中海大海洋藻类生态学课件04海洋藻类生态系统

第四讲海洋藻类生态系统一、海洋环境地球表面积5,100,000,000km2，其中70.84％被海洋所覆盖；海洋面积中84％的水深超过2000m，平均深度3800m；真光层（阳光所能到达的深度）即便是在最清洁的水中，其深度也不会超过200m。WaterresourcesofthehydrosphereLocationandstateofstoredwaterAmout1012tPercentSea1,380,00098.900PolarandMountainiceandsnow16,7001.077Freshwater250.002Watervapourintheatmosphere130.001Undergroundwater2500.020Total1,396,988100.00由于在浩瀚的海洋中缺少适合大型植物生长和附着基质环境，以及自养层在整个海洋中占很小比例、大洋中缺少一些基本的营养盐，致使海洋的生产力（物质干重）不到陆地生产力的一半。各类海域初级生产力比较（如下表）Divisionofoceansintoprovincesbasedonprimaryproductionandfishproduction(Ryther,1969)ProvincePercentageoffixationArea(km2)Meanproductivity(gCarbonm-2yr-1)Totalproductivity(109tonsCarbonyr-1)FishProduction(Tonsfreshweight)Oceanic90.0326×1065016.316×

105Coastal9.936×1061003.612×

107Upwelling0.13.6×1053000.112×

107Total2024×

107（一）海洋分区SeazonationPelagicrealm(水域)1）Neriticzone：位于大陆架上的浅海海域（水深一般在200m以内）

2）Oceaniczone：大洋海域（大陆架之外的外海海域）Benthicrealm(海底)海洋地形图外海因其面积很大，在全球O2-CO2平衡中起重要作用；与外海相比，浅海的环境更为多变，尤其是温度和盐度的变化；在温带地区，近海的水温表现出明显的季节变化。Productioninneriticandoceanicwaters在单位面积上，浅海的生产力要比大洋的生产力高得多（前表）。在热带海域，近海和大洋的生产力之间的差别比温带海域大得多，如热带近海的生产力可能是外海的十倍之多；南极海域的生产力相当高，因为此处海域营养盐丰富；季节性的浮游植物水华容易发生在近海而不是大洋，而且通常不会发生在热带水域。Productivityofseveraldifferentgeographicalareas(Raymont,1980)LocationProductivityingC/m2/yearTemperateoceans70-120Continentalshelf100-160Tropicaloceans18-50Antarcticoceans100Arcticoceans<1导致近海与大洋生产力差别的因素1）植物的种类Typeofflorapresent

近海：多种生产者（海藻、海草、浮游植物等）大洋：浮游植物（例外：如马尾藻海）

因为没有可供适于大型藻类附着的基质生产者的不同，是近海生产力高于大洋生产力的重要原因。2）水深Waterdepth

近海因其水浅，浮游植物不会被带到临界线以下，全年都能有足够的光线进行光合作用；由于近岸海域有很多溶解物质和颗粒物质，能进行光合作用的深度要比相对清澈的大洋水体要浅。

近海水浅，从真光层到海底的距离较短，有机物和无机盐的快速周转维持了生产力，浅海营养盐的补充要比大洋水体快得多；而且在大洋水体，被浮游植物所固定的碳和被吸收的营养盐，会变成碎屑沉入海洋深处，离开真光层，难以再被初级生产者所利用，因此在外海中营养盐再利用的周期要比近海长得多。3）可获得性营养盐Nutrientavailability

海浪、海流、上升流的作用能够防止近海热力学分层的发生（除温带海域在夏季的分层外），水层的混合能使浮游植物获得更多营养盐。上升流能将富营养盐的深海水带到表层，上升流大多出现在大陆西海岸的热带或亚热带海域，丰富的营养盐使上升流区域成为海洋中生产力最高的地方。营养盐随着地表径流进入沿岸海域，补充能为初级生产者所利用的营养物质。径流的影响除了带来大量营养盐外，还因波浪湍流等作用将沉积物翻搅起来，降低水体透光度，且被打断的海藻、海草残体及高密度的浮游植物也会降低水体的透光度。海洋水体的垂直分布根据透光度，可将海洋水体垂直分成三部分：1）真光层Euphoticzone2）无光层Aphoticzone3）弱光层Dysphoticzone1)Euphoticzone

