近日，厦门大学、海洋与地球学院、海洋生物地球化学全国重点实验室高坤山教授团队在海洋酸化与缺氧对桡足类影响的研究中取得新进展。相关成果以“Stage-specific vulnerability: Ocean acidification and hypoxia impair copepod recruitment through a naupliar bottleneck”为题，发表于国际学术期刊Limnology and Oceanography Letters。

海洋酸化与缺氧是全球性海洋环境问题，在近海缺氧水域尤为突出，其生态效应被广泛关注。迄今已有研究报道酸化或缺氧对桡足类等的影响，然而，仅关注其对成体的效应，就可能低估这些环境变化对桡足类生活史及种群持续补充的影响。研究团队以桡足类安氏伪镖水蚤（Pseudodiaptomus annandalei）为对象，系统研究了其不同生活史阶段对酸化、缺氧及二者复合胁迫的响应。研究发现，处于早期发育阶段的无节幼虫对酸化与缺氧尤为敏感：即使短期存活率未出现显著下降，其后续发育过程仍可能受到明显抑制，发育成功率大幅降低，并伴随成体繁殖输出减少，最终可能限制种群补充。

研究背景

近海水域缺氧现象时常发生，部分缺氧水体还伴随着二氧化碳（CO₂）积累及海水pH下降，进而影响海洋生物的代谢与生产力。缺氧区的形成与微生物降解有机物及物理过程密切相关，如富营养化导致的藻华沉降后被分解、消耗溶解氧（DO）并释放CO₂，导致水体缺氧与酸化加剧，并使得海洋生物面临多重环境胁迫。

桡足类是海洋浮游动物的重要组成部分，也是许多鱼类及其他海洋动物的饵料，在连接海洋初级生产与更高营养级生物生产的食物链中发挥着关键作用。桡足类的一生需要经历无节幼虫、桡足幼体和成体等阶段，每个阶段都关系到其种群的延续。因此，其幼体的发育与成体的繁殖是种群世代更新的重要环节。迄今，在海洋酸化与缺氧复合影响下，桡足类不同生活史阶段的存活率及代谢情况仍缺乏系统性认知。为此，研究团队以安氏伪镖水蚤为研究对象，设置不同pH（总氢离子浓度标度，pH_T）和溶解氧水平的单一及叠加胁迫实验，比较了无节幼虫、桡足幼体以及雌、雄成体的短期存活响应，并进一步考察了复合胁迫对幼体发育时间、发育成功率及雌体繁殖输出的影响，揭示了不同生活史阶段的环境敏感性及其对种群补充的潜在影响。

研究结果

单一胁迫实验显示，无节幼虫的短期存活率对酸化或缺氧更为敏感（图1）。在24小时暴露实验中，当pH_T降至约6.1时，无节幼虫存活率低于40%，而桡足幼体及雌、雄成体的存活率仍约为60%—70%；当溶解氧浓度低于1 mg·L^-1时，无节幼虫存活率降至约55%—70%，成体则约为70%—80%。这些结果表明，伪镖水蚤的不同生活史阶段对酸化和缺氧的耐受能力存在显著差异。

图1. 伪镖水蚤在不同 pH_T 和溶解氧水平下暴露后的存活率。（a-d）环境CO₂条件（pCO₂ = 482.75 ± 57.90 μatm）下，不同DO水平（0.90–8.20 mg L⁻¹）对应的存活率拟合曲线；（e-h）环境溶氧条件（7.29 ± 0.07 mg L⁻¹）下，不同pH_T水平（5.97–8.04，通过改变pCO₂调节）对应的存活率拟合曲线。数据点表示无节幼虫（无节幼虫第Ⅲ期）、桡足幼体（桡足幼体第Ⅱ期）、雄性成体和雌性成体暴露4小时（绿色曲线）和24小时（灰色曲线）后的存活率。阴影区域表示95%置信区间。

酸化与缺氧复合胁迫下，无节幼虫的短期存活率随胁迫强度而变化（图2）。在中度复合（双重叠加）胁迫下，无节幼虫的24小时存活率与对照组相比无显著差异；在重度叠加胁迫下，其存活率降至约65%。相比之下，桡足幼体及雌、雄成体的24小时存活率在各处理组间均无显著差异。

