海上围隔实验显示海洋酸化导致的消极生态效应远远超出实验室观测结果

  我院Richard Bellerby教授与国际同行——德国基尔GEOMAR Helmholtz海洋研究中心 的Ulf Riebesell教授等通过海上围隔实验开展了“海洋酸化对优势物种-赫氏颗石藻的竞争适应性的胁迫研究”, 揭示了群落间的相互作用是如何将酸化对钙质浮游植物的危害在自然状态下放大的。在该研究中,Richard Bellerby教授主要负责碱度和溶解无机碳的测定和分析工作,并与项目中的其他人员一起对研究结果进行了分析和讨论。
 
  单细胞钙质浮游植物--颗石藻,是海洋初级生产力的重要组成部分和全球碳酸盐系统的主要贡献者。由颗石藻形成的大量藻华,可以通过对碳酸盐的压载作用,增加有机物质的密度和沉降速率。因此,颗石藻在海洋碳循环系统中具有重要作用。其次,赫氏颗石藻还是二甲基硫的主要生产者之一。 这种挥发性气体是气候系统的冷却剂,在调节气候中也发挥着重要作用。
 
  室内实验结果已经表明,海洋酸化会减缓颗石藻的生长和钙质化速率,同时伴随有钙质板的增强型畸变。研究在挪威西海岸的Raunefjord进行了野外围隔实验,通过输入大量CO2,模拟大范围海洋酸化的环境,将自然状态下的浮游群落暴露其中,用来观测室内实验得到的颗石藻对酸化的生理反应是否会影响它的种群生态地位。
 
  研究结果表明,在高浓度CO2环境下,海域中产量最丰富、生产力最高的赫氏颗石藻的种群规模在藻华时期之前就已经缩小,丧失了形成藻华的能力。通过对比发现,由此而降低的颗粒物沉降速率高达30%,沉积下来的有机物质最高降低了25%。同时,在高浓度CO2围隔中, 海水中二甲基硫的浓度也大幅度下降。最终,研究认为,海洋酸化能够降低钙质浮游植物的生产力,由此也会随之产生相关的气候系统效应。
 
这一研究的相关报道请见:
 
  相关成果于2016年12月12日在Nature Geoscience上发表,全文见:
Riebesell, U., Bach, L.T., Bellerby, R.G.J., Bermudez Monsalve, R., Boxhammer, T., Czerny, J., Larsen, A., Ludwig, A., Schulz: Competitive fitness of a predominant pelagic calcifier impaired by ocean acidification. Nature Geoscience (2016), doi:10.1038/ngeo2854
图1:围隔中的主要参数变化
图2:对沉降颗粒物的影响作用
赫氏颗石藻
围隔实验 (摄影:Maike Nicolai, GEOMAR)
围隔实验(摄影:Maike Nicolai, GEOMAR)