位于水体上部，有足够的阳光用于光合作用，在真光层，光合作用超过呼吸作用，真光层也被称为epipelagiczone海洋光合作用带

藻类依靠投射入水体中的光线生存，因此真光层中的生物丰富。真光层下限点称为光补偿点，此处光照强度只有表层的1％，且浮游植物光合作用放出的氧气量与呼吸作用吸收的氧气量相等。真光层的深度在不同海域变化很大，但不超过200m，随着纬度（在热带海域，真光层深度要比温带海域大一些）、混浊度（浑浊水体的真光层比清洁水体的浅）、季节（夏季会更深一些）而不同。2）Aphoticzone

真光层只占整个大洋极小的一部分，其余大部分水体都是完全黑暗和寒冷的。

mesopelagic：位于海洋中层

bathypelagic：位于海洋深层从1000m到海底的无光层在温度和盐度上基本没有昼夜变化和季节变化，从两极到赤道海域，水深超过1000m处水温全年均低于4℃

，因此深水动物有着表层动物所没有的广泛地理分布。在无光层生活的动物，全部都是依靠海洋有光层藻类或海草所生产的有机物质生存，Dysphoticzone

真光层和无光层之间的过渡带，此处的光强低于表层的1％，不足以维持有效的藻类生产力，呼吸作用超过光合作用。（二）不同生产者的生产力周年净初级生产力：1)coral,seaweeds,benthicmicroalgae0.5-2.0kgcarbon/m2/yr2)seagrass,saltmarshgrasses:0.5-1.5kgcarbon/m2/yr3)Coastalandoceanicphytoplankton:muchbelow0.5kgcarbon/m2/yr淡水、海水中各种初级生产者的净生产力比较珊瑚礁的高生产力：来源于珊瑚虫与动黄藻共生体之间有效的营养循环；海藻床和底栖微藻的高生产力：得益于它们附着的生活方式，生物量大，被捕食少，而且时刻可以从基质中获取营养物质。底栖海藻床所占面积只有浮游植物的0.1％，其生产力却达到浮游植物生产力的10％（Ryther，1963）浮游植物容易被浮游动物所摄食，大部分浮游植物的初级生产力是存在于浮游动物体内，因此，浮游植物的现存量对于预测初级生产力而言是有偏差的。与大型海藻相比，浮游植物自身的呼吸作用所需要消耗的生产力要低得多，因此对总初级生产力的贡献更大。近海浮游植物较外海浮游植物具有更高的生产力，这与不同的植物群落、植物密度、营养盐可获得性等密切相关。例如，在近岸海域，大部分有机物质由硅藻合成；而在大洋，则是甲藻种类占优势；其它的浮游植物类群只占总生产力的7-35％。几个海域中不同类群浮游植物对初级生产力的贡献（%）(Kondratieva,1967)PhytoplanktongroupBlackseaMediterraneanRedseaTropicalAtlantic外海近海外海近海外海近海外海近海Pyrrophyta甲藻门271572346821594Bacillariophyta硅藻门50788481470684Chrysophyta金藻门19471110568Cyanophyta蓝藻门------163Others4313684131（三）、海底地形海底地形多种多样，各种地形结合起来形成复杂的海底：1）大陆架Continentalshelf2）大陆坡Continentalslope3）大洋盆地Abyssalplain4）海底山脉Submarineridges5）海沟TrenchesorTroughs1)Continentalshelf

