三亚珊瑚礁生态系统基础生产过程研究

珊瑚礁生态系统基础生产过程研究有利于了解其高效营养泵的运作机制、探索其高生物多样性和高生产力的成因。本项目突破了当前研究手段的限制，主要运用分子生物学技术，研究自然海区生物的活动状况。以rbcL基因为目标片段，研究海洋微藻在浮游食物网中的直接流通途径；以18S rDNA基因为目标片段，探测自然状态下浮游动物的肠道食物组成，以及微食物环与经典食物链的链接途径；运用实时PCR技术，定量关键环节物质的流通通量；通过自然环境的立体检测和室内与围隔试验的校正，把握基础生产的昼夜节律与季节变化，找出对生态过程起关键作用的功能种群，并确定其在食物网中的生态定位与功能，进而构建研究海区基础生产过程的物质流通图。研究成果可为构建海洋生态系统动力学模型（如碳循环）提供量化指标，对了解珊瑚礁生态系统的结构、功能与运作有显著的促进作用，并且对区域海洋渔业的安全管理、预报和开发也有重要的指导意义。

珊瑚礁生态系统基础生产过程是支持其高生物多样性、高生产力的物质基础，而其中浮游动物的摄食传递是决定初级生产向上传递的关键环节。本项目通过对三亚珊瑚礁生态系统浮游生物群落现场调查和研究发现，桡足类是浮游动物的主要类群；为了确定其生态功能，选取18S rDNA为目标基因，研发了一种自然海区浮游桡足类摄食的分子检测技术，克服了传统实验生物学需要培养、解剖等的限制，可直接检测其现场摄食状况；在方法建立过程中发现，桡足类体内广泛存在纤毛虫共生现象，且共生纤毛虫表现出很高的遗传多样性和宿主选择性，共生纤毛虫可摄食桡足类的组织，引起其疾病和死亡，是影响生态系统物质传递和流通途径的重要环节；运用这种分子检测技术，研究了在基础生产过程中起关键作用的桡足类的现场食物组成和优势种的昼夜摄食节律。结果显示，桡足类的摄食多样性比以往报道的要高，在亚强次真哲水蚤（Subeucalanus subcrassus）、微刺哲水蚤（Canthocalanus pauper）和锥形宽水蚤（Temora turbinate）中分别检测到7、7和11种不同的食物类型，包括浮游植物、陆生植物、后生动物、海洋真菌等，其中有些食物种类在桡足类中属首次报道，新饵料的发现对今后浮游动物摄食生态学的研究具有重要的指导意义；优势种亚强次真哲水蚤表现出明显的摄食节律，早、晚食物组成较单一，主要摄食原生动物，而中午的多样性较高，以浮游植物为主，呈现早晚偏肉食而中午偏植食的特点，桡足类的这种摄食节律是对珊瑚礁生态系统食物环境的一种适应。在珊瑚礁生态系统中，浮游植物可能并非桡足类食物的主要组成部分，而以陆生植物为主的颗粒有机物（POM）和原生动物占桡足类食物组成的主要部分，浮游动物的摄食可能加速了水体中POM的利用及其生物地球化学循环，从而提高了生态系统的运作效率，而食物组成中原生动物的大量出现，也暗示了桡足类可能在连接微食物环与经典食物链中起到一定的作用，从而提高了珊瑚礁生态系统基础生产过程的生产能力和流通效率。