近年来,人们逐渐认识到水生食物网中基础资源的营养质量相较于数量对水生消费者的重要性。附石生物中的底栖藻类因富含多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids,PUFAs)被视为溪流食物网中高营养质量的基础资源。其中,作为有机营养物的长链多不饱和脂肪酸(Long chain-polyunsaturated fatty acids,LC-PUFAs),尤其是二十碳五烯酸(C20:5n3,EPA)是消费者生长、发育和繁殖所必需,而自身从头合成能力非常有限只能通过摄食获取;作为无机营养元素的磷,不仅参与细胞膜的合成,也直接影响藻类LC-PUFAs的含量,有机营养物和无机营养元素共同决定基础资源的营养质量。随着全球气候变化和平流层臭氧耗竭导致紫外辐射(UVR)增强,其对水生生态系统的影响日益受到关注。
中国科学院武汉植物园系统生态学研究组博士生张珂,在谭香研究员和张全发研究员的指导下,研究了紫外辐射对溪流食物网基础资源附石生物营养质量的影响。结果表明,不同类型的紫外辐射处理显著降低了附石生物LC-PUFAs含量(平均由5.20%降至3.00%),而磷碳比(P:C ratio)降低2–3倍(平均由0.05降至0.02)。LC-PUFAs的减少与藻类群落由硅藻向绿藻和蓝藻演替相关;同时,紫外辐射下调了多个与脂肪酸合成与延伸通路相关的关键酶差异基因的表达,如乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)、3-酮酰辅酶A合酶(KCS)以及与不饱和脂肪酸合成相关的ω-3脂肪酸去饱和酶(FAD3)等。研究表明紫外辐射通过改变藻类群落结构和脂肪酸代谢相关的差异基因表达,降低了溪流食物网基础资源的营养质量。
研究成果以“UV radiation reduces both organic nutrient (long-chain polyunsaturated fatty acids) and inorganic nutrient (phosphorus) of basal resources in stream food webs”为题发表于国际生态环境顶级期刊Water Research。研究受到了国家自然科学基金(Nos. 32030069)的资助。

不同类型紫外辐射对溪流食物网基础资源营养质量的影响及机制







