全球最深蓝洞中微生物调控溶解有机质的整合代谢组与宏基因组学研究揭示海洋碳循环新机制

为探究海洋酸化(pCO2 1000 μatm)与升温(30°C)对东海浮游植物群落的复合效应，研究人员通过陆基中宇宙实验发现：短期应激提升叶绿素a浓度但长期抑制生物量，升温促进光合碳固定而酸化抑制，并导致硅藻比例下降6-23%、甲藻上升9-19%。该研究为气候变化下海洋生态响应提供了关键数据。

　　

随着工业革命以来大气CO₂浓度从278 μatm飙升至410 μatm，海洋正面临前所未有的酸化危机——表层海水pH已下降0.1单位，预计210年将再降0.3-0.4单位。与此同时，海洋吸收了93%的温室气体余热，导致全球海表温度上升0.88°C。这对承担地球50%初级生产力的浮游植物群落构成严峻挑战，尤其是东海这类平均深度不足200米的近岸海域，其快速升温与pH波动的特性使其成为气候变化的"哨兵区域"。

厦门大学东山太古海洋站(D-SMART)的研究团队通过30升控温中宇宙实验系统，模拟了当前(430 μatm CO₂/27°C)与2100年预期(1000 μatm CO₂/30°C)环境，揭示了浮游植物对复合胁迫的响应规律。研究发现升温(HT)与酸化-升温复合处理(HCHT)初期促进叶绿素a浓度提升12.7-15.4 μg L^-1，但后期生物量反降23%；光合碳固定呈现"先抑后扬"特征，而单纯酸化(HC)则持续抑制14%。通过18S rDNA分析发现，胁迫组中硅藻比例锐减6-23%，甲藻则逆势增长9-19%，这种群落结构转变可能重塑生物碳泵效率。

研究采用三大关键技术：1) 水套式聚甲基丙烯酸甲酯中宇宙系统(91% PAR透光率)；2) 双通道脉冲振幅调制荧光仪(Dual-PAM)测定光化学效率；3) 高通量测序分析18S/16S rDNA群落结构。通过连续42天的监测，揭示了环境参数与生物指标的动态关联。

Changes in physical and chemical parameters
数据显示，HT与HCHT组温度维持在30-33°C，显著高于对照组。营养盐在48小时内快速消耗，硝酸盐浓度从6.5 μM骤降至1.2 μM，反映浮游植物的爆发性增殖。PAR值稳定在875-1350 μmol photons m^-2 s^-1，排除光照干扰。

Discussion and conclusion
研究发现酸化通过降低CO₃^2-可用性抑制硅藻生长，而升温加速甲藻代谢是其竞争优势的关键。Basidiomycota(担子菌门)在HT组增加16-18%，暗示真菌在有机质循环中的作用增强。该成果发表于《Marine Environmental Research》，为预测气候变化下海洋生态系统演变提供了实验依据，特别揭示了近岸海域可能面临的群落结构简化和碳汇功能衰减风险。

研究强调，复合胁迫导致的浮游植物粒径变小(从硅藻向甲藻转变)可能削弱生物碳泵效率，而光合碳固定的阶段性变化提示海洋初级生产力存在临界阈值。这些发现对完善全球碳循环模型具有重要价值，也为制定区域性海洋保护策略提供了科学支撑。