讲座7海洋低氧现象

1、海洋低氧现象海洋低氧现象Ocean Hypoxia海洋化学进展海洋化学进展讲座讲座7 7陈陈 敏敏厦门大学海洋与环境学院厦门大学海洋与环境学院Oregen 2006 hypoxia event渔业资源丰富的海域，但渔业资源丰富的海域，但2006年：年：成千上万鱼蟹、海星、海参的残骸成千上万鱼蟹、海星、海参的残骸堆积在海底或散落在海滩上。堆积在海底或散落在海滩上。Oregen 2006 hypoxia event风生上升流风生上升流Oregen 2006 hypoxia eventOregen 2006 hypoxia event定义定义低氧或缺氧：低氧或缺氧： 对需氧水生生物的生理或行为产生有

2、害影响的氧环对需氧水生生物的生理或行为产生有害影响的氧环境，如生长速率、繁殖能力、多样性、死亡、次级生境，如生长速率、繁殖能力、多样性、死亡、次级生产力、渔业产量等。难以定义某一产力、渔业产量等。难以定义某一DO为低氧或缺氧，为低氧或缺氧，因为不同生物、不同生长期、不同行为会有不同响应。因为不同生物、不同生长期、不同行为会有不同响应。DO对水生生物的影响对水生生物的影响DO(mg/L)对水生生物的影响对水生生物的影响5生物生长受抑制生物生长受抑制2生物离开，拖网无法捕捉到大型动物生物离开，拖网无法捕捉到大型动物0.5穴居生物从沉积物爬出，持续时间长将死亡穴居生物从沉积物爬出，持续时间长将死亡0

3、.2沉积物变黑，海底形成硫氧化细菌沉积物变黑，海底形成硫氧化细菌0H2S形成形成定义定义低氧（低氧（hypoxia）：）：通常通常2 mg/L（30%饱饱和度），不同作者有和度），不同作者有不同定义不同定义缺氧（缺氧（Anoxic）：）： DO=0定义定义死亡区（死亡区（Dead zone）：）： 路易斯安娜附近海域，当水中路易斯安娜附近海域，当水中DO低于低于2 mg/L时时（1972年），底拖就无法捕到海虾，当地人将这些水称年），底拖就无法捕到海虾，当地人将这些水称为为“dead water”。路易斯安娜。路易斯安娜“The Morning Advocate”报纸的一名记者将其描述为报纸的

4、一名记者将其描述为“dead zone”（1981年）。年）。 一般用于描述含氧量正常的海水发生氧缺乏，并导一般用于描述含氧量正常的海水发生氧缺乏，并导致大型动物迁移或死亡的沿岸海域，该术语并不适用于致大型动物迁移或死亡的沿岸海域，该术语并不适用于永久氧缺乏的陆架、陆坡海域。永久氧缺乏的陆架、陆坡海域。海洋低氧类型海洋低氧类型自然低氧现象：自然低氧现象：地质时期存在、存在于海洋较深层地质时期存在、存在于海洋较深层 OMZ、上升流区、上升流区人为低氧现象：人为低氧现象： 受人类活动输送营养盐影响的沿岸海域、河口区受人类活动输送营养盐影响的沿岸海域、河口区氧极小值区（氧极小值区（OMZ）l 描述水

5、体相对上、下层具有更低氧的特征描述水体相对上、下层具有更低氧的特征l 一般一般DO未低至未低至“hypoxia”水平水平l 地球低地球低DO的最大面积所在的最大面积所在l OMZ大多介于大多介于100-1200m，一般长期存在，一般长期存在氧极小值区（氧极小值区（OMZ）l OMZ形成的影响因素：形成的影响因素： （1）高的上层初级生产力；）高的上层初级生产力； （2）老的水团年龄；）老的水团年龄； （3）不活跃的海流。）不活跃的海流。l OMZ驱动过程：驱动过程：全球变化全球变化Helly and Levin, 2004Helly and Levin, 2004StrammaStramma等

