太阳紫外辐射对浮游植物光合固碳的促进和抑制效应与其细胞大小的关系

基本信息
批准号:41206132
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:李刚
学科分类:
依托单位:中国科学院南海海洋研究所
批准年份:2012
结题年份:2015
起止时间:2013-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:邱大俊,张建林,马艳娥,顾娜,王生福,秦耿,凡艳芝
关键词:
紫外线藻类细胞大小光合固碳
结项摘要

Marine phytoplankton has been estimated to be responsible for about 50% of global primary production. Solar photosynthetically active radiation drives photosynthetic carbon fixation of phytoplankton dwelling in the euphotic zone, while ultraviolet radiation (UVR, 280-400 nm) is often considered to reduce the photosynthesis. Recently, we carried out the field investigations in surface waters from coasts to pelagic oceans of the South China Sea and found that, on cloudy days (the sunlight level was lower), solar UVR positively enhanced the photosynthetic carbon fixation of phytoplankton assemblages in coastal waters, but negatively reduced the carbon fixation in oceanic waters. It's well known that the dominating groups usually change from phytoplankton with larger cells in coastal waters to the smaller ones in oceanic waters; meanwhile, the larger cells (e.g., >10 μm in diameter) have been identified to have ability to synthesize and accumulate UV-absorbing compounds whilst the smaller ones (e.g., <2 μm) do not have such a ability. We thus hypothesize that the UV-absorbing compounds that merely present in larger phytoplankton cells, can be used to absorb and transfer UV-energy to reaction center of chlorophyll a, and drive the photosynthetic processes and then promote the carbon fixation; thus, changes in cell-size of phytoplankton may be one of the key causes for the negative and positive impacts of solar UVR respectively in coastal and oceanic waters at lower sulight (e.g.,on cloudy days or at deep water layes). Therefore, this project was designed to testify this hypothesis through studying the physiological mechanisms of the positive and negative impacts of UV radiation on phytoplankton photosynthesis in laboratory, together with the testified-experiments on board. The laboratorial experiments will be conducted using 7 to 8 species of phytoplankton with different cell-size (<2-40 μm) to characterize the UV-impacts (based on carbon fixation) and analyze its relationship to cell-size; while the on-board experiments will be carried out with natural phytoplankton assemblages of differential cell-size (<3 μm,3-20 μm and >20 μm) from typical stations of the coastal and oceanic waters of the South China Sea or/and the Indian Ocean. The goals of this project are: i) to clarify the relationships of the UV-impacts upon phytoplankton physiological carbon fixation and its cell-size; ii) to better understand the physiological mechanisms of the positive and negative effects of solar UV radiation on photosynthetic carbon fixation by phytoplankton assemblages respectively in the coastal and oceanic waters at the low-light conditions i.e. on cloudy days or at deep water layers.

海洋浮游植物光合固碳量约占全球生态系统固碳总量的50%,太阳可见光驱动浮游植物固碳而紫外光通常被认为抑制固碳。我们近期的研究发现,光强较低时太阳紫外辐射促进近岸浮游植物群体的光合固碳,而对远洋群体的固碳仍有抑制作用。由近岸到远洋优势浮游植物从细胞粒径较大的转变为较小的,同时较大的细胞可以合成和储存紫外吸收物质而较小的则不能,这可能是导致紫外辐射对浮游植物固碳的促进(近岸海域)和抑制(远洋海域)效应空间变化的最关键因素之一。为此,本项目拟用室内机理探讨与现场实验验证相结合的方法(室内选择7-8种细胞直径<3-40μm间的单种浮游植物;近海和外海典型海域利用<3μm,3-20μm和>20μm的3个粒级浮游植物群体),探讨紫外辐射对浮游植物光合固碳生理的影响与其细胞大小的关系,揭示低光条件下(阴天或较深水层)阳光紫外辐射对近岸浮游植物群体固碳的促进效应和对远洋群体固碳的抑制效应的生理学机制。

项目摘要

海洋浮游植物光合固碳量约占全球生态系统固碳总量的50%,太阳可见光驱动浮游植物固碳而紫外光(UV)通常被认为抑制固碳。近年来的研究结果显示,在光强较低时(如阴天情况下或在较深的水层内)阳光UV提高近岸浮游植物群体的光合固碳量,而降低远洋群体的固碳量。从近岸到远洋受营养盐等环境要素变化的影响,优势浮游植物类群由细胞粒径较大的转变为较小的,同时较大的浮游植物细胞内可以合成和储存紫外吸收物质而较小的细胞则不能,这可能是导致阳光UV对浮游植物群体固碳的促进(近岸海域)和抑制(远洋海域)效应空间变化的原因之一。因此,本项目选择在近岸现场将浮游植物按照粒径大小分为<5 µm,5-20 µm和>20 µm的 3个不同类群,研究阳光UV的效应,结果发现只有粒径较大的浮游植物(>5 µm)可以UV能量进行光合固碳,粒径较小的(<5 µm)则不能,而且粒径越大对UV利用能力越强,如粒径>20 µm浮游植物群体UV利用能力高于粒径为5-20 µm浮游植物群体的;同时,我们在外海海域利用原位浮游植物群体(粒径<5 µm浮游植物生物量占总生物量的90%以上)开展了进一步的实验,结果证实了外海浮游植物(细胞粒径较小)不能利用UV能量进行固碳这一结论。我们的研究结果从浮游植物种群结构组成的差异方面揭示了UV的正面效应仅发生在近岸海域的内在原因,也进一步阐析了前期关于阳光UV对浮游植物初级生产力的正面效应(近岸海域)和负面效应(外海海域)的报导不一致的内在原因。.我们室内单种培养实验结果显示,在营养盐氮素(N)的限制条件下阳光UV对浮游植物光合能力的抑制率提高,即UV负面效应增强,可能是由于N限制条件下细胞会优先把所获得的N素分配到其生存所必须的组份上,而不是合成用于防御UV损伤的物质,致使N限制条件下UV负面效应加强。同时,我们还发现较短的光照时间(光周期)更有利于粒径较大浮游植物的生长,而细胞较小的浮游植物对光周期变化不明显;考虑到受潮汐等因子影响近岸海域水体混合较外海更为剧烈,浮游植物在随水体混合而上下移动时接受光强变化较大,因此我们的结果也从光生物学角度揭示了近岸海域以粒径较大浮游植物占优势的内在原因。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

