高坤山教授课题组在Marine Ecology Progress Series期刊发表题为“High levels of solar radiation offset impacts of ocean acidification on calcifying and non-calcifying strains of Emiliania huxleyi”的研究论文,探讨了海水酸化与阳光辐射变化对颗石藻生长、钙化及光合生理的复合影响。
全球变暖、海洋升温引起上部混合层变浅,使得该层内浮游植物接受可见光与UV辐射量增加。为此,分布于上部混合层内的浮游生物,如何响应海洋酸化与阳光辐射增高的复合影响,是海洋环境变化生理学研究热点之一。在不同水平的阳光辐射影响下,CO2浓度升高(海水酸化),低光下促进硅藻类的生长,而高光下则抑制其生长(Gao et al. 2012, Nature Climate Change)。然而,颗石藻类,因其进行钙化作用,受酸化与光变的复合影响,可能与硅藻类不同。
研究团队以钙化与非钙化的两株赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)为研究对象,将其在不同阳光辐射水平下、在两种CO2浓度条件下(酸化组:1000 µatm pCO2,对照组:395 µatm pCO2)进行培养,探讨了其生长、钙化以及光合生理的变化。发现在低光强水平下,该藻各项生理活动处于能量受限状态,海水酸化显著提高了非钙化品系的生长,而对钙化品系则没有显著影响(左侧图)。这显示,CO2浓度升高提高了非钙化品系的光合作用并促进了其生长;而在钙化品系中,CO2浓度升高同样促进其光合作用,但酸化胁迫提高了其维持钙化作用的耗能,正负效应相抵,生长没有受到促进。当日平均光强水平升高时,能量供给趋于充足,酸化对钙化品系耗能的负面效应消失,CO2浓度升高对其生长的促进效应显著增大。简而言之,钙化品系,低光强下,酸化降低了其钙化速率,随着光强增加,酸化对钙化作用的影响逐渐减弱,其结果,在100%阳光辐射的高光强条件下,酸化组与对照组的钙化速率没有显著性差异,说明光强增加与海水酸化对颗石藻钙化作用,产生拮抗效应,也就是说,高光下酸化不影响钙化作用(右侧图)。这表明,分布于表层与较深层或接受高、低光强的颗石藻,受海水酸化的影响截然不同。
该研究成果于2017年3月发表在Marine Ecology Progress Series期刊上,第一作者为2014年毕业博士生金鹏,通讯作者为高坤山教授。
Reference: Jin P, Ding J, Xing T, Riebesell U, Gao K (2017). High levels of solar radiation offset impacts of ocean acidification on calcifying and non-calcifying strains of Emiliania huxleyi. Marine Ecology Progress Series, 568: 47–58. Link: https://doi.org/10.3354/meps12042.