澳大利亚海洋现状与趋势报告（原文：http://www.imosoceanreport.org.au/）
数据来源于澳大利亚的综合海洋观测系统（IMOS），该系统由国家合作研究基础设施战略（NCRIS）支持
超微型浮游植物，原绿球藻和聚球藻，是小型（直径<2微米）的光合蓝藻细菌，为世界上的开放海洋贡献了大部分初级生产力（Worden等人，2004）。这两个属都生活在特定的生态位。原绿球藻生长在营养成分少，光照充足，温暖的热带水域，对沿海水域不耐受。相反，聚球藻分布在亚热带地区，在营养丰富浊度较高的上升流地区或沿海地区最丰富。由于其体积很小，超微型浮游植物的表面积与体积之比很大，这使得它们与周围的海水有着密切的接触。这就使得细胞能够快速获取营养物质，使它们能够对不断变化的环境条件做出快速反应。超微型浮游植物重量轻，有浮力，因此能够被洋流带到很远的地方。因此，超微型浮游植物是我们沿海海洋变化的敏感指标。
澳大利亚的沿海海洋正在发生变化，即主要边界洋流，东海岸向南流动的东澳大利亚洋流和西海岸的利文流（Leeuwin）正在改变，并进一步向南渗透温暖的热带水，有时会导致毁灭性的海洋热浪。这些变化导致了澳大利亚南部海岸线的“热带化”，并对海草草甸、海带森林、物种迁移以及渔业和水产养殖产生影响。然而，人们对于变化不太明显的构成海洋食物网基础的海洋微生物群落知之甚少。西澳大利亚大学的研究人员分析了位于永加拉岛、玛丽亚岛和罗特涅斯特岛的综合海洋观测系统（IMOS）国家参考站（NRS）的样本，这些地点代表了受澳大利亚边界洋流强烈影响的地区。研究分析了2009年至2018年期间浮游生物的丰度，结果显示最小尺寸的浮游植物，即超微型浮游植物，正在向南移动。作为变化的敏感生物标志物，它们在南部水域的出现可能预示着未来海洋微生物群落变化，对我们的蓝色经济具有启示意义。
增强的边界流和阵发性的海洋热浪将热带和亚热带的原绿球藻和聚球藻等超微型浮游植物带到阿斯曼尼亚和澳大利亚西南部附近温和的南部水域，对人类和生态系统都有影响。作为暖洋流的生物标志物，超微型浮游植物是热带/亚热带微生物群落的敏感指标：1）可以让我们窥见未来南大洋变暖后的微生物群落；2）可以帮助我们模拟病毒疾病、病原体和其他微生物在海岸线的传播。利用敏感的生物标志物，如超微型浮游植物，将有助于我们了解海洋食物链底端海洋微生物群落的变化及其对环境和海洋产业（如水产养殖）的影响。
研究方法
每月从多个深度的混合水样中采集三份1毫升海水样品，固定至最终浓度0.5%的戊二醛，并在液氮中冷冻至分析。用标准流式细胞仪方法分析了超微型浮游植物的丰度，并根据其叶绿素a（红色）和藻红蛋白（橙色）色素的相对自身荧光对原绿球藻和聚球藻丰度进行区分。
2009年开始，使用Beckton Dickinson Fascanto流式细胞仪分析样本。
2015年9月开始使用CytoSense 分析样本。
两种仪器数据计数的校准：确定2013-2017年四年期间采集的重复样本之间的关系，并计算相应的换算系数。我们使用同一水样中的辅助色素二乙烯基叶绿素a（一种原绿球藻的标记物）来帮助纠正错误的检测。在没有检测到二乙烯基叶绿素a的地方，去除了由粒子和电子噪声引起的计数。我们根据IMOS NRS站的海水温度和盐度时间序列以及影响该站的已知事件（如气旋、季风降雨和海洋热浪）与浮游微微藻的丰度匹配。
结果
在永加拉岛自然资源保护区，海水温度、盐度和超微型浮游植物丰度的季节模式说明了超微型浮游植物的优势生态位（图1）。原绿球藻通常在春季和夏季最为丰富，此时海水温度在温暖、清澈的太平洋水域的影响下上升，而太平洋水域正是原绿球藻的来源。
图1
