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
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)/m2 ·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％。 光能 叶绿素 CO2 ＋H 2O （CH2O）＋O2＋能量
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)/m2 ·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％。 光能 叶绿素 CO2 ＋H 2O （CH2O）＋O2＋能量
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
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＝ 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 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 ） 现存量 现存量 生产量 生产量 A 减少量 B 减少量
（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 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
（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 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
（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） 光能 叶绿素 * CO2 ＋ H 2O （ * CH2O）＋O2
（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） 光能 叶绿素 * CO2 ＋ H 2O （ * CH2O）＋O2
◼ 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/（mgChla·h）。 ◼ 公式：初级生产力（P）= 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
◼ 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/（mgChla·h）。 ◼ 公式：初级生产力（P）= 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)=Pmax［I］/（Ik+［I］) 图7-2 光合作用对光强变化的反应（引自Parsons1984） Pmax Pg Pn 呼吸 补偿点 光抑制 ?P ?I IC IK 光强(I) /〔Cal/(ml·min)〕 光合作用(P) /〔mg C/(mlh·)〕 ＋ 0 －
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)=Pmax［I］/（Ik+［I］) 图7-2 光合作用对光强变化的反应（引自Parsons1984） Pmax Pg Pn 呼吸 补偿点 光抑制 ?P ?I IC IK 光强(I) /〔Cal/(ml·min)〕 光合作用(P) /〔mg C/(mlh·)〕 ＋ 0 －
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 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
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 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