者
海洋生态系的初级生产者包括单细胞藻类（如 硅藻、甲藻）、大型藻类（如绿藻、红藻、褐藻） 以及较高等的海洋植物。就整个海洋来说，主要的 生产者是单细胞浮游植物，它们的产量占海洋初级 产量的90％以上。而大型多细胞藻类以及维管束植 物只在浅水近岸区有重要作用。此外，还有一些光 合作用的细菌也是初级生产者。
不同类型海域生产力的比较 海区
长岛滩（温带近岸区） 大陆架 热带大洋区 温带大洋区 南极大洋区 北极大洋区
初级生产力 (gC/m2·a)
380 100～160 18～50 7洋初级生产力每年约40×109tC，与陆地初级生产力总量相近。 海洋所有海区的透光层都可进行初级生产。 对海洋初级生产力进行估计常会造成误差，所以现在对海洋初级 生产力的估计比过去（20×109tC、23×109tC……）高得多： 1、目前通用的测定方法只测定了颗粒有机碳（POC）而忽略了光 合作用中释放的溶解有机碳（PDOC）。 2、超微型自养浮游生物（如蓝细菌）的作用常被忽略，有时它 们对初级生产力的贡献可高达60％。
气候变化对海洋碳循环的影响
气候变化对海洋碳循环的影响近年来，全球气候变化已逐渐成为人们关注的焦点。
人类的活动引发的温室气体排放导致了全球气温的上升，这一现象不仅对陆地生态系统造成了严重的影响，也对地球的海洋系统产生了深远的影响。
本文将探讨气候变化对海洋碳循环的影响，并从多个角度分析其所带来的深远意义。
首先，气候变化对海洋碳循环的主要影响之一是海洋酸化。
大量二氧化碳排放被海洋吸收会导致海水中酸性物质增加，从而引起海洋酸化现象。
海洋酸化不仅对海洋生物体的生存和繁殖能力产生负面影响，还直接干扰了海洋生态系统的平衡。
例如，鳞翅动物群体受到海洋酸化的影响，其石灰质外壳受到侵蚀，威胁到整个食物链的稳定性。
此外，海洋酸化还对珊瑚礁生态系统造成了严重威胁，破坏了珊瑚的生长和形成，从而对海洋生物多样性产生了巨大的破坏。
其次，气候变化还会对海洋生物的生态位和分布范围产生重要影响。
随着气温的升高，海洋表面温度也随之升高，这对海洋生物的适应和迁移带来了挑战。
一些温度敏感性的海洋生物会逐渐减少或消失，而对寒冷水域适应的生物则可能扩展其分布范围。
这种生物迁移和分布范围的改变会改变海洋生态系统的结构和功能，从而影响整个海洋碳循环的平衡。
此外，气候变化还会对海洋生物的生产力产生重要影响。
海洋生产力是指海洋生物通过光合作用转化太阳能为有机物质的能力，而这一能力则对海洋碳循环有着重要影响。
然而，气候变化导致的海洋温度上升和海洋酸化都会直接影响海洋生物的光合作用。
高温和酸化环境会破坏海洋生物体内的光合色素和酶的结构，限制其对光合作用的利用效率，从而降低海洋生物的生产力水平。
这种降低的生产力将直接影响到海洋生态系统的碳循环过程，进一步加剧全球气候变化的恶化。
最后，气候变化对海洋物理环境的影响也起到了关键作用。
随着海洋温度的上升，海水中的混合层变浅，从而减少了营养盐的供给和流动性。
这对海洋生物的生长和繁殖造成了一定的限制，进一步影响了海洋碳循环的平衡。
同时，气候变化还会导致海洋中的水柱静力稳定度变化，从而影响到深层水体的上升和溶解有机碳的流动，进一步对海洋碳循环的稳定性造成了影响。
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。
第八章海洋生态系统的能流及次级生产力
养
A
C
级
P
？ 总共
E1 9（7）1（0）3（2）0（0）3（0） 2（1） 2（1）0（0） 20（11） E2 11（15）2（2）2（1）2（2）7（4） 9（4） 3（0）0（1） 36（29） E3 7（10）1（2）3（2）2（0）5（6） 3（4） 2（2）0（0） 23（26） ST2 7（6）1（1）2（1）1（0）6（5） 5（4） 2（1）1（0） 25（18） E7 9（10）1（0）2（1）1（2）5（3） 4（8） 1（2）0（1） 23（27） E9 12（7）1（0）1（1）2（2）6（5） 13（10）2（3）0（1） 37（29） 总计 55（55）7（5）13（8）8（6）32（23）36（31）12（9）1（3） 16（ 4 140）
（一）营养结构分析的难题
