海洋营养元素课件.pptx

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1、一、营养盐的构成海洋植物与动物生长所必需的元素所有生物必需元素部分生物必需元素少量生物必需元素H、C、N、O、Na、Mg、P、S、Cl、K、Mn、Ca、Fe、Co、Zn、SeSi、V、Co、Mo、I、B、F、Cr、Br、Ru、SnLi、Al、Ni、Sr、Ba微量/痕量营养盐：Fe、Mn、Co、Zn、Se等主要营养盐：N、P、Si；海洋初级生产过程和食物链的基础营养盐的构成二、营养盐循环含量与分布不均匀，存在明显的季节与区域变化一、海洋氮循环在气候变化中的作用第2节氮的生物地球化学循环生物体重要组成元素地球大气的初始氧化Berman-Frank等,2003,Res.Microb

2、iol冰期—间冰期大气CO2变化变化机制？共识：海洋的作用Sigman&Boyle,Nature,2000假说三：海洋反硝化作用机制（Ganeshram等，Nature,1995；Altabet等，Nature,1995；Ganeshram等，Paleoceanogr.,2000）冰期时海洋反硝化作用降低增加海洋结合态氮储库激发生物生产力有机碳输出通量增加吸收更多大气CO2三个假说假说一：陆架侵蚀机制（McElroy,Nature,1983;Culter等,EPSL,2003）冰期海平面低陆架区暴露于空气间冰期累积的有机物风化侵蚀增加海洋结合态氮储库促进光合作用吸收更多大气C

3、O2假说二：海洋固氮作用机制（Falkowski,Nature,1997;BroeckerandHenderson,Paleooceanogr,1998;Michaels等,Oceanography,2001；Karl等,Biogeochemistry,2002）冰期大气Fe沉降通量增加海洋固氮作用增强增加海洋结合态氮储库激发生物生产力有机碳输出通量增加吸收更多大气CO2启示海洋氮储库变化可能是导致冰期—间冰期海洋生物生产力和大气CO2变化的原因。了解海洋氮循环对于阐释海洋生态系功能和全球气候变化具有重要意义。氮循环一直是海洋科学经久不衰的热点研究领域。全球海洋氮收支平衡的估

4、算海洋氮循环研究现状对各形态氮含量与分布有一定了解，对循环路径有定性认识，但有关氮循环关键过程的速率特征缺乏信息。二、氮的存在形态与储库价态分子式名称+5NO3-硝酸盐+4NO2二氧化氮+3NO2-亚硝酸盐+2NO一氧化氮+1N2O氧化亚氮0N2氮气-1NH2OH羟胺-2N2H4肼（联氨）-3NH3氨气NH4+铵盐RNH2有机胺海洋氮储库储库氮储量（1015gN）所占份额（%）海洋植物0.300.001海洋动物0.170.0007微生物0.020.00006无生命的溶解有机物5302.3无生命的颗粒有机物3-2400.01-0.1氮气2200095.2氮氧化物0.20.009

5、硝酸盐5702.5亚硝酸盐0.50.002铵盐70.03合计100各种形态氮的浓度形态开阔大洋表层水开阔大洋深层水沿岸海域海水河口水体泻湖水体（M）N28001150700~1100700~1100—NO3-0.2350~300~3500.1~2.7NO2-0.1<0.10~20~300.02~0.16NH4+<0.530~250~6000.02~1.7DON533~105~1502~70PON0.4<0.10.1~21~100—各形态氮之间的分配BermanandBronk,2003三、海洋氮循环路径氮的主要输入途径：（1）火山活动（NH3）：各种无机（NO3-、NO2-

6、、NH4+）和有机形态（DON、PON）的氮（2）河流：各种无机（NO3-、NO2-、NH4+）和有机形态（DON、PON）的氮（3）大气：N2海洋氮循环及其关键过程海洋生物活动及其导致的氮形态转化四、海洋氮循环关键过程1、氮的生物吸收2、生物固氮作用3、硝化作用4、反硝化作用氮的生物吸收开阔大洋的初级生产往往受氮所限制。由于大部分浮游植物无法直接利用N2，它们必须通过吸收溶解态氮（NO3-、NO2-、NH4+、尿素）来满足其光合作用需要。海水溶解氮进入细胞壁后，通过一系列酶的作用和合成代谢反应，最终转化为蛋白质：氮的生物吸收如果将混合了溶解态尿素、氨盐、亚硝酸盐和硝酸盐的溶

7、液来培养浮游植物，浮游植物利用低价态氮的速率最快。在沿岸海域，尿素由于有较快的产生速率，生物对其的吸收也比较重要。氮的生物吸收某些原核生物通过固氮酶将N2转化为N化合物（如NH4+,DON等）的过程。该过程所释放的N化合物为浮游植物和其他微生物提供N营养盐。生物固氮作用生物固氮作用在海洋碳、氮循环中的作用北太平洋HOT时间系列站（Karl等，Nature，1997）蓝藻类、异养细菌类和光合细菌类。蓝藻类（cyanobacteria）：束毛藻属（Trichodesmiumspp.），包括铁氏束毛藻（T.t