典型浮游植物对海洋酸化及UV辐射的生理学响应

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大气CO2升高引起的海洋酸化,如何影响海洋生物及生态系统的问题,倍受关注。然而,多数研究只考虑了酸化单一因子,而忽视了与其它环境因子的叠加或复合效应。酸化除了会对藻类的生理产生影响外,还可能会影响种群间的竞争,进而改变浮游植物群落的结构。本研究,探讨了酸化对硅藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和甲藻海洋原甲藻(Prorocentrum micans)的影响,并研究了酸化与其它环境因子对其产生的复合效应,揭示了这两种藻类在酸化状态下的竞争关系。另外,通过原位CO2加富实验,初步阐析了南海浮游植物群落对酸化的响应。主要结果如下:  在酸化(pCO2从387μatm升高至1000μatm,pH从8.19下降至7.86)条件下,中肋骨条藻的光化学效率升高的同时,其非光化学淬灭也升高,这表明酸化促进光能利用的同时,也降低了细胞对高光的耐受性。另外,盐度下降导致的酸化,降低了中肋骨条藻的生长和光合作用。而UV辐射与盐度降低,协同增加了该藻的光抑制,减缓甚至阻止了其光系统Ⅱ的修复过程。  海洋原甲藻对酸化(同上)的响应,取决于其所处的营养盐条件。在营养盐充足的条件下,酸化对其生长和光合没有显著性的影响;而在营养限制条件下,酸化显著抑制了其生长与光合作用。不管是在营养盐限制或非限制条件下,酸化均提高了该藻的非光化学淬灭。另外,与恒定光强下生长的藻细胞相比,处于变动光强下的细胞,其生长和光合受酸化的影响,下降幅度增大。  将骨条藻和原甲藻混合,在以上酸化条件下培养,并分析了其竞争关系,发现,低光(光限制)水平下,酸化显著提高了这两种藻的生长速率,对原甲藻生长的促进超过了对骨条藻的,然而,在高光(过饱和)下,酸化降低了两种藻的生长,两种藻生长速率均降低约17%。  航次CO2加富实验结果显示,CO2升高诱导的海水酸化,秋季,提高了浮游植物群落的固碳速率,但也增加了细胞对UV辐射的敏感性;冬季,则降低了其固碳速率。另外,随着离岸的距离增加,海水碳酸盐系统波动变小的同时,UV辐射对光合作用的抑制率增大。  总之,从室内到航次的实验结果显示,海洋酸化对浮游植物固碳量的效应,受其它环境因子的影响,在营养盐限制、高光胁迫或UV辐射作用下,酸化往往降低中肋骨条藻和海洋原甲藻的光合或生长速率;在低、中光照辐射下,酸化促进原甲藻的种群竞争力。该研究的结果暗示,海洋酸化对浮游植物群落结构以及生物碳泵效率的影响,必须在多种环境变化条件下进行探讨,方能系统地阐析原位初级生产过程对海洋酸化的响应趋势。
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