升温促进河口上升流系统初级生产与呼吸作用并改变浮游生物群落结构

这篇研究通过中宇宙实验模拟海洋热浪(MHW)对Ría de Vigo河口上升流系统浮游生物群落的影响，发现+3°C升温显著提升总初级生产力(GPP)和群落呼吸(R)但维持代谢平衡(GPP:R)，同时造成浮游植物生长率(μ)与损失率(L)的时序错配，并促使群落结构从硅藻转向定鞭藻类。研究揭示了磷限制条件下短期增温对沿海上升流系统生物地球化学循环的调控机制。

　　

升温增强代谢活性与群落重构

在Ría de Vigo河口开展的12天中宇宙实验中，研究者通过加热系统维持+3°C温差，模拟海洋热浪事件。高频率传感器监测显示，升温使总初级生产力(GPP)和群落呼吸(R)分别最高提升143%和150%，但两者增幅相当，因此代谢平衡(GPP:R)保持稳定。值得注意的是，浮游植物生长率(μ)在实验初期(第2-3天)即出现139%的激增，而损失率(L)的显著升高(平均+42%)则延迟至第5-8天，这种时序错配导致短期内浮游植物生物量积累。

光合效率与粒径结构变化

脉冲振幅调制荧光仪测量显示，升温使光系统II最大量子产量(F_v:F_m)提升27%。粒径分级叶绿素a数据表明，2-20μm级份生物量持续增加19%，而0.2-2μm级份在后半实验期增长43%。高效液相色谱(HPLC)结合PIGMENTUM工具分析揭示，19′-己酰氧基藻黄素(19′-HF)类群(主要为定鞭藻类)占比显著提升26%，而含岩藻黄素(硅藻为主)、玉米黄素(蓝藻)和叶绿素b(绿藻)类群分别减少10-46%。

磷限制的关键调控作用

实验期间正交磷酸盐浓度低于常规值50%以上，N/P比超Redfield值5-10倍。这种强磷限制可能抑制了细菌代谢响应，解释了为何未出现类似其他海岸系统的异养平衡转变。降雨事件虽带来氮输入但未缓解磷限制，维持了实验后期的群落结构变化趋势。

生态学启示

研究首次揭示在磷耗竭的后上升流条件下，短期增温可使河口上升流系统转变为高代谢活性的生物地球化学热点。定鞭藻类对升温的积极响应可能改变传统食物网结构，而硅藻的减少则威胁到当地贻贝养殖业的基础饵料供应。这些发现为理解气候变暖背景下沿海生态系统的响应机制提供了新视角。