混合层深度和浮游植物产量
是很有意义的考虑在什么条件下浮游植物的初级生产可以完全避免由于混合深度超过临界深度。利用尾矿的(1957 b)模型计算积分光合作用(见§11.5)我们可以得到一个近似的临界深度的表达式p是呼吸率比light-saturated浮游植物光合速率,Kd是垂直向下的辐照度PAR衰减系数,N是昼长时间(从eqn容易计算2.11),Ed(0)是向下的辐照度的平均值略低于表面在白天,和埃克辐照度值定义出现饱和(§10.2)。从eqn 11.1我们可以看出,混合层深度的可能性超过临界深度的增加(即佐减少)呼吸率(相对光合速率),衰减的水,或光饱和参数,增加:增加事件辐照度或昼长有相反的效果。
作为一个温带湖的一个例子与相对较低的衰减,我们应当采取温德米尔湖湖,英格兰,并使用安装的数据(1957)。一天在春末(1953年5月1日),与Ed (0)«170 W m ~ 2,昼长«15 h, Kd = 0.43 1,和浮游植物(主要是硅藻,Asterionella)埃克= 6.3 W m ~ 2, p = 0.033,我们可以计算出临界深度约为177米。由于湖本身(北盆地)的最大深度只有63米,显然是没有净初级生产的可能性完全被阻止。即使湖面更深,一旦春夏装热分层现象中设置,相对较浅深度的变温层(层,通常5 - 20米深,在温跃层内发生风致循环)可以防止被超过的临界深度。冬至的温德米尔湖湖,另一方面,每天入射光到夏天的一小部分价值和循环通过完整的湖的深度,安装(1971)估计,浮游植物的增长是不可能的。在多浅Esthwaite水(zmax = 15米),相比之下,他的结论是,phyto-plankton增长应该是可能的。
即使在浅水域,如果足够高的循环深度衰减可以超过临界深度。在浑浊的内伊湖
(n .爱尔兰),平均深度8.6米和Kd值通常1.5 - 3.5 m - 1, Jewson(1976)估计将超过临界深度在冬天,因而阻碍增长。在春天,尽管缺乏分层混合湖,增加照明足以确保佐没有超过。
当高衰减结合饱和光强度要求高,则临界深度很浅。在乔治湖,乌干达,在赤道,Ganf Kd值(1975)观察到在该地区9 1,和蓝绿色藻类种群lightsaturation发病参数(Ek)约55 W m ~ 2,一天(1968年4月12日)当事件平均照度(Ed(0))是360 W m ~ 2。假设p是0.1和昼长12 h, eqn 11.1给出了1.4米的临界深度。因此,尽管高辐照度的事件热带湖,混合深度可以经常超过临界深度。在生产这种类型的湖泊很大衰减是由于浮游植物本身的一部分,所以情况自我校正。停止增长可能紧随其后的藻类,后衰减瀑布和光合作用和生长的地方。
在海洋环境中,混合深度和临界深度之间的关系尤为重要,而且第一次尝试定量描述这种关系是由挪威海斯维德鲁普(1953)。在中、高纬度地区混合层深度的冬季(从100 - 400年3月在66°N 2°E),但在春天一个浅混合层(25 - 100)发展由于热分层现象。斯维德鲁普的66°N站研究,他估计,直到4月的最后一周,混合层比临界深度更深,因而阻碍浮游植物生长,但在可能的中间混合层深度小于临界深度,这样的增长是可能的。很快春天可以建立分层。站在北大西洋,冰岛南部的迪基et al .(1994)发现,混合层浅水处从550 ^ ~ 50米在五天内到4月底。这是一个主要紧随其后浮游植物爆发的调节力,近地表叶绿素在不到三个星期。
在水体中,基本上所有的红外组件(1 > 700海里)入射太阳辐射在至上0.5被水吸收本身。的深处的其余部分太阳能通量,45 - 50%标准,吸收和转化为热量是由水的固有光学特性。浮游植物水华,通过增加表面附近的吸收太阳辐射,可显著提高海洋表面温度,并以这种方式产生更强的近地表热分层现象,以及混合layers.1304浅
如果在早春,随着太阳能辐照度,垂直风混合薄弱或缺乏,浮游植物水华发展之前建立分层。1373年、599年汤森et al .(1992)观察到这种现象在墨西哥湾缅因州,1990年3月。在永久位置浅的沿海水域潮汐混合的行动,如布列塔尼(法国)在西部海岸的英吉利海峡,stratification-induced春天开花不发生,光强度是透光深度变得与水的深度。1474年一些水生系统强大的盛行风,通过引起深层搅拌,可以成为初级生产的主要限制因素即使在浮游植物生长季节已经开始。这已经被观察到的大西洋部门Ocean1398南部和深湖,尼斯湖(平均深度132米),在Scotland.661
密度分层带来的垂直盐浓度的变化,而不是通过太阳能加热,还可以诱导phyto-plankton开花。这已经被观察到的低盐度上层造成淡水流入河口和沿海水域,1042年、1374年和247年从融化的冰边际冰区域南极洲附近,915年、1259年或入侵的茂密的大陆坡下少盐沿海水。1374年在南大洋边缘冰带,惠誉和摩尔(2007)发现,在南极的夏天,浮游植物水华在很大程度上抑制在高风速,由于分解的垂直分层。在低风速(s - 1 ~ 5米),花朵覆盖大约三分之一的边际冰区域。
严格地说,这些不同的混合深度和临界深度之间的相互作用适用于non-motile硅藻等形式。能动的藻类如鞭毛藻类可以在某种程度上摆脱这些影响又通过迁移到地区的高辐照度如果循环水。的证据是清楚的,然而phyto-plankton总人口,循环混合层内的水是一个主要的因素影响初级生产,并且经常决定了这种生产是否发生。
在海里,混合层,一旦建立了热分层现象(在温和派和高纬度地区春季到秋季,全年在热带地区),通常是20到100米深。内部和温跃层以下再循环的水相对较少。自的透光层经常会比混合层(海洋水域
光合作用(毫克C m 3天1)叶绿素(mg m3 x - 1)
光合作用(毫克C m 3天1)叶绿素(mg m3 x - 1)
10 12 14 16 18
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温度(°C)
图11.1深叶绿素最大值在东北太平洋(安德森之后,1969)。温度曲线表明,混合层约25米深。
Kd值为0.03,0.05,0.11,0.16 m - 1(表6.1),zeu«153年,92年,42岁和29 m,分别),在大部分的海洋和沿海海洋,大量层的水相结合充分支持光合作用、光强度与稳定的水柱。
当浮游植物叶绿素的垂直廓线测量海洋(分层),明显的峰值叶绿素浓度通常是发现接近底部的(名义)透光层。一个例子深叶绿素最大值(DCM)通常被称为,在东北太平洋图11.1所示。叶绿素分布的峰值略低于或略高于(图11.1)的深度是地下价值的1%。它将指出,有一层光合活动增加在这一地区表明藻类细胞活跃,不是垂死挣扎。这一层的深度浮游植物是非常普遍的在世界上的海洋:看来,例如,延长整个Pacific.1220它只发生在水柱由密度跃层稳定(密度梯度)。24日,1408年在大西洋副热带环流,发现DCM佩雷斯et al .(2006)扩展
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