长期升温与急性热胁迫下异养甲藻Oxyrrhis marina的热性能表现及其对海洋食物网的启示

本研究针对全球变暖背景下海洋微食物网的关键调控者——异养甲藻Oxyrrhis marina，通过34个月的长期温度驯化（16/19/22°C）和急性热胁迫（+3°C）实验，构建了热性能曲线（TPC），揭示了其"部分补偿"（Partial compensation）的适应模式。研究发现长期驯化使22°C品系获得更高的最大生长率（μmax 1.29 d-1）和临界高温（CTmax 30.54°C），但急性热胁迫导致22°C品系清除率下降50%，表明近临界温度下的代谢失衡风险。该成果为预测气候变化下微食物网能量传递提供了关键参数。

　　

在气候变化愈演愈烈的今天，海洋正经历着前所未有的升温。表层海水温度持续上升，热浪事件频发，这对维系海洋生态平衡的微小生物提出了严峻挑战。其中，作为海洋微食物网"核心引擎"的异养甲藻Oxyrrhis marina（海洋尖尾藻），承担着调控浮游植物种群、向更高营养级传递能量的关键角色。然而，这个仅15-20微米大小的单细胞生物，能否在持续升温和极端热浪中保持其生态功能？西班牙国家研究委员会海洋科学研究所（Institut de Ciències del Mar, CSIC）的Minerva García-Martínez团队通过长达34个月的创新实验，在《Journal of Plankton Research》上给出了答案。

研究人员采用三项关键技术：1）多世代温度驯化系统（建立16/19/22°C三个品系）；2）热性能曲线构建（14-31°C梯度实验）；3）功能响应分析（结合长期驯化与+3°C急性胁迫）。实验以硅藻Rhodomonas salina为饵料，通过粒子计数器（Beckman Coulter Multisizer IV）和倒置显微镜定量摄食与生长参数。

热性能曲线的适应性转变

通过Lactin模型拟合发现，长期驯化显著改变了O. marina的热适应策略。22°C品系的最大生长率（1.29 d^-1）比16°C品系提高34%，最优温度（T_opt）从23.7°C升至25.7°C，呈现典型的"越热越强"趋势。但值得注意的是，其热安全边际（TSM）从6.21°C缩减至4.80°C，暗示高温适应的代价是耐热缓冲能力下降。

功能响应的温度依赖性

在摄食动力学方面，最大摄食率（I_max）表现出温度补偿特性——三个品系在细胞（32-35 cells ind^-1 d^-1）和碳单位（1100-1216 pg C ind^-1 d^-1）上均无显著差异。但半饱和常数（K_m）揭示出深层适应：16°C品系的K_m（25217 cells mL^-1）是22°C品系的6倍，表明低温适应个体需要更高饵料浓度才能饱和。

急性热胁迫的双面效应

模拟热浪的+3°C处理引发分化响应：16°C品系清除率（F_max）提升303%，而22°C品系反降47%。生长效率的变化更耐人寻味——22°C品系在25°C胁迫下效率激增，暗示其通过加速繁殖（伴随细胞体积缩小2.5% °C^-1）来应对代谢压力。

这项研究首次系统阐释了海洋异养甲藻对气候变暖的多尺度适应机制：长期驯化通过调整热性能曲线参数实现部分代谢补偿，但会牺牲热安全边际；急性热胁迫则可能触发"代谢崩溃"（22°C品系）或效率提升（16°C品系）的 divergent responses。这些发现为构建"温度-摄食-生长"耦合模型提供了关键参数，警示未来海洋热浪可能通过改变微食物网的能量传递效率，进而影响更高营养级的资源供给。特别值得注意的是，O. marina展现的"越热部分越强"（Hotter is partially better）适应模式，可能成为预测浮游生物群落演替的新范式。