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海洋所在胶州湾浮游植物生物多样性及其时空分布规律格局方面获新认知

  中科院海洋所陈楠生课题组通过对胶州湾海域开展长时间序列采样、高通量测序以及宏条形码分析,获得了对胶州湾浮游植物群落组成、时空分布规律和影响因素的新认知。这项成果425日在线发表在国际学术期刊Water research上。 

胶州湾海域浮游植物(包括有害藻华物种)的宏条形码分析揭示较高生物多样性及显著的时空动态变化

  胶州湾位于山东半岛南部和黄海西岸,是一个受自然变化与人类活动双重影响极为显著的典型半封闭海湾,也是我国近海生态系统的缩影,为研究我国海域浮游植物群落(特别是有害藻华物种)组成和动态变化的创造了条件。迄今关于胶州湾浮游植物群落已有较多研究。然而,由于前期研究主要采用基于形态学特征进行鉴定,很多细胞尺寸小、形态特征不显著和固定后形态不稳定的浮游植物往往得不到有效研究。基于分子标记的宏条形码技术在有害藻华物种的监测和研究中显示出巨大潜力。 

  经过对胶州湾2019年全年逐月样本的采集和基于扩增子序列变异(ASVs)的高分辨率宏条形码系统分析(DADA2),发现了远远高于历史认知的浮游植物生物多样性。此外,该研究发现浮游植物群落相比对空间分布,呈现出显著时间(季节)动态变化,不同浮游植物展示出强烈的季节偏好性。分析表明,影响浮游植物群落的时空动态分布受多种环境因子(特别是温度)的影响。除此之外,浮游植物与其他物种的互作和浮游植物特有的生活史(比如形成休眠孢囊)对浮游植物群落时间偏好性影响较大。浮游植物与其他浮游生物之间的相关性大多为正相关,表明共同进化在海洋生态环境中至关重要。值得关注的是,同属物种(比如玛氏骨条藻和热带骨条藻)呈现出几乎相反的互补分布方式,表明浮游植物在进化过程中形成了不同适应机制,导致时间偏好方面的互补。研究还发现随机因素对浮游植物分布影响贡献较小。长时间的进化过程决定了海洋生态环境中的不同浮游植物逐步演化,形成了独特的生理生化特征,获得对特异性生境的适应,最终达到生态和谐(ecological harmony)。 

  文章第一作者是中科院海洋生态与环境科学重点实验室特别研究助理刘淑雅博士,通讯作者是陈楠生研究员。博士后崔宗梅博士和山东胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站赵永芳工程师为该论文的共同作者。相关研究得到了中科院战略性先导科技专项和自然科学基金委青年科学基金项目等项目资助。 

    

  相关文章及链接: 

  1. Liu S, Cui Z, Zhao Y, Chen N. Composition and spatial-temporal dynamics of phytoplankton community shaped by environmental selection and interactions in the Jiaozhou Bay. Water Research. 2022. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118488
  2. 刘淑雅,陈楠生.胶州湾海域浮游植物和赤潮物种的生物多样性研究进展. 海洋科学,20214504):170-188. http://qdhys.ijournal.cn/html/hykx/2021/4/20210418.html
  3. Liu S, Gibson K, Cui Z, Chen Y, Sun X, Chen N. Metabarcoding analysis of harmful algal species in Jiaozhou Bay. Harmful Algae. 2020.92:101772. https://doi.org/10.1016/j.hal.2020.101772
  4. Liu S, Zhang M, Zhao Y, Chen N. Biodiversity and Spatial-Temporal Dynamics of Margalefidinium Species in Jiaozhou Bay, China. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021.18: 11637. https://doi.org/10.3390/ijerph182111637

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