视网膜母细胞瘤的治疗研究进展

DOI:
发表时间:2018
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

李刚的其他基金

批准号:50674023
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:30872645
批准年份:2008
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:11771228
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:60872111
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:61273195
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31670249
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:81373660
批准年份:2013
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:81800409
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38870702
批准年份:1988
资助金额:2.00
项目类别:面上项目
批准号:81871992
批准年份:2018
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:21102150
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39600130
批准年份:1996
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31260359
批准年份:2012
资助金额:46.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:39760077
批准年份:1997
资助金额:13.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51474053
批准年份:2014
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:11201254
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81272776
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81172403
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51468056
批准年份:2014
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81572705
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51305190
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61904125
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21702130
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10571150
批准年份:2005
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:50909011
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51603140
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903494
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605216
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11872142
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:71804050
批准年份:2018
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81571284
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51774165
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51879030
批准年份:2018
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51774068
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31400738
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900145
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71862030
批准年份:2018
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81372719
批准年份:2013
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:31672575
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51407076
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10971182
批准年份:2009
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:81600383
批准年份:2016
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31360535
批准年份:2013
资助金额:52.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11871064
批准年份:2018
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:51074041
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:10171087
批准年份:2001
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:30772536
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:51204086
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801330
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11505026
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81560685
批准年份:2015
资助金额:36.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81572697
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11675091
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81101365
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201797
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51675257
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51376183
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81874083
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:41676156
批准年份:2016
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21102005
批准年份:2011
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:38970130
批准年份:1989
资助金额:3.20
项目类别:面上项目
批准号:30471946
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:30671856
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:40901157
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49201012
批准年份:1992
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701326
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11275113
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81874156
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:41902326
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1662137
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:联合基金项目
批准号:19701027
批准年份:1997
资助金额:4.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30271174
批准年份:2002
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:51507073
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370316
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:31900263
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31302091
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50008003
批准年份:2000
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071370
批准年份:2010
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:10947007
批准年份:2009
资助金额:14.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31270156
批准年份:2012
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:41704075
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400372
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61771078
批准年份:2017
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:31200424
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81774333
批准年份:2017
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:31870266
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81370522
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31802136
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61704182
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61275210
批准年份:2012
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:31271309
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30872635
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:81671034
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51004089
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1838110
批准年份:2018
资助金额:46.00
项目类别:联合基金项目
批准号:21506067
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30970107
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:60808006
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172177
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81260650
批准年份:2012
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:71571140
批准年份:2015
资助金额:48.70
项目类别:面上项目
批准号:10847104
批准年份:2008
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30000201
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600158
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:68672048
批准年份:1986
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
批准号:81771534
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:39200031
批准年份:1992
资助金额:6.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11874263
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:91542115
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41901384
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51466001
批准年份:2014
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51205275
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30060091
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61674113
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:41501519
批准年份:2015
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51109045
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41402169
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10979058
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:联合基金项目
批准号:21207138
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41904166
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772322
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81472534
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:30801381
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11226017
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:11372061
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61174171
批准年份:2011
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:11326010
批准年份:2013
资助金额:60.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:39560082
批准年份:1995
资助金额:10.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:90815023
批准年份:2008
资助金额:250.00
项目类别:重大研究计划
批准号:60873243
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:71601041
批准年份:2016
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11305001
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371946
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:70873057
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:81271289
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11401533
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11674203
批准年份:2016
资助金额:69.00
项目类别:面上项目
批准号:31472203
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31172342
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:70701029
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81072710
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:81870843
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:71362031
批准年份:2013
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50578028
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:11271316
批准年份:2012
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81703362
批准年份:2017
资助金额:20.10
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61271161
批准年份:2012
资助金额:76.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

河口海域浮游植物光合固碳与理化环境梯度的关系

批准号:40876058
批准年份:2008
负责人:高坤山
学科分类:D0605
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
2

斑块大小和连通性对捕食关系的影响:牧食者—浮游植物的微宇宙试验

批准号:31300361
批准年份:2013
负责人:潘瑛
学科分类:C0305
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

中国近海浮游植物光合溶解有机碳生产研究

批准号:41006101
批准年份:2010
负责人:刘诚刚
学科分类:D0604
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

南海光合固碳与碳酸盐系统变化的关系:深化与集成

批准号:41430967
批准年份:2014
负责人:高坤山
学科分类:D0605
资助金额:360.00
项目类别:重点项目