近日，维多利亚老品牌vic3308近海海洋环境科学国家重点实验室高坤山教授团队在太阳UV辐射与酸化对桡足类刺尾纺锤水蚤（Acartia spinicauda）叠加效应方面取得新进展，相关成果以“The copepod Acartia spinicauda feeds less and dies more under the influences of solar ultraviolet radiation and elevated pCO2”为题，于2024年11月发表于Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology.
作为浮游动物主要类群，桡足类在维持海洋食物网过程及碳循环等方面扮演着重要的角色。它们经常暴露于太阳紫外辐射（UV）与不同pH水环境中，在多重环境压力下，其响应与适应环境变化的过程与机制受广泛关注。为抵御UV损害，桡足类具备一些光保护机制，例如，通过水平或垂直迁移行为来逃避高光或通过捕食浮游植物来积累体内的光保护色素等。另一方面，海洋酸化对浮游动物等的生态效应是领域研究热点之一。团队前期研究发现，桡足类可感知UV，主动逃离UV辐射区；在酸化条件下其呼吸速率与捕食率均升高。然而，关于酸化与UV对桡足类叠加效应的认知甚少。本工作通过在不同CO2分压（400 μatm和1000 μatm）和不同UV辐射暴露（可见光PAR/ PAR+UV-A/ PAR+UV-A+UV-B）条件下，开展刺尾纺锤水蚤（Acartia spinicauda）的受控培养实验，探讨了UV辐射与酸化对桡足类等关键浮游动物的影响。研究结果有助于了解全球海洋变化对次级生产者的影响，对解析多重环境压力下的海洋食物网过程具有重要意义。
研究发现，与单独可见光处理相比，UV-A和UV-B共同作用下刺尾纺锤水蚤（Acartia spinicauda）的捕食率下降了52%（图1），存活率下降了45%。当pCO2升高至1000 μatm和pH降低0.4单位时，酸化加剧了UV对刺尾纺锤水蚤捕食的抑制效应。进一步研究表明，酸化和UV叠加影响下刺尾纺锤水蚤存活率显著下降，其中UV-A贡献了21%，而UV-B贡献了44% （图2）。
图1. 不同pCO2和UV辐射处理下刺尾锤水蚤（Acartia spinicauda）的捕食率。
A: 在AC（400 μatm）和 HC（1000 μatm，pH减低0.3）条件下，4小时辐射处理（可见光（PAR）: 164 W⋅m-2（约800 μ mole m-2 s-1），UV-B: 2.25 W⋅m-2, UV-A: 41.5 W⋅m-2）后刺尾纺锤水蚤的捕食率; B，C：移除UV辐射后，分别恢复24和48小时后的捕食率；D，E：AC（对照）和HC（酸化）条件下UV-A及UV-B对捕食率的抑制率；F：UV对捕食的抑制率。
图2. 不同pCO2和UV辐射处理下刺尾纺锤水蚤（Acartia spinicauda）的存活率。
A: pCO2为400 μatm；B: pCO2为1000 μatm；C：UV-A和UV-B对存活率的抑制率。灰色阴影区域代表暴露于不同的辐射处理4小时。可见光与UV辐射强度分别为 PAR: 164 W⋅m-2（约800 μ mole m-2 s-1），UV-B: 2.25 W⋅m-2, UV-A: 41.5 W⋅m-2。
本研究结果表明，在低pH且高pCO2水体中，桡足类对UV辐射较为敏感；海洋酸化与UV辐射共同影响下刺尾纺锤水蚤存活率下降。鉴于桡足类在海洋食物网中的能量转移和物质流动中发挥着关键作用， UV辐射和海洋酸化的影响可能会通过抑制它们的摄食和生存，进一步影响海洋生物地球化学循环的效率。本研究基于受控培养实验，具有一定的局限性，难以直接用于解析原位多重环境压力下桡足类的生态过程。然而，鉴于UV对初级与次级生产过程的复杂影响，其在相关调查研究中的效应不可忽视。
本论文第一作者为维多利亚老品牌vic3308博士研究生陈微佳和硕士研究生王旭阳，通讯作者为高坤山教授。美国缅因大学Mark Wells教授参与数据分析与论文撰写。该研究获得国家自然科学基金（42361144840）和国家重点研发计划（2022YFC3105303）的联合资助。
W. Chen, X. Wang, M.L. Wells, K. Gao. The copepod Acartia spinicauda feeds less and dies more under the influences of solar ultraviolet radiation and elevated pCO2. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 260 (2024):113020.
https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2024.113020
供稿｜陈微佳 曾祥兰 赵文艳
编辑｜朱佳
排版｜陈蕾
审稿｜李继秋 柳欣
