2018年以來，海洋所在膠州灣發現89種未曾報道的浮游植物，長期跟蹤并分析新物種可對環境變化進行預報預警
新技術“看見”更多膠州灣物種
青島日報社/觀海新聞2月27日訊 中國科學院海洋研究所（簡稱“海洋所”）日前發表的一篇論文再次表明：膠州灣生物多樣性遠超歷史認知。科研人員通過對從膠州灣采集的樣本進行了基于分子標記的系統分析，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。“這些新發現的浮游植物物種，盡管有可能在膠州灣歷史中并不存在，但更有可能是監測方法的改進才因此被‘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行了研究。“最常規的方法是對采集的樣品進行固定，使用顯微鏡進行觀察和計數。其中絕大多數研究使用網采的方法收集樣品，但我國網采樣品中使用的網具孔徑較大，拖網過程中細胞個體較小（10微米以下）的物種容易遺漏。”陳楠生團隊成員劉淑雅博士介紹，此外，基于細胞形態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：細胞尺寸較小的物種、形態相似的物種，以及細胞比較脆弱的物種往往難以鑒定。
分子生物學技術方法的應用極大促進了膠州灣的浮游植物研究，其中宏條形碼技術是以特定生境中的微生物群落為研究對象，對樣本中的DNA進行提取、靶向擴增、測序來跟蹤環境微生物的群落組成和結構。“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胞，提取這些細胞的DNA，然后對靶標序列（即條形碼）進行擴增，利用高通量DNA測序方法進行測序，最后利用生物信息學方法分析生態系統中的浮游植物組成及其動態變化。”陳楠生說，因為每一個生物的靶標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據庫，鑒定這些靶標序列對應的浮游植物“身份”。宏條形碼分析方法對于那些形態上沒有多大差別，以及細胞特別小的物種，優勢尤其明顯。
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的調查研究，獲得了大量的研究成果。以往文獻在膠州灣共報道了549種浮游植物。但是由于以前基于浮游植物形態特征的物種鑒定不能有效區分形態相似的物種以及細胞較小的物種，導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，陳楠生團隊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，也是近海生態系統的縮影。對其浮游植物組成及時空動態分布進行長期研究，對了解中國整個近海生態系統的結構、功能和趨勢提供了有價值的參考。值得提及的是，在陳楠生團隊鑒定出的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的關系？
根據史料，膠州灣首次記載的赤潮事件是1990年暴發的由紅色中縊蟲引起的赤潮。自90年代中期，膠州灣赤潮迅猛發展，暴發頻率和面積也越來越大，特別是1997年以來，不同規模的赤潮幾乎連年暴發，并有愈演愈烈的發展趨勢。不過，2000年以來，膠州灣赤潮暴發頻率大幅下降，幾乎很少有赤潮暴發。“這與青島禁止膠州灣周邊工廠企業和生活污水向灣內直接排放等措施直接相關，促進了膠州灣生態系統狀況不斷改善、向好。”陳楠生說。
陳楠生進一步解釋說，赤潮物種并不永遠都是壞的。作為浮游植物，它們絕大部分是海洋生態系統中的主要初級生產者，對于生態系統是有幫助的，只有在特殊情況下才會引發赤潮。“赤潮物種的多少和赤潮事件沒有直接關聯，無論暴發赤潮與否，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，海洋生態環境可能發生變化，導致富營養化，如果環境變化得不到控制，有可能暴發赤潮。”
所以，陳楠生團隊目前有兩個發力方向，一是通過長期跟蹤并分析赤潮物種的分子信息變化，實現與實際發生的赤潮事件進行關聯，以達到預報預警等目的；二是利用新技術繼續發現膠州灣海域、我國代表海域未曾鑒定到的物種，為后續的科學研究等工作奠定基礎。
“隨著宏條形碼分析的繼續深入，預計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）
責任編輯：王亞楠
