当前的气候变化对海洋生物多样性构成重大威胁，扰乱了全球的生态系统功能与稳定。在波罗的海，即使是最微小的生物——位于食物链底层的浮游植物——已经表现出压力反应，其形式表现为物种组成变化和数量波动。为了了解这些关键生物在未来环境变化下可能的响应，德国莱布尼茨波罗的海研究所（IOW）的科学家启动了“Phytoark”项目。通过复活来自波罗的海沉积物、已有7000年历史的藻类，研究人员正在揭示生物多样性和适应性的规律，为全球变化背景下海洋生态系统的未来提供新的洞见。
Alexandra Dubsky
2025年11月3日
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在一项与气候高度相关的研究中，IOW 的专家成功复活了在海底休眠了近 7000 年的浮游植物细胞。这些藻类埋藏在波罗的海无氧沉积物层中，历经千年仍保持活性，作为 Phytoark 项目的一部分被复活。该项目有助于理解海洋生态系统应对过去气候变化的复杂过程，从而提供关于它们可能如何应对未来挑战的线索。
研究人员利用从东Gotland深渊提取的沉积物岩心，分离出硅藻“Skeletonema marinoi”的有活性的细胞——这一物种是波罗的海春季藻华的关键物种。值得注意的是，这些古老菌株的生长、分裂和光合作用速率几乎与它们的现代后代相同。
在“复活生态学”——即从特定地质历史时期复活休眠生物的研究实践——中取得的这一成功，为直接比较古代和现代种群提供了难得的机会。首席研究员Sarah Bolius表示：“这些沉积物就像一个时间胶囊，蕴含着关于过去生态系统及其生物群落、种群发展和基因变化的宝贵信息。”
这项工作对于气候研究尤其重要的原因在于，它能够揭示生物对环境变化的长期进化反应。通过将复活的古老菌株与现代浮游生物进行比较，研究团队发现了数千年来演化出的独特基因特征，显示出它们对盐度、温度和营养条件变化的适应性。
Bolius解释道：“我对物种内部的差异感到非常兴奋，尤其是它们的功能特性——即所谓的性状——的表达各不相同。”作为该项目的一部分，她正在研究波罗的海的两种浮游植物，重点关注与气候相关的性状。她补充说：“为了描述这些性状是如何适应环境变化的，我们不仅研究现代株系，还复活并分析那些在沉积物中保存的休眠的古老株系。”
将古生态学与现代生物技术相结合，能够使研究人员追踪生物随时间的适应过程，从而洞察浮游生物如何应对当前及未来加速的气候变化。Bolius表示：“这些复活的生物可以被用来与现代个体进行比较，从而研究物种如何应对环境变化。这些知识有助于我们预测浮游生物未来将如何适应变化。”
这些研究成果还得到了项目框架内开发的先进海洋生态系统模型的进一步支持。与侧重于短期生物反应的传统模型不同，这些新模型将跨越数百年至数千年的进化过程纳入考量。这使科学家能够模拟群落结构、种群动态和性状演化如何改变关键生态系统功能，例如初级生产和养分循环。
这些模型进一步提供了探索未来气候情景可能如何重塑波罗的海浮游植物群落的关键工具。模型还可用于追踪性状的适应变化，例如养分吸收效率或光合作用能力，如何影响更广泛的生态平衡。
这些研究成果标志着在研究海洋浮游植物长期生态—进化过程能力上的重大进展。通过将古生态学数据与现代遗传学和生理学分析相结合，Phytoark 项目的研究人员旨在提供一个创新框架，用于预测波罗的海浮游植物群落对当前及未来气候变化的功能性和适应性响应，这一框架最终有望为全球海洋生物学研究提供参考。
