温度梯度下底栖有孔虫Amphistegina lobifera氧代谢动态及其生态意义研究

维也纳大学团队通过非侵入式氧传感器技术，量化了入侵地中海的关键钙质生物Amphistegina lobifera在16-36°C短期热应激下的呼吸速率与光合活性。研究发现32°C时呼吸达峰值，36°C时光合急剧衰退，揭示该物种在气候变暖中可能从净产氧者转为耗氧者，对浅海生态系统氧循环具有重要影响。

　　

在温暖化加剧的地中海海域，一种名为Amphistegina lobifera的底栖有孔虫正悄然改变着海洋生态格局。这种携带硅藻内共生体的单细胞生物，既是重要的碳酸盐生产者，又是极具侵略性的入侵物种。随着苏伊士运河的开通，它从热带海域扩散至地中海东部，并凭借较强的温度耐受性持续西扩。更令人担忧的是，其高密度种群已开始改变沉积机制和底栖群落结构。然而，当前研究多聚焦长期温度适应，对短时热波动（如昼夜温差或热浪）如何影响其代谢功能知之甚少。

维也纳大学古生物学系Tina Palme团队在《Marine Biology》发表的研究，首次系统量化了A. lobifera在16-36°C温度梯度下的氧代谢动态。研究人员采用PreSens光纤氧传感器技术，对克里特岛Souda Bay来源的样本进行非侵入式连续监测，通过计算生物体积标准化代谢率，揭示了温度对该物种及其内共生体功能的差异化影响。

关键方法
实验选取17个500-1000μm个体，在人工海水（ASW）中24小时温度驯化后，使用SP-PSt7-NAU氧传感片记录四个阶段的氧浓度变化：初始黑暗呼吸（D1）、光照光合（L）、光照后黑暗呼吸（D2）及长期黑暗呼吸（D3）。通过双锥体模型估算生物体积（25%壳内容积），利用respR包计算标准化代谢率（nmol O₂ μm^-3 h^-1）。

温度驱动的呼吸模式
黑暗条件下，呼吸速率从16°C的13.1×10^-9 nmol O₂ μm^-3 h^-1升至32°C的48.5×10^-9，36°C时略降至44.2×10^-9。混合模型ANOVA显示28-36°C组显著高于低温组（p<0.0001）。特别在32°C时，光照后呼吸（D2）较初始值翻倍，暗示内共生体有丝分裂可能加剧宿主代谢。

光合作用的温度阈值
光合活性呈单峰曲线：24°C时总光合速率（GPR）达峰值169.5×10^-9 nmol O₂ μm^-3 h^-1，36°C时骤降至4.4×10^-9，出现净耗氧现象。这种光合-呼吸解耦与部分个体在36°C出现的细胞质收缩和共生体漂白现象吻合，但24小时20°C恢复后伪足活性部分恢复，显示短期热应激的可逆性。

生态启示
该研究揭示A. lobifera可能在夏季或正午高温时从生态系统氧源转为氧汇。虽然其对开阔海域氧平衡影响有限，但在分层明显的封闭海湾，其高密度种群可能加剧底栖缺氧风险。方法学上，非侵入式传感技术相比传统显微呼吸仪，通过群体测量有效消除了个体代谢差异的干扰。

这项研究为预测气候变暖下底栖有孔虫的生态功能转变提供了定量依据，后续研究可结合Micro-CT精确测算生物体积，并拓展至其他入侵海域的种群比较。正如作者强调的，理解短时热波动对微生物代谢的影响，对评估地中海脆弱生态系统的气候韧性至关重要。