在“全球變化及應對”重點專項的支持下，“海洋生態系統儲碳過程的多尺度調控及其對全球變化的響應”項目團隊在海洋優勢固氮類群束毛藻對海洋酸化響應研究方面取得新進展。
該專項中廈門大學史大林教授團隊分析了束毛藻對海洋酸化響應的細胞生理及分子生物學實驗數據，并在此基礎上建立了一個束毛藻“資源最優化分配”細胞模型（圖1）。該模型模擬束毛藻胞內鐵和能量如何在無機碳吸收、光合作用、固氮作用、生命維持、對抗酸化協迫、鐵儲藏等各主要生理過程之間的最優化分配，以最大化其生長速率；并且模擬了海洋酸化對幾個主要生理過程的調控，包括CO2濃縮機制耗能的減少、固氮酶效率的下降、抗酸化脅迫耗能的上升、以及鐵儲藏的減少。模型結果顯示，海洋酸化對束毛藻的影響主要在于固氮酶效率的下降和抗酸化脅迫能耗上升，二者均會對束毛藻的生長和固氮產生負效應，而其中起主導作用的為固氮酶效率的下降。研究進一步將細胞模型拓展到全球海洋，以地球系統模型模擬的RCP 8.5場景下本世紀海洋pH、CO2濃度和溶解鐵為輸入變量，估算得到全球海洋束毛藻的固氮潛力將在本世紀內平均下降27%，其中尤以鐵匱乏的東南和東北太平洋的下降比例最大（圖2）。
該研究指出海洋酸化通過影響固氮，可能會顯著降低海洋碳匯潛能，相關成果發表在《Nature Communications》雜志上。
圖1. 固氮束毛藻的資源最優化分配細胞模型結構
圖2. 模型估算的本世紀內束毛藻固氮潛力的變化
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