海洋“超级战士”：瓦氏鳄球藻如何应对气候变化？

海洋“超级战士”：瓦氏鳄球藻如何应对气候变化？

海洋微藻是地球气候系统的重要组成部分，其中，能够固定大气氮气的蓝藻类群，如瓦氏鳄球藻，在全球氮循环中扮演着关键角色。然而，气候变化对这些微藻的生理生态功能的影响尚不明确。

实验设置展示了在白昼条件下的微型生态系统。图源：Umbricht J., Fiella A., Klett A., Vogts A., Benavides M. & Voss M., 2024

近期的一项研究对瓦氏鳄球藻进行了模拟实验，以探究其在未来海洋酸化和升温条件下的氮素营养策略。研究人员将培养物置于模拟了不同气候变化情景的实验条件下，观察了微藻的生长、氮固定以及无机氮吸收等生理指标。

研究结果显示，瓦氏鳄球藻能够在所有实验条件下同时进行氮气固定和无机氮吸收，这表明其与其他不具备固氮能力的浮游植物之间可能存在竞争无机氮资源的现象。此外，通过单细胞分析，研究者发现，在更酸性和温暖的环境下，瓦氏鳄球藻倾向于优先吸收无机氮，而非氮气固定。

瓦氏鳄球藻是一种微小的海洋蓝藻，直径虽仅为2.5~6微米，却在海洋生态系统中扮演着重要角色。它们主要栖息在温暖的热带和亚热带贫营养海域，能够在低磷、低氮的恶劣环境中生存。独特的是，瓦氏鳄球藻具备固氮能力，可以将空气中的氮气转化为生物可利用的氮，为海洋提供重要的营养物质。此外，这种微藻还发展出了精密的昼夜节律机制，以保护其固氮酶免受氧气的破坏，并通过巧妙的铁元素利用策略，适应贫瘠的海洋环境。

这项新的研究显示，尽管气候变化对该微藻的生长和氮固定产生了一定的负面影响，但这项研究结果表明，瓦氏鳄球藻具有较强的适应能力。其种群内氮素代谢途径的高度多样性可能使其能够迅速应对环境变化。

这项研究为我们深入理解海洋生态系统在气候变化背景下的响应提供了新的视角，同时也强调了进一步研究微藻种间竞争以及氮循环过程的重要性。

参考文献：
Umbricht J., Fiella A., Klett A., Vogts A., Benavides M. & Voss M., 2024. Uptake of dissolved inorganic nitrogen and N2 fixation by Crocosphaera watsonii under climate change scenarios. Frontiers in Marine Science 11: 1388214. doi: 10.3389/fmars.2024.1388214.