2018年以来，海洋所在胶州湾发现89种未曾报道的浮游植物，长期跟踪并分析新物种可对环境变化进行预报预警
新技术“看见”更多胶州湾物种
青岛日报社/观海新闻2月27日讯 中国科学院海洋研究所（简称“海洋所”）日前发表的一篇论文再次表明：胶州湾生物多样性远超历史认知。科研人员通过对从胶州湾采集的样本进行了基于分子标记的系统分析，鉴定出海链藻属的14个物种，其中5个物种未在胶州湾历史中报道。“这些新发现的浮游植物物种，尽管有可能在胶州湾历史中并不存在，但更有可能是监测方法的改进才因此被‘看见’。”海洋所研究员陈楠生表示。
近90年来，我国诸多科研人员对胶州湾及其附近海域的浮游植物进行了研究。“最常规的方法是对采集的样品进行固定，使用显微镜进行观察和计数。其中绝大多数研究使用网采的方法收集样品，但我国网采样品中使用的网具孔径较大，拖网过程中细胞个体较小（10微米以下）的物种容易遗漏。”陈楠生团队成员刘淑雅博士介绍，此外，基于细胞形态特征的显微观察和物种鉴定尽管比较简单可行，但也存在较明显的缺点：细胞尺寸较小的物种、形态相似的物种，以及细胞比较脆弱的物种往往难以鉴定。
分子生物学技术方法的应用极大促进了胶州湾的浮游植物研究，其中宏条形码技术是以特定生境中的微生物群落为研究对象，对样本中的DNA进行提取、靶向扩增、测序来跟踪环境微生物的群落组成和结构。“具体来说，我们先把胶州湾各采样站位的海水定期采集回来，通过过滤获得浮游植物细胞，提取这些细胞的DNA，然后对靶标序列（即条形码）进行扩增，利用高通量DNA测序方法进行测序，最后利用生物信息学方法分析生态系统中的浮游植物组成及其动态变化。”陈楠生说，因为每一个生物的靶标序列都能够代表一个物种，因此就类似于亲子鉴定，可以通过查询参考数据库，鉴定这些靶标序列对应的浮游植物“身份”。宏条形码分析方法对于那些形态上没有多大差别，以及细胞特别小的物种，优势尤其明显。
几十年来，几代科研工作者对胶州湾浮游植物开展了长期而系统的调查研究，获得了大量的研究成果。以往文献在胶州湾共报道了549种浮游植物。但是由于以前基于浮游植物形态特征的物种鉴定不能有效区分形态相似的物种以及细胞较小的物种，导致浮游植物多样性被低估，有些物种的鉴定还存在错误。2018年以来，陈楠生团队利用宏条形码分析鉴定到89种以前未曾在胶州湾报道的浮游植物物种，进一步掌握了胶州湾海域浮游植物“家底”。
胶州湾是我国的一个典型近海海湾，也是近海生态系统的缩影。对其浮游植物组成及时空动态分布进行长期研究，对了解中国整个近海生态系统的结构、功能和趋势提供了有价值的参考。值得提及的是，在陈楠生团队鉴定出的89种浮游植物中，包括16个赤潮物种。近年来，胶州湾赤潮暴发的频率不断变化，该如何看待这些赤潮物种，以及与胶州湾赤潮暴发的关系？
根据史料，胶州湾首次记载的赤潮事件是1990年暴发的由红色中缢虫引起的赤潮。自90年代中期，胶州湾赤潮迅猛发展，暴发频率和面积也越来越大，特别是1997年以来，不同规模的赤潮几乎连年暴发，并有愈演愈烈的发展趋势。不过，2000年以来，胶州湾赤潮暴发频率大幅下降，几乎很少有赤潮暴发。“这与青岛禁止胶州湾周边工厂企业和生活污水向湾内直接排放等措施直接相关，促进了胶州湾生态系统状况不断改善、向好。”陈楠生说。
陈楠生进一步解释说，赤潮物种并不永远都是坏的。作为浮游植物，它们绝大部分是海洋生态系统中的主要初级生产者，对于生态系统是有帮助的，只有在特殊情况下才会引发赤潮。“赤潮物种的多少和赤潮事件没有直接关联，无论暴发赤潮与否，赤潮物种都在水里。”但值得注意的是，“这些赤潮物种都是潜在的赤潮种源，在人类活动及气候变化双重压力下，海洋生态环境可能发生变化，导致富营养化，如果环境变化得不到控制，有可能暴发赤潮。”
所以，陈楠生团队目前有两个发力方向，一是通过长期跟踪并分析赤潮物种的分子信息变化，实现与实际发生的赤潮事件进行关联，以达到预报预警等目的；二是利用新技术继续发现胶州湾海域、我国代表海域未曾鉴定到的物种，为后续的科学研究等工作奠定基础。
“随着宏条形码分析的继续深入，预计还有更多的浮游植物物种将得到鉴定。”陈楠生展望说。（青岛日报/观海新闻记者 李勋祥）
责任编辑：王亚楠
