海洋生態系

生物学的生産性

一次生産性は、エネルギーが光合成および化学合成の独立栄養生物によって有機物質に変換される速度です。地域またはシステムの生産性の総量は、総主要生産性です。生産者の生活を維持するために、一定量の有機材料が使用されています。残っているのは正味生産性です。正味海洋一次生産量は、海の消費者（草食動物および肉食動物）をサポートするために利用できる有機物質の量です。立食作物は、植生の総バイオマス（重量）です。主な生産性のほとんどは、底生植物ではなく、遠洋の植物プランクトンによって行われます。

ほとんどの一次生産者は、窒素とリンを必要とします。これらは、海で硝酸塩、亜硝酸塩、アンモニア、リンとして利用できます。これらの分子の豊富さと光の強度と質は、生産速度に大きな影響を与えます。海での生産者（独立栄養生物）の2つの主要なカテゴリは、遠洋の植物プランクトンと、底生の微細藻類および大型藻類です。底生植物は世界の海の周辺でのみ成長し、年間で全海洋植物材料の5〜10パーセントしか生産しないと推定されています。化学独立栄養生物は、深海の通気孔の生産者です。

一次生産性は通常、二酸化炭素の摂取量または酸素の排出量を測定することによって決定されます。生産率は通常、単位時間あたりの単位面積あたりの有機炭素のグラムとして表されます。海洋全体の生産性は年間約16×10 ¹⁰トンの炭素と推定されており、これは陸地の約8倍です。

遠洋食物連鎖

世界の沿岸水域の食物連鎖は、一般に栄養素濃度によって規制されています。これらの濃度は、上位レベルの消費者である魚、イカ、および海洋哺乳類が餌とする原生動物や動物プランクトンなどの主要な消費者に食物を提供する植物プランクトンの量を決定します。5から100マイクロメートルのサイズ範囲の植物プランクトンが海での一次生産のほとんどの原因であり、カイアシ類などの放牧草が植物プランクトンの数を制御していると考えられていました。ただし、1975年以降に収集されたデータは、システムがこれよりもはるかに複雑であることを示しています。現在、世界の海水におけるほとんどの一次生産は、単細胞の0.5〜10マイクロメートルの光栄養生物（細菌と原生生物）によって達成されていると考えられています。さらに、従属栄養原生生物（貪食性原生生物）は現在、海での細菌と一次生産の両方の支配的な支配者と見なされています。遠洋の海洋食物連鎖の現在のモデルは、微生物食物網内の複雑な相互作用を描写しています。大型の後生動物は、独立栄養細胞および従属栄養細胞の生産によって支えられています。

湧昇

世界で最も生産的な水は、湧昇地域にあります。沿岸水域で湧昇すると、表面に栄養分をもたらします。植物プランクトンはこれらの条件で急速に繁殖し、放牧動物プランクトンも増殖し、ネクトンに豊富な食料を提供します。世界で最も豊かな漁業のいくつかは、湧昇地域にあります。たとえば、ペルーとカリフォルニアの沖合の温帯水域です。湧昇が失敗すると、それに依存する動物への影響は悲惨なものになる可能性があります。1970年代のペルーのカタクチイワシ産業の崩壊によって証明されるように、漁業もこの時期に苦しんでいます。湧昇の強さと場所は、エルニーニョ条件の影響によって例示されるように、大気循環の変化によって影響を受けます。

生産の季節サイクル

プランクトンの生産サイクルは緯度によって異なります。これは、光と温度の季節的なパターンが緯度によって劇的に変化するためです。極の極限状態では、プランクトンの個体群は冬の一定の暗闇の間に衝突し、夏には長時間の光と氷原の後退で開花します。熱帯海域では、日光と温度の変化はわずかであり、栄養素は低濃度で存在し、浮遊性の集団は、量の大きな変動を受けません。しかし、繁殖のサイクルが速く、放牧と捕食の率が高いため、プランクトンのターンオーバーが速くなり、作物の状態が低くなります。温帯地域では、温度と日光の長さと強さが増すにつれて、プランクトンの量が春にピークになります。さらに、季節の冬の嵐は通常水柱を混合し、栄養素のより均一な分布を作り出し、それは植物プランクトンの成長を促進します。動物プランクトンの生産量は、一般的に植物プランクトンの生産よりも遅れていますが、動物プランクトンと食物性原生生物による植物プランクトンの消費は、植物プランクトンの量を減らすと考えられています。豊富な二次ピークは秋に発生します。一部のプランクトンの季節的なピークは非常に目立ち、プランクトンの組成はかなり異なります。春から初夏にかけて、多くの魚や無脊椎動物が産卵し、卵や幼虫をプランクトンに放出します。その結果、プランクトンのmeroplanktonicコンポーネントは、これらの時期に高くなります。プランクトンの存在量の一般的なパターンは、地域の条件によってさらに影響を受ける可能性があります。沿岸地域（特にモンスーンが卓越する地域）での激しい降雨は、大陸棚の水域に広がる栄養豊富な混濁プルーム（河口プルームまたは河川プルーム）をもたらす可能性があります。したがって、生産量の変化は、季節、淡水への近さ、および湧昇流、潮流、繁殖のパターンのタイミングと場所に依存する場合があります。