高产的水生生态系统
实现高速率的初级生产,水生植物社会必须实现高速率的光能量的集合和一个有效的利用这种吸收能量的光合系统,其次是光合作用的产物转换成新的细胞物质。在本节中,我们关心的是一些自然和人为生态系统管理的方式来做到这一点。
我们前面已经讨论了(3章,9和10),主要的限制水生光合作用由植物的竞争与其他吸光光子组件——水,CDOM,非生物性浮游物-水介质中。最有效的策略,水生植物可以减小到最低程度,光合作用是有限的,缺乏光线充分附着于表面深度浅,确保每天的大部分时间里充分的光线可以允许活跃的光合作用。底栖生物,而不是通过“选择”浮游,植物避免被携带的问题水循环到深处,光线不足的增长。此外,附着底栖植物,由于水运动(潮汐、洋流,风致循环),利用营养物质在一个更大的体积比在其附近。non-motile浮游植物的成员,
相比之下,携带在移动质量的水,所以没有机会找到新的营养供应。的底栖生物菌群的成员——海草在海洋水域和各种各样的新鲜水域水生被子植物,有额外的优势,他们可以推出从沉积物中营养物质增加。
因此毫不奇怪,最具生产力的自然水生植物群落是底栖生物。在海洋水域最富有成效的系统是棕色海藻床、海草床和珊瑚礁。海带,褐藻属植物和Macrocystis,茂密的森林亚沿岸带的形式多岩石的海岸在清凉的水里。根据曼和查普曼(1975),这些植物实现年度净生产速度范围1000 - 2000 g 2厘米”。潮间带褐色海藻如墨角藻属和Ascophyllum温带和亚北极纬度的年度净产量500 - 1000 g厘米”2。热带浅海地带海草床由属Thalassia实现年度净产量的500 - 1500 g厘米”2,在温带水域,床位由属目前等修复在100年到1500年gcm ~ 2。在伊大洋洲草地在地中海,Pergent et al。(1997)估计,每年32 36%的碳固定的形式存储在沉积物的根状茎和茎鞘。地球作为一个整体,Duarte和Chiscano(1999)计算,文献资料的基础上,30种,平均海草年产1012克干重m ~ 2年对应“1 ~ 340 gcm ~ 2 yr_1。他们估计的平均剩余碳产生的海草全球每年约0.16 Gt,相当于总数的15%全球海洋碳生产过剩(即净二氧化碳吸收海洋生物群)。
在珊瑚礁主要生产的是由多细胞藻类和海草,以及共生黄藻活细胞内的珊瑚。每年总初级生产在珊瑚礁通常的范围300 - 5000 g,968 2.801厘米”
如果光合作用的直接产品,本质上是碳水化合物,用于细胞生长和乘法、蛋白质、核酸和其他细胞成分必须合成,矿物营养需要。水生植物面临的一个问题是,在一年的时间,当太阳能高海拔有利于光合作用在任何一个物种,它支持在所有这样的最大潜能初级生产也一段时间的低营养水平在水里。某些生产褐藻属植物绕过这个问题通过分离的最大增长的时期
最大的光合作用。667831862年夏天,植物光合作用的产物积累的形式甘露醇和laminaran,但增长缓慢。在冬天,虽然光强度很低,水中的营养水平是最高的,这是当海带快速增长为代价的储存的碳水化合物。
把整个世界海洋,大部分由浮游植物的初级生产。在沿海湾和河口,然而,一般情况下,底栖大型植物占大部分的初级生产。圣玛格丽特湾,新斯科舍省,加拿大曼(1972)发现,海藻(主要是褐藻)生产率平均在整个海湾的138平方公里603 gcm ~ 2 yr_1,比190年gcm ~ 2 yr_1浮游植物。美国北卡罗莱纳在新港河河口,海草的贡献主要年产量估计phytoplankton.1350的2.5倍
