В биологической океанографии новое производство поддерживается поступлением питательных веществ из-за пределов эвфотической зоны , особенно подъемом питательных веществ из глубинных вод, а также из наземных и атмосферных источников (в отличие от регенерированного производства, которое поддерживается рециркуляцией питательных веществ в эвфотической зоне). Новое производство зависит от смешивания и вертикальных адвективных процессов, связанных с циркуляцией . [1]
Биодоступный азот встречается в океане в нескольких формах, включая простые ионные формы, такие как нитрат (NO 3 − ), нитрит (NO 2 − ) и аммоний (NH 4 + ), а также более сложные органические формы, такие как мочевина ((NH2) 2 CO). Эти формы используются автотрофным фитопланктоном для синтеза органических молекул, таких как аминокислоты (строительные блоки белков ). Поедание фитопланктона зоопланктоном и более крупными организмами переносит этот органический азот вверх по пищевой цепи и по всей морской пищевой сети .
Когда азотистые органические молекулы в конечном итоге метаболизируются организмами, они возвращаются в водную толщу в виде аммония (или более сложных молекул, которые затем метаболизируются в аммоний). Это известно как регенерация, поскольку аммоний может быть использован фитопланктоном и снова попасть в пищевую сеть. Первичное производство, подпитываемое аммонием таким образом, называется регенерированным производством.
Однако аммоний может также окисляться до нитрата (через нитрит) в процессе нитрификации. Это осуществляется различными бактериями в два этапа:
NH 3 + O 2 → NO 2 − + 3H + + 2e −
NO2 − + H2O → NO3 − + 2H + + 2e −
Важно то, что этот процесс, как полагают, происходит только при отсутствии света (или как некоторая другая функция глубины). В океане это приводит к вертикальному разделению нитрификации от первичной продукции и ограничивает ее афотической зоной . Это приводит к ситуации, когда любой нитрат в толще воды должен быть из афотической зоны и должен был возникнуть из органического материала, перенесенного туда путем погружения. Первичная продукция, подпитываемая нитратом, таким образом, использует «свежий» источник питательных веществ, а не регенерированный. Таким образом, продукция нитратом называется новой продукцией. [2]
Подводя итог, можно сказать, что производство на основе нитрата использует питательные молекулы, вновь поступившие извне продуктивного слоя, это называется новым производством. Скорость использования нитрата остается хорошей мерой нового производства. В то время как если органическое вещество затем съедается, вдыхается, а азот выделяется в виде аммиака, его последующее поглощение и повторное включение в органическое вещество фитопланктоном называется рециркулированным (или регенерированным) производством. Скорость использования аммиака является, в том же смысле, мерой рециркулированного производства. [3]
Использование 15 N-соединений позволяет измерить доли нового азота и регенерированного азота, связанные с первичной продукцией в море. [2]