三亚湾叶绿素a与浮游植物光合固碳对太阳紫外线B辐射的响应机制及其生态意义

本研究针对热带珊瑚礁海湾生态系统中紫外线B(UVB)辐射对浮游植物初级生产力的抑制机制这一科学问题，通过2011年三亚湾四季野外观测，揭示了叶绿素a(Chl a)、表层光合固碳(SPP)和水柱整合初级生产力(IPP)的时空变化规律，发现UVB对SPP和IPP的年均抑制率达32.01%-38.88%，阐明了UVB与营养盐、水柱稳定性及光可利用性的交互作用机制，为热带海湾生态系统功能评估提供了关键数据支撑。

　　

在碧波荡漾的南海之滨，三亚湾以其晶莹剔透的海水和绚丽的珊瑚礁生态系统闻名于世。然而这片热带天堂正面临着一个隐形威胁——随着臭氧层损耗加剧，穿透水层的太阳紫外线B(UVB)辐射正在悄然改变着海洋生态系统的根基。浮游植物作为海洋食物网的起点，其通过光合作用固定的碳量占全球初级生产力的半壁江山，更是生物泵驱动碳循环的核心环节。但现有研究多聚焦南北极臭氧空洞区，对UVB辐射影响热带珊瑚礁生态系统初级生产力的认知仍存在巨大空白。

中国科学院热带海洋生物研究站的研究团队在《Marine Pollution Bulletin》发表的研究，首次系统揭示了三亚湾浮游植物光合功能对UVB辐射的响应规律。研究采用现场观测与受控实验相结合的方法，通过高效液相色谱测定叶绿素a(Chl a)浓度，¹⁴C同位素标记法量化光合固碳速率，结合分层采样和水文参数监测，构建了UVB抑制效应与环境因子的关联模型。

物理环境特征
观测数据显示三亚湾呈现典型热带季风特征：夏季表层水温达29.40°C而冬季降至22.07°C，水体分层现象显著。湾内营养盐呈现明显的岸源梯度，溶解无机氮(DIN)与磷酸盐(PO₄^3-)比值揭示春季磷限制特征，这为解析生产力变化提供了环境背景。

UVB对Chl a和初级生产的影响
研究发现Chl a浓度呈现秋高春低的季节模式，空间上随离岸距离增加而递减。UVB对光合固碳的抑制表现出惊人的持续性：表层光合固碳(SPP)抑制率32.01%-35.22%，水柱整合初级生产力(IPP)抑制率34.17%-38.88%。特别值得注意的是，UVB/PAR比值最高达3.47%，远超南海开阔水域的0.86%，凸显珊瑚礁区特有的光胁迫环境。

环境因子的交互作用
冬季强混合作用通过促进营养盐上涌缓解了UVB抑制效应，而夏季高温分层则加剧了光损伤。机制分析表明，UVB通过降解光系统II(PSII)的D1蛋白、抑制核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBisCO)活性等多重途径阻碍碳固定，这种损伤在低磷条件下被进一步放大。

这项历时全年的系统研究首次量化了热带珊瑚礁海湾UVB辐射的生态效应，其创新性在于：揭示了UVB抑制率与水体稳定性的非线性关系；建立了营养盐-UVB-生产力的耦合模型；提出了珊瑚礁区特有的"高透明度-强辐射-低混合"三重胁迫假说。研究成果不仅为评估气候变化下珊瑚礁生态系统韧性提供了科学依据，更对完善全球海洋碳循环模型具有重要启示。研究强调需建立长期观测网络，以捕捉UVB效应与环境因子的协同演变规律，这将是未来热带海洋生态研究的重要方向。