海洋生物生產力是指海洋中生物通過同化作用生產有機物的能力。它是海洋生態係統的基本功能之一,通常以單位時間(年或天)內單位麵積(或體積)中所生產的有機物的重量來計算。也有人主張用生產有經濟價值的水產品的數量來表示,以實際生產力代表某一水域中取得的實際產量,以潛在生產力代表條件改變下可能取得的產量。
淨生產力是指單位時間內單位麵積(或體積)中所同化有機物總量扣除消費之後的餘額。在多數情況下,淨生產力不到總生產力的一半。
在多數情況下,海洋生物同化有機物需經過初級生產、二級生產、三級甚至四級生產,達到終級生產等不同的環節,才能轉化為人類食用的各種水產品,其中肉食性魚類一般要經過三四級的轉化。終級生產是從人類的需要出發的各種水產品,有時可以是初級生產者、二級或三級生產者。各級生產力的轉化通常是通過海洋食物鏈和海洋食物網的渠道來完成的。海洋生物生產力包括海洋初級生產力和海洋動物生產力。
海洋初級生產力海洋初級生產力是指浮遊植物、底棲植物(包括定生海藻、紅樹和海草等高等植物)以及自養細菌等生產者通過光合作用製造有機物的能力,也稱為海洋原始生產力。一般以每天(或每年)單位麵積所固定的有機碳(或能量)來表示,即克碳/(米2·天),或千卡/(米2·小時)。海洋初級生產力是最基本的生物生產力,是海域生產有機物或經濟產品的基礎,亦是估計海域生產力和漁業資源潛力大小的重要標誌之一。
海洋初級生產量是自養生物在單位時間、單位麵積(或體積)內生產有機物的實際數量,又稱為海洋實際初級生產量。一般以每天(或每年)單位麵積所生產的幹物質量[克/(米2·年)]表示。初級生產量,分為總(或毛)初級生產量(一般用PG表示)和淨初級生產量(一般用PN表示)。前者是指單位時間、單位麵積(或體積)內自養生物合成有機物的數量;後者則是從總(或毛)初級生產量中扣除代謝消耗量(一般用RA表示)後的剩餘有機物量(即PN=PG-RA)。
測定方法海洋植物初級生產力研究開始較晚。H.施羅德於1919年首次簡單地報道了定生藻類的初級生產力。1927年,T.蓋爾德和H.H.格蘭首先應用測氧法,即黑白瓶法,測定了海洋初級生產力。該法用黑、白瓶分別測定光合生物進行呼吸作用所消耗的氧和進行光合作用所釋放的氧,根據其差別計算出初級生產力。1952年,E.斯蒂曼·尼爾森提出14C測定方法。該法靈敏度比測氧法高約100倍,且不需要長時間曝光培養,尤其適合於測定貧營養的大洋區的初級生產力,因而被海洋學家選用為測定初級生產力的常規方法。20世紀60年代以來,采用液體閃爍計數器,提高了對14C的測定效率。但測氧法和14C法隻能測定不連續水樣中的光合作用速率,很難了解海洋浮遊植物初級生產力全貌。鑒於浮遊植物中的光合色素直接參與光合作用,通過葉綠素A、B、C含量比例的測定,可以分析樣品中的種類組成,根據葉綠素A的含量,可以間接地推算出初級生產力。因此,國際上現已廣泛采用葉綠素含量測定法。葉綠素含量的測定法有分光光度法和熒光光度法。70年代以來,隨著遙感技術的發展,加快了海洋初級生產力的調查研究步伐。一些學者根據海洋生態係統的平均生產力值,繪出了全球海洋初級生產力圖。不少學者還根據生物的和非生物的參數,對初級生產力進行了數學模擬研究。
各海域的初級生產力各海域的初級生產力主要由海洋浮遊植物生產力和海洋底棲植物生產力組成。