近海海水中镍的形态及生物可给性对浮游植物吸收尿素及其群落结构的影响

The frequency and intensity of abnormal events in coastal ecosystem of China are rapidly increasing, which is likely associated with the change of nutrients in seawater. And the uptake of urea may significantly influence the composition of phytoplankton community in coastal waters. Urease which adopts nickel as an essential cofactor, is a key enzyme for usage of urea by phytoplankton. The large portion of dissolved nickel is organometallic in coastal waters, while its bioavailability for phytoplankton is proportional to the inorganic form, so the speciation and concentration of nickel could be potential limiting factors for the growth of some phytoplankton species. Based on the dynamics of urea and nickel in coastal seawater, laboratorial experiments and filed studies will be integrated to investigate the impact of dynamics of nickel and the concentration of urea on phytoplankton community structure.And the mechanism of phytoplankton community structure's variation will be further discussed from the point of urease activity. After all, the results may help us understanding the biogeochemical cycles of nickel and nitrogen,and the interferential effects for phytoplankton community.

我国近海海区生态系统异常现象的发生频率、强度都在快速增加，这均与海水中营养盐变化密切相关。尿素作为氮营养盐的重要部分，能显著影响浮游植物群落组成。浮游植物需要通过脲酶利用尿素。镍是脲酶的辅助因子，其在尿素被浮游植物吸收中起着极其重要的作用。近海海水中的溶解态镍大部分为有机结合态，而浮游植物一般仅能利用离子态镍。因此镍的形态和浓度会对其生物可给性造成影响，它可能是某些浮游植物吸收利用尿素的限制因子。本项目将根据近海镍和尿素的变化特点,结合室内受控实验和现场调查研究，阐述镍在海水中形态变化引起的生物可利用性差异对浮游植物吸收尿素及其群落结构影响，并试图从脲酶动力学上解释其机制。其研究结果可促进我们了解近海镍、氮的生物地球化学循环及其对浮游植物群落的干扰效应。

镍是脲酶的辅助因子，其在尿素被浮游植物吸收、利用中起着极其重要的作用。镍的形态和浓度会对其生物可给性造成影响，它可能是影响浮游植物群落演替的重要因子。本项目围绕既定研究方向和目标开展工作并取得较重要研究进展和成果。实验室内模拟实验表明：尿素为氮源下，低浓度的Ni会促进浮游植物生长；且在相同条件下，甲藻优于硅藻。甲藻对Ni的耐受能力（EC50）强于硅藻，尿素氮源下的浮游植物其对Ni的耐受能力强于硝态氮。尿素会促进浮游植物吸收和吸附Ni，但腐殖酸类有机氮会显著抑制浮游植物对Ni的吸收和吸附。浮游植物可以通过分泌亲水性的硫醇类小分子有机物促进对痕量Ni离子的吸收与利用，也可通过释放大分子量的疏水性有机物抵制环境中较高浓度Ni离子的毒害。以厦门湾和东山湾海域为示范区，分析了近海海湾内Ni的浓度，形态分布及其生物可利用性。现场调查研究和围隔实验表面，尿素和Ni可能是影响近岸甲藻及鞭毛类浮游植物增多的重要原因，揭示了Ni在近岸海水中浮游植物群落演替中的作用。此外，本项目在完成既定研究内容之外，还尝试了富营养化、胶体等环境变化对微量金属生物可利用的影响，目前已取得部分进展，有望在项目后续研究中获得好的成果。该项目为近海浮游植物演替机制提供了一个新的理论，也为近岸海洋环境管理提供了理论基础。