講座7海洋低氧現(xiàn)象

1、海洋低氧現(xiàn)象海洋低氧現(xiàn)象Ocean Hypoxia海洋化學(xué)進(jìn)展海洋化學(xué)進(jìn)展講座講座7 7陳陳 敏敏廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院廈門大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院Oregen 2006 hypoxia event漁業(yè)資源豐富的海域，但漁業(yè)資源豐富的海域，但2006年：年：成千上萬魚蟹、海星、海參的殘骸成千上萬魚蟹、海星、海參的殘骸堆積在海底或散落在海灘上。堆積在海底或散落在海灘上。Oregen 2006 hypoxia event風(fēng)生上升流風(fēng)生上升流Oregen 2006 hypoxia eventOregen 2006 hypoxia event定義定義低氧或缺氧：低氧或缺氧： 對(duì)需氧水生生物的生理或行為產(chǎn)生有

2、害影響的氧環(huán)對(duì)需氧水生生物的生理或行為產(chǎn)生有害影響的氧環(huán)境，如生長(zhǎng)速率、繁殖能力、多樣性、死亡、次級(jí)生境，如生長(zhǎng)速率、繁殖能力、多樣性、死亡、次級(jí)生產(chǎn)力、漁業(yè)產(chǎn)量等。難以定義某一產(chǎn)力、漁業(yè)產(chǎn)量等。難以定義某一DO為低氧或缺氧，為低氧或缺氧，因?yàn)椴煌铩⒉煌L(zhǎng)期、不同行為會(huì)有不同響應(yīng)。因?yàn)椴煌?、不同生長(zhǎng)期、不同行為會(huì)有不同響應(yīng)。DO對(duì)水生生物的影響對(duì)水生生物的影響DO(mg/L)對(duì)水生生物的影響對(duì)水生生物的影響5生物生長(zhǎng)受抑制生物生長(zhǎng)受抑制2生物離開，拖網(wǎng)無法捕捉到大型動(dòng)物生物離開，拖網(wǎng)無法捕捉到大型動(dòng)物0.5穴居生物從沉積物爬出，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)將死亡穴居生物從沉積物爬出，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)將死亡0

3、.2沉積物變黑，海底形成硫氧化細(xì)菌沉積物變黑，海底形成硫氧化細(xì)菌0H2S形成形成定義定義低氧（低氧（hypoxia）：）：通常通常2 mg/L（30%飽飽和度），不同作者有和度），不同作者有不同定義不同定義缺氧（缺氧（Anoxic）：）： DO=0定義定義死亡區(qū)（死亡區(qū)（Dead zone）：）： 路易斯安娜附近海域，當(dāng)水中路易斯安娜附近海域，當(dāng)水中DO低于低于2 mg/L時(shí)時(shí)（1972年），底拖就無法捕到海蝦，當(dāng)?shù)厝藢⑦@些水稱年），底拖就無法捕到海蝦，當(dāng)?shù)厝藢⑦@些水稱為為“dead water”。路易斯安娜。路易斯安娜“The Morning Advocate”報(bào)紙的一名記者將其描述為報(bào)紙的

4、一名記者將其描述為“dead zone”（1981年）。年）。 一般用于描述含氧量正常的海水發(fā)生氧缺乏，并導(dǎo)一般用于描述含氧量正常的海水發(fā)生氧缺乏，并導(dǎo)致大型動(dòng)物遷移或死亡的沿岸海域，該術(shù)語并不適用于致大型動(dòng)物遷移或死亡的沿岸海域，該術(shù)語并不適用于永久氧缺乏的陸架、陸坡海域。永久氧缺乏的陸架、陸坡海域。海洋低氧類型海洋低氧類型自然低氧現(xiàn)象：自然低氧現(xiàn)象：地質(zhì)時(shí)期存在、存在于海洋較深層地質(zhì)時(shí)期存在、存在于海洋較深層 OMZ、上升流區(qū)、上升流區(qū)人為低氧現(xiàn)象：人為低氧現(xiàn)象： 受人類活動(dòng)輸送營養(yǎng)鹽影響的沿岸海域、河口區(qū)受人類活動(dòng)輸送營養(yǎng)鹽影響的沿岸海域、河口區(qū)氧極小值區(qū)（氧極小值區(qū)（OMZ）l 描述水

5、體相對(duì)上、下層具有更低氧的特征描述水體相對(duì)上、下層具有更低氧的特征l 一般一般DO未低至未低至“hypoxia”水平水平l 地球低地球低DO的最大面積所在的最大面積所在l OMZ大多介于大多介于100-1200m，一般長(zhǎng)期存在，一般長(zhǎng)期存在氧極小值區(qū)（氧極小值區(qū)（OMZ）l OMZ形成的影響因素：形成的影響因素： （1）高的上層初級(jí)生產(chǎn)力；）高的上層初級(jí)生產(chǎn)力； （2）老的水團(tuán)年齡；）老的水團(tuán)年齡； （3）不活躍的海流。）不活躍的海流。l OMZ驅(qū)動(dòng)過程：驅(qū)動(dòng)過程：全球變化全球變化Helly and Levin, 2004Helly and Levin, 2004StrammaStramma等

