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中国沿海滩涂中不同的微生物群落支持了多种模式的功能冗余

近日，MED大洋生态研究团队在国际微生物类Top期刊Microbiome发表题为 “Diverse microbial communities support multiple patterns of functional redundancy in tidal flats across the Chinese coastline” 的研究论文。该论文已于2026年8月在线发表。我所硕士研究生叶永炼为第一作者，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。滩涂是连接陆地与海洋的重要过渡生态系统，微生物在滩涂生物地球化学循环中发挥了核心作用。我国滩涂分布在热带至温带多个气候带中，在水动力、温度、盐度等环境条件上存在明显差异，其中的微生物群落组成会随纬度和环境梯度显著变化，但这种变化是否会引起微生物群落功能的同步变化尚不明晰。与此同时，功能冗余被认为是维持微生物群落功能稳定的重要机制，但其在滩涂环境中如何改变微生物群落组成和功能的关系也尚不清楚，目前仍缺乏统一的量化框架来识别滩涂微生物的功能冗余。针对上述问题，研究团队沿中国海岸线布设92个滩涂站位，覆盖热带、南亚热带、北亚热带和温带等多个气候区，共获得276个16S rRNA样本和54个宏基因组样本，并重构得到了911个去冗余的宏基因组组装基因组（MAG）。通过结合基于MAG的物种丰度、功能模块完整度和基因拷贝数的新算法，分别计算我国滩涂中不同微生物类群的功能贡献度（FC）和整个微生物群落的冗余多样性（RD），系统阐明了我国滩涂中微生物群落功能的冗余模式及其主要贡献者（图1）。图1 研究思路示意图（A：项目采样点；B：功能冗余算法；C：功能冗余模式及主要贡献者）研究结果表明，我国滩涂微生物群落的分类组成在空间上变化显著，但整体功能潜力相对稳定，存在不同的功能冗余模式和关键类群（图2）。在整体层面看，所有滩涂中不同生物地球化学循环的冗余水平并不相同，但呈现“碳代谢 > 硫代谢 > 氮代谢”的趋势。不同滩涂中的微生物群落功能存在差异化的功能冗余模式，可归纳为高冗余、低冗余和纬度相关冗余三种模式。基于MAG的FC值和地理分布情况，从911个MAG中划分得到185个特化种和101个泛化种。通过比较不同功能冗余模式中关键类群的变化，发现特化种和泛化种在不同功能中的组成差异是造成我国滩涂多样功能冗余模式的主要原因之一。图2 我国滩涂微生物多样性（左上）和功能（左下）的分布格局及

2026-09-16 查看详情

海洋生物地球化学研究团队成果获美国地球物理联合会（AGU）会刊Eos报道

近日，我室海洋生物地球化学研究团队在国际地学期刊AGU Advances上发表的题为“Cyanobacteria Sustain Deep Ocean Carbon Sequestration Despite Eukaryotic Loss”的研究论文被期刊编辑遴选为Research Spotlight，并在Eos（Earth & Space Science News，是AGU旗下全球地球与空间科学领域权威前沿资讯平台）发布了专题报道。该论文已于2026年8月在线发表，张静静副研究员为第一作者，陈建芳研究员、李宏亮研究员和厦门大学唐甜甜副教授为共同通讯作者。海洋生物泵将浮游植物产生的颗粒有机碳（POC）快速输出至深海，从而与大气碳库隔绝百年甚至千年以上，是海洋实现碳封存的重要途径。传统观点认为，体型较大的真核微藻更有利于有机碳输出，而个体微小的蓝藻（主要包括原绿球藻与聚球藻）通常难以高效输出至深海。然而，这些浮游植物产生的有机碳在向深海输出过程中会持续被破碎、摄食或降解，超过70%的沉降POC在弱光层损失。因此，表层碳生产优势并不一定转化为深海碳封存优势。针对这一问题，本研究利用南海北部海盆1000 m深处采集的时间序列沉积物捕获器样品，开展氨基酸单体稳定碳同位素示踪分析，量化了沉降POC的合成来源特征。结合多年表层浮游植物群落观测结果，首次揭示了蓝藻与真核微藻在储碳效率上存在显著的类群差异，对“生物泵碳输出由真核微藻主导”的主流科学假设提出了挑战。研究发现，南海北部海盆上层浮游植物群落结构呈现显著的季节变化特征：低生产力时期以蓝藻为主，高生产力时期真核微藻占优。然而，中深层沉降POC全年均由蓝藻来源有机碳主导，年均贡献达67±2%。这表明，沉降POC经历弱光层降解与改造后，其合成来源组成与上层浮游植物群落结构的动态变化发生了解耦（图1）。图1 真光层浮游植物群落结构的季节变化（a）与中深层沉降颗粒有机碳的合成来源占比（b）进一步研究发现，高生产力时期，真核微藻旺发并产生大量POC，但输出的真核源POC可能刺激异养微生物活动，反而加速了其在弱光层的矿化降解。相比之下，个体微小的蓝藻则可能通过聚集与矿物压载效应，被打包并保护进“海洋雪”中。这些颗粒能够帮助蓝藻源POC快速沉降，并减少其在水柱中损失。这种差异性衰减导致真核微藻源POC的储碳效率降至低生产力时期的一半，而蓝藻源POC的储碳效率则近乎翻倍（图2）。图2 真核微藻（a）和蓝藻

