大叶藻(Zostera marina)草甸光合产氧分配动态及其对沿海生态系统氧预算的季节性调控

《Marine Environmental Research》：Oxygen allocation dynamics in a seagrass Zostera marina meadow

本研究针对光照和水温变化如何影响大叶藻光合产氧在光合组织与非光合组织间的分配机制这一科学空白，通过整年原位观测与实验室测定，首次系统量化了Zostera marina草甸氧通量的季节动态。研究发现地下组织氧分配比例随光照减弱而降低，并揭示夏秋高温弱光会导致草甸氧供给转为负值，为评估气候变化下海草床生态功能稳定性提供了关键生理生态学依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，沿海生态系统正面临着水温上升、光照减弱等多重压力。海草床作为重要的"海洋之肺"，通过光合作用为沿岸环境提供大量氧气(O₂)，但其产氧功能如何响应环境变化尚不明确。大叶藻(Zostera marina)作为温带海域的建群种，近年来因夏季高温热浪和浑浊水体导致的光照不足出现大面积退化。尽管前人对其光合生产力有较多研究，但光合产物氧气在光合部位（地上组织）与非光合部位（地下组织）间的分配规律，以及这种分配如何随环境因子变化，仍是未被揭示的生理生态学黑箱。发表于《Marine Environmental Research》的这项研究，通过整年追踪首次系统揭示了大叶藻草甸氧预算的动态规律。

研究团队主要采用原位监测与实验室控制实验相结合的方法：每月采集韩国珍桐湾天然海草床的Zostera marina样本，利用双室培养系统分别测定地上/地下组织的氧气释放和呼吸速率；同步记录原位水温、水下辐照度和海草生物量等生态参数；通过黑暗条件下组织间氧传输实验验证氧分配机制。

O₂ transport from above- to below-ground tissues during dark conditions

黑暗条件下组织间氧传输实验表明，当上室水体溶解氧(DO)浓度高于下室时，下室DO会出现微量上升，证明地上组织能向地下组织输氧。但当地上组织周围水体处于低氧状态时，地下组织反而出现氧逸出，揭示地下组织氧供应具有环境依赖性。

Oxygen transport from above- to below-ground tissues

不同光强下的氧分配实验显示，所有光照条件下地上组织始终获得更大比例的光合产氧。随着光强减弱，分配给非光合地下组织的氧比例显著下降，表明弱光下地上组织自身产氧难以满足地下组织的耗氧需求。

研究结论表明：大叶藻草甸的氧供给存在显著季节变异，地上组织日均氧供给量为46.40 mmol O₂ m^?2 d^?1（范围-69.45~231.23），而地下组织为-9.23 mmol O₂ m^?2 d^?1（范围-32.43~0.25）。夏秋季节的高水温与弱光组合会导致草甸整体氧供给转为负值，这直接解释了该时期海草茎枝密度和生物量下降的现象。该研究首次量化了海草光合产氧在器官水平的分配策略，为预测气候变化下海草床生态功能演变提供了生理生态学机制依据。