利用14C标记技术测定海洋初级生产力的绉议

<正>海洋初级生产力是指海洋中初级生产者(主要是浮游植物)通过光合作用或化学合成生产有机物的能力或速率[1-2],它是海洋生态系统中其他异养生物的生存基础,并从根本上影响着全球生物地球化学循环[3]与气候变化[4]。研究表明,海洋浮游植物通过光合作用不仅贡献了生物圈内的一半净初级生产力(以碳计约为5×1013 kg/a)[4],提供了生态系统中其他有机体生长与新陈代谢所需要的初级有机物能源,限制     

铁在海洋初级生产过程中的作用

海洋浮游植物的光合作用固定了占全球将近40×10-2的碳，但对于制约浮游植物生物量和初级生产力的诸多因子却研究较少。近来许多研究表明，不论是在氛盐的高值还是低值水域，铁元素的供应对浮游植物的生物量、生长率、种类组成及初级生产力均会产生影响。一些生理的和分子生物学的指标可用来指示铁对浮游植物的限制．这些指标包括：叶绿素a、光系统Ⅱ光化学反应的量子产率、以及某些特定酶的活性如过氧化氢酶、脂氧合酶、黄素氧还蛋白等。     

黄海冷水团新生产力及微食物环作用分析

为了进一步揭示黄海冷水团水域浮游生态系统能流、物流循环的基本动力学特征,利用水层-底栖耦合生态系统垂直3层模型,模拟分析了该水域生源要素的基本特征及年变化特点,并着重分析了初级生产力、新生产力及微食物环作用。通过对黄海冷水团水域初级生产力和新生产力的模拟分析,估算出黄海冷水团年平均初级生产力为228.47mg.m-2.d-1,并根据模型中营养盐的来源估算出f比约为33%。分析模拟结果还表明,在黄海冷水团存在的季节,冷水团水域水层营养盐匮乏,浮游植物生产受限制,仅在晚秋出现了不十分明显的“秋华”。然而,在此时段内,浮游动物的生物量基本和浮游植物为同一量级且量值比较接近,由此可推断微食物环在黄海冷水团能流、物流循环过程中担当了重要的角色。模拟结果表明,浮游动物生长所需的碳约有60%是通过微食物环供给的。与实测及文献结果相比较,模型的模拟结果是合理可信的。     

东海、黄海浮游植物生物量的粒级结构及时空分布

浮游植物是海洋初级生产力的主要贡献者,初级生产过程是碳的生物地球化学循环的基础,它启动了海洋生态系统的能量流和物质流,支持着大量的渔业生产量.不仅如此,通过复杂的反馈机制,这一过程还对全球气候变化系统产生深远影响.沿岸海域只占全球海洋面积的8%,但却提供了26%的全球生物生产量和2/3到3/4的世界渔业产量.因此,许多重大的国际研究计划,如海岸带陆海相互作用(LOICZ)、全球海洋生态系统动力学研究(GLO-BEC)等,都将近海浮游植物研究作为非常重要的课题.     

自然海水中浮游植物生物量和叶绿素的比值

自从Ｎｉｅｌｓｅｎ在１９５７年提出１４Ｃ法测定海洋中的初级生产力以后 ,对各个海区的光合作用和初级生产力有了较好的了解。但是还没有直接测定浮游植物生物量（Ｃ）的方法 ,多数研究是通过测定叶绿素浓度（Ｃｈｌ）和记数浮游植物细胞来估计浮游植物生物量。了解浮游植物生物量具有重要的生态学意义。（１）目前 ,对海洋中浮游植物的生长率（ｋ）还有很多争议 ,在相同的海区得到的结果相差很多倍。这些差异无疑反映了浮游植物生长率的时、空变化 ,但是也有一些差异是因为缺乏确切地测定浮游植物生长率的方法造成的。如果知道了Ｃ ,ｋ就…     

渤海湾浮游植物光合作用强度的测定

前言渤海初级生产力的研究,是渤海水产资源增殖计划中的重要研究课题之一。为了估算渤海从初级生产者到渔业捕捞对象各级生物产量和各级营养阶层之间的能量转换关系,首先要研究海洋浮游植物的蕴藏量及其生产能力,即海洋初级生产力。在所有可以用来估算海洋浮游植物蕴藏量的方法中,根据海水中叶绿素含量,来计算海洋浮游植物的蕴藏量的方法,似     

