温度和大型海藻爆发对海草营养盐吸收机制的影响

Seagrasses support important ecosystem service function. In recent years seagrass decline has been reported due to eutrophication throughout the world. Nutrient enrichment can accelerate algal proliferation therefore inducing macroalgae bloom. Global warming and macroalgae bloom may have negative effects on the nutrient circling in seagrass ecosystems. Researches about the effect of temperature and macroalgae bloom on seagrasses to nutrient absorption are still lack. Therefore, in this project we aim to combining 3 comprehensive approaches: filed monitoring, manipulative field experiments and mesocosm experiments to study: 1) in different temperature conditions, effects of higher concentration nitrogen in seawater and sediment on seagrasses, 2) effects of nutrient from macroalgae bloom on nutrient circling in seagrass ecosystems in different temperature conditions, 3) effects of temperuature and light attenuation from macroalgae bloom on nutrient uptake of seagrasses. Our results will support the scientific evidence for understanding ecological effects of seagrasses and macroalgae during eutrophication and global warming and averting phase shifts from seagrasses to macroalgae.

海草床具有重要的生态系统服务功能，近年来由于人类活动引起的近岸水体富营养化的影响，世界范围内海草床衰退严重。近岸水体富营养化导致某些大型海藻出现了爆发性生长的现象，全球气温升高和大型海藻爆发可能对海草生态系统营养盐循环产生影响，但是学术界在温度和大型海藻爆发对海草营养盐吸收方面的研究还比较缺乏。基于此，本项目拟选择烟台近岸海草床内海草（大叶藻）和大型海藻（孔石莼）作为研究对象，采用野外观测、野外围栏实验和室内模拟实验方法，研究不同温度条件下，水体和沉积物中较高浓度氮营养盐对海草的影响；分析不同温度条件下，大型海藻爆发衰亡后产生的营养盐在海草生态系统营养盐循环中的作用；探讨温度和大型海藻爆发引起的光衰减对海草营养盐吸收的影响，结果对于理解全球气温升高和近岸水体富营养化对海草和大型海藻的生态效应，保护我国日益退化的海草资源，避免海草向大型海藻生态系统的演替具有重要意义。

海草具有重要的生态系统服务功能，近年来，世界范围内海草退化趋势严重。在我国近岸海域海水富营养化严重和全球气候变化的大背景下，本项目主要评估了温度和大型海藻爆发衰亡后产生的营养盐在海草生态系统营养盐循环中的作用，阐明了温度和大型海藻爆发引起的光衰减对海草营养盐吸收的影响机制。. 通过野外调查发现，威海海草床海草组织碳氮含量有显著季节变化，海草碳含量最大值出现在5月，最小值出现在12月。而氮含量最高值和最低值分别出现在2月和5月，且均高于世界平均水平。营养盐富集条件下，大型海藻爆发产生的有机物明显降低了海草叶片氮含量、根磷含量、叶片宽度、和枝茎密度。而营养盐添加提高了海草叶片和根的氮含量、叶片长度和地下生物量。. 大型海藻爆发引起的低光照降低了海草总干重、地上部分干重、叶长、叶宽和根状茎的直径。而大型海藻爆发引起的低光照影响过后，海草地上部分对硝酸钠吸收率受到了显著的负面影响。不同光照影响过后，海草地上组织对氯化铵的吸收率高于甘氨酸，对硝酸钠和尿素吸收率较低。. 研究温度升高对海草叶片可培养细菌的影响发现，随着培养温度的升高，海草叶际可培养细菌的数量先增加后降低。高温时（32℃），红螺菌科和玫瑰杆菌激增，将会与海草竞争有限的可见光，从而限制海草的光合作用。而海洋玫瑰杆菌具有降解硫化物的能力，可以利用海草消亡产生的硫和碳源进行生长，从而成为高温条件下海草叶际优势细菌种群。. 在全球气温升高和近岸水体富营养化背景下，应该加强对受损海草床的长期监控，减少人类活动产生的营养盐向海洋排放，以避免海草床向大型海藻生态系统的演替。