2026-09-15 查看详情

海洋生态化学研究团队在东南极海域浮游植物群落与有机碳耦合的水文调控研究中取得进展

近日，MED海洋生态化学研究团队在国际海洋环境领域期刊Marine Pollution Bulletin发表题为“Regional contrasts in phytoplankton communities and organic carbon pools: Hydrographic forcing and zooplankton grazing in the Cosmonaut and Cooperation Seas”的研究论文。我所硕士研究生黎翠婷为论文第一作者，李栋副研究员为通讯作者。南大洋是全球重要的海洋碳汇。季节性海冰消退后，上层海洋的分层、混合和光照环境迅速改变，并进一步影响浮游植物生长、群落结构和有机碳循环。宇航员海和合作海地理位置相邻，却分别受到威德尔环流和普里兹湾环流影响，形成不同的上层水温环境，为认识水文过程如何调节浮游植物—有机碳耦合提供了天然对照。然而，该区域尤其在海冰消退早期仍缺少水文、浮游植物群落与有机碳的同步观测。研究团队于2019年12月至2020年1月在宇航员海和合作海9条断面的55个站位开展综合调查（图1），利用水文和营养盐观测、UPLC色素分析、CHEMTAX群落解析、颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC）测定，并结合卫星遥感资料和浮游动物数据，对两个海域的上层海洋环境、浮游植物群落和有机碳库进行了综合分析。图1 中国第36次南极科学考察宇航员海—合作海研究区域及采样站位研究发现，宇航员海与合作海虽相邻，却呈现显著不同的水文—生态特征（图2）。宇航员海平均混合层深度为32±10 m，浅于合作海的45±20 m，水体稳定性更强，其水柱积分Chl a达94.8±41.5 mg·m⁻²，约为合作海的两倍，南极棕囊藻相关Hapt-HighFe类群生物量也接近合作海的两倍；合作海则小型硅藻和微型浮游植物贡献更高。两海区总氮、磷酸盐和硅酸盐浓度无显著差异，表明这种生物量与群落分异主要受混合层深度和水体稳定性形成的光—混合环境调控，而非常量营养盐供应。这种差异进一步反映在有机碳库中：宇航员海水柱积分POC为11.1±3.7 g·m⁻²，显著高于合作海的9.0±2.3 g·m⁻²，且POC与Chl a显著正相关（r=0.76，p<0.01），说明浮游植物是POC的重要来源；但DOC在两海区均占总有机碳90%以上，其分布不能仅由同期浮游植物生物量解释，还受释放、降解、再矿化和水文输运等过程共同影响。此外，叶绿

2026-09-14 查看详情

科研动态

大洋生态研究团队揭示中国沿海滩涂中不同的微生物群落支持了多种模式的功能冗余

海洋生物地球化学研究团队成果获美国地球物理联合会（AGU）会刊Eos报道

海洋生态化学研究团队在东南极海域浮游植物群落与有机碳耦合的水文调控研究中取得进展

新闻动态

通知公告

学术报告

Overview of the Cook Islands Seabed Minerals Authority (SBMA) and its activities

海洋痕量元素采样技术的应用及进展

极端环境化学测量仪器与传感器研究

联系我们

友情链接