极地冰藻极端海冰生境适应机制及其受气候变化的影响

刘晨临,牛圆圆,何培青

(1.自然资源部 第一海洋研究所 海洋生物资源与环境研究中心,山东 青岛266061;2.自然资源部 海洋生态环境科学与技术重点实验室,山东 青岛266061)

海冰是地球上极为重要的生物圈生境,北极和南极海冰最大覆盖面积分别占全球海洋面积的4.5%和5%[1-2]。海冰环境呈现低温、无光或低光照以及季节性动态变化的特点。在海冰形成和融化的季节性变化过程中,生活在海冰生境中的真核浮游植物经受了光照、温度和盐度等环境因子的剧烈变化,其中多种微藻能够适应这些变化并形成明显的海冰生物群落,被称为冰藻[3]。冰藻对南北极海洋生态系统初级生产力的贡献约占2%～24%[4],是南极磷虾、北极鳕鱼等动物的重要食物来源[5],没有被动物消耗的冰藻会被再矿化或沉降到海底,成为生物碳泵[6]。冰藻通过固定和输出碳、吸收养分、生产释放氧气和有机化合物,在极地生态系统的生物地球化学循环中发挥着重要作用[7-8]。冰藻独特的生理特性与其海冰极端环境适应能力密切相关,进而影响到海冰生物群落组成、极地生态和生物地球化学循环[9]。本文综述了近年来在南北极冰藻的种类组成和分布特征,以及与海冰极端环境适应相关的生理和分子机制等方面的研究进展,以期为未来气候变化条件下,极地冰藻相关的生物学、生态学和海洋学研究提供参考。

1 海冰环境

海冰环境复杂,在空间和时间上具有高度的异质性[10]。不同于淡水结冰,海水结冰时海冰内部会形成许多盐囊和盐通道。……