图2. 伪镖水蚤在酸化与缺氧双重胁迫下存活率（24小时暴露）。处理组分别为对照，ACAO（pH_T 8.02 ± 0.01，DO 6.60 ± 0.20 mg L⁻¹）、中度胁迫MCMO（pH_T 7.65 ± 0.04，DO 3.95 ± 0.20 mg L⁻¹）和重度胁迫HCLO（pH_T 7.11 ± 0.02，DO 1.74 ± 0.22 mg L⁻¹）。（A）无节幼虫（无节幼虫第Ⅲ期）和桡足幼体（桡足幼体第Ⅱ期）；（B）雄性成体和雌性成体。数据以平均值 ± 标准差（SD）表示。不同小写字母表示处理组间存在显著差异（单因素方差分析、Fisher 最小显著差异检验，p < 0.05）。

酸化与缺氧复合胁迫对其发育和繁殖的影响更为突出（图3）。在中度复合胁迫下（pHₜ约7.62、溶解氧约4.11 mg·L⁻¹），无节幼虫发育至成体的时间由11.5天延长至19.7天，增幅约70%；发育至成体的成功率则由86%大幅下降至28%。在重度复合胁迫下，实验中的无节幼虫均未能成功发育至桡足幼体阶段，表明其早期发育过程受到严重阻碍。与此同时，复合胁迫不仅影响幼体发育，还降低了成体的繁殖输出。在中度和重度复合胁迫下，每只雌体的日均无节幼虫产量较对照组分别下降31.7%和34.1%。该结果显示，酸化与缺氧复合胁迫可从两个方面削弱桡足类的种群补充潜力：1）幼体发育时间延长、发育成功率下降，使进入成体阶段的个体减少；2）雌体产生的后代数量下降，进一步限制新个体的补充。

图3. 酸化与脱氧复合影响下伪镖水蚤的繁殖与发育表现。处理组分别为对照，ACAO（pH_T 8.02 ± 0.01，DO 6.81 ± 0.11 mg L⁻¹）、中度胁迫MCMO（pH_T 7.62 ± 0.02，DO 4.11 ± 0.15 mg L⁻¹）和 重度胁迫HCLO（pH_T 7.09 ± 0.02，DO 2.06 ± 0.31 mg L⁻¹）。（A）发育时间；（B）发育成功率；（C）无节幼虫产量。N-C 表示从无节幼虫发育至桡足幼体，N-A 表示从无节幼虫发育至成体。数据以平均值 ± 标准差（SD）表示。“ND”表示未成功发育。不同小写字母表示处理组间存在显著差异（单因素方差分析、Fisher 最小显著差异检验，p < 0.05）。

研究意义与展望

该研究揭示，酸化与缺氧对桡足类伪镖水蚤（P. annandalei ）的影响存在显著生活史阶段差异，无节幼虫发育受阻可能成为制约种群补充的瓶颈。以往仅依据成体短期存活率进行的研究，可能低估了复合胁迫对种群补充的潜在风险。

上述结果是基于特定物种在受控实验条件下的发现，不能直接反映原位自然海域复杂环境下桡足类的响应。未来可将完整生活史实验与现场观测相结合，重点考察暴露时长、水柱结构、饵料条件和行为回避等因素如何影响幼体发育及种群补充，从而推进对海洋酸化与缺氧生态效应的深度认知。

研究团队及资助

该论文第一作者为厦门大学2022级博士研究生陈微佳，通讯作者为厦门大学高坤山教授。研究受国家自然科学基金项目（42361144840、41720104005）资助。

论文来源及链接

Chen, W., and K. Gao. 2026. “Stage-specific vulnerability: Ocean acidification and hypoxia impair copepod recruitment through a naupliar bottleneck.” Limnology and Oceanography Letters, 11, e70181. https://doi.org/10.1002/lol2.70181

供稿 | 高坤山教授团队

编辑 | 房月 苏颖

排版 | 陈蕾

审核 | 柳欣 曹知勉