海洋浮游植物光合活性季节与空间格局的观测：叶绿素荧光视角

2026年4月16日，俄罗斯伊曼纽尔·康德波罗的海联邦大学K. A. Borovkova团队在Oceanology发表题为Seasonal and Spatial Variability of Phytoplankton Photosynthetic Activity in the Southeastern Part of the Baltic Sea的研究成果。

该研究依托2022–2025年波罗的海东南部现场科考，以叶绿素a活性荧光为核心手段，开展气候与生态监测框架下的浮游植物光合生理研究，揭示其时空变异规律，为区域初级生产估算与环境监测提供关键依据。研究指出，波罗的海因水体交换受限、富营养化与气候变化叠加，浮游植物光合活性成为核心监测指标；相较于传统放射性碳法，活性荧光法可快速、高时空分辨率诊断浮游植物生理状态与潜在初级生产力，弥补传统方法在实时性与空间覆盖上的不足，也为区域碳通量与生态健康评估提供高效技术路径。

图1 研究区域(a)与监测点位置分布图

该研究采用WATER?PAM?II藻类荧光仪，测定光系统II(PSII)最大光化学量子效率(Fv/Fm)与相对电子传递速率(rETR)两大核心参数，按水文节律将研究时段划分为暖季(4–8月)与冷季(11–12月)，同步观测水温、盐度、光合有效辐射(PAR)与真光层深度，并将研究区划分为近岸Ⅰ区、近岸Ⅱ区与开阔海Ⅲ区，通过非参数检验开展统计分析。

结果显示，暖季与冷季光合参数呈现截然相反的变化特征：冷季Fv/Fm显著更高，接近浮游植物生理上限，表明其潜在光合能力处于最佳状态，但受光照限制，rETR降至全年最低，高生产潜力未被有效实现；暖季rETR大幅升高，4月达到峰值，与春季水华同步，6月因营养盐耗竭出现下降，且年际间波动显著。空间上，开阔海区域两项参数的变化范围均大于近岸区，反映其水文环境更复杂；春季开阔海rETR显著高于近岸，夏季区域差异不显著，近岸Ⅰ区受高强度人类活动影响，Fv/Fm略低。

图2 暖季与冷季(a)及各月份(b)Fv/Fm值分布箱线图

图3 暖季与冷季(a)及各月份(b)rETRint值分布箱线图

图4 暖季(a)与冷季(b)Fv/Fm值空间分布箱线图

图5 rETRint值空间分布箱线图

讨论分析表明，Fv/Fm作为潜在光合能力指标，对环境变化更稳定，冷季高值体现浮游植物生理健康，暖季低值与营养盐限制、光抑制相关；rETR反映实际光能转化效率，季节波动远大于Fv/Fm，与光照、水华周期高度耦合，其季节格局与波罗的海初级生产季节动态一致。开阔海光合活性更强且变异更大，源于真光层不受底界限制、水文条件更具多样性，而近岸区受河流输入、人类活动与浅水深限制，参数更稳定。该研究证实叶绿素a活性荧光适用于波罗的海长期生态气候监测，建议强化秋冬季与开阔海观测，提升时空覆盖度以支撑区域碳循环与生态健康评估。

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