海洋食物关系（食物网）是非常复杂 初级碎屑物来源难以归入某一特定的营养级
（二）简化食物网
功能群（functional group），或称同资源种团（guilds），将那 些取食同样的被食者并具有同样的捕食者的不同物种（或相同物 种的不同发育阶段）归并在一起作为一个营养物种。以营养物种 来描绘食物网结构就是简化食物网。
生物量/[g /m2(干重)] P / B（Yr－1）
食物量 （μg / d）
●
●250
5
●
●
●
●
●150
1 0 图 8.10
●●
●
●
● 50
●●
2
4
6
食物含 N 量/%
多毛类小头虫（Capitella capitata）的生物量
与食物质量的关系（Tenore 1977）
0.2 30℃
海洋生物的生态工程作用
海洋生物的生态工程作用海洋是地球上最大的生态系统之一，拥有丰富多样的生物资源。
海洋生物在海洋生态系统中发挥着重要的生态工程作用，对维持海洋生态平衡和人类的生存健康起着至关重要的作用。
本文将介绍海洋生物的生态工程作用，包括物质循环、基础生产力、沉降碳等方面。
一、物质循环海洋生物通过食物链的形成和底栖生物的滤食作用，参与了海洋生物的物质循环过程。
海洋食物链的形成使得光合生物通过光合作用将太阳能转化为化学能，从而提供了海洋中微生物、浮游生物和底栖生物的生存能量。
底栖生物如贝壳类动物、海绵等通过滤食作用，将海水中的富营养物质转化为自身所需的生物质，同时过滤掉了大量的有机物和无机物，起到了净化海水的作用。
这样，海洋生物通过摄取和释放物质的过程，促进了海洋生态系统中关键元素的循环，维持了海洋生态系统的稳定和平衡。
二、基础生产力海洋生物是海洋生态系统中的基础生产者，通过光合作用将太阳能转化为化学能，合成有机物质，进而为海洋食物链提供养分。
海洋浮游植物如藻类等通过光合作用，浮游动物则通过摄食浮游植物，将太阳能转化为自身的生物质和能量，为上层生物提供食物来源。
海洋生物的基础生产力对整个海洋生态系统起着至关重要的作用，不仅影响着海洋食物链的结构和能量的传递，也为其他海洋生物提供了生存所需的养分，维持了海洋生物的多样性。
三、沉降碳全球变暖和气候变化是当前全球关注的重要问题之一。
海洋生物通过吸收二氧化碳参与了碳循环过程，起到了减缓气候变化的作用。
海洋中的浮游植物通过光合作用固定二氧化碳，将其转化为有机碳，一部分有机碳通过食物链传递给上层生物，而另一部分则沉降到海底，形成海洋沉积物。
这些沉积物中的有机碳可能长期贮存在海洋底层，相比陆地上的植物，能够更持久地储存二氧化碳。
因此，海洋生物通过吸收和沉降碳的过程，对减缓气候变化具有重要意义。
综上所述，海洋生物在海洋生态系统中发挥了重要的生态工程作用。
它们参与了海洋中物质的循环过程，维持了海洋生态系统的稳定并净化了海水；作为基础生产者，海洋生物为整个生态系统提供养分和能量；而海洋生物吸收和沉降碳的过程也对减缓气候变化起到了积极的作用。
海水五日生化需氧量
海水五日生化需氧量海水五日生化需氧量是指海水中生物代谢过程中消耗氧气的速率，是评价海水富营养化程度的重要指标之一。
海水中的生化需氧量主要来自有机物的分解和氧化呼吸过程。
本文将从海水富营养化的原因、影响以及控制措施等方面进行探讨。
海水富营养化是指海水中营养物质过剩，导致生物生长过快，从而破坏生态平衡的现象。
海水中的富营养化主要来自陆源污染和海洋自身的生产力。
陆源污染包括农业、工业和城市生活污水等，其中含有大量的氮、磷等营养物质，进入海洋后会被浮游植物吸收利用，从而导致海水富营养化。
海洋自身的生产力是指海洋中藻类等浮游植物的生长，它们通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，并释放出氧气。
当海洋中的生产力过高时，会导致海水富营养化。
海水富营养化对海洋生态系统造成了很大的影响。
首先，富营养化导致浮游植物大量繁殖，形成藻华。
藻华会消耗海水中的氧气，导致海水缺氧，对生物造成威胁。
其次，藻华会遮蔽海水的光线，影响浅海生态系统的光合作用，导致浮游植物死亡，形成大量的死亡植物残体。
这些残体会被细菌分解，进一步消耗海水中的氧气，加剧海水缺氧的程度。
此外，海水富营养化还会引发赤潮等有害藻类的爆发，对海洋生态系统造成更大的破坏。
