水体无机碳升高对蓝绿藻生长和种群竞争的影响研究进展

• 作者: 张君枝 张艳娜 王齐 赵远玲 陈汉 马文林
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 气候变化 无机碳 蓝绿藻 CO2浓缩机制
• 年，卷（期）: 2015,（7）
• 所属期刊栏目: 综 述
• 页码范围: 1245-1252
• 页数: 8页
• 分类号: X17
• 字数: 7995字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.07.025

摘要

蓝绿藻是水体中浮游植物的重要组成部分，也是淡水与海洋生态系统中主要的初级生产者，近些年来，随着 CO2排放的日益增加，全球气候发生着巨大的变化，极端气候事件频发，对水体中的无机碳含量也带来了影响，甚至直接影响了蓝绿藻的CCM机制。该机制能使细胞在核酮糖磷酸羧化氧化酶（RubisCO）固碳位点提高CO2浓度，以增加光合作用和减少光呼吸。文章以大气 CO2浓度升高带来的气候变化为大背景，首先叙述了不同形态无机碳在开放水体中的平衡，阐述了大气、水体、底泥等水环境中碳循环过程及其对藻类产生影响的各种作用，总结了近年来模拟环境无机碳浓度增加的各种实验模拟技术及大气 CO2浓度升高对蓝绿藻生长及种群竞争的研究方法的进展。通过对蓝绿藻利用无机碳的碳浓缩机制的机理的研究，无机碳进入蓝绿藻主要通过卡尔文循环，在碳酸酐酶的作用下，HCO3-、CO32-形态的无机碳可以转变为CO2，提高了RubisCO周围的CO2浓度，提高了藻利用无机碳的效率，但同时蓝绿藻的上述CCM机制也受到pH、光照、N、P等因素的影响。在此理论基础上讨论了无机碳对蓝绿藻细胞结构、细胞大小和个体增殖等方面的影响。研究发现，高浓度 CO2促进细胞结构中蛋白核的增大，而细胞体积较小的藻类对 CO2浓度响应更明显。由于 CO2能被蓝绿藻细胞直接利用，因此CO2更能促进藻细胞个体的增殖。地表天然水体的pH在中性-弱碱性范围，因而更多的研究集中于蓝绿藻细胞对CO2、HCO3-的利用，继而直接影响了蓝绿藻的CCM机制。综上，虽然气候变化的影响已经有不少的研究，但是气候变化对于蓝绿藻的碳利用机制及细胞的微观变化的影响以及蓝绿藻在生长以及水华形成过程中对气候变化 CO2浓度升高的响应机制仍需要进一步深入的研究。