日前，國際著名期刊Global Change Biology在線發(fā)表了中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所藻類種質(zhì)資源與育種團(tuán)隊(duì)題為“Acclimation of bloom-forming and perennial seaweeds to elevated pCO₂conserved across levels of environmental complexity”的最新研究成果。該團(tuán)隊(duì)與英國埃克塞特大學(xué)、加拿大紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)、澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)和國家海洋局第一海洋研究所等單位的科研人員合作開展了酸化條件下大型海洋藻類響應(yīng)機(jī)制研究，通過不同時(shí)間和不同空間尺度的生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)綠潮藻類比其他藻種表現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)能力，揭示了綠潮暴發(fā)的生物學(xué)機(jī)制，為闡明氣候變化條件下海洋藻類群體的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)研究提供了理論依據(jù)。這是該團(tuán)隊(duì)繼2014年和2015年在Environmental Science & Technology上刊文之后，再次在海洋氣候變化領(lǐng)域國際TOP期刊發(fā)表研究成果。黃海所青年副研究員徐東與英國埃克塞特大學(xué)C.-Elisa Schaum為該論文的共同第一作者。

該研究以近岸典型的大型綠藻、褐藻和紅藻為研究對(duì)象，以海洋酸化（pCO₂）為主要環(huán)境因子，模擬了前工業(yè)革命時(shí)期至未來300年間二氧化碳濃度梯度，通過室內(nèi)試驗(yàn)揭示了藻類的短期應(yīng)答機(jī)制；通過中尺度車間流水體系獲得了長期酸化條件下大型藻類特異生長率的差異性；通過海區(qū)圍隔的野外作業(yè)解析了自然條件下大型藻類應(yīng)對(duì)長期海洋酸化的調(diào)控能力和適應(yīng)特征。最終以特異生長率為主要因子，構(gòu)建了不同時(shí)空條件下藻類的數(shù)學(xué)響應(yīng)模型，明確了不同試驗(yàn)體系預(yù)測(cè)的有效性，揭示了典型大型海洋藻類應(yīng)答、適應(yīng)與選擇機(jī)制，推測(cè)了種群的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。研究結(jié)果指明了未來綠潮的暴發(fā)趨勢(shì)及防治的持久性和重要性，為有效開展海洋酸化和全球變暖等前沿?zé)狳c(diǎn)研究提供試驗(yàn)平臺(tái)和方法范例，也為闡釋未來氣候變化條件下海洋生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性格局變遷奠定重要的理論基礎(chǔ)。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室“鰲山人才”優(yōu)秀青年學(xué)者、農(nóng)業(yè)科研杰出人才、山東省杰出青年科學(xué)基金、青島市創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才計(jì)劃、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院和黃海水產(chǎn)研究所基本業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。

圖1.不同種屬大型藻類海洋酸化條件下的生長率響應(yīng)曲線。隨著CO₂濃度的升高，暴發(fā)型綠潮藻生長率呈現(xiàn)持續(xù)增加趨勢(shì)，而非暴發(fā)型的褐藻和紅藻呈現(xiàn)單峰響應(yīng)模式；隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長，試驗(yàn)藻種均表現(xiàn)出一定程度上的適應(yīng)性，生長率響應(yīng)幅度逐漸降低。

圖2.不同CO₂濃度釋放路徑下大型藻類群體變化趨勢(shì)評(píng)估。模型數(shù)據(jù)顯示，未來氣候變化條件下，隨著CO₂濃度釋放強(qiáng)度逐步增加（RCP 2.6，RCP 4.5，RCP 6.0，RCP 8.5），暴發(fā)型綠潮藻類較非暴發(fā)型藻類呈現(xiàn)出顯著的競爭優(yōu)勢(shì)。