床淹没在内陆水域大型植物的生产力与海洋大型植物。在温带,范围从低于10到500 gCm ~ 2 yr_1,而在热带地区年产量可能超过1000 gCm ~ 2.1455
的主要因素负责phyto-plankton的产量低、底栖植物相比,是,正如我们已经指出的,较低的平均辐照度他们得到的结果垂直循环。一个解决这个问题,采用蓝绿藻(§12.6),是上市的进化机制使藻类垂直移动在适合他们的水深度,没有(如鞭毛藻类)需要不断牺牲能源驱动鞭毛。这可能部分解释,最高的自然水体浮游植物生产力是由蓝藻:年度净收益从这些水体通常在该地区的300年到1000年gCm ~ 2但值在该地区2000年gCm reported.520 ~ 2
循环问题也在一定程度上解决了如果水体很浅,这样的细胞不会变得非常远离光线。这是解决方案一般采用人工高产污水等水生生态系统氧化池大众文化或藻systems1342高速率的浮游植物的初级生产的目的:10 - 90厘米深处是常用的。一般安排在这样的系统,矿物营养过剩,因此初级生产的速度不相上下的供应速度的限制,系统和二氧化碳,有时也。班尼斯特(1974 a, b, 1979)
开发了一种浮游植物生长的理论治疗矿物养分,CO2-saturated条件下通过的稳态增长率可以表示为一个函数的事件辐照度和细胞的光合和呼吸的特点。高盛(1979 a, b)已经全面回顾了户外藻类的大众文化的主题。他总结道,收益率超过30到40 g干物质m - 2天(相当于-5000到7000 gcm ~ 2 yr_1)不太可能超过:到目前为止,取得了这样的利率只持续很短(不到一个月),和从长远来看,收益率10到20 gm-2day-1更典型。在这类系统中一个至关重要的限制因素是光合作用的光饱和。即使在非常密集开发藻悬浮液,表面附近的细胞暴露于irradi-ances远高于其饱和分。高生产力的三个要求列在本节的开始,这些细胞将光能量的收集率高,和(考虑到充足的营养供应)快速转换的新型电池材料光合作用的产物:他们将缺乏有效利用光合作用吸收能量的,因为他们的羧化作用系统将无法跟上高激发能的到来。藻类无力增加光合速率线性与辐照度一直到充满阳光可能仍是一个不可逾越的障碍的路径增加收益率从室外大众文化。发展,通过突变或基因工程,藻类型与羧化酶和降低色素增加内容将不是一个解决方案,因为这些细胞会不适应现有低光强度在更大的深度。至关重要的是,藻类悬浮密度应该足够深,吸收几乎所有的入射光。这意味着一个梯度的辐照度,从满阳光附近的黑暗,悬挂内必须存在,没有一种海藻可以优化适应所有在场的强度。 In principle, a laminar arrangement with a range of algal types stacked one above the other in thin layers separated by transparent boundaries, with the most Sun-adapted type at the top and shade-adapted type at the bottom, could increase the yields, but the technical problems and capital cost would be considerable.
