大气CO_2浓度升高背景下大型海藻光合功能响应的研究

1、大气C0_2浓度升高背景下大型海藻光合功能响应的研究目前,大气C02/sub浓度升高及其导致的气候变化越来越受到环境 与生态学家的关注。海洋作为地球上最大的碳汇 , 大量吸收人为活动产生的 C02。海水C02/sub浓度增加引起其中碳酸盐系统改变和 pH下降，这一环 境变化将对海洋生态系统产生深远影响。大型海藻作为主要初级生产者 , 在近海 碳循环中发挥非常重要的作用 ;同时,它们中许多种类也是近海海藻栽培对象 ,大 气C02/sub浓度升高如何影响这些海藻生命功能已成为海洋生态学家的 研究热点。随着C02/sub升高,海洋其它重要环境条件也正在发生改变，如外表 平均温度升高、富营养化加剧等,

2、然而,目前对C02/sub浓度升高与其它 重要环境因素相互作用如何影响大型海藻还知之甚少。因此 , 本研究选用我国南 方海域主要栽培种类龙须菜和坛紫菜、以及常见种类石莼作为研究对象 , 探讨以 大气C02/sub浓度升高为主要特征的气候变化对大型海藻生长、生化组 分、氮同化能力、 光合与呼吸作用及抗氧化特性方面的影响 , 主要得到以下结果 :1C02/sub浓度和温度升高对石莼和龙须菜生长和生化组分影响的实 验结果说明，C02和温度升高对石莼相对生长速率RGR作用不明显, 而这两种因素协同作用促进龙须菜 RGF增长。随着温度上升，高C02/sub促进石莼叶绿素a Chia和类胡萝卜素 Car含

3、量及龙须菜藻胆蛋白含量PB增加,而对两种海藻的可溶性碳水化合 物SC和可溶性蛋白质SP含量均无显著影响。它们的总脂肪酸含量TFA 变化趋势为：C02升高降低石莼TFAs降幅已达8%而促进龙须菜含 量增加增幅3-5%,温度升高增加石莼TFAs增幅约18%却引起龙须菜含量 下降, 降幅在 14%以内。2长期与短期C02/sub浓度和温度升高、短时遮光的多因素交互 作用研究结果显示 , 温度对光合与呼吸作用的效应显著 , 低温时石莼和龙须菜光 合与呼吸速率比高温时大。C02/sub：和温度升高相互作用提高石莼光合速 率,且该藻硝酸复原酶NR活性增强。龙须菜对C02/sub和温度升高的响应结果说明,不

4、管C02 升高与否,温度升高该藻Chla/PB比值升高,而其最大电子传递速率ETRm光 能利用效率a 、SOD POD和CAT活性明显下降；同时，该藻的光化学淬灭qP 和有效光量子产量YH 显著下降,而其非光化学淬灭NPQ和调节 性能量耗散量子产量YNP Q明显升高，但其非调节性能量耗散量子 产量YNO保持不变。3坛紫菜生长、光合与呼吸作用对温室效应 响应的实验结果显示，CO2和温度升高不改变该藻RGR而 CO2高抑制其光合速率Pn或Pg,温度升高那么能缓解这一抑制效 应。温度升高增强该藻的呼吸速率Rd,而CO2/sub升高对其作用不明 显。在14-30OC范围内，坛紫菜Rd/Pg比值保持不变

5、，此时其Pgv/sub和 Rvsubd对温度的敏感性Q10值接近；当温度超过34oC时,该比值迅速此外,CO2高与富营养化相互作用促进坛紫菜的 RGR ETRn和NR酶活性增强。由该藻NR酶活对海水pH和温度的响应曲线可知，pH较低pH<7.6 或较高pH>9.1 均会抑制其NR活性，且该酶活最适温度趋于 低温变化4不同光强条件下温度升高对石莼和龙须菜光合作用影响的研究结果表明,光合作用对温度的响应与光强水平有关 ,即光强?320卩mol photo ns m-2 s-1 时,其光合作用对温度的响应较明显,光强低于160卩mol photons m-2 s-1 那么变 化不大。低温时 , 光强升高对两种海藻无机碳利用和叶绿素荧光参数的效应较显 著。此时光强升高引起石莼表观羧化效率ACE、YNO/subX降及NPQ YNPQv/sub和 pH补偿点升高，对其 CO2S和力Km 作用不明显；然而,高光强促进龙须菜ACE和YH 增大及 Km$低，对其 NPQ YNP Q YNO/sub和 pH补偿 点均无明显影响。综上，大气CO2/sub升高与温度升高、富营