东白令海大陆坡上层头足类群落结构与分布的环境效应：酸化与变暖的协同作用

本研究通过陆基中宇宙实验，探究了海洋酸化(HC, ～1000 μatm pCO2)与变暖(HT, 30°C)对东海南部浮游植物群落的复合影响。研究发现短期刺激后，HCHT处理最终使生物量降低23%，硅藻比例下降6%而甲藻增加11%，并通过18S/16S rDNA分析揭示了微生物群落重构。该成果为气候变局下近海生态系统响应机制提供了关键数据。

　　

【研究背景】
海洋正经历着双重打击：每年吸收约30%人类排放CO₂导致pH值下降0.1单位（称为海洋酸化，OA），同时表层水温以0.13°C/十年的速度攀升。这种变化在东海等陆架海区尤为剧烈——这里水深不足200米，营养盐循环快，既是全球最高产的渔场之一，又是气候变化的"放大镜"。但令人担忧的是，作为海洋食物链基石的浮游植物，其对OA与变暖的响应机制仍存在"短期促进vs长期抑制"的学术争议，特别是两类优势种群硅藻（diatoms）和甲藻（dinoflagellates）的竞争格局变化，直接关系到整个生态系统的命运。

厦门大学东山太古海洋站（D-SMART）的研究团队在《Marine Environmental Research》发表的工作，通过创新的陆基中宇宙（mesocosm）实验系统，首次揭示了东海浮游植物群落对复合环境压力的非线性响应。该研究采用双因素控制设计：设置当前CO₂水平（430 μatm）与2100年预测值（1000 μatm），结合环境温度（27°C）与升温情景（30°C），构建了对照（Control）、单独酸化（HC）、单独变暖（HT）及复合处理（HCHT）四组实验。

【关键技术】
研究采用30升聚甲基丙烯酸甲酯控温中宇宙系统，持续监测pH（8.07-8.20）、PAR（875-1350 μmol photons m^-2 s^-1）等参数；通过叶绿素荧光仪测定PSII最大光化学效率（F_v/F_m）与非光化学淬灭（NPQ）；结合¹⁴C标记法测定碳固定率；利用18S rDNA高通量测序解析群落结构，16S rDNA分析原核微生物组成。

【主要结果】

1. 物理化学参数变化
   升温组（HT/HCHT）水温稳定高于对照组3°C（p<0.05）。HC处理使pH值降低0.35单位，DIC增加12%，符合典型酸化特征。营养盐（NO₃^-、PO₄^3-、SiO₃^2-）在48小时内消耗殆尽，显示实验系统爆发了典型的浮游植物水华。

2. 光合生理响应
   初期（1-3天），HT/HCHT处理使叶绿素a浓度提升15%，但后期（6-9天）反低于对照18%。F_v/F_m在HT组升高12%，而HC组后期下降9%。碳固定率呈现"先抑后扬"特征：HT组第7天反超对照34%，但HC组持续低于对照21%。

3. 群落结构重构
   18S分析显示：

• 硅藻比例：HC组下降23%（vs对照），HT组降14%，HCHT组仅降6%
• 甲藻比例：对应处理分别增加19%、9%、11%
• 物种丰富度：升温使OTUs增加17%，但Shannon指数下降0.89，显示优势种垄断加剧

1. 微生物级联效应
   16S数据显示Basidiomycota（担子菌门）在HT/HCHT组相对丰度提升16-18%，而原核群落结构未发生显著改变（p>0.05）。

【结论与意义】
该研究揭示了气候变化的"生态陷阱"现象：短期（<3天）的变暖与酸化会刺激浮游植物生长，但随着时间推移，营养竞争与光抑制效应导致生物量下降。特别值得注意的是，甲藻对复合胁迫的适应性优于硅藻——这可能导致未来近海生态系统从硅藻主导的"高输出"模式转向甲藻主导的"低效"模式，进而影响渔业资源。研究还首次发现担子菌门真菌可能成为海洋变暖的"指示生物"。这些发现为建立"气候-生态"耦合模型提供了关键参数，对东海区碳汇能力预测与渔业管理具有重要指导价值。