太平洋牡蛎酸化与变暖胁迫下碳汇能力的双刃剑效应：生物合成与生物沉积的调控机制

为应对气候变化下海洋碳汇功能的不确定性，研究人员以太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）为模型，探究了海洋酸化（OA）与变暖（OW）对其碳收支、消化代谢及微生物组的影响。研究发现OA通过提升摄碳效率（+57.34%呼吸碳降低）和软组织总有机碳（TOC）积累，OW则通过加速生物沉积物沉降（密度与下沉速度p<0.05）协同增强碳埋藏，但消化腺微生物失衡可能威胁长期碳汇稳定性。该研究为贝类养殖在碳中和中的潜力与风险提供了关键数据支撑。

　　

随着全球CO₂排放持续增加，海洋正面临酸化（pH降低0.4单位）与变暖（升温4°C）的双重胁迫。作为重要的生态工程师和经济物种，太平洋牡蛎（Crassostrea gigas）的碳汇功能备受关注。然而，其钙化依赖的生理特性使其对pH和温度变化极为敏感，可能影响通过生物沉积（粪便/假粪沉降）和生物合成（软组织碳储存）实现的碳封存能力。更复杂的是，牡蛎消化腺内共生微生物的代谢活动可能通过短链脂肪酸（SCFAs）等产物参与碳分配，但环境胁迫下的微生物稳态变化尚未明确。

为解析这些机制，中国的研究团队在《Aquaculture》发表研究，通过控制实验模拟2100年气候情景（pH 7.73，温度20.2°C），结合碳收支计算、代谢组学、KEGG通路分析和16S rRNA测序等技术，系统评估了OA与OW对牡蛎生理及碳汇的复合效应。实验使用山东乳山养殖场的一龄牡蛎，设置对照组（pH 8.13，16.2°C）、OA组、OW组及OA&OW复合组，测定摄食率、呼吸排泄、生物沉积物特性，并分析消化腺与肌肉组织的能量储备（碳水化合物/脂质/蛋白质）及相关基因表达。

Acclimation and exposure of animals
实验采用120 L水族箱（32只/组），每日换水并投喂等量微藻。通过CO₂混合气体调控pH，加热棒维持温度，持续暴露28天后采样。

Impacts of acidification and warming on the physiology, digestion, and biodeposition parameters of C. gigas
OA显著提升摄碳量（p<0.05），呼吸碳占比下降57.34%，更多碳分配至软组织生长（TOC积累+21.6%）。OW单独作用时排泄碳和粪便碳增加，但消化效率提升补偿了能量损失。复合处理下软组织碳汇值介于单独OA与OW之间，但生物沉积物密度和下沉速度显著提高（p<0.05），暗示海底碳埋藏潜力增强。

Discussion
肌肉组织优先维持能量生产，而消化腺呈现相反代谢模式，导致能量分布不均。KEGG分析表明，色氨酸代谢通路可能通过SCFAs生成调节宿主碳分配。然而，致病菌与益生菌失衡可能破坏微生物稳态，威胁长期碳汇可持续性。

Conclusions
研究首次揭示OA与OW通过差异化调控生物合成与生物沉积增强牡蛎短期碳汇，但组织特异性代谢冲突和微生物紊乱构成潜在风险。成果为发展气候适应性贝类养殖策略提供了理论依据，同时警示需关注环境胁迫下碳汇功能的代偿极限。未来需结合多组学技术深入解析微生物-宿主互作机制，并评估不同养殖系统的碳汇稳定性。