6、，等，20082008上升流系统上升流系统东部边界流：东部边界流： （1）全球海洋最高初级生）全球海洋最高初级生产力，达产力，达973 g/m2/a （2）不到全球海洋面积）不到全球海洋面积0.5%，贡献全球渔业产量，贡献全球渔业产量7% （3）所提供营养盐支持的）所提供营养盐支持的生产力未被完全摄食，有机生产力未被完全摄食，有机物大量沉降，导致低氧物大量沉降，导致低氧 （4）自然过程主导）自然过程主导秘鲁沿岸上升流秘鲁沿岸上升流El-Nino非非El-Nino沿岸海域沿岸海域富营养化富营养化l 人类活动导致输入海洋的人类活动导致输入海洋的N、P增加，增加，Si变化不大变化不大l 沿岸海域生产

7、力提高，生物种群结构发生变化沿岸海域生产力提高，生物种群结构发生变化水体富营养化与低氧的关系水体富营养化与低氧的关系黑海黑海沿岸海域富营养化的生态效应沿岸海域富营养化的生态效应l 低氧或缺氧低氧或缺氧l 有害赤潮有害赤潮l 降低光穿透降低光穿透l 水生物的减少水生物的减少l 营养级及食物网的改变营养级及食物网的改变l 生物资源的影响生物资源的影响l 生态旅游的影响生态旅游的影响沿岸海域低氧的发展与维持机制沿岸海域低氧的发展与维持机制l 层化水体：层化水体： 分离底层水，溶解氧向下扩散受限制分离底层水，溶解氧向下扩散受限制 季节层化循环季节层化循环 l 有机物的降解有机物的降解 降低底层水氧含量

8、降低底层水氧含量l 某些区域易发生，取决于水体更新能力某些区域易发生，取决于水体更新能力沿岸海域低氧区的分布沿岸海域低氧区的分布l 波罗的海：波罗的海：84000 km2l 黑海西北陆架区：黑海西北陆架区：40000 km2l 墨西哥湾北部：墨西哥湾北部：21000 km2l 亚德里亚海北部亚德里亚海北部l 北海南部海域北海南部海域l 其他沿岸海域、河口区：纽约湾、切萨皮克湾、其他沿岸海域、河口区：纽约湾、切萨皮克湾、 长岛峡湾、努思河口、长岛峡湾、努思河口、 长江口等长江口等沿岸低氧区的全球分布沿岸低氧区的全球分布沿岸海域低氧区的全球分布沿岸海域低氧区的全球分布沿岸低氧区的演化沿岸低氧区的演

9、化Oregen沿岸海域沿岸海域沿岸低氧区的演化沿岸低氧区的演化Baltic Sea8-9月月1-3月月沿岸低氧区的演化沿岸低氧区的演化 Chesapeake Bay and Gulf of Mexico沿岸低氧区的演化沿岸低氧区的演化 Chesapeake Bay沿岸低氧的危害沿岸低氧的危害Gulf of Mexico沿岸低氧的危害沿岸低氧的危害海域海域影响面积影响面积（km2）底栖生物底栖生物响应响应底栖生物底栖生物产量产量渔业响应渔业响应路易斯安路易斯安娜陆架娜陆架15000死亡死亡正常正常存在压力，但仍具存在压力，但仍具高产量高产量卡德加特卡德加特海峡海峡2000大量死亡大量死亡降低降低

10、挪威龙虾资源崩溃；挪威龙虾资源崩溃；底层鱼类减少底层鱼类减少黑海西北黑海西北陆架陆架20000大量死亡大量死亡正常正常底层鱼类减少，浮底层鱼类减少，浮游种类增加游种类增加波罗的海波罗的海100000消失消失无无底层鱼类减少，浮底层鱼类减少，浮游种类增加游种类增加沿岸低氧的危害沿岸低氧的危害PycnoclineCoolDarkWarm降低富营养化，减少沿岸低氧降低富营养化，减少沿岸低氧全球变化与人类活动对海洋低氧的影响全球变化与人类活动对海洋低氧的影响结结 语语It is clear that no other environmental variable of such It is clear that no other environmental variable of such ecological importance to estuarine and coastal marine ecological importance to estuarine and coastal marine ecosystem around the world has changed so drastically in ecosystem around the world has changed so drastically in such a short period of time,