1999年夏季南海北部和北部湾海域粒度分级叶绿素a和初级生产力的分布特征

南海是一个半封闭的边缘海，与中国和东南亚大陆相毗连。以往对南海海域物理海洋学的研究较多，对浮游植物生物量和生产力的研究较少，且大多研究均集中于西沙和南沙群岛(杨嘉东，1993；陈兴群等，1989)，对南海北部海域的研究较少(黄良民，1992)。目前，尚未见有关南海北部海域粒度分级的研究报道。 南海北部湾是中国的第四大渔场，除1994年对北部湾全海域进行过生物资源调查外(刘子琳等，1998)，其他仅见小范围的调查，如在菜州湾邻近海区(昌瑞华等，1995)，但未见其他有关浮游植物现存量和初级生产力的研究报道。 海洋光能自养浮游植物作为海洋食物网结构中的基础环节，在海洋生态系的物质循环和能量转化过程中起着重要作用。叶绿素a(Chl a)浓度是表征光能自养生物量和反映海水肥瘠程度的重要指标；初级生产力(PP)反映海域自养浮游生物生产有机碳的能力，是海洋生态系研究的重要内容，也是海域生物资源评估的重要依据。 本文报道了南海北部海域和北部湾海域粒度分级叶绿素a和初级生产力的分布特征，可为渔业资源评估和海区环境质量评价提供科学依据。而且调查中对叶绿素a和初级生产力分三级(Net级份，>20μm；Nano级份，2~20μm；Pico级份，<2μm)进行粒度分析测定，从更深层次上来研究该海区浮游植物群落生物量和生产力的粒度结构及其环境调控。     

胶州湾浮游植物初级生产力粒级结构及固碳能力研究

根据2006年3月-2007年2月逐月对胶州湾浮游植物分粒级初级生产力的调查研究,分析了该海湾初级生产力的季节变化和空间分布、粒级结构特征以及碳流途径,计算了胶州湾浮游植物光合作用固碳量以及其对富营养化物质氮、磷的净化能力.结果表明:胶州湾的初级生产力平均为408.8 mgC*m-2d-1,存在明显的季节差异和空间分布的不均匀性;微微型浮游植物(Picophytoplankton)对总初级生产的贡献率最高(42.14%),小型浮游植物(Microphytoplankton)和微型浮游植物(Nanophytoplankton)贡献率相当(分别为27.81%和30.03%);浮游植物光合作用固定的碳超过50%通过微食物环再向高营养级传递并入经典食物链,微食物环在胶州湾生态系统碳循环中具有重要作用;胶州湾海域每年通过浮游植物光合作用固碳量为52 809.1 tC,按照Redfield比值(C∶N∶P=106∶16∶1)每年吸收N和P的量值分别为9 299.7 t和1 287.0 t,浮游植物对大气CO2的吸收及对富营养化物质的净化均具有重要作用.     

利用叶绿素资料计算初级生产力

海水中浮游植物叶绿素浓度是海洋生物调查中的一个重要观测参数，它不仅是表征浮游植物生物量的一个指标，而且利用它与浮游植物光合作用之间的相互关系还可以估算水域初级生产力，目前许多学者正致力于利用叶绿素资料计算初级生产力的研究，本文阐述根据叶绿素浓度计算初级生产力的方法，Ｒｙｔｈｅｒ－Ｙｅｎｔｓｃｈ模式，生态学数理模式和遥感模式，文章对方法应用中一些问题作了分析讨论。     

利用叶绿素资料计算初级生产力

海水中浮游植物叶绿素浓度是海洋生物调查中的一个重要观测参数。它不仅是表征浮游植物生物量的一个指标，而且利用它与浮游植物光合作用之间的相互关系还可以估算水域初级生产力。目前许多学者正致力于利用叶绿素资料计算初级生产力的研究．本文阐述了根据叶绿素浓度计算初级生产力的方法：Ryther－Yentsch模式、生态学数理模式和遥感模式。文章对方法应用中的一些问题作出了分析讨论。     

遥感海洋初级生产力的生物－地理动力学问题

卫星遥感为大尺度海洋观测提供了一种可行方法。卫星资料应用于海洋初级生产力研究中最重要的是建立由海洋水色遥感资料得出的色素浓度计算初级生产力的合适算法。由于植物生理学方面的问题，建立一个合适的初级生产力算法有一定的困难。了解和确立水体中浮游植物的生理速率参数与分布结构动态是必要的。本文在分析水下光场和藻类光合作用光谱响应基础上，阐述了海洋初级生产力遥感中的生物－地理动力学问题。     

