为探究升温对浮游生态系统的影响,课题三博士生刘凯琳在刘红斌老师(通讯作者)指导下通过实验方法比较了亚热带水域浮游生物自养和异养过程温度敏感性的差异。他们选取了亚热带水域两个具有不同环境特征的站位进行为期一年,每月一次的温度调控稀释法实验,探究自养和异养浮游生物对短期升温的响应,并基于生态学代谢理论计算浮游植物生长率和微型浮游动物摄食率的温度敏感性(活化能)。其中一个站位位于香港水域西边,受珠江冲淡水的影响,营养盐浓度高,浮游植物群落以硅藻为主体;另外一个站位位于香港水域东边,主要受到南海海流影响,营养盐浓度低,浮游植物群落在夏季时经常以聚球藻为主。他们的结果表明,不同的环境特征影响了浮游植物的群落组成,但并不影响浮游生物内在的温度敏感性。比较两个站位,浮游植物生长率活化能没有显著性差异,同时微型浮游动物摄食率的活化能也没有显著性差异。但是,浮游植物生长率的活化能(0.36 ± 0.04 eV)都显著低于微型浮游动物的活化能(0.53 ± 0.03 eV),说明异养的微型浮游动物对短期升温的响应更大 (图1)。同时,他们发现微型浮游动物摄食率的最适温度高于浮游植物生长的最适温度,也表明温度升高后,微型浮游动物的适应性可能优于浮游植物。因此,在全球变暖的趋势下,微型浮游动物摄食的加剧可能造成初级生产力的下降,影响生物泵效率。此外,本研究发现环境温度与最适温度的距离差异会导致自养和异养的温度敏感性的差异,特别是在热带和亚热带水域,浮游生物的最适温度接近于环境温度的情况下,在评估和预测升温对浮游生态系统的影响时,必须考虑到最适温度的影响。

图1 研究站位 (左) 以及两个站位中浮游植物生长率和微型浮游动物摄食率的活化能 (右)
本研究结果已发表在海洋学知名期刊 Limnology and Oceanography 上。
Liu, K., Chen, B., Zhang, S., Sato, M., Shi, Z., and Liu, H *. 2018. Marine phytoplankton in subtropical coastal waters showing lower thermal sensitivity than microzooplankton. Limnology and Oceanography.