近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）海洋生物地球化学动力学团队揭示了藻源化感作用信号物质在大湾区近海锋面系统的时空分布、生态效应及其对近海低氧区的影响机制。相关研究成果发表在国际知名地学期刊Journal of Geophysical Research: Biogeosciences（《地球物理研究杂志：生物地球科学》）、以及Biogeosciences（《生物地球科学》）上。吴正超副研究员为第一作者，李芊研究员为通讯作者，合作者还包括LTO徐杰研究员，罗琳副研究员等，以及厦门大学黄邦钦教授和自然资源部第三海洋研究所董纯明副研究员。
浮游植物的有害藻华生消与规模，受到海洋动力过程和生态过程的共同控制。硅藻受胁迫下合成的多不饱和醛（PUA）是海洋中的一类重要化感物，使其在种群竞争与摄食防御中占据优势，能够调控关键浮游生物功能类群的结构，从而潜在地影响海洋生态系统和生物地球化学循环。
大湾区近海严重富营养化，导致藻华频发（图1A），其中优势种群为合成PUA的硅藻。吴正超等对大湾区近海羽流锋面过程展开了系统性的研究，通过集成多年的高分辨率现场观测数据，厘清了海区的PUA垂向分布及时序变化。研究表明，PUA组成的跨锋面差异性是由于合成硅藻种群演变的结果；锋边界底层PUA主要来源于再悬浮的沉积硅藻碎屑。藻华区内，硅藻潜在利用该化感物对桡足类进行摄食防御，限制浮游动物规模进而影响到近海食物链传递。颗粒物微环境的原位PUA可能促进颗粒有机碳的细菌矿化（图1B，JGR-Biogeosciences, 2021a）。在此基础上，团队研究聚焦羽流锋面的底部低氧区颗粒物原位PUA对附生菌矿化耗氧过程的调控机制。研究表明，PUA在低浓度下激发附生菌生长但没有明显改变菌群结构，高浓度下激发附生菌呼吸代谢并引起菌群结构显著变化。在低氧区，PUA的上述激发效应最终减少颗粒有机碳的输出，同时加剧水体溶解氧的消耗(图2，Biogeosciences, 2021b)。本研究揭示了海洋锋面动力过程下的藻源化感物时空格局，阐释了其在近海生态系统和生物地球化学循环中的作用与调控模式，为大湾区海域生态环境安全与保护提供了理论基础。
该研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）人才团队引进重大专项、广东省特支计划项目、近海海洋环境科学重点实验室（厦门大学）访问学者基金等联合资助。
相关论文信息：
Zhengchao Wu, Qian P. Li*, Yuan Dong, Jie Xu, & Lin Luo (2021a). "High-resolution surveys of phytoplankton-derived polyunsaturated aldehydes at frontal zones outside a eutrophic estuary." Journal of Geophysical Research-Biogeosciences, 123 (3), e2020JG005808. https://doi.org/10.1029/2020JG005808.
Zhengchao Wu, Qian P. Li*, Zaiming Ge, Bangqin Huang, & Chunming Dong (2021b). "Impacts of biogenic polyunsaturated aldehydes on metabolism and community composition of particle-attached bacteria in coastal hypoxia." Biogeosciences, 18, 1049-1065. https://doi.org/10.5194/bg-18-1049-2021
图1 大湾区海域锋面系统中藻源化感物PUA的分布及其潜在的生态功能
（图A的遥感背景图片，下载自https://map.baidu.com，后编辑）
图2 大湾区海域锋面系统中化感物PUA对低氧区生地化耗氧的调控机制
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