中国东部海域浮游植物类群遥感反演研究

浮游植物类群遥感反演能够为全面认识浮游植物在海洋生态系统中的作用提供重要的数据资料.但由于复杂的水体光学特性,近海浮游植物类群遥感反演存在着巨大挑战.本研究以复杂光学二类水体—中国东部海域为研究区,通过使用3种建模方法,即波段组合法、基于奇异值分解的多元线性回归法、基于奇异值分解的XGBoost回归法,利用遥感反射率数...     

由东海、黄海沉积物中有机碳含量及稳定同位素组成重建200a以来初级生产力历史记录

从20世纪80年代以来古生产力的重建研究一直是国内外海洋生态学研究的热点,但已有的大多数研究是在深海区;而陆架区的特点是来自陆源物质的影响往往比较明显,因此,研究难度远较深海区大。利用现代沉积物中的有机碳稳定同位素组成来估算海源碳的含量,在此基础上,结合调查区域表层沉积物中的几个初级生产力的代表性指标(浮游植物总量、叶绿素a浓度以及硅藻含量)的调查资料,寻求岩心中海源碳与古生产力指标的相关关系,再由南黄海冷涡沉积区3个典型柱状沉积物中海源碳重建了200a以来高分辨率的古生产力记录,这对陆架海生态环境演变规律的研究有重要意义。对重建所得到的南黄海近代初级生产演化因素的初步探讨表明,近200a来初级生产力波动升高与海水表层温度的升高趋势是一致的,但其最主要的控制因素还是营养盐的供应,其中陆源营养物质和污染物质的影响起到了重要的作用。     

Biological Characteristics of Central Indian Basin Waters During the Southern Summer

Phytoplankton biomass, taxonomy, primary productivity, and photosynthetically available radiation (PAR) were studied as part of baseline data collection for prospective nodule mining in the Central Indian Basin during the ORV Sagar Kanya cruise SK-120 in January 1997. The phytoplankton cell counts and chlorophyll a estimates showed low biomass level, suggesting low rates of primary productivity in the region studied. The average chlorophyll a value was 0.775 mg m^?3 at surface and 17.75 mg m^?2 in the water column. Similarly, average primary productivity at surface was 3.72 mg C m^?3 d^?1 and was 51.23 mg C m^?2 d^?1 in column. The chlorophyll a maxima at 50 to 80 m was the characteristic feature of the euphotic zones of the area. Average phytoplankton counts at the surface were low (3960 cells/l), compared to those at 25 m (6421 cells/l) and 75 m (5187 cells/l). At most of the stations mesozooplankton biomass was maximum in the top 50 m water column, indicating the importance of grazing in the euphotic zone. Appreciable quantities of mesozooplankton were observed below the euphotic zone, where settlement of chlorophyll a occurs. The low iron concentration in the water and its relationship with the water column productivity were correlated. The results show that waters in the CIB have low productivity in the surface as well as subsurface layers. This is expected to change in this case of a mining discharge in to these layers, possibly locally affecting the existing marine ecosystems. The final impact of such mining activity may remain negligible in the deep sea environment.     

中国近海区域浮游植物生态对气候变化的响应

我国近海区域对气候变化高度敏感,浮游植物生态的变化关系到我国近海生态安全.采用重构的遥感数据等资料,分析并综述我国近海区域浮游植物叶绿素a浓度、初级生产力和浮游植物群落结构对气候变化背景下海水升温、风场等环境因子的响应.结果表明,东(南)中国海叶绿素a浓度略有上升(下降)的趋势,但浮游植物群落结构和生物量有明显的变化;其中,微微型浮游植物和甲藻占比增加,小型浮游植物物种成为海区优势种,暖水性种分布区北扩,而这与气候变化背景下海洋热动力环境的长期变化及其对营养盐供给的影响关系密切.分析还指出了气候变化对我国近海区域海洋生态影响研究迫切需要开展的若干工作.     

