海洋生物

第二章

太阳辐射，即光照，它是地球（陆地和海洋）最重要的生态因素之一。 光合作用有效光辐射的作用 ：

A：为视觉动物提供光源，使其感应环境的变化； B：为植物光合作用提供所需辐射能量。 海洋的三个垂直带 ⑴ 真光层、透光层： 在这一层，光照量能够充分满足植物生长和繁殖的需要，其光合作用的生产量超过植物的呼吸消耗。

真光层的深度：在浑浊的近岸水域，真光层的深度自海表面向下只有20m或更少，而在大洋水域，深度可达到150m。 ⑵ 弱光层：

这一水层，光照较弱，植物不能有效的生长和繁殖，24小时内植物呼吸作用所消耗的量超过了光合作用所产生的量。

清澈的沿岸水深度由80m～100m向下延伸200m以下。在这一水层，活体浮游植物是可以存活的，鱼类和某些无脊椎动物还有视觉。

3）无光层：这一层位于从弱光层下限直到海底。这一层内没有从海面透入的具有生物学意义的光照。这一层没有植物生存，主要是一些肉食性和碎食性的种类。

注意：以上各层界限的深度在不同海区的具体情况，将随纬度、季节和水体透明度的影响而有变化。

最适光照强度

光合作用的速率在一定范围内与光照强度成正比，即随着光照强度的增加，植物光合作用速率逐渐增大。光照强度达到最适值时，光合作用速率即达到最大值，这时的光照强度称为最适光照强度。超过或低于该值光合作用速率都会降低。 补偿深度

太阳辐射进入海水中，光照强度随着海水的加深而减弱，同时植物的光和作用速率也随着减弱。当至某一深度，光合作用产生氧气的量，恰好等于植物呼吸作用时消耗氧气的量，这一光照强度即称为补偿点或称补偿光强度。 补偿点所在深度称补偿深度。

补偿深度以上的水层通常称为光合作用带。通常，补偿深度亦为真光层的下限。

1.混合层：由风和浪产生的湍流混合含热量较多的表层海水和下层海水，从而在低纬度和中纬度海域形成了一个从表层到几米或数百米的几乎是均匀温度的表面混合层

2.永久性温跃层：在开阔海洋表面混合层下，从200～300m深至1000m处，温度迅速递减，这一温度梯度最陡的水层称为永久性温跃层。 该层温差可达20℃。

3.密度跃层：永久性温跃层上部与表层较暖的低密度水密度变化一致，下部与底层冷的高密度水密度变化也是一致的，因而在永久性温跃层存在密度迅速变化的区域，这一区域称为密度跃层。

4. 季节性跃层：在温带气候中，由于在夏天风力减弱而太阳辐射加强，使得海水表层温度升高，在几乎没有湍流的情况下形成热分层，这一分层在秋季，表层水变凉，强风引起湍流后被破坏。那么这一夏季出现而秋冬季消失的热分层称为季节性跃层。

你认为月光在海洋学中的生物学作用是什么？

大部分海洋动物（包括底栖和水层的）是变温的，但多数陆地动物（鸟、哺乳类）是恒温种类，你能解释这种差异吗？

第四章 一．光照

藻类光合作用与辐照度的抛物线关系 Pg=Pmax[I]/（Ik+[I]) h)] 光合作用(P) /[mg C/ (ml ·Pmax 光抑制 Pn ?P ?I＋ 0 － IC IK Pg 呼吸 补偿点 光强(I)/[Cal/(cm2 · min)]

1.光合作用与藻种的关系：不同的浮游藻类有不同的最大光合作用速率（Pmax）和光合作用半饱和常数（IK），即使同种藻类，对光合作用的反应随时间改变。

2. 光合作用与环境因子的关系：一般说来，曲线的初始斜率（△P/△I）反映了细胞本身光合作用生物化学的生理变化(即光依赖反应)；曲线的上限反映了环境中参数的改变,如营养和温度等对光合作用的影响。

图6.3 光合作用对光强变化的反应(引自Parsons et al. 1984) 3. 最大光合作用速率（Pmax）值一般在较高的温度和营养盐度下会增加，但是增加的速率（初始斜率）更加依赖于细胞自身的性质。

不同种类、不同纬度、不同季节的Ik不同，与适应性有关。

1.不同浮游植物种类对光的反应不一样，因此Ik 和Pmax 的值也因种而异。 2.即便是同一个种，Pmax 也会随环境的温度、营养盐供应的不同而有改变。 比生长率(相对单位) 1.0 蓝绿细菌 绿藻 0.5 甲藻 0 0 50 100 150 光强/[μmol/(m2·s)] 200 250 硅藻 图6.4 4类海洋浮游植物光合作用的增长率与光强的关系示意图(Raven & Richardson 1986, 转引自陈长胜 2003) 海洋表层是不是光合作用最强的部位呢？

1.补偿深度：光合作用与呼吸作用相补偿； 2.补偿光强：补偿深度处的光强；

3.补偿深度是会变化的。纬度、季节、天气、浊度、时间、海况对补偿深度的影响。在近岸区，补偿深度仅十几米至几十米，而在大洋区，补偿深度可能超过100 米。

0 10 20 30 40 50 60 总初级生产和呼吸作(任用意单位) 1 2 3 4 深度/m 呼 吸 作 用 光合作用 1 2 3 净初级生产 图6.5 中 纬度海区晴天的初级生产与深度(的引关自T系ait 19 81 )二、营养盐

（一）浮游植物生长需要的营养物质

Redfield比值： C：N：P原子比率 = 106：16：1 海洋整体缺氮，部分海区缺磷

营养盐的概念：除了上述需要量大的无机营养盐外，浮游植物还需要从海水中吸收微量的

Ca、Fe、Cu、Zn、Mn、Mg、Na、K 等元素，它们与构造细胞结构性成分和维持正常细胞功能（包括离子传递、酶活性和渗透调节等）有关。有的浮游植物生长还需要一些维生素（如B12、生物素和硫胺素等微量有机物）

（二）海水中营养盐含量与浮游植物生长的关系 1.酶动力学方程：

μ=μmax · N / (KN + N）

μ：特定营养盐浓度N 时的生长率； N：介质浓度；

μmax：浮游植物的最大生长率；

KN：生长率等于1/2 μmax 时的营养盐浓度，半饱和常数

比生长率(μ) μmax 1/2μmax KN 营养盐浓度(N) 图6.6 营养盐浓度与藻类生长率的关系 (引自Kaiser et al. 2005) 2.最大吸收速率（μmax）

反映细胞营养水平和环境限制程度的指标 随环境而变

吸收半饱和常数（KN）

比生长率(μ) μmax 1/2μmax KN 营养盐浓度(N) 种群竞争限制性营养盐能力的一个重要指标

图6.6 营养盐浓度与藻类生长率的关系 (引自Kaiser et al. 2005) 三．Fe在海水中的分布很不均匀，不同海区补充特点不同。

在近岸区，Fe 可由陆源补充，一般不会成为初级生产力的经常性限制因子。