自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室 - 自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室

大洋生态研究团队揭示季节性温度变化塑造光滩微生物群落格局与固碳基因波动模式

近日，MED大洋生态研究团队在国际地球科学类期刊Communications Earth & Environment发表题为 “Seasonal temperature changes shape microbial community patterns and carbon-fixing gene fluctuations in tidal flats” 的研究论文。该论文已于2026年8月在线发表。我所与浙大学联合培养博士马阔建为第一作者，我所双聘研究员许学伟研究员与浙江理工大学孙聪副教授为共同通讯作者。滨海蓝碳研究中，红树林、盐沼和海草床往往更容易获得关注，但缺乏植被覆盖的光滩同样面积广阔，并具有可观的碳埋藏和碳固定潜力。光滩沉积物中富集了大量参与碳、氮、硫循环的微生物，其中化能自养微生物能够利用还原性硫化物、氮转化等过程提供的能量进行暗碳固定，从而影响沉积物碳库及近岸生态系统碳收支。光滩受到潮汐扰动、沉积物粒径、氧化还原梯度、营养盐供给和季节性温度变化共同作用，使不同光滩类型和不同深度的微生物群落呈现明显空间异质性。已有研究较多关注微生物群落的垂向分布、潮汐尺度变化或单季节差异，但对于长期年度尺度上的微生物节律，尤其是这些节律是否会牵动碳固定功能变化，仍缺乏系统认识。基于上述科学问题，研究团队在舟山朱家尖岛设置泥滩和沙滩两个长期采样站，从2020年11月至2022年10月开展连续24个月采样，并结合理化因子、16S rRNA扩增子测序、宏基因组、MAGs重建和宏蛋白组分析，旨在评估季节变化和空间异质性如何影响光滩沉积物中微生物群落组成及碳固定功能潜力，并解析在碳固定中可能发挥关键作用的节律性微生物类群。研究结果表明，光滩存在节律性微生物，但不同底质中光滩微生物具有差异化的节律性（图1）。温度是光滩微生物年度节律最稳定的环境信号，泥滩和沙滩具有截然不同的沉积环境与微生物组成，泥滩和沙滩呈现相反的节律空间格局，泥滩中节律性微生物随深度增加而增强，而沙滩中节律性微生物主要集中于表层；光滩微生物碳固定通路相关基因的丰度同样存在明显的季节节律，其中深层泥滩rTCA循环最为突出，其关键基因aclA和aclB在夏季达到峰值。图1 不同类型光滩中微生物群落物种（左）和功能（右）的节律性变化多组学证据表面弯曲杆菌门（Campylobacterota）中的硫卵菌科（Sulfurovaceae）等硫氧化微生物类群是驱动深层泥滩rTCA循环季节波动的重要类群，

