海洋酸化对南海藻类固碳作用的影响：耦合效应与机制

大气CO2浓度持续升高，引起海水pCO2增加及pH下降，导致海洋酸化，使得海水碳酸盐系统发生变化。该化学变化会影响海洋初级生产过程及海洋对CO2的吸收量。为此，藻类响应海洋酸化的机制如何，是亟需探讨的科学问题。本项目，在集成以往工作的基础上，拟研究南海藻类的光合固碳、钙化作用及初级生产过程对海洋酸化的响应机制。通过短期与长期实验，调控碳酸盐系统并维持其稳定性，研究海洋酸化（高CO2/低pH）对藻类光合固碳、钙化作用、营养吸收、日生产力及生长的影响，并结合其它关键环境因子（如阳光紫外辐射、温度及营养盐等）的生理作用，探讨其变化与酸化效应的关系，揭示耦合效应，阐明不同功能类群对海洋酸化的响应与适应机制；通过走航实验，研究真光层不同深度浮游植物群落的固碳量及优势种群对酸化的响应，同时理清优势种群变迁的生理机制，为认识我国南海藻类固碳作用及初级生产过程对海洋酸化的响应及其机制，提供重要的理论依据。

项目执行期间，按照原计划的研究内容，逐渐拓展并深化研究，完成了计划研究内容，实现了既定的研究目标，发表了33篇期刊论文，其中SCI收录期刊论文30篇，Nature Climate Change 1篇，invited reviews 2篇。研究成果的关键创新点，体现在下面几个部分。1）藻类固碳与海洋酸化的关系：发现CO2浓度升高导致的海水化学变化（海洋酸化）对浮游植物光合固碳的效应，取决于阳光强度的高低。低光环境下，酸化会促进浮游植物光合固碳与生长，而光强过高时酸化会产生抑制效应，降低光合固碳与生长。同时，提出新理论，阐述CO2浓度升高与海水酸性增加的双面效应与与细胞无机碳浓缩机制的关系。2）紫外（UV）辐射的生理生态学效应：研究了浮游植物和大型海藻对阳光UV辐射变化的响应，揭示了其响应与适应的主要机制，显示，忽视阳光UV辐射可能放大海洋初级生产力估量的误差。UVB 总是导致抑制作用，而高强度的UVA导致抑制作用，然而，较低阳光辐射下，UVA辐射可促进藻类光合固碳量。3）海洋酸化与UV辐射的耦合效应：发现钙化藻类（微藻与大藻）均明显受到UV辐射的影响，钙化作用，光合固碳和生长均显著被抑制。钙化层可以阻挡部分UV辐射，在酸化条件下，由于细胞表面的钙化层变薄，使得细胞接受到更高强度的UV辐射，因此酸化会进一步加剧UV辐射对细胞的损伤。