海洋变暖与微塑料污染对浮游植物群落的协同抑制效应及海草湿地的缓解作用研究

本研究针对海洋变暖与微塑料(MPs)污染双重胁迫下浮游植物群落的动态变化问题，通过模拟未来气候情景的围隔实验，发现升温条件下MPs暴露导致浮游植物生物量降低41%、多样性下降38.8%，其中硅藻类关键碳汇功能受损，而海草湿地可有效吸附MPs并缓解其生态影响。该成果为海洋生态风险评估提供了重要数据支撑，发表于《Marine Pollution Bulletin》。

　　

海洋作为地球最大的碳汇，其初级生产者浮游植物贡献了全球50%的光合固碳量，其中硅藻类独占20-25%。然而当前海洋正面临双重威胁：IPCC预测2100年海表温度将上升4°C，同时微塑料(MPs)污染预计增长50倍。这两种压力如何协同影响浮游植物群落？这直接关系到海洋碳循环和食物网稳定性。

为解决这一科学问题，研究人员在威尔士梅奈海峡采集自然浮游植物群落，设计了三组围隔实验：当前温度(8.79±0.14°C)、未来温度(25±0.35°C)及添加海草的未来温度组。通过测定叶绿素α浓度、显微计数和多样性指数，系统评估了MPs(聚乙烯，30颗粒/500ml)与升温的复合效应。

关键实验技术

1. 浮游植物浓缩采样：使用240μm网目浮游生物网现场浓缩样品
2. 叶绿素α分光光度法：通过665nm和775nm双波长测定校正
3. 群落分析：改良乌特莫尔方法(Uterm?hl)进行400倍显微计数
4. 多样性评估：计算香农-威纳指数(Shannon-Weiner)和皮卢均匀度(Pielou)

研究结果

3.1.1 当前温度条件
MPs单独作用未显著影响生物量(p=0.13)和丰度，但导致群落均匀度上升，硅藻属减少0.6倍。

3.1.2 未来温度条件
升温使对照组生物量翻倍，但MPs处理组仅增长12%，且硅藻丰度下降84%。香农指数降低0.21，表明升温加剧MPs毒性。

3.1.3 海草干预实验
添加2g/L海草叶片后，MPs处理组生物量反超对照组12倍，且Cylindrotheca sp.丰度暴增1908%，证实海草可吸附MPs并促进特定藻类生长。

3.1.5 硅藻特异性响应
关键碳汇属如Navicula sp.在升温+MPs组减少84%，估算可能导致全球年碳汇损失10.45亿吨，相当于2023年全球化石燃料排放量的1/3。

讨论与意义
研究发现MPs通过异质聚集(hetero-aggregation)和光限制等机制抑制浮游植物生长，而升温会放大这些效应。硅藻因分泌胞外多糖(EPS)更易与MPs结合，这解释了其显著衰退现象。值得关注的是，海草湿地作为基于自然的解决方案(NbS)，可通过物理吸附将MPs沉降率提升88.4%，为生态修复提供新思路。

该研究首次量化了MPs与升温对自然浮游植物群落的协同抑制效应，揭示了硅藻类碳汇功能受损的连锁生态风险。成果不仅为海洋生态模型提供了关键参数，也为实施海草床修复等气候适应策略提供了科学依据。未来需加强近岸生态系统的MPs截留能力研究，以应对持续加剧的气候变化压力。