2026-09-07 查看详情

近海生态研究团队发文阐明东海陆架单细胞蓝藻及非蓝藻固氮生物对生物固氮的潜在贡献

近日，我室近海生态研究团队在国际期刊《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》发表题为“Potential Contribution of Unicellular Cyanobacteria and Non-Cyanobacterial Diazotrophs to Biological Nitrogen Fixation on the Continental Shelf of the East China Sea During Spring and Autumn”的研究论文。该论文已于2026年5月发表。我室/上海交通大学联合培养博士研究生孙振皓为论文第一作者，江志兵研究员与曾江宁研究员为共同通讯作者。海洋生物固氮是缓解海洋生物初级生产力氮限制、驱动碳泵及促进海洋碳汇的关键生物地球化学过程。长期以来，丝状非异形胞蓝藻束毛藻（Trichodesmium）和硅藻-固氮生物共生体（DDAs）被认为是东海等边缘海海洋固氮的主要贡献者。然而，已有观测发现束毛藻的时空分布与东海固氮速率的总体变化不一致，特别是在弱光层水体中，暗示单细胞固氮蓝藻和非蓝藻固氮生物（NCDs）可能发挥着重要作用。此外，东海陆架在温度相对较低的春、秋季的固氮速率分布、主导贡献类群及其调控机制仍不清楚。本研究于2021年春季（3–4月）和秋季（10月）在东海陆架（25°–30°N, 120°–128°E）开展了两个多学科综合调查航次（图1）。首次在东海陆架真光层（100%–0.1%光强层）采用高精度的15N2溶解法，结合分级（>10 μm和<10 μm粒径分级）过滤培养试验，定量测定了丝状固氮蓝藻（>10 μm）与小型固氮生物（<10 μm，包括单细胞固氮蓝藻和游离/颗粒附着态NCDs）的固氮速率。图1 采样站位和海流示意图研究结果表明，东海陆架秋季水柱积分固氮速率（89.81±118.87 μmol N/m2/d）显著高于春季（4.34±4.35 μmol N/m2/d）（图2）。粒径分级实验揭示，<10 μm粒径固氮生物的固氮贡献在春季和秋季分别占水柱积分固氮总量的63.1%和77.9%，是东海陆架生物固氮的主要贡献者（图2）。秋季在真光层底部（0.1%光照层）观测到了较高的固氮速率（平均速率达2.46±3.76 nmol N/L/d），真光层底部（0.1%–1%光照层）的固氮速率占水柱固氮速率的52

2026-09-02 查看详情

近海生态研究团队阐明无植被光滩种植红树林后的底栖食物网响应机制

近日，我室近海生态研究团队在国际环境类期刊ICES Journal of Marine Science发表题为 “Mangrove expansion onto mudflats leaves benthic food webs energetically decoupled” 的研究论文。该论文已于2026年6月在线发表。张荣良助理研究员为论文第一作者，寿鹿正高级工程师为通讯作者。全球红树林恢复项目正越来越多地向原生无植被滩涂扩张，以追求“蓝碳”封存和海岸绿化。然而，这种根本性的生境转换不仅改变了底栖环境，也引发了关于这种改变是否真正改善了原生生态系统食物网结构与能量流动的关键科学问题。本研究在中国浙江沿浦湾的原生无植被滩涂和人工红树林生境中进行了季节性实地采样。结合碳、氮稳定同位素分析、贝叶斯混合模型以及同位素生态位指标，对比分析了大型底栖无脊椎动物的营养结构和能量流动路径的变动。研究发现，两类生境的营养级和食物链长度基本相当，底栖微藻始终是支持大型底栖动物的主要能量来源（图1）。短期来看，红树林凋落物对大型底栖消费者食性的整体贡献量不大，更多是转化为原位碳库。此外，光滩生境的总体同位素生态位面积更大，表现出比红树林更高的资源多样性和营养异质性。图1 红树林在光滩种植后底栖食物网的能量流动途径概念图。注：TL，营养级；OM，有机质；MPB，底栖微藻；SOM，沉积物有机质；POM，颗粒有机质。在无植被光滩种植红树林虽然增加了生境的物理复杂性，但并未在底栖食物网中实现红树林生产力的功能性整合，导致新增的碳源输入未能实质性地融入能量传递链条中。鉴于淤泥质光滩在候鸟觅食、生物多样性保护等方面的多重生态价值，未来的滨海红树林生态修复应优先在其历史退化区进行，并将基于食物网视角的生态功能指标纳入空间规划和管理框架中。本研究得到国家自然科学基金青年项目（42306170）、浙江省自然科学基金探索项目（LMS25D060001）、浙江省“尖兵”研发攻关计划（2023C02003）和自然资源部第二海洋研究所基本科研业务费（JG2312、SZ2502）等项目联合资助。论文信息：Zhang R, Shao O, Tang Y, Qu Y, Yang B, Liao Y, Shou L* (2026). Mangrove expansion onto mudflats leaves benthic food webs energetically decoupled. IC

2026-08-31 查看详情

科研动态

大洋生态研究团队揭示季节性温度变化塑造光滩微生物群落格局与固碳基因波动模式

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海洋痕量元素采样技术的应用及进展

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