西太平洋硅藻与甲藻形态特征对环境胁迫的响应机制及其生态适应性研究

本研究针对西太平洋海域浮游植物群落结构与环境适应机制的科学问题，通过分析112种硅藻和211种甲藻的形态参数（如细胞体积V、最大线性维度MLD）与水文因子的关联性，揭示了Hyalosynedra laevigata等长柱形硅藻在深水的生存优势，以及细胞体积与形态紧凑度的负相关规律（r=0.04-60），为预测气候变化下浮游植物演化提供了关键形态功能性状依据。

　　

海洋浮游植物作为海洋食物链的基础，其形态多样性直接影响营养吸收、沉降速率和捕食防御等生态功能。然而，关于不同形态类群如何响应环境梯度，尤其是西太平洋(WPO)这一全球海洋输送带关键区域的系统性研究仍属空白。传统观点认为长柱形硅藻更适应深水环境，但这一假设缺乏实证支持。此外，细胞体积(V)与形态参数（如最大线性维度MLD）的量化关系及其生态意义尚不明确。

中国地质大学（武汉）生物地质与环境地质国家重点实验室的Yingjie Mao、Yi Long等研究人员在《iScience》发表论文，通过分析WPO海域312个水样中112种硅藻和211种甲藻的形态特征（跨度5个数量级，V=10²
-10⁶
μm³
），结合温度、盐度和营养盐（DIN、DIP、DSi）数据，揭示了形态-环境互作的新规律。

关键技术包括：1) Uterm?hl方法进行浮游植物计数与物种鉴定；2) 细胞线性维度测量与体积计算（基于6种硅藻和9种甲藻形态模型）；3) 梯形积分法计算水柱积分丰度；4) 主坐标分析(PCoA)划分生态区；5) 冗余分析(RDA)解析环境驱动因子。

研究结果
群落组成与多样性
区域A（南海）硅藻占比达87.4%，而区域B/C的75m以浅水层甲藻占优。多样性指数显示区域C最高，与中纬度低营养盐环境相关。碳生物量分析表明甲藻贡献率在区域B/C达83%以上。

形态参数规律
细胞体积与长宽比(r)呈显著负相关（p<0.001），大体积细胞（V>10⁴
μm³
）更趋紧凑。Diat-I型（长柱形）硅藻的V-MLD斜率最低（1.07），而Dino-VI型（双锥形）斜率最高（2.97），反映形态对资源获取策略的调控。

深度分布特异性
传统认知被颠覆：仅H. laevigata在深水层（>100m）占比达60%，而其他长柱形种（如Thalassionema spp.）主要在表层富集。甲藻形态分布无显著深度偏好，但整体丰度与温度正相关（R²
=0.82）。

环境驱动机制
区域A（低温高营养）中硅藻响应温度（p=0.002），而区域D（赤道高温）的Diat-VI型（根管藻科）与盐度负相关。DSi浓度>0.7μmol L^-1
时硅藻/甲藻丰度比(DDR)>1，提示硅可能是群落结构的关键阈值因子。

结论与意义
该研究首次量化了WPO浮游植物形态-环境互作的三大规律：1) 长柱形硅藻的深度适应性存在种间差异，挑战了"形态决定生态位"的简单假设；2) 细胞体积增大伴随形态紧凑化，反映了资源获取与代谢限制的权衡；3) DSi可能比温度更能解释硅藻的竞争优势。这些发现为构建全球变化下的浮游植物分布预测模型提供了关键参数，尤其对理解寡营养海域的生态响应机制具有重要价值。未来研究需结合光限制和捕食压力等多维度因子，以完善形态功能性状的理论框架。