Review and suggestions for estimating particulate organic carbon and dissolved organic carbon inventories in the ocean using remote sensing data

Dissolved organic carbon（DOC） and particulate organic carbon（POC） are basic variables for the ocean carbon cycle.Knowledge of the distribution and inventory of these variables is important for a better estimation and understanding of the global carbon cycle.Owing to its considerable advantages in spatial and temporal coverage,remote sensing data provide estimates of DOC and POC inventories,which are able to give a synthetic view for the distribution and transportation of carbon pools.To estimate organic carbon inventories using remote sensing involves integration of the surface concentration and vertical profile models,and the development of these models is critical to the accuracy of estimates.Hence,the distribution and control factors of DOC and POC in the ocean first are briefly summarized,and then studies of DOC and POC inventories and flux estimations are reviewed,most of which are based on field data and few of which consider the vertical distributions of POC or DOC.There is some research on the estimation of POC inventory by remote sensing,mainly in the open ocean,in which three kinds of vertical profile models have been proposed：the uniform,exponential decay,and Gauss models.However,research on remote-sensing estimation of the DOC inventory remains lacking.A synthetic review of approaches used to estimate the organic carbon inventories is offered and the future development of methods is discussed for such estimates using remote sensing data in coastal waters.     

海洋生物固氮作用研究进展

近年来,海洋生物固氮作用研究已成为海洋氮循环研究热点之一,因为它补充了海洋中的结合态氮,影响着海洋氮储库的收支平衡,进而调控海洋的初级生产力,并因此与海洋颗粒有机碳的迁出以及海洋对大气CO2的吸收密切相关.海洋生物固氮作用的研究主要是在近30a开展起来的,现有观点认为全球海洋生物固氮速率为100～200 Tg/a.15↑N2示踪法和乙炔还原法是最重要的生物固氮速率实测方法,而硝酸盐异常指数法、15↑N同位素收支平衡法、卫星遥测法等则是重要的间接估测方法.束毛藻曾被认为是全球海洋最重要的固氮生物,但近年来也发现了固氮生物在微微（pi-co）级和微（nano）级的分布,表明以往基于束毛藻的固氮速率可能是被低估的.海洋生物固氮作用营养盐限制的研究主要集中在铁和磷这2个元素的作用,但目前尚无定论.在中国边缘海生物固氮作用的研究还很匮乏,少数研究表明除黑潮区外,由束毛藻所支持的固氮速率并不高.就海洋固氮作用研究的未来发展,指出今后必须在更大时空尺度上开展海洋生物固氮作用研究,以弥补现有实测数据的不足,并获取固氮微生物种类组成的准确信息,在确定海洋生物固氮作用控制因素的同时,追踪新固定氮的流向,进而为海洋氮循环提供准确信息.     

海洋酸化对浮游植物生理生态影响的研究进展

当前全球气候变化下的上层海洋变暖与酸化对以浮游植物为主的海洋生态系产生了重大影响，理解此背景下的海洋浮游植物生理生态响应，对我们理解和抑制全球气候变化具有重要意义。在全球大气二氧化碳分压（pCO₂）升高情景下，浮游植物通过光合作用、微生物循环等过程，通过不同功能群对海洋生源要素循环模式的改变，进而影响区域及全球海洋的生物地球化学循环。研究全球浮游植物对海洋酸化生理生态的响应使得我们对生物地球化学系统的认识更加全面、系统。     

Beneath the surface: Characteristics of oceanic ecosystems under weak mixing conditions – A theoretical investigation

This study considers an important biome in aquatic environments, the subsurface ecosystem that evolves under low mixing conditions, from a theoretical point of view. Employing a conceptual model that involves phytoplankton, a limiting nutrient and sinking detritus, we use a set of key characteristics (thickness, depth, biomass amplitude/productivity) to qualitatively and quantitatively describe subsurface biomass maximum layers (SBMLs) of phytoplankton. These SBMLs are defined by the existence of two community compensation depths in the water column, which confine the layer of net community production; their depth coincides with the upper nutricline. Analysing the results of a large ensemble of simulations with a one-dimensional numerical model, we explore the parameter dependencies to obtain fundamental steady-state relationships that connect primary production, mortality and grazing, remineralization, vertical diffusion and detrital sinking. As a main result, we find that we can distinguish between factors that determine the vertically integrated primary production and others that affect only depth and shape (thickness and biomass amplitude) of this subsurface production layer. A simple relationship is derived analytically, which can be used to estimate the steady-state primary productivity in the subsurface oligotrophic ocean. The fundamental nature of the results provides further insight into the dynamics of these “hidden” ecosystems and their role in marine nutrient cycling.