未来气候二氧化碳情景对藻源碳分配的影响获揭示

中国科学院华南植物园副研究员卢哲、研究员王法明团队在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助下，研究揭示了未来气候二氧化碳情景对藻源碳分配的影响。相关成果近日发表于《应用藻类学杂志》（Journal of Applied Phycology）。

三种不同二氧化碳浓度对聚球藻不同碳馏分浓度的影响。研究团队供图，下同

碳是生物必需的营养物质，也是元素循环过程的关键驱动因素。浮游植物作为水域生态系统中碳动态的主要调节者，通过碳固定和碳分配在调节水生生态系统碳循环中发挥着至关重要的作用。它们通过调节颗粒态有机碳和溶解性有机碳的分配，决定了颗粒态有机碳沉降到沉积物中的比例、溶解性有机碳释放到周围水体中的比例以及被微生物同化的比例，最终影响藻源碳对水域碳汇的贡献途径及大小。

因此，了解浮游植物碳分配有助于评估其对水域生态系统的长期储存能力的作用。然而，对未来高二氧化碳场景下浮游植物碳分配变化及其调控机制的探索尚不充分。

针对这一科学问题，研究人员通过模拟三种不同二氧化碳浓度情景（400 ppm、850 ppm和1370 ppm），系统探究了聚球藻FACHB-410株在碳分配方面的响应机制。研究发现，在中等二氧化碳浓度（850 ppm）下，聚球藻的碳分配模式与当前水平（400 ppm）相比未发生显著变化。

然而，在极端高二氧化碳环境（1370 ppm）下，聚球藻的总有机碳含量显著降低47.05%，同时细胞外溶解性有机碳的比例显著上升，而颗粒态有机碳和细胞内溶解性有机碳则显著减少。细胞外溶解性有机碳在总溶解性有机碳中的比例从22.66%上升至44.32%。这一结果表明，极端高二氧化碳环境下，聚球藻更倾向于将碳以潜在惰性溶解性有机碳的形式释放至水体中，而非用于构建细胞结构的细胞内溶解性有机碳和下沉性的颗粒态有机碳。

三种不同二氧化碳浓度下溶解性有机碳馏分占总溶解性有机碳的占比。

论文第一作者、中国科学院华南植物园联合培养硕士研究生张焱焱表示，该研究首次揭示了聚球藻在极端二氧化碳条件下碳分配的显著转变，表明其通过生物碳泵途径贡献碳汇的能力可能减弱，而通过直接释放溶解性有机碳对表层碳库的贡献增强。这一发现对准确评估未来气候背景下聚球藻在水体碳汇中的作用具有重要启示。

相关论文信息：https://doi.org/10.1007/s10811-025-03639-1