近日,海洋與地球學院高坤山教授課題組在“海洋酸化與陽光輻射對海洋初級生產力協同效應”方面取得突破性進展,Nature Climate Change以研究論文形式刊發了此研究成果(Rising CO2 and increased light exposure synergistically reduce marine primary productivity.2012,DOI:doi:10.1038/nclimate1507)。
海洋,以每小時一百多萬噸的速率從大氣中吸收人類排放的CO2,這對緩解全球變暖起著重要的作用;然而,隨著大氣中CO2濃度的持續增高,海洋表層海水的pH下降(CO2為酸性氣體),導致海洋酸化。自工業革命以來,海洋表層平均酸度已經升高了30%,未來50-100年間海洋酸化會使得海洋表層酸度增加100-150%。這種日益惡化的海洋酸化會影響海洋生物的代謝乃至海洋生產力,進而影響海洋生態系統的產出與服務。 為此,驅動海洋吸收CO2的光合固碳生物(主要是浮游植物),如何響應海洋酸化的問題,倍受科學界關注;迄今,已有大量研究報道,但眾多研究結果說法不一,對立性強。
高坤山教授等,集成過去3年南海航次與實驗室研究結果撰寫成的該論文顯示,海洋酸化對浮游植物光合固碳的影響,取決于陽光輻射的高低,也取決于浮游植物分布的深度。淺深度或高光下,CO2升高引起光合固碳或生長速率下降,而深處或低光下,導致生長速率或光合效率升高。該現象的生理學機制是,CO2濃度升高下調了細胞主動吸收無機碳(CO2,HCO3-)的機制,因此而節省的能量,在低光(光能不足)下促進了浮游植物的生長,而在高光下,與酸性增加協同作用,惡化了光脅迫與光呼吸。該發現解釋了迄今眾多研究結果不統一的關鍵原因。
高坤山教授課題組,長期致力于藻類的環境生理學與光生物學研究,聚焦于CO2及太陽UV輻射變化的生理生態學效應,迄今已在Global Change Biology, Limnology and Oceanography, Plant Physiology, Environmental Microbiology, Applied Environmental Microbiology, Marine Biology, Marine Pollution Bulletin, Biogeoscience, Planta, Journal of Phycology等主流專業期刊上發表論文160余篇。在藻類響應海洋酸化和太陽UV輻射等方面的原創性成果被Science、Nature China、Nature Geoscience及UNEP環境進展年報等多次正面介紹或引用。
該研究得到了國家自然科學基金委重點項目、重大國際合作項目、國家重點基礎研究發展計劃(“973”)及教育部創新團體項目的支持。
(近海海洋環境科學國家重點實驗室、海洋與地球學院)