然而，由于气旋（如2011年的热带气旋Yasi）引起的降雨导致海水盐度下降幅度相对较大，或12-3月间的季风影响，原绿球藻的丰度在年初突然降低。气旋和高降雨量也会导致水体混合和形成沉积物径流，从而增加营养盐浓度和浊度（数据未显示），不利于原绿球藻生长。相反，从夏末到秋季，聚球藻的丰度增加，然后随着冬季气温的降低而下降，这证实了它们更喜欢温暖、浑浊和营养丰富的海水。从长期来看，超微型浮游植物丰度的模式似乎受到厄尔尼诺- ENSO的影响，在拉尼娜或中立年（2009-2014年）期间，其丰度可能高于厄尔尼诺年（2015年以后）。
在罗特尼斯特岛NRS，海水温度在2009-2018年间在18℃-23℃之间，2011-2012年期间温度达到25℃（图2）。2011年2月开始的高温是利文流强度创纪录并持续到2012年的严重海洋热浪的结果。2012年出现的低盐度海水（利文流的标志）证实了这一点。
图2
热浪的一个直接影响是热带原绿球藻在罗特尼斯岛NRS的反常出现，其丰度至少是热浪条件外观察到的数值的两倍。此外，在2011-2012年期间，由持续的利文流，原绿球藻数量一直保持升高。在这个站点，聚球藻的丰度与海洋热浪条件的相关性很差，而且似乎更多地受到近岸向北流动的海岬流的沿岸上升流的影响。
在玛利亚岛NRS，海水温度具有明显的季节性循环，每年夏末达到高峰（图3）
图3
自2009年以来，在这个温和地带，热带原绿球藻的丰度在夏季出现了小高峰，高达40000cells/ml。亚热带聚球藻在大多数夏季也有记录，并且在2014年之前似乎大量增加，直到最近的观察显示，都在保持浓度稳定升高。此外，在2014年之前只有一个月发现了聚球藻丰度的峰值，但从2014年起至少连续两个月发现了聚球藻丰度峰值，表明暴露在热带水域的时间被延长。在过去的50年里，玛丽亚岛NRS记录有变暖的趋势，塔斯马尼亚东海岸自2015年至今经历海洋热浪。逐渐变暖和海洋热浪都归因于2014年EAC扩展的强度增加，以及2015年以来其涡流加剧的影响。因此，热带和亚热带超微型浮游植物的出现似乎是EAC沿阿斯曼海岸向南迁移的直接结果。
对人类和生态系统的影响
IMOS NRS数据表明，超微型浮游植物是环境条件的敏感生物标志物。超微型浮游植物具有特殊的环境生态位，对不断变化的环境条件（如降雨导致的盐度降低和气旋的通过）反应迅速。以上研究表明，澳大利亚南部水域的热带和亚热带超微型浮游植物数量正在增加，这可能是由于海洋热浪的间歇作用和/或通过边界流增强造成的。这些丰度的增加产生了直接的生态影响，并与南部海岸线变暖的其他影响一致，如鲍鱼死亡、鱼类死亡、物种迁移和海带森林的消失。超微型浮游植物的意义是什么？作为暖流的生物标志物，这些轻盈的漂浮细胞可以作为了解病毒疾病、病原体和其他微生物在我们海岸线的传播以及海洋热浪影响的代表。例如，阿斯曼尼亚的牡蛎养殖在2015年首次受到太平洋牡蛎死亡综合征（POMS）的严重影响。以前，POMS仅在新南威尔士州发现。这种病毒是由EAC传播到阿斯曼水域的吗？超微型浮游植物向南迁移，使得这一过程和其他病原体的转移成为可能。此外，由于超微型浮游植物是热带海水的生物标志物，它们很可能是热带微生物群落的标志物，可能此外，由于超微型浮游植物是热带海水的生物标志物，它们很可能是热带微生物群落的标志物，可能具有与当地种不同的粒级、种类组成和营养质量。虽然海洋热浪期间高温的压力会影响野生贝类（包括鱼类）和养殖贝类（如养殖牡蛎），但潜在微生物群落的变化很可能是导致营养水平更高的慢性压力应激的原因。最后，就像我们正在经历热带化的南部海岸线一样，超微型浮游植物标记物也可能让我们窥探未来温暖的南部海洋中的微生物群落。
注：原绿球藻直径约为0.6μm，是已知的最小的光合有机体。同时也是地球上最丰富的光合生物。使用CytoSense浮游植物流式细胞仪对海洋原绿球藻进行定量分析，可了解其在海洋生态系统中的作用。下图为CytoSense测定的散点图，可清楚的区分原绿球藻和聚球藻。
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