大陆岸外的浅水水底，是与大陆相接的非常平缓的平台，由陆地向海洋方向缓慢延伸

(平均坡度0º07’)，一般说来，大陆架的宽度每增加1公里，其水深增加2米，从高潮带到水深几百米处，不同海域的大陆架状况不同，如在加拿大东部，大陆架向外海方向延伸达400km，而在美洲的太平洋海岸只有几公里远。

intertidal/littoralzone：潮间带，位于高潮带和低潮带之间的区域。

Subtidal/sublittoralzone：潮下带，近海有效光合作用区域的大陆架（在清洁水体中可以达到200m）2）Continentalslope

大陆架前缘的一个巨大斜坡。是大陆架到大洋底的一个过渡地带。大陆坡的上限即为大陆架的外缘，这里有个明显的坡度转折，平均坡度为4°30′。世界上最陡的大陆坡是斯里兰卡岸外大陆坡，其坡度达35°—45°。大陆坡的水深比大陆架深得多，平均在200—2400米左右。大陆坡的宽度不一，大西洋大陆坡宽度为20—200公里，而太平洋大陆坡的平均宽度只有20—40公里。大陆坡的成因极为复杂，主要是由于断层作用、火山活动、海底塌方、滑坡、海底浊流作用和其它海流的侵蚀作用造成的，大量珊瑚礁的生长，对海底地形也有一定的影响。3）Abyssalplain

大洋盆地是海水最深的地区，水深一般为4600-5500米。大洋盆地中的平坦部分，称为深海平原，起伏坡度为1/1000以下，是地表最平坦的地区。大洋盆地是洋壳的组成部分。

从极地到赤道，大洋盆地的温度、盐度、溶解氧浓度几乎没有昼夜、季节、年度变化，此处没有海浪作用，海流极慢，对海底附着生活的生物没有影响。对深海环境而言，极高的压力是很显著的特征，在深度10500m处，压力达到1050个大气压，即便如此，还是有生物在此生存，如海葵、海参、甲壳类生物等。Submarineridges

从大洋盆地会隆起一些山脉，通常位于火山活动区域，又火山喷发引起。TrenchesorTroughs

大洋盆地的某些区域中存在着大范围的狭窄下陷区，大多位于太平洋的岛屿和大陆边缘，深度达7000m甚至超过11000m，目前所知的最深的海沟是马里亚纳海沟，最深点为10,911米。

Hadal：超深渊（离海面6000米以上深水）（四）深海动物食物的可获得性食物从海洋表层通过沉降作用慢慢沉到深海，生物种群在海洋上层数量很大，生物密度随着深度的增加而递减，食物颗粒物质在沉降过程中被各种动物所摄食，到达海底的数量已经微乎其微，极少量的食物导致深海动物的低密度和小体型。对深海动物而言，食物的主要来源有：1）Therainofdetritusandfaecalpellets

死亡或垂死的浮游植物、浮游动物、游泳生物、大大小小的哺乳动物、含未消化完全的动植物残体和甲壳类几丁质的排泄粪球等等，在沉降的过程中为微生物、食碎屑者、深海及海底动物提供食物。2）腐生性浮游生物Saprophyticplanktons

从有光层到海底，存在这大量的腐生性浮游生物，具有细小鞭毛，无色或者含有叶绿素，这些生物利用有光层的有机物质营异养生活，在某些食物链中可能是连接初级生产力和浮游动物及无光层底栖生物之间的一个关键链接。3）Organicmattersfromcoastalandlandregions

陆源有机物碎片（如纤维素cellulose）也可能进入深海，表层水域生产力高、靠近岛屿或大陆的海底，比远离陆地或位于低生产力水域下面的海底，可利用的食物要多。4）Dissolvedorganicmatter

深海中一些软体动物，如贝类等，能直接吸收和利用水体中溶解的物质，如糖类、氨基酸等。5）Formationoforganicaggregatesfromdissolvedorganicmatter

当水体中溶解性有机物超过颗粒有机物的很多倍时，