Krause-Jensen和Sand-Jensen(1998),一个广泛的文献回顾的基础上,确定叶绿素浓度之间的一般关系,光衰减和净光合作用,在浮游植物群落、大型植物站和microalgal垫可以到达。在海里,浮游植物的叶绿素a浓度一般在0.02到0.2 mgm-3范围
米高梅的贫瘠地区,0.5到10.0 ~ 3在生产水域(上升流区域,富营养的沿海)和介于两者之间的中滋育的地区。在内陆水域富营养化,叶绿素a浓度可以增加到100米高梅~ 3或更多。大型植物站,Krause-Jensen和Sand-Jensen估计体积叶绿素a浓度范围在200 - 15 000米高梅~ 3。底栖生物microalgal垫叶绿素a浓度最高——700000美高梅~ 3。随着叶绿素浓度增加,透光区减少从稀疏的浮游植物群落,> 100厘米/米大型植物,< 1毫米密集microalgal垫。压缩的透光区伴随着相应增加光合作用单位体积。积分光合作用(单位面积上的光合作用),然而,有一个上限~ 60更易O2m ~ 2 hr_1,中午时分,这是通过密集的大型植物和浮游植物的大部分的社区入射光捕获的植物。底栖生物microalgal垫没有出现能够达到如此高,显然是无法超过~ 38 mmolo2m ~ 2小时~ 1。浮游植物密度和大型社区,最大积分时似乎已经实现了植物光合作用捕获多达50%的入射光,没有进一步的好处得到更高比例的光捕获,表明二氧化碳交换等其他因素限制生产率高种植密度积分。
一种特殊的生产力水生系统最近几十年已经变得更加普遍,被称为有害藻华(赤潮),或者有时赤潮或棕色的潮汐,尽管并不是所有的红色或棕色潮汐是有害的。60到80浮游植物物种已报告是有害的,90%是鞭毛虫,主要是腰鞭毛虫。1233是peridinin岩藻黄质颜料传授的藻类特征颜色的水。这个话题一直在回顾一个特殊问题,有害藻华的生态学和海洋学,海洋湖沼学和(42卷,5号,1997),在研讨会上的分子,细胞和的地步有毒和有害藻华的基地,美国Phycological学会,1998年,论文发表在杂志上的藻类学(35卷,6号,1999)。
有害藻华可以有各种各样的不良影响,但会导致最关心的是生产一些物种的有毒代谢物,可以杀死其他海洋生物,包括鱼类,贝类,
哺乳动物和鸟类,也可以毒害人类。1232、906这些花朵造成重大的经济损失水产养殖-养殖鱼类和培育贝类在世界各地的许多沿海站点。人为增加营养丰富的沿海水域被认为扮演一个角色的增加发生赤潮。在甲藻、最坏的罪犯,这正如我们前面提到的对湍流(§11.3)尤其敏感,布鲁姆发展是青睐的分层。居住舱Smayda (1997 b)表明鞭毛虫进化适应性四个协助他们bloom-forming倾向。进行垂直迁移的能力使他们能够获取固定的含氮的硝酸盐pycno-cline下面层。许多鞭毛虫有能力吸收溶解和/或颗粒有机物的水。一些物种排泄化合物抑制增长的其他成员phytoplank-ton(变异化学的种间竞争)。他们保护他们免受放牧的排泄icthyotoxins小鱼和/或毒素,保护他们免受放牧桡足类(他感作用防御捕食)。
对于一个特定的有毒赤潮腰鞭毛虫,Karenia短(原名Gymnodinium谕令)在墨西哥湾,物理和生态事件,导致它成为占主导地位已经被详细研究。1437年、1436年佛罗里达西海岸,赤潮的k .短后零星出现上半年的20世纪,自1945年以来,几乎每年都有发生。在西方墨西哥湾,德克萨斯州,k短赤潮,以前少见,现在成为年度发生。1436的基础上主要研究项目涉及大量的工人和许多机构,沃尔什et al。(2006),早期作品由沃尔什和Steidinger(2001),取得了工作假说来解释这一现象。湿沉积富含铁的尘埃,运输在跨大西洋的风撒哈拉沙漠,允许,在这些已经部分归功于富磷水域,固氮藻青菌,束毛藻属,绽放在这否则缺氮的海水上生长,从而为其他浮游植物提供固定的氮。在岸上升流的种子数量的k短发生在沿海表层水,因为他们的高水平的CDOM,光抑制icthyotoxic k短是缓解,允许一个小红潮的水平- 1 mgchl ~ 3。鱼死亡随之而来,死鱼作为补充营养来源,导致大型赤潮-10浓度mgchl ~ 3,足以
这个有点光敏物种提供足够的曲棍球。沃尔什等人注意Karenia种虫害,尤其是在过去的十年中,造成有毒赤潮类似世界各地的沿海栖息地,顺风的戈壁,辛普森,伟大的西方和喀拉哈里沙漠,表明这是一个全球应对荒漠化和富营养化。
继续阅读:指数生物
这篇文章有用吗?
