试论以生态系统管理为基础的海岸带综合管理以平潭岛的海岸带.ppt

第八章 海洋生态系统的分解作用与生物地化循环 第一节 海洋生态系统的分解作用 一、有机物质的分解作用及其意义 （一）什么叫分解作用 沥滤阶段（leaching phase） 分解阶段（decomposition phase） 耐蚀阶段（refractory phase） （三）分解作用的意义 促使营养物质循环，维持平衡； 维持大气氧气与二氧化碳浓度比例； 分解过程中产生的有机颗粒物为食碎屑的各种生物提供食物来源，对维持生态系统物种多样性有重要意义，也提高有机物的分解效率 ； 提高沉积物的有机质含量和改善底质的理化性状，使沉积物具有吸附和降低外来污染物危害的作用。 二、分解者类别及其在有机物分解过程中的作用 （一）微生物和原生动物是主要的分解者 生物体的表面积（S）和体积（V）之比是代谢速率的主要制约条件。 （二）分解者的协同作用提高分解效率 细菌和真菌是利用有机底物的竞争者，真菌对C/N比值高的有机物利用效率较高，对细胞壁的降解效率较高 。 小型消费者因个体小，代谢率也很高，世代周期很短，从而可通过其代谢活动促进有机物的分解。 食碎屑者虽可直接同化食物中的有机物，不过同化量较少，通过它们的摄食，对加速有机物的分解有重要的间接效应。 第二节 海洋碳循环 一、海水中的主要有机碳库及来源 （一）不同有机碳库的容量 无机碳 有机碳：POC、DOC（能否通过0.2~0.45 μm孔径 ） （二）可溶性有机物与碎屑有机物的内部来源 1. 可溶性有机物 生产者释出以碳水化合物为主的DOC，达初级生产量的10%至50%以上。 有机碎屑的水解和微生物胞外酶对有机碎屑的降解作用 异养消费者的代谢作用也有一部分DOC排出 2. 有机碎屑和有机聚集体（“海雪”） 生产者和消费者的尸体、粪团和蜕皮 海洋生物(如藻类、珊瑚)在生长过程中分泌多糖类的粘性代谢产物，通过物理化学过程(如吸附)形成细小透明的无定形颗粒状物； 被囊动物幼形类(Larvacean)的粘性“住屋”(house) 有机聚集体(the organic aggregates)或海雪(marine snow)：多介于50~1000 μm，营养物质快速循环的“活性中心”。 二、海洋水层碳的传递与转化 （一）有机颗粒物（POC）的沉降速率 POM的沉降速率与粒径大小有关 浮游动物粪团是POC垂直通量的主要组分。 POC数量在大洋区的垂直分布规律：表层及次表层数量丰富，其下方逐渐减少，而在深洋水中一直保持着相对恒定的低含量状态。 POC从真光层向下输出通量在不同海区以及同一海区的不同季节有很大差别。 通常认为，在浅海区可有5%~50%的初级生产能量到达海底，而在大洋区的这个数值只有1%~9%。 POC的沉降率还与初级生产力有关 （二）水层有机物的分解效率 （三）海洋水层碳的传递与转化 三、沉积物中有机物质的分解 （一）底栖-水层耦合及沉积物的垂直结构 1. 底栖-水层耦合（benthic-pelagic coupling） 海洋生态系统通过能流和物流的传递而将水层系统和底层系统融为一体的各种相互作用的过程。 生物沉降：滤食性动物通过摄食活动去除水层中的 POM使之作为粪球被沉降到沉积物表面或内部的过程，加速水层有机颗粒沉降。 ⑴ 海洋绝大部分（除深海热泉环境外）底栖生物群落依赖源于水层的有机物质为生; ⑵ 在浅水区，部分水层生物也摄食浅水层的底栖生物; ⑶ 海洋浮游生物和底栖生物通过其不同的生活史阶段既利用水层又利用底栖环境; ⑷ 从表层下沉到达底层的有机物质不仅为深水底栖生物群落提供食物来源，同时通过底栖系统内生物的分解作用释出无机营养盐，最终又回到表层水为浮游植物所利用。 2. 海洋沉积环境的垂直结构 底栖动物 化能合成细菌 厌氧细菌 （二）有氧沉积物中有机物的分解 在沉积物表层，有机物质经氧化降解而分解，终产物是氧化态的无机化合物（CO2、NO3－）。 中小型和大型底栖动物通过摄食活动促进了营养物质的再生 大型动物还起着对有机碎屑的“粉碎者”的作用 生物扰动（bioturbation）：底栖动物通过摄食、建管、筑穴以及对沉积物的搬运、混合过程改变了沉积物的物理化学性质，影响有机物质的分解过程。 （三）缺氧沉积物中有机物的分解 发酵作用（fermentation） 硝酸盐还原和脱氮作用（nitrate reduction and dinitrification） Mn和Fe还原作用（manganese and iron reduction） 硫酸盐还原作用（sulfate reduction）甲烷的产生（methanogenesis） 四、有机物在海底的埋藏 在稳定状态下，沉积＝再生＋埋藏(腐殖质 ) 不