海洋生物

在大洋表层，浮游植物生长繁殖所需要的Fe 主要依靠气溶胶沉降到海面来补充。

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，因为这些海区气溶胶的沉降量最少。

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 质量摩尔浓度(O2)/μmol·kg-1 0 50 100 150 0.0 0.5 1.0 深度/(km) 1.5 2.0 O2 2.5 3.0 3.5 4.0 0 Fe NO3－ 10 20 30 40 －50 -160 质量摩尔浓度(NO3)/μmol·kg 图6.7 阿拉斯加湾溶解Fe的垂直分布(引自Martin et al. 1989)

1.Fe 的垂直分布表明，其含量随深度增加而上升。

2.铁限制假说：外海表层水Fe 的含量只有0.16nmol/kg，由于受Fe 限制，浮游植物只能利用NO3－现存量的十分之一。

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 （二）海水辐散、辐聚和海洋锋面

（一）海水的垂直混合与温跃层

光照与营养盐是初级生产的两个必要条件，而海洋上层的混合层深度对浮游植物利用光照和营养盐供应条件有控制作用。

大洋表层水温的垂直分布大致可分为表面混合层、温跃层和深海弱垂直梯度。表层水温受太阳辐照而形成一个上暖下冷的温度层化稳定结构，水温随深度增大而迅速下降。 在风场的作用下，海水产生垂直方向上的湍流混合，从而形成水温在垂直方向上均匀的混合层（mixed layer）。混合层的深度与风应力大小呈正相关，与海面热通量呈负相关。

当表层海水因气温下降而冷却时，海水密度增大就形成上冷下暖的不稳定垂直结构，加上风的作用，就产生加深混合层的对流混合。

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。

补偿深度：藻类光合作用产量与呼吸消耗量相等，只有补偿深度上方水层浮游植物才有

净生产量。

临界深度：上方直至海面整个水体的总光合作用产量与浮游植物的呼吸消耗量相等时。 二）海水辐散、辐聚和海洋锋面

海洋中的风生大洋环流或由于各种物理因素产生的中、小尺度涡将引起海水的辐散或辐聚，对表层水的营养盐供应都有直接的作用。

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 海洋锋（ocean front）是指受风系影响、不同流系的交汇、海面附近的热量和物质交换以及特定的海底地形等因素产生的两种（或几种）水体之间的狭窄过渡带。 海洋锋的类型包括大洋东部的大陆边界辐散锋、南极锋、陆架坡折锋、陆架区的潮汐混合锋、低盐锋，等等。 海洋锋的温度、盐度和密度等物理水文要素要有明显的水平梯度，其浮游植物生物量和生产力都比邻近海区高。 四、牧食作用

食植性浮游动物对浮游植物的摄食作用将影响后者的数量和产量这一点是容易理解的。

浮游动物不仅通过摄食限制浮游植物的生长，同时浮游动物在消耗藻类后通过新陈代谢释出藻类所需的营养物质（包括细菌的作用），从而起促进浮游植物增长的作用。

自养浮游植物 (P) 摄食 食植浮游动物 (Z) 摄食中植 物损失 摄取 死亡 营 养 盐 (N) 图6.10 浮游植物—浮游动物—营养盐相互关系模型示意图(引自陈长胜 2003) 过剩摄食：当浮游植物密度高的时候，大量的植物细胞被迅速吞食，常常超过动物本身的需要，有一部分被吞食的植物细胞实际上并未很好被消化就从肠管中排出，此即所谓“过剩摄食”。

浮游动物的摄食或过剩摄食肯定是一种影响植物生物量和生产力的因素。

北极 北大西洋 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份 北太平洋 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份 热带 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (a) 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份 图6.11 不同海区浮游植物和浮游动物季节模式(引自Lalli & Parsons 1997) (实线为浮游植物生物量，虚线为浮游动物生物量) 生物群区