读者的问题
-
斯文7天前
- 回复
-
詹姆斯7天前
- 回复
-
洛伦佐7天前
- 回复
-
朵琳1个月前
- 回复
-
harri1个月前
- 回复
-
d1个月前
- 回复
-
Asfaha1个月前
- 回复
-
马格努斯1个月前
- 回复
-
滚刀1个月前
- 回复
-
Geronima1个月前
- 回复
-
Asmeret1个月前
- 回复
-
格拉茨1个月前
- 回复
-
阿曼1个月前
- 回复
-
利亚3个月前
- 回复
-
sanna-leen4个月前
- 回复
-
Samuele4个月前
- 回复
-
巴西利奥5个月前
- 回复
-
约玛•5个月前
- 回复
-
男人5个月前
- 回复
-
迪安娜5个月前
- 回复
-
佩特5个月前
- 回复
-
AATIFA5个月前
- 回复
-
克里斯汀沃格特6个月前
- 回复
-
后面6个月前
- 回复
-
卡拉6个月前
- 回复
-
史蒂文6个月前
- 回复
-
KLAUDIA6个月前
- 回复
-
芭芭拉6个月前
- 回复
-
黛西6个月前
- 回复
-
塞拉西一世6个月前
- 回复
-
唐纳森的岩洞里6个月前
- 回复
-
FILIBERT6个月前
- 回复
-
米蕾6个月前
- 回复
-
埃米利亚诺·6个月前
- 回复
-
negassi7个月前
- 回复
-
杰西卡7个月前
- 回复
-
洋槐7个月前
- 回复
-
silvestro7个月前
- 回复
-
诺拉7个月前
- 回复
-
伊芙琳7个月前
- 回复
-
tove7个月前
- 回复
-
virpi7个月前
- 回复
-
franziska7个月前
- 回复
-
利昂娜桑多瓦尔市7个月前
- 回复
-
维吉尼亚州7个月前
- 回复
-
莱拉MAZZANTI7个月前
- 回复
-
罗达7个月前
- 回复
-
凯文8个月前
- 回复
-
拉姆齐8个月前
- 回复
-
卡门·威廉姆森8个月前
- 回复
-
进行曼迪埃伯哈特8个月前
- 回复
-
annet8个月前
- 回复
-
艾莉辛克莱8个月前
- 回复
-
来访的8个月前
- 回复
-
伊阿古踏上归途8个月前
- 回复
-
杜米尼克埃切尔伯格8个月前
- 回复
-
阿马斯8个月前
- 回复
-
当归8个月前
- 回复
-
圣西罗球场8个月前
- 回复
-
piia-noora julin8个月前
- 回复
-
Ajay8个月前
- 回复
-
罗宾8个月前
- 回复
-
renata8个月前
- 回复
-
dorthy8个月前
- 回复
-
法尔科8个月前
- 回复
-
rosanna8个月前
- 回复
-
艾米丽8个月前
- 回复
-
米卡8个月前
- 回复
-
马克西米利安8个月前
- 回复
-
sesuna8个月前
- 回复
-
JUHANI8个月前
- 回复
-
卡拉8个月前
- 回复
-
桑特西西里岛舞蹈8个月前
- 回复
-
arnor1年前
- 回复
-
Tuulia Tiilikainen1年前
- 回复
-
威廉1年前
- 回复
-
kerttu kemppainen1年前
- 回复
-
茉莉花Paija1年前
- 回复
-
阿斯马拉1年前
- 回复
-
弗雷德1年前
- 回复
-
黛米1年前
- 回复
-
维多利亚1年前
- 回复
-
马修1年前
- 回复
-
ZEMZEM1年前
- 回复
-
adalfredo1年前
- 回复
-
Fethawit1年前
- 回复
-
Ismo1年前
- 回复
-
柯蒂斯肯尼迪1年前
- 回复
-
贾登·1年前
- 回复
-
尤兰达1年前
- 回复
-
约翰娜1年前
- 回复
-
指甲花1年前
- 回复
-
克劳迪亚1年前
- 回复