超微型光合生物对南海生物泵的贡献与生态调控

本项目拟选择南海典型海区为研究对象，对比研究不同海区的超微型光合生物的时空分布与环境的关系；超微型光合生物对初级生产力的贡献；以及与高层营养级的相互作用；定性和定量描述真光层主要浮游类群之间营养相互作用特点，最后，量化超微光合生物对碳输出的贡献和输出速率。包括浮游动物对超微型光合生物的摄食压力和向上一级的传递效率。同时将包括用一种新型的、基于DNA的表征的方法来量化超微型浮游生物对碳输出的贡献。重点研究不同类型超微型浮游生物对输出真光层的POC贡献。建立南海碳输出的食物网模型。将使用基于现场生物过程研究和食物网模型来量化本海域生态系统的关键组分之间的碳交换率。使我们能够更好地了解当前和预测近期海洋碳输出趋势。

超微型光合生物是海洋中极其重要的生物类群，本项目围绕超微型光合生物对南海生物泵的贡献与生态调控，研究了超微型光合生物空间分布与环境的关系，超微型光合生物对初级生产和颗粒有机碳输出的贡献，微型浮游动物对浮游植物的摄食和调控，异养细菌生产效率和呼吸速率等。共组织和参与调查航次9个，历时247天，作业站位449个，开展各类实验167组，采获样品18000余份，完成了各项数据采集与分析。资助项目组成员出境学术交流12人次，参与国内外学术会议63人次，组织召开学术会议2次，邀请国内外专家交流访问17人次。基于项目研究工作，撰写专著1部和编著章节2部，发表学术论文59篇（SCI收录36篇）；获得科技成果奖励1项；在PNAS期刊发表的成果入选2016年度中国海洋与湖沼十大科技新闻。培养了一批年青科技人才，包括培养博士毕业生9人、硕士毕业生13人，博士后2人，晋升研究员2名、副研究员4名。出色完成了项目计划研究任务。. 项目研究取得一系列重要成果：阐释了中尺度涡、台风扰动、冲淡水等物理过程对初级生产和超微型光合生物的调控规律；证实了超微型光合生物是南海初级生产的重要贡献者，超微型真核生物是超微型光合生物初级生产和生物量的主要贡献者；阐释了南海北部夏季异养细菌的呼吸率大于初级生产，整体呈现异养型特征；发现南海超微型光合生物的绝大部分初级生产都被微型浮游动物摄食消耗，其摄食有利于超微型光合生物在南海寡营养海域形成优势；东北季风使南海南部微型浮游动物对初级生产的摄食压力降低（< 50%），有利于更多的超微型光合生物生产输出到深海；揭示了红色中缢虫与隐藻共生新机制，改写了红色中溢虫体内仅保留隐藻的叶绿体或细胞器进行内共生的传统认识；深入探讨了南海南部珊瑚礁海域水体相对高生产力的特点和形成机制，提出珊瑚礁生态系统“高效营养生态泵”的概念并作出理论解释；通过高通量测序方法在300 m水深处检测到多个门类的超微型真核藻类，其OTUs数目占总OTUs的12~47%，证实了超微型光合生物对南海碳输出有较大贡献。研究成果为深入阐明超微型生物对海洋生态系统功能与碳循环贡献及其作用机制提供了重要科学依据。.