极地生物群区 西风带生物群区

信风带生物群区 近岸生物群区 生态省区

每个生物群区又划分为若干生态省区。 （二）南大洋

HNLC（高营养盐-低叶绿素）

西风漂流不受大陆的阻隔，形成环绕南极大陆的南极绕极流。 南大洋的重要物理特征是大风和强湍流混合。

大洋中主要的HNLC海区。导致其初级生产力与N、P等营养盐不匹配的原因是受Fe限制。

南极锋（南极辐聚带海区）由于风生和垂直湍流混合特性产生的海水上升，为锋面带内真光层提供较充足的Fe，是南大洋高生产力区，浮游植物以硅藻为主 。 北海道渔场

温带沿海大陆架渔场（从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分） 原因： 1.大陆架海水较浅，阳光集中，生物光合作用强，浮游生物繁盛。 2.入海河流带来丰富的营养盐类，为鱼类和浮游生物提供养料。

3.温带海区季节变化显著，冬季表层海水和底部海水发生交换，上泛的海水含有丰富的营养盐类，有利于浮游生物繁殖。

从洋流对渔场影响的角度讲， 北海道渔场，是由日本暖流与千岛寒流交汇形成的。 寒暖流交汇，由于冷暖海水密度差异，导致海水发生搅动，使下层的营养盐类到达海水表面，有利于浮游生物繁衍，进而为鱼类提供了充足的饵料，形成世界著名的大渔场。 新生产力和再生生产力

新生产力：由新N源支持的那部分初级生产力 新N：主要是NO3－-N

再生生产力：由再生N源支持的那部分初级生产力 再生N或称再循环N：主要是NH4+-N

PG＝Pn＋Pr。海洋初级生产力由再生生产力和新生产力两部分构成。 ⑵ N 来源 新N：

A. 陆源供应（如径流）； B. 大气沉降或降水； C. 上升流或梯度扩散；

D. N2固定（某些原核浮游植物的固N作用）。 再生N：

真光层中生物的代谢产物（如氨态N、尿素N和氨基酸N等）。 三、新生产力与营养盐供应特征的关系

新生产力水平高的富营养化水域，以沿岸、上升流区为代表； 新生产力水平低的贫营养水域，以贫营养海区为代表的一类海域； 新生产力水平低的富营养水域。（也即硝酸盐含量高而叶绿素浓度低的海域，简称为“HNLC”海域），包括部分南大洋、赤道太平洋区和东北太平洋中亚北极区。 四、新生产力的研究意义

新生产力研究有助于从更深层次阐明海洋生态系统的结构、功能。

不同海区的f 比的差异是与初级生产者、消费者的组成（特别是粒径组成）、食物网的结构等特征以及能量的转移效率等特点有关，也就是说，新生产力与再生生产力的比例不同是各个生态系统的结构、功能及其运转过程特征的表现。

新生产力的研究对阐明全球碳循环过程有重要意义。新生产力的水平是反映海洋真光层对海面上空CO2 的净吸收能力，新生产力高的海区对大气CO2 的净吸收就多，也即气海界面碳的净通量在很大程度上是由新生产力决定的。 新生产力是海洋渔业持续产量的基础。 第五章

浮游动物是一类异养性的浮游生物，也就是不能自己制造有机物，而必须依赖已有的有机物作为营养来源。

二、海洋浮游动物的采样观察方法

主要有两种采样方法：网具、采集水样沉淀 观察方法：直接现场观察

1、网具采集的方法（适合大于200μm的浮游动物） 采用一定形状的，具有特定大小孔径的网目来过滤海水，收集其中的浮游动物。

垂直拖网、水平拖网、斜拖网 2、水样沉淀（小于等于200μm的浮游动物）

采集水体，经过滤、离心、沉降等步骤来收集较小的浮游动物。 3、直接和现场观察法

利用特殊仪器和设备（斯库巴潜水/scuba-diving），在水中直接观察，发现了许多新种（体制柔弱种类）。

五、浮游动物的垂直分布

人为将海洋浮游动物垂直分布划分为表层、上层、中层和深层带 1、表层分布