为了控制海水富营养化，需要采取一系列的措施。
首先，减少陆源污染的排放是关键。
农业要合理使用化肥，控制农药的使用量，避免农药直接进入海洋。
工业企业要加强废水处理，减少有害物质的排放。
城市生活污水也要进行有效处理，确保排放的水质符合相关标准。
其次，加强海洋生态系统的保护和恢复。
建立海洋保护区，限制捕捞和底拖网的使用，保护海洋生物多样性。
加强海洋环境监测，及时发现并应对海水富营养化的迹象。
此外，加强科研力量，深入研究海水富营养化的机制和影响，为控制海水富营养化提供科学依据。
海水五日生化需氧量是评价海水富营养化程度的指标之一。
海水富营养化是海洋生态系统面临的重要问题，对海洋生物造成了威胁。
为了控制海水富营养化，需要减少陆源污染的排放，加强海洋生态系统的保护和恢复，同时加强科研力量，深入研究海水富营养化的机制和影响。
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海洋有机物和海洋生产力
本章重点：（1）海洋中的溶解有机碳、颗粒有机碳的组成、含量、分布和运移规律；（2）海洋的初级生产力和中国近海及其主要河口（长江口、黄河口和珠江口）的有机物质。
1 海洋中溶解有机物质(DOC)
海洋中有机物质大致可分为：①溶解有机物质；②颗粒有机物质（碎屑）；③浮游植物；④浮游动物；⑤细菌。
1.1 海洋中溶解有机物的组成、含量和分布
海水中溶解有机物总含量的测定，是海洋化学家长期关心的问题，至今未得到满意解决，通常是使有机物质氧化，随后测定它的一种组成元素（一般为C、N和P），然后将结果表示为有机碳、有机氮和有机磷。
图6列出了不同海区溶解有机磷分析的平均值和（或）典型范围值。
图6 南海DOC的垂直分布
（a）14号站（b）8号站（c）1号站
海水中具体的溶解性有机化合物主要有：氨基酸、腐殖质、碳水化合物、烃和氯代烃、以及维生素。
表15列出了海水中的各种烃和氯代烃的浓度。
1.2 海洋中有机物的供给源和移出
海洋是一个开放体系，从物质全球变化的角度而论，对有机物质，内源为主，外源为辅。
但随着近年来人类活动对海洋的影响，外源亦日益引起人们的重视。
大气输入的突出例子是含氯农药，是DDT及其衍生物进入海洋的主要途径。
2 海洋中的颗粒有机碳(POC)
海洋中颗粒有机碳一般是指直径大于0.45μm的微粒的有机碳，包括海洋中有生命和无生命的悬浮颗粒和沉积物微粒。
2.1 海洋中POC的含量和分布
2.2 海洋中POC的运移规律
POC的运移规律包括来源：（1）陆地和大气输入；（2）在海洋中现场生成：碎屑（粪粒、碎片）的直接形成，细菌的吸附和聚凝，有机分子聚集，在无机矿物颗粒上吸附和胶体絮凝。
图26和28表示了海洋中有机物随深度的变化和天然烃循环的有关过程。
图26颗粒有机氮、颗粒有机碳、总游离甾醇
和叶绿素a的浓度随深度的变化
3 海洋的初级生产力
3.1 光合作用的呼吸作用
海洋生物及其食物链中最重要的步骤就是光合作用的呼吸作用。
在光合作用中，例如浮游植物吸收太阳能，转换成高能量的有机物。
以这种方式固定的有机碳，又被更高营养水平的生物消耗掉。
而浮游植物本身则把化合物分解成低能化合物，获得其成长所需的能量，此即为呼吸作用。
3.2 海洋的初级生产力
海洋生产力是海洋中生物通过同化作用生产有机物的能力。
他是海洋生态系的基本功能之一，通常以单位时间（年或天）内单位面积（或体积）中所生产的有机物的重量来计算。
表20列举了海洋生产力的分布，图32是海洋初级生产力的全球分布图。
3.3 新生产力（NP）
4 Redfield模型
初级生产物（CH2O）106(NH)16(H3PO4)中，C:N:P=106:16:1的关系称为Redfield比率。
表26和27分别为南加利福尼亚湾悬浮粒子和沉降性颗粒中有机C、N、S的比值。
5 中国近海及其主要河口的有机物质
5.1 长江口的有机物质
长江口的有机物质包括烷烃、多环芳烃和氨基酸。
表31列出了沉积物中氨基酸组分。
5.2 黄河口和珠江口的有机物质
5.3 中国近海的有机污染
主要有油污染和农药污染。
表33和34分别列出了石油污染源和沿岸各省油排泄、港口和船、工业废水污染状况。
表31 沉积物中氨基酸组分（×10-6）。