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全球气候变化下赤潮藻和绿潮藻竞争关系的演变 Alteration of competition between red tide and green tide algae under climate change
发布日期:2019-11-20      浏览次数:458

2019年11月14日,海洋与淡水生物学领域权威期刊Harmful Algae (IF=5.012)在线发表了我实验室高光博士题为Combination of ocean acidification and warming enhances the competitive advantage of Skeletonema costatum over a green tide alga, Ulva linza的研究成果。

赤潮和绿潮作为频繁爆发的全球性生态灾害,对近岸海水养殖及生态系统造成巨大影响。赤潮藻和绿潮藻在很多海区共同存在,但极少同时爆发,存在着明显的相互竞争与抑制。就我国海域而言,赤潮在渤海、黄海、东海和南海四个海域均有爆发,但是其爆发频率与规模均以黄海为最少(小),而绿潮仅在黄海大规模爆发,赤潮在黄海的弱势表现,可能与绿潮的大规模爆发有关。已有的研究显示,在营养盐贫乏的条件下,赤潮藻相对绿潮藻占据优势,在营养盐充足的条件下绿潮藻往往会更迅速地生长,抑制赤潮藻的生长。

人类活动排放的CO2使得大气CO2浓度不断增加,很大程度上造成了全球升温和海洋酸化。针对海洋暖化和酸化对赤潮或绿潮的单独影响,目前已经进行了一些研究,大部分结论都是海洋暖化和酸化可能会刺激赤潮和绿潮的爆发。但是有关气候变化背景下赤潮和绿潮之间如何作用与演变,我们还知之甚少。

本研究设置两种CO2(400 ppm,1000 ppm)和三种温度(12 oC,18 oC,24 oC)条件,将赤潮藻中肋骨条藻Skeletonema costatum和绿潮藻缘管浒苔Ulva linza分别放置于单独培养和共同培养系统中,调查其生理表现。研究发现,相对于单独培养,共同培养没有影响绿潮藻U. linza的生长,但是显著降低了赤潮藻 S. costatum的生长。高CO2能够缓解绿潮藻对赤潮藻的抑制效应,尤其是高温条件下。不论单独培养还是共同培养,升温促进了赤潮藻的生长,在高CO2条件下表现得更加显著;升温在正常CO2条件下也促进了绿潮藻的生长,但是在高CO2条件下导致了绿潮藻生长的降低。共同培养也导致了赤潮藻光合放氧速率及叶绿素a含量的降低,高CO2缓解了这种效应,表明绿潮藻对赤潮藻的抑制效应可能通过损伤其光合器官和光合色素来实现。在单独培养系统,升温导致绿潮藻呼吸速率上升,但是对赤潮藻没有显著影响。共同培养没有影响绿潮藻的呼吸,但是显著刺激了赤潮藻的呼吸速率。呼吸速率被认为是藻类响应环境(生物或非生物)胁迫的一个指标,藻类往往会提高其呼吸速率来应对环境胁迫。

本研究表明,酸化会缓解绿潮藻对赤潮藻的抑制效应,同时由于酸化条件下,升温对绿潮藻的负面效应以及对赤潮藻的正面效应,因此在将来海洋酸化和暖化的条件下,赤潮藻会相对绿潮藻更有竞争优势,即使在营养盐充足条件下。本研究为预测气候变化背景下赤潮和绿潮的相互作用和演化提供了初步的实验数据。

高光博士于2019年8月加盟我实验室,主要研究兴趣为全球气候变化与大型海藻相互作用,欲了解更多信息,请见“MEL人物推荐”(http://mel.xmu.edu.cn/supervisefile.asp?id=935)。

Graphic abstract: Combination of ocean acidification and warming enhances the competitive advantage of red tides over green tides

图文摘要:海洋酸化和暖化耦合提高了赤潮对绿潮的竞争优势

 

论文来源:Gao, G., Fu, Q., Beardall, J., Wu, M., & Xu, J. (2019). Combination of ocean acidification and warming enhances the competitive advantage of Skeletonema costatum over a green tide alga, Ulva linzaHarmful Algae, 101698.

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1568988319301714