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透光帶

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透光帶(英語:Photic zoneEuphotic ZoneSunlight zone),又名真光層表層帶或者透光層[1],是指湖泊海洋中, 光度足以供浮游植物光合作用的深度範圍,大約從海表面至水深100〜200 m之間,這層水體受大氣層和陽光的影響,水溫常有明顯的季節性變動,具有基礎生產力,也是各類生物密度最高的水層。[2] 當深度達到200米的時候,可見光已經基本被吸收殆盡,200米以上的這一片“光照區”在海洋學中被稱為透光層。透光層是海洋光合作用的生物的主要聚集區。[3] 透光層的深度受水體水質所影響,在混沌的水體中,透光層可能少於1公尺;在乾淨的水體中卻可達到50公尺。[4]從大氣-水界面開始,真光層一直延伸到光線亮度降低到表面亮度1%的區域(亦稱作“真光層深度”)。

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浮游生物

以垂直分布來說,浮游植物由於進行光合作用,僅分布在海洋有光照的上層(約0~200 米,稱為透光層)。藍藻大多分布於透光層的上部,矽藻則可分布在整個透光層。浮游動物在上、中、下各個水層都有分布,但種類和數量各不相同。[5] 束毛藻主要分布在熱帶亞熱帶貧營養鹽海域的表層水面,其環境特點為:水體相對穩定,水域營養鹽濃度較低,光的透過率較高。通常在邊界涌流(boundary current),如墨西哥灣湧流黑潮涌流(Kuroshio current)和熱帶海域潟湖(lagoon)水域束毛藻的生物量较大[6]。束毛藻能夠在營養貧乏的表層水域有較高的生物量,主要是因為:束毛藻能够將空氣中的氮氣轉化成化合態氮,為自身提供營養[7],由于束毛藻细胞中含有氣泡為其提供浮力使藻體能浮於表層水域,同時由於細胞具有特殊的光合結構,使束毛藻能在光照度較強的透光層中生長繁殖。[8]。在海洋真光層生態系統中,束毛藻群落通常提供其他生物(如矽藻甲藻原生動物水螅類橈足類)生長的良好環境,並為其他生物提供有機營養。[9]

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營養鹽

營養鹽是海洋植物繁殖生長不可或缺的化學成分,主要有矽酸鹽(SiO2)、磷酸鹽 (PO4)、硝酸鹽(NO3) 及亞硝酸鹽 (NO2)。其中磷酸鹽與硝酸鹽是海洋植物行光合作用合成有機物的原料,矽酸鹽則是矽藻細胞壁的主要構成材料。它們在海中的含量受到化學地質水文因素的影響,有明顯的季節性和區域性差異。[10]

在海水表層,因為浮游植物的生長利用,硝酸鹽含量最低,濃度變化也最大。近岸淺海水域的硝酸鹽濃度具有季節性變化。春夏之際,浮游植物大量生長,硝酸鹽因浮游植物行光合作用而急遽減少,甚至出現利用殆盡的情形。冬季時,由於浮游植物光合作用降低,濃度便逐漸增加。磷酸鹽在海洋中的含量變化,同樣和浮游植物的光合作用有著密切的關係,與硝酸鹽的濃度分布及季節性變化特性相似。磷酸鹽在海水中濃度遠低於硝酸鹽,因此磷酸鹽是浮游植物生長最主要的限制因子。[10]

海水表層的補充來源,主要有河水所攜帶的陸地上有機物分解作用的產物、人類生產的廢棄物,以及地下水所含岩石溶解的成分。此外,海洋生物死亡後分解、火山和海底熱泉,甚至大氣中的灰塵溶入海水中,也是海水營養元素的來源。[10]

在營養鹽含量較高,葉綠素含量較低的海域對初級生產力起主要限制作用,鐵主要透過大氣的沉降作用進入海洋的真光層水域。[11]

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在生物地球化學循環中的作用

海洋透光層中,氮營養的輸入有兩個主要來源:生物固氮、以及由湧升流垂直輸入的硝態氮,兩者在透光層對二氧化碳的吸收中所起的作用不盡相同,與固氮相比,湧升流垂直輸入硝態氮的同時,也伴隨著二氧化碳和磷酸鹽的大量输入,這就降低了海洋透光層對大氣中二氧化碳的淨吸收量。而透過生物固氮作用輸入的氮,則以 Redfiled 比對應海洋透光層對大氣中二氧化碳的淨吸收量[12]

參見

無光層

参考文献

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