温度上昇、pCO2上昇、窒素源の違いがコッサイトフォアGephyrocapsaoceanicaに及ぼす相互作用

Interactive effects of increased temperature, elevated pCO2 and different nitrogen sources on the coccolithophore Gephyrocapsaoceanica.

• Citong Niu
• Guicai Du
• Ronggui Li
• Chao Wang

抄録

広範囲に分布する植物プランクトンの種として、コクシトフォアGephyrocapsaoceanicaは、炭酸カルシウムの沈殿と光合成を介して、地球規模の生物地球化学サイクルに大きな影響を与えています。地球規模の変化が続くと、海洋植物プランクトンは、温度、pH、CO2、窒素源などの複数のパラメータの変化を経験することになります。ここでは、G. oceanicaの比成長速度は、[式：本文参照]で成長した細胞では1000μatmのCO2の増加によって低下し、[式：本文参照]で成長した細胞では増加することを示しています。この違いは細胞内の代謝調節に関係しており、[式:参照]と高CO2条件では低CO2条件に比べて細胞内の微粒子有機炭素と微粒子有機窒素(PON)の含有量が減少した。対照的に、[Formula: see text]の培養物では、高CO2と低CO2の間に有意な差は見られませんでした（p > 0.05）。20℃から25℃への温度上昇はPON産生率を増加させ、その増強は[Formula: see text]培養物においてより顕著であった。また、温度とCO2条件に応じて、[Formula: see text]と相対的に[Formula: see text]を供給した細胞では、粒子状無機炭素産生率の増強または抑制が観察された。これらの結果は、将来の海では、[Formula: see text]/[Formula: see text]の比率、温度、およびCO2レベルの増加の複合的な効果に応答して、有機炭素ポンプのより大きな混乱が予想されることを示唆している。我々の知見を全球の海洋に外挿するには、栄養制限条件下で実施された追加の実験が必要である。

As a widespread phytoplankton species, the coccolithophore Gephyrocapsaoceanica has a significant impact on the global biogeochemical cycle through calcium carbonate precipitation and photosynthesis. As global change continues, marine phytoplankton will experience alterations in multiple parameters, including temperature, pH, CO2, and nitrogen sources, and the interactive effects of these variables should be examined to understand how marine organisms will respond to global change. Here, we show that the specific growth rate of G. oceanica is reduced by elevated CO2 (1000 μatm) in [Formula: see text]-grown cells, while it is increased by high CO2 in [Formula: see text]-grown ones. This difference was related to intracellular metabolic regulation, with decreased cellular particulate organic carbon and particulate organic nitrogen (PON) content in the [Formula: see text] and high CO2 condition compared to the low CO2 condition. In contrast, no significant difference was found between the high and low CO2 levels in [Formula: see text] cultures (p > 0.05). The temperature increase from 20°C to 25°C increased the PON production rate, and the enhancement was more prominent in [Formula: see text] cultures. Enhanced or inhibited particulate inorganic carbon production rate in cells supplied with [Formula: see text] relative to [Formula: see text] was observed, depending on the temperature and CO2 condition. These results suggest that a greater disruption of the organic carbon pump can be expected in response to the combined effects of increased [Formula: see text]/[Formula: see text] ratio, temperature, and CO2 level in the oceans of the future. Additional experiments conducted under nutrient limitation conditions are needed before we can extrapolate our findings to the global oceans.