6、，等，20082008上升流系統(tǒng)上升流系統(tǒng)東部邊界流：東部邊界流： （1）全球海洋最高初級(jí)生）全球海洋最高初級(jí)生產(chǎn)力，達(dá)產(chǎn)力，達(dá)973 g/m2/a （2）不到全球海洋面積）不到全球海洋面積0.5%，貢獻(xiàn)全球漁業(yè)產(chǎn)量，貢獻(xiàn)全球漁業(yè)產(chǎn)量7% （3）所提供營養(yǎng)鹽支持的）所提供營養(yǎng)鹽支持的生產(chǎn)力未被完全攝食，有機(jī)生產(chǎn)力未被完全攝食，有機(jī)物大量沉降，導(dǎo)致低氧物大量沉降，導(dǎo)致低氧 （4）自然過程主導(dǎo)）自然過程主導(dǎo)秘魯沿岸上升流秘魯沿岸上升流El-Nino非非El-Nino沿岸海域沿岸海域富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化l 人類活動(dòng)導(dǎo)致輸入海洋的人類活動(dòng)導(dǎo)致輸入海洋的N、P增加，增加，Si變化不大變化不大l 沿岸海域生產(chǎn)

7、力提高，生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化沿岸海域生產(chǎn)力提高，生物種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化水體富營養(yǎng)化與低氧的關(guān)系水體富營養(yǎng)化與低氧的關(guān)系黑海黑海沿岸海域富營養(yǎng)化的生態(tài)效應(yīng)沿岸海域富營養(yǎng)化的生態(tài)效應(yīng)l 低氧或缺氧低氧或缺氧l 有害赤潮有害赤潮l 降低光穿透降低光穿透l 水生物的減少水生物的減少l 營養(yǎng)級(jí)及食物網(wǎng)的改變營養(yǎng)級(jí)及食物網(wǎng)的改變l 生物資源的影響生物資源的影響l 生態(tài)旅游的影響生態(tài)旅游的影響沿岸海域低氧的發(fā)展與維持機(jī)制沿岸海域低氧的發(fā)展與維持機(jī)制l 層化水體：層化水體： 分離底層水，溶解氧向下擴(kuò)散受限制分離底層水，溶解氧向下擴(kuò)散受限制 季節(jié)層化循環(huán)季節(jié)層化循環(huán) l 有機(jī)物的降解有機(jī)物的降解 降低底層水氧含量

8、降低底層水氧含量l 某些區(qū)域易發(fā)生，取決于水體更新能力某些區(qū)域易發(fā)生，取決于水體更新能力沿岸海域低氧區(qū)的分布沿岸海域低氧區(qū)的分布l 波羅的海：波羅的海：84000 km2l 黑海西北陸架區(qū)：黑海西北陸架區(qū)：40000 km2l 墨西哥灣北部：墨西哥灣北部：21000 km2l 亞德里亞海北部亞德里亞海北部l 北海南部海域北海南部海域l 其他沿岸海域、河口區(qū)：紐約灣、切薩皮克灣、其他沿岸海域、河口區(qū)：紐約灣、切薩皮克灣、 長(zhǎng)島峽灣、努思河口、長(zhǎng)島峽灣、努思河口、 長(zhǎng)江口等長(zhǎng)江口等沿岸低氧區(qū)的全球分布沿岸低氧區(qū)的全球分布沿岸海域低氧區(qū)的全球分布沿岸海域低氧區(qū)的全球分布沿岸低氧區(qū)的演化沿岸低氧區(qū)的演

9、化Oregen沿岸海域沿岸海域沿岸低氧區(qū)的演化沿岸低氧區(qū)的演化Baltic Sea8-9月月1-3月月沿岸低氧區(qū)的演化沿岸低氧區(qū)的演化 Chesapeake Bay and Gulf of Mexico沿岸低氧區(qū)的演化沿岸低氧區(qū)的演化 Chesapeake Bay沿岸低氧的危害沿岸低氧的危害Gulf of Mexico沿岸低氧的危害沿岸低氧的危害海域海域影響面積影響面積（km2）底棲生物底棲生物響應(yīng)響應(yīng)底棲生物底棲生物產(chǎn)量產(chǎn)量漁業(yè)響應(yīng)漁業(yè)響應(yīng)路易斯安路易斯安娜陸架娜陸架15000死亡死亡正常正常存在壓力，但仍具存在壓力，但仍具高產(chǎn)量高產(chǎn)量卡德加特卡德加特海峽海峽2000大量死亡大量死亡降低降低

10、挪威龍蝦資源崩潰；挪威龍蝦資源崩潰；底層魚類減少底層魚類減少黑海西北黑海西北陸架陸架20000大量死亡大量死亡正常正常底層魚類減少，浮底層魚類減少，浮游種類增加游種類增加波羅的海波羅的海100000消失消失無無底層魚類減少，浮底層魚類減少，浮游種類增加游種類增加沿岸低氧的危害沿岸低氧的危害PycnoclineCoolDarkWarm降低富營養(yǎng)化，減少沿岸低氧降低富營養(yǎng)化，減少沿岸低氧全球變化與人類活動(dòng)對(duì)海洋低氧的影響全球變化與人類活動(dòng)對(duì)海洋低氧的影響結(jié)結(jié) 語語It is clear that no other environmental variable of such It is clear that no other environmental variable of such ecological importance to estuarine and coastal marine ecological importance to estuarine and coastal marine ecosystem around the world has changed so drastically in ecosystem around the world has changed so drastically in such a short period of time,