科研进展 | 微型浮游植物“吞食细菌”揭示海洋碳循环新路径-厦门大学海洋生物地球化学全国重点实验室

近日，厦门大学海洋生物地球化学全国重点实验室、环境与生态学院、福建台湾海峡海洋生态系统国家野外科学观测研究站（台海站）肖武鹏副教授团队，以Phago-mixotrophic activity within nanophytoplankton community in a subtropical marginal sea为题，在Limnology and Oceanography发表最新研究进展。首次系统阐述了南海微型浮游植物不同类群的“吞噬混合营养（phago-mixotrophy）”行为，并量化了其在碳生产中的贡献，揭示了海洋中“隐形碳通量”的重要来源（图1）。这一发现不仅拓展了对浮游植物功能生态学的认识，也为完善全球碳循环模型提供了关键基础。

图1. 研究区域及图形摘要

M1、M2、M3为细菌摄食实验站位

什么是“吞噬混合营养”？为何重要？

传统观点认为，浮游植物只是“光合作用机器”，通过吸收阳光和溶解无机物质进行碳固定。但越来越多的研究发现，一些微型藻类并不满足于“吃阳光”，而是像捕食者一样主动摄取细菌作为营养补充。这种“吞噬混合营养”策略在养分稀缺或者资源不均衡的海洋环境中尤为突出，是浮游植物维持生存、应对营养限制的重要适应手段。

聚焦亚热带边缘海：解码微型浮游植物“捕食行为”

该研究聚焦南海东北部的陆架-陆坡-海盆梯度海域，通过多站点采样与现场短期摄食实验，定量检测了微型浮游植物群体（直径2–20微米）中两个关键类群——青绿藻（以Mamiellophyceae为代表）和定鞭藻（以Prymnesiophyceae为代表）的细菌摄食率。研究团队利用高灵敏度信号放大荧光原位杂交（TSA-FISH）技术，识别并计数“正在吞食细菌”的浮游植物细胞。研究结果显示，在受河口羽流与台风扰动影响的陆架和陆坡区域，浮游植物的摄食活性有所增强。相较于开阔海盆区域，混合营养型类群占比、细胞摄食率（图2）和通过吞噬细菌所获得的碳量在两大浮游植物类群中均有不同程度的提升（图3）。这些现象表明，陆源输入和短时环境扰动对浮游植物的吞噬异养行为可能具有促进作用。

图2. 不同站位（M1、M2 和 M3）表层（S）与深层叶绿素最大层（D）中，总体微型真核浮游植物、青绿藻和定鞭藻的丰度（a-c）、混合营养型类群的相对丰度（d-f）及单位细胞摄食率（CSGR）比较（g-i）

“光合捕食者”如何影响海洋碳循环？

进一步的碳流动分析表明，微型浮游植物通过吞食细菌获得的碳占比随环境条件变化并呈现类群间特异性差异。整体来看，混合营养贡献占比在所调查站位的叶绿素最大层中贡献更高，呈现与净初级生产力相反的趋势（图3）。研究还揭示，不同类群浮游植物的捕食行为也受到不同因子的驱动。青绿藻的异养能力与海水中的细菌丰度显著相关，当细菌丰富时，它们的吞噬行为也更活跃；定鞭藻则更多受光照强度和硝酸盐吸收能力的调控，在光照充足和硝酸盐吸收速率高的情况下，其混合营养活性更强。这些发现表明，不同浮游植物类群对环境因子的响应机制存在差异，反映出它们在演化过程中形成了独特的生态适应策略，也揭示了微型食物网内部复杂的功能分工。

图3. 不同站位（M1、M2 和 M3）表层（S）与深层叶绿素最大层（D）中，总体微型真核浮游植物、青绿藻和定鞭藻的净初级生产力（primary production, PP）及其吞噬混合营养生产力（phago-mixotrophy production, PMP）与PP的比例比较（均以碳为单位）

启示与展望

该研究首次系统刻画了南海这一亚热带边缘海中微型浮游植物“吞噬混合营养”行为的群体特征、类群差异及其碳循环意义。研究不仅拓展了对浮游植物生态功能多样性的认知，也为未来在其它海域开展类似研究提供了重要的技术范式和理论框架，为改进海洋碳循环模型、预测气候变化下的海洋生态系统响应提供了理论基础。

该论文的第一作者和共同通讯作者为肖武鹏副教授，另一共同通讯作者为黄邦钦教授。合作者包括博士生郭嘉宇、博士后马玲琪、2024届博士毕业生安丽娜、2022届硕士毕业生向明旺，以及上海交通大学李倩副教授、美国路易斯安那州立大学Edward Laws教授和厦门大学陈纪新高级工程师。该研究获得国家自然科学基金（42130401、42141002、42106097、42276209、42206140、42006019），中国博士后科学基金（2021M702728），两岸博士后交流计划（2021B001），以及厦门大学海洋生物地球化学全国重点实验室“优秀博士生奖学金”项目的联合资助。

Xiao, W., Guo, J., Ma, L., An, L., Tong, Z., Xiang, M., Li, Q., Laws, E.A., Chen, J. and Huang, B. (2025), Phago-mixotrophic activity within nanophytoplankton community in a subtropical marginal sea. Limnol Oceanogr. doi: org/10.1002/lno.70077

https://doi.org/10.1002/lno.70077

供稿｜肖武鹏李倩

编辑｜朱佳

排版｜陈蕾

审核｜林昕柳欣

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