在光合以及氧化分解時(shí),作為海水中氧進(jìn)出量的近似值可用AOU。嚴(yán)格來說,AOU不一定等于伴隨光合和氧化分解而發(fā)生的氧的進(jìn)出量。其理由在之前文章已做說明。下邊舉出的一例,應(yīng)注意之點(diǎn)就在于它不是作為近似值的AOU,而是求出氧變化量本身與磷酸鹽對(duì)應(yīng)的變化量之間的關(guān)系。
在美國俄勒岡州西岸一帶,夏季能觀測到特別顯著的上升流。杉浦等在這個(gè)上升流區(qū)觀測了磷酸鹽與氧的變化量,并查明了兩者的關(guān)系。結(jié)果了解到,由光合所產(chǎn)生的氧的變化量與磷酸鹽變化量之間,存在著與前述P-AOU關(guān)系非常類似的關(guān)系。不僅如此,還還能夠提出證據(jù)說明上升流何以常常改變其涌出深度的原因。以下就這一問題,試加加說明。
當(dāng)上升流由下層向光合層上升,光合就超過氧化分解,結(jié)果磷酸鹽的濃度隨水的上升而降低,另一方面氧濃度增大。若把在某一特定深度t處,某一時(shí)間t所采集的水的磷酸鹽與氧的濃度分別作為Pu,Ou,另一方面,把在同一時(shí)間t,在比深度u更淺的任意深度i所采集水的磷酸鹽與氧的濃度,分別作為Pi,Oi,則可設(shè):
Pi=Pu'-△P,Oi=Ou'+△O
式中:Pu',Ou'為在t時(shí)間內(nèi)占據(jù)了深度i的水,通過比它更深的前一深度時(shí),即在(tー△t)時(shí)間內(nèi)所保有的磷酸鹽和氧的濃度。這種水在由深度u上升到深度i所需要的△i時(shí)間內(nèi),由光合成所消耗的磷酸鹽濃度為△P,以生成氧的濃度為△O,以上二式即可表示為:
Pu-Pi=(Pu-Pu)+△P,Oi-Ou'=Ou'-Ou+△O
如果Pu=Pu',Ou=Ou'則成:
Pu-Pi=△P (3.15)
Oi-Ou=△O (3.16)
如把(Pu-Pi)對(duì)(Oi-Ou)作圖,那么可以期望點(diǎn)的排列將表示出光合成時(shí)P和O的增減所特有的關(guān)系。另外若是Pu≠Pu',Ou≠Ou'情況下,可得到關(guān)系式:
(Pu-Pi)-(Pu-Pu')=△P (3.17)
(Oi-Ou)-(Ou'-Ou)=△O (3.18)
如使(Pu-Pu'),(Ou'-Ou)坐標(biāo)系平行移動(dòng),那么公式(3.17)和公式(3.18)的關(guān)系就顯示出與公式(3.15)和(3.16)的關(guān)系相一致。偏離原點(diǎn)是由于生物化學(xué)以外的原因所致,它意味著在上升水由u上升到i所需要的時(shí)間△t內(nèi)所發(fā)生的水質(zhì)的變化。不論怎么講,只要沒有這種水的置換,(Oi-Ou)對(duì)(Pu-Pi)作圖,就給出前述生物化學(xué)現(xiàn)象所特有的關(guān)系。有水的置換時(shí),這種關(guān)系就中止了,以后只要再維持同質(zhì)水不斷上升的狀態(tài),前述關(guān)系就能再現(xiàn)。這樣,(Oi-Ou)對(duì)(Pu-Pi)作圖,一般來說,預(yù)計(jì)可能使點(diǎn)排列在幾條平行曲線上。實(shí)際上,在這樣考慮的基礎(chǔ)上,試把(Oi-Ou)對(duì)(Pu-Pi)作圖。其結(jié)果示于圖3.36。圖3.36的特點(diǎn)是,在許多靠近的深度上,點(diǎn)排列在斜率大致等于1(微克原子P/升)/3(毫升O2/升)的直線上。該斜率與P-AOU圖上所見的斜率相一致。在圖3.36中表示的幾個(gè)例子中,特別值得注意的是62號(hào)站的結(jié)果。在該處占據(jù)0到75米之間的水,能能判斷出它大致屬于同質(zhì)的水。在深度75到100米之間,發(fā)生著水的交替。就圖3.36中62號(hào)站的例子,若在深度i與接接著的深度(i+1)之間?。≒75-Pi)-(P75-Pi+1)或(Oi-O75)-(Oi+1-O75),就可以得到圖3.37的關(guān)系。這可以認(rèn)為是現(xiàn)場的光合曲線。從圖3.37的分布形式來看,可推測我們?cè)谶@里所探討的水是由大約100米深處所顯示的濃度來決定的。它在(Oi-Ou)對(duì)(Pu-Pi)P)圖上的位置,大概非常接近相當(dāng)于75米深度的位置。因此,在這種情況下,坐標(biāo)原點(diǎn)的移動(dòng),氧一定在0.1毫升/升以下,磷酸鹽一定在0.3微克原子/升以下。就是說,在觀測的時(shí)間里,占據(jù)100米深度處的水所顯示的濃度比起占75米以淺的水在100米處所顯示的濃度來,其氧濃度約低0.1落升/升,而磷酸鹽約高0.3微克原子/升。磷酸鹽的濃度一般隨深度而增加,因此這里所敘述的情況可以看成上升水供給源的深度在比觀測時(shí)間稍前一點(diǎn)直到觀測以后這段時(shí)間內(nèi),向稍深的地點(diǎn)移動(dòng)了。