大型海藻对瞬时性和长期性温度变化的响应机制研究

大型海藻在近岸海域碳循环中起着很重要的作用，我国是世界上最大的海藻栽培大国。在海藻生长过程中，温度是一个重要的环境条件，且是一个经常变化的因素。在以全球变暖为主要特征的全球气候变化背景下温度变化更加频繁与剧烈，特别是反常性的温度变化也增加。本项目将以潮间带和潮下带上层生长的海藻（如石莼、马尾藻类等）以及我国南方海域主要栽培海藻种类（如坛紫菜、龙须菜、羊栖菜等）为研究对象，探讨海藻主要生命功能对瞬时性和长期性温度变化的响应机制；并探讨这种响应机制与其它重要海洋环境条件如CO2浓度变化、营养盐供应变化耦合作用的关系。从而为评估大型海藻在全球变暖背景下海藻的生理与生态功能变动提供科学数据，并为评估栽培海藻在全球气候变化背景下生长与生化组成（品质）的可能影响，初步定量分析我国海藻栽培业在作为减碳、缓和气候变化中的作用和贡献提供科学数据。

在海藻生长过程中，总是遭受瞬间性或长期性的温度变化；同时，在以全球变暖为主要特征的全球气候变化背景下温度变化更加频繁与剧烈。为此，我们探讨了海藻对瞬间性和长期性温度变化的响应与适应。主要研究结果如下：.（1）相对于较低温度（15℃）条件培养下的羊栖菜幼孢子体，较高温度（25℃）培养下的羊栖菜幼孢子体对不利环境条件（如高温、高光强胁迫）的耐受力较强。同样，与较低温（15℃）生长的坛紫菜藻体相比，较高温度下（25℃）生长的坛紫菜光合功能对环境高温的耐受性较强；但是，大气CO2浓度升高会降低坛紫菜在短期高温条件下的光合电子传递能力，使得其对短期高温胁迫的耐受能力受到抑制。.（2）虽然羊栖菜单位重量的呼吸速率对短期和长期的高CO2 浓度条件均不敏感，但在N营养盐加富条件下，大气CO2 浓度升高使得羊栖菜呼吸作用对温度的敏感性增加。.（3）大型海藻如龙须菜、砺菜的光合与呼吸作用对瞬间的温度变化都很敏感；而在长期的温度变化条件下，它们对温度变化产生适应，但适应程度不一样。龙须菜、砺菜的光合作用对长期生长温度变化显示部分适应性；而呼吸作用则显示对生长温度变化的非常显著全的适应性。因此，根据我们的研究结果，在面临全球变暖背景下，大型海藻如龙须菜、砺菜的呼吸CO2释放（单位生物量的呼吸速率）维持不变或变化的可能性很小，但是其光合固碳将在适当温度升高的条件下受到促进；气候变化将有利于大型海藻如龙须菜、砺菜等的碳平衡，并从而加强其碳汇集功能。.（4）龙须菜栽培生长早期（1-2月），海藻对低温的适应使得光合作用得到改善；随着海水温度升高(4-5月)，龙须菜栽培群体急剧增加，这使得光强严重减弱、海水pH值升高，这可能严重影响光合作用。但是龙须菜具有对高温的生理适应能力，这种温度适应性使得龙须菜光合作用对光和无机碳的利用效率增高、而光补偿点下降。龙须菜对高温的生理适应能力对在高温季节龙须菜栽培生长过程中维持高密度生物量具有重要的生理生态学意义。我们认为，气候变化（全球变暖和大气CO2浓度升高及其介导的海水酸化）通过促进和改善龙须菜光合生理功能进而可能对龙须菜栽培生长产生积极的影响。.本项目研究为评估大型海藻在全球变暖背景下海藻的生理与生态功能变动、以及为评估我国海藻栽培业在作为减碳、缓和气候变化中的作用和贡献提供科学数据。本项目已发表相关学术论文14 篇，其中 SCI 论文 8 篇。