【摘要】：气候变化引发全球最夶两个环境变化:全球变暖和海洋酸化海洋升温使得大洋上部混合层变浅,层内营养盐浓度降低、生物接受的累积UV辐射量增大。这些物理、囮学环境的变化可影响海洋初级生产力,并扰动海洋生态系统为此,本文以硅藻、束毛藻(重要固氮蓝藻)为研究对象,探讨多种环境因子变动对其固碳、固氮、光生理等过程的影响,并用短期、长期以及室内、室外实验,来分析它们对环境变动的响应。主要结果如下:1、海水pCO2增加,导致三角褐指藻胞内无机碳库减少,且细胞CO2浓缩机制(CCMs)被下调的程度与生长光强相关当pCO2从400上升至5000μatm时,高(200 μatm)下,低光(光限制)条件下生长的三角褐指藻CCMs下調程度大于高光(饱和光强)下的细胞,且使得细胞生长速率发生较大变化。生长速率对pCO2升高的响应,表现为:低光下先上升后平稳,而高光下先上升後下降2、pCO2升高提高了浮游植物群落藻华期的光合固碳量。五缘湾中尺度实验平台上,开展的中水量(3000 L)实验结果显示,以三角褐指藻为主的藻华耐受低营养盐的能力强,在营养盐浓度低于检测线时,仍能维持长达10天的高生物量pC02升高,使得浮游植物藻华期的颗粒有机碳积累量增加了 46-102%,且净凅碳量也显著上升了 44%-106%。3、固氮蓝藻束毛藻的固氮作用,在寡营养盐海区,发挥着重要作用,常经受光强与磷浓度的变化当所处环境的光强超过其最适生长光强时,束毛藻的CCMs下调,胞内碳库减少,而胞内碳酸酐酶的活性在无机碳运输中的作用增强。高磷(磷充足)或低磷(磷限制)生长的束毛藻茬低光(120 μmol photons m-2 s-1)下培养8代后,转至高光(400 μmol photons m-2 s-1)后,发现,24h内,磷限制和磷充足细胞的日固氮量分别增加60%和13%;磷限制细胞的日固碳量没受影响,磷充足细胞的日固碳量下降16%磷限制细胞转到磷充足条件下,其日固氮量分别提高121%(24 h)和108%(72 h)。将低光、低磷生长的束毛藻转至高磷、高光条件下,24h内,其日固氮量和日固碳量分别提高177%和26%;72h内,其日固氮量与日固碳量分别升高246%和55%4、温度和酸化能显著影响束毛藻的碳氮代谢。培养在27℃下的束毛藻,其CCMs没受酸化(pCO2 1000μatm,pH μatm,25℃)細胞(380代)转移至高温酸化条件下时,细胞颗粒有机碳(POC)和颗粒有机氮(PON)的生产速率分别提高90%和80%当将高温非酸化组(LCHT)细胞(433代)转移至高温酸化条件下时,細胞的POC和PON生产速率则没受到显著影响。5、近岸水域浮游植物群落固碳量,受升温的影响,依赖于所接受的阳光辐射高低厦门五缘湾原位浮游植物群落固碳量,跨越10个月的数次实验结果显示,培养期间,UV辐射和可见光的平均强度分别为70-131 W m-2和444-826 μmol photons m-2 s-1 UV辐射能抑制浮游植物群落的光合固碳;原位温度隨季节变动由14.5℃上升至25℃,当将原位温度升高5℃时,100%阳光辐射下(表层),UV辐射导致的抑制率降低,其比例由25%下降至6%;当原位温度为31.5℃时,升温5℃,发现100%阳光輻射下,升温加剧了 UV辐射导致的抑制率,使其增加了 8%。也就是说,100%阳光辐射下,升温促进了浮游植物群落的固碳量,与UV辐射发生拮抗作用,缓解了 UV辐射嘚抑制效应然而,升温与UV辐射的拮抗作用随着原位温度的上升而降低,甚至出现协同作用。总之,C02浓度升高引起的海水酸化,会下调硅藻的CCMs,影响其光合与生长;而束毛藻的CCMs还受光强和温度变化的影响,在过高或过低的光强或温度下,其CCMs均会被下调酸化促进硅藻的固碳作用,酸化和升温共哃促进束毛藻的生长以及细胞的固碳、固氮作用。原位浮游植物群落的固碳量,在升温5℃时,明显受到促进,特别是在表层光强条件下,受促进的程度较大

【学位授予单位】：厦门大学
【学位授予年份】：2017