《南海光合固碳與碳酸鹽系統變化的關係：深化與集成》是依託廈門大學，由高坤山擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：南海光合固碳與碳酸鹽系統變化的關係：深化與集成
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：高坤山
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
海洋酸化（全球範圍）與海水酸化（區域性的），改變海水的碳酸鹽系統，引起化學環境的變化。研究顯示，這種變化影響大多數海洋生物的代謝。有關藻類光合固碳量方面的研究結果，有顯示酸化促進光合固碳的，有顯示沒有影響的，也有顯示抑制的；潛在的影響機制尚不清楚。該申請項目擬深入探討光合固碳及初級生產過程與碳酸鹽系統變化的關係，將通過航次、海洋酸化效應中水量(mesocosm, 大於3噸)研究設施及實驗室不同規模的實驗，研究近海（單位水體生物生產力高，pH存在較大時空變化，如晝夜變動）與外海（通常不存在晝夜變化）等不同海域光合固碳與碳酸鹽系統變化的關係，並揭示其在CO2濃度升高條件下的相互作用；從生理生化與分子水平上，闡明分布於不同水域的浮游藻類對酸化的回響與適應機制。該申請項目的實施，可闡析迄今對立性結果的內在原因，預測我國南海初級生產過程隨海洋酸化的演變趨勢，並提升我國在該研究領域的國際影響。
結題摘要
該項目，在不同實驗規模水平上和多重環境變化條件下，探討了藻類固碳、呼吸、鈣化與矽化等過程與碳酸鹽系統參數變化的關係，揭示了海洋酸化影響近海與大洋水域光合固碳的機制；研究了典型藻類種群對酸化的生物進化學回響。達到了預期創新目標。 主要結果與意義如下： （1）通過不同規模實驗的系統研究發現，海洋酸化上調浮游植物胞內脂肪酸β-氧化、檸檬酸循環、糖酵解等代謝途徑，增加其苯酚類的含量，並使該物質在其捕食者體內富集。該結果顯示，海洋酸化惡化浮游生物餌料品質，引發食物鏈效應（關係到水產品安全）。（2）適應低pH/高CO2環境1000-1800代後，礦化藻類獲得了生物進化學特徵。模式硅藻類的細胞變小，光合與呼吸作用及生長速率下降；顆石藻類鈣化速率與生長速率下降，顆粒無機碳（碳酸鈣含量）下降，細胞顆粒無機碳與有機碳比值下降。（3）CO2濃度升高促進近海硅藻類的碳同化速率，卻抑制大洋硅藻類的固碳與生長。 另外，發現模式硅藻類，在高CO2濃度條件下，下調其[CO2]濃縮機制(CCMs),使其胞內CO2濃度比環境中的低3-4倍。（4）航次研究發現，海洋酸化降低南海外海營養鹽限制海域的光合固碳，而促進或不影響近海營養鹽較高水域的初級生產力。該成果，為闡明CO2施肥效應與pH下降脅迫效應的對立性觀點，提供了重要參數與認知。 發表學術論文52篇（第一標註40篇，48篇英文論文累計影響因子＞175），包括Nature Communications一篇，Global Change Biology 三篇。主編中文專著一部，聯合主編英文專著一部，獲得福建省自然科學獎一等獎。該項目研究成果，被包括英國皇家學會會士J. Raven、紐西蘭皇家學會院士P. Boyd、法國農業科學院院士C.Bowler等在內的國內外學者正面引用（他引265次）；並連續三年被聯合國環境規劃署（UNEP）年度報告（2015、2016、2017）採納。
