2018年以來，海洋所在膠州灣發(fā)現(xiàn)89種未曾報道的浮游植物，長期跟蹤并分析新物種可對環(huán)境變化進(jìn)行預(yù)報預(yù)警

新技術(shù)“看見”更多膠州灣物種

青島日報社/觀海新聞2月27日訊 中國科學(xué)院海洋研究所（簡稱“海洋所”）日前發(fā)表的一篇論文再次表明：膠州灣生物多樣性遠(yuǎn)超歷史認(rèn)知。科研人員通過對從膠州灣采集的樣本進(jìn)行了基于分子標(biāo)記的系統(tǒng)分析，鑒定出海鏈藻屬的14個物種，其中5個物種未在膠州灣歷史中報道。“這些新發(fā)現(xiàn)的浮游植物物種，盡管有可能在膠州灣歷史中并不存在，但更有可能是監(jiān)測方法的改進(jìn)才因此被‘看見’。”海洋所研究員陳楠生表示。

近90年來，我國諸多科研人員對膠州灣及其附近海域的浮游植物進(jìn)行了研究。“最常規(guī)的方法是對采集的樣品進(jìn)行固定，使用顯微鏡進(jìn)行觀察和計(jì)數(shù)。其中絕大多數(shù)研究使用網(wǎng)采的方法收集樣品，但我國網(wǎng)采樣品中使用的網(wǎng)具孔徑較大，拖網(wǎng)過程中細(xì)胞個體較小（10微米以下）的物種容易遺漏。”陳楠生團(tuán)隊(duì)成員劉淑雅博士介紹，此外，基于細(xì)胞形態(tài)特征的顯微觀察和物種鑒定盡管比較簡單可行，但也存在較明顯的缺點(diǎn)：細(xì)胞尺寸較小的物種、形態(tài)相似的物種，以及細(xì)胞比較脆弱的物種往往難以鑒定。

分子生物學(xué)技術(shù)方法的應(yīng)用極大促進(jìn)了膠州灣的浮游植物研究，其中宏條形碼技術(shù)是以特定生境中的微生物群落為研究對象，對樣本中的DNA進(jìn)行提取、靶向擴(kuò)增、測序來跟蹤環(huán)境微生物的群落組成和結(jié)構(gòu)。“具體來說，我們先把膠州灣各采樣站位的海水定期采集回來，通過過濾獲得浮游植物細(xì)胞，提取這些細(xì)胞的DNA，然后對靶標(biāo)序列（即條形碼）進(jìn)行擴(kuò)增，利用高通量DNA測序方法進(jìn)行測序，最后利用生物信息學(xué)方法分析生態(tài)系統(tǒng)中的浮游植物組成及其動態(tài)變化。”陳楠生說，因?yàn)槊恳粋€生物的靶標(biāo)序列都能夠代表一個物種，因此就類似于親子鑒定，可以通過查詢參考數(shù)據(jù)庫，鑒定這些靶標(biāo)序列對應(yīng)的浮游植物“身份”。宏條形碼分析方法對于那些形態(tài)上沒有多大差別，以及細(xì)胞特別小的物種，優(yōu)勢尤其明顯。

幾十年來，幾代科研工作者對膠州灣浮游植物開展了長期而系統(tǒng)的調(diào)查研究，獲得了大量的研究成果。以往文獻(xiàn)在膠州灣共報道了549種浮游植物。但是由于以前基于浮游植物形態(tài)特征的物種鑒定不能有效區(qū)分形態(tài)相似的物種以及細(xì)胞較小的物種，導(dǎo)致浮游植物多樣性被低估，有些物種的鑒定還存在錯誤。2018年以來，陳楠生團(tuán)隊(duì)利用宏條形碼分析鑒定到89種以前未曾在膠州灣報道的浮游植物物種，進(jìn)一步掌握了膠州灣海域浮游植物“家底”。

膠州灣是我國的一個典型近海海灣，也是近海生態(tài)系統(tǒng)的縮影。對其浮游植物組成及時空動態(tài)分布進(jìn)行長期研究，對了解中國整個近海生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和趨勢提供了有價值的參考。值得提及的是，在陳楠生團(tuán)隊(duì)鑒定出的89種浮游植物中，包括16個赤潮物種。近年來，膠州灣赤潮暴發(fā)的頻率不斷變化，該如何看待這些赤潮物種，以及與膠州灣赤潮暴發(fā)的關(guān)系？

根據(jù)史料，膠州灣首次記載的赤潮事件是1990年暴發(fā)的由紅色中縊蟲引起的赤潮。自90年代中期，膠州灣赤潮迅猛發(fā)展，暴發(fā)頻率和面積也越來越大，特別是1997年以來，不同規(guī)模的赤潮幾乎連年暴發(fā)，并有愈演愈烈的發(fā)展趨勢。不過，2000年以來，膠州灣赤潮暴發(fā)頻率大幅下降，幾乎很少有赤潮暴發(fā)。“這與青島禁止膠州灣周邊工廠企業(yè)和生活污水向?yàn)硟?nèi)直接排放等措施直接相關(guān)，促進(jìn)了膠州灣生態(tài)系統(tǒng)狀況不斷改善、向好。”陳楠生說。

陳楠生進(jìn)一步解釋說，赤潮物種并不永遠(yuǎn)都是壞的。作為浮游植物，它們絕大部分是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的主要初級生產(chǎn)者，對于生態(tài)系統(tǒng)是有幫助的，只有在特殊情況下才會引發(fā)赤潮。“赤潮物種的多少和赤潮事件沒有直接關(guān)聯(lián)，無論暴發(fā)赤潮與否，赤潮物種都在水里。”但值得注意的是，“這些赤潮物種都是潛在的赤潮種源，在人類活動及氣候變化雙重壓力下，海洋生態(tài)環(huán)境可能發(fā)生變化，導(dǎo)致富營養(yǎng)化，如果環(huán)境變化得不到控制，有可能暴發(fā)赤潮。”

所以，陳楠生團(tuán)隊(duì)目前有兩個發(fā)力方向，一是通過長期跟蹤并分析赤潮物種的分子信息變化，實(shí)現(xiàn)與實(shí)際發(fā)生的赤潮事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以達(dá)到預(yù)報預(yù)警等目的；二是利用新技術(shù)繼續(xù)發(fā)現(xiàn)膠州灣海域、我國代表海域未曾鑒定到的物種，為后續(xù)的科學(xué)研究等工作奠定基礎(chǔ)。

“隨著宏條形碼分析的繼續(xù)深入，預(yù)計(jì)還有更多的浮游植物物種將得到鑒定。”陳楠生展望說。（青島日報/觀海新聞記者 李勛祥）