材料和方法

2.1、物種和生物材料

本研究中調(diào)查的物種的選擇主要是因?yàn)樗鼈兊纳鷳B(tài)重要性或經(jīng)濟(jì)相關(guān)性：它們沿著 Sungo Bay 海岸線豐富，雖然不跨越其門(mén)的真正分類(lèi)范圍，但很好地代表了當(dāng)前的群落組合。 Sungo Bay 大型藻類(lèi)群落本身可與全球其他海岸線相媲美。 例如，Macrocystis pyrifera 最初是從墨西哥進(jìn)口的，現(xiàn)在在水產(chǎn)養(yǎng)殖中進(jìn)行商業(yè)種植。 同樣，糖精最初于 1970 年代從日本引進(jìn)，此后成為中國(guó)最重要的商業(yè)種植海藻。

2.2、樣品采集

M. pyrifera 的成熟孢子體最初于 1978 年在墨西哥圣托馬斯（MST，31°330N，116°240W）收集。本研究中使用的譜系的雄性和雌性配子體克隆被分離并保存在黃海漁業(yè)條件包括溫度、鹽度和 TA 的監(jiān)測(cè)，如對(duì)室內(nèi)中層世界所述，以分析海水化學(xué)的變化（圖 S6）。 如上所述，通過(guò)量熱法測(cè)定營(yíng)養(yǎng)素。 為了避免假?gòu)?fù)制，每個(gè) pCO2 水平設(shè)置了六個(gè)籠子； 然而，由于物流限制（這些類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，康沃爾和赫德，2015 年也強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)），我們無(wú)法在單獨(dú)的網(wǎng)箱中種植每個(gè)物種。 每個(gè)物種的 20 個(gè)重復(fù)在每個(gè)網(wǎng)箱中生長(zhǎng)。 雖然平均溫度 (9.38 ? 2.56°C) 與室內(nèi)中層的溫度相當(dāng)，但這里的溫度也隨著時(shí)間的推移而升高，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是在晚春月份進(jìn)行的。 此外，室外和室內(nèi)設(shè)置之間的 pCO2 平均值和方差具有可比性，而室外中層環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和光強(qiáng)度的變化大于室內(nèi)設(shè)置。 然而，平均光照強(qiáng)度和日長(zhǎng)與室內(nèi)中層環(huán)境相當(dāng)。 為了將此數(shù)據(jù)集與室內(nèi)中觀的數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較，還以 7 天的間隔記錄了 28 天的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)。

2.4、生長(zhǎng)、光合作用、呼吸作用的測(cè)定

藻類(lèi)比生長(zhǎng)率 (SGR) 的確定和計(jì)算如下：

式中 W0 和 Wt 為培養(yǎng)期開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的鮮重； Dt 是采樣間隔之間的天數(shù)。

使用描述單峰曲線的經(jīng)驗(yàn)增長(zhǎng)模型對(duì)響應(yīng) pCO2 變化的增長(zhǎng)率變化進(jìn)行建模

其中半飽和常數(shù)為 Km = -b/2a，最大比增長(zhǎng)率為 lmax = (4ac - b2)/4a。 常數(shù) a、b 和 c 是要為單峰增長(zhǎng)方程確定的參數(shù)。

藻類(lèi)凈光合作用 (NP, lmol g?1 新鮮 hr?1) 記錄在中午時(shí)我們預(yù)計(jì)它們是光飽和的（從 12:00 到 14:00）。 為了進(jìn)行測(cè)量，將藻類(lèi)樣品從中間宇宙中取出并放入密封的玻璃室中，玻璃室中充滿了來(lái)自每個(gè)水箱中具有適當(dāng)碳酸鹽化學(xué)成分的海水。 使用氧電極 (Unisense) 原位測(cè)定氧濃度的變化，然后用于計(jì)算 NP。 在每個(gè)采樣時(shí)間的午夜（從 24:00 到 02:00）也使用相同的方法監(jiān)測(cè)呼吸（RE，lmol g?1 新鮮 hr?1）。

2.5、統(tǒng)計(jì)分析

2.5.1 、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

由于在 6 天的時(shí)間里對(duì)裝有生物的罐子進(jìn)行了重復(fù)采樣，以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室中最短的實(shí)驗(yàn)，而在中宇宙中進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)則需要 28 天，因此使用了 R 包 NLME（版本 3.1-128）中的混合效應(yīng)模型分析 pCO2 對(duì)生理機(jī)能的影響。 生長(zhǎng)速率被用作要解釋的實(shí)驗(yàn)變量。 時(shí)間和重復(fù)被用作隨機(jī)效應(yīng)（因?yàn)樗袦y(cè)量都以我們無(wú)法解開(kāi)的方式與第一次測(cè)量相關(guān)）。 然后我們添加了“門(mén)”（即紅藻門(mén)、綠藻門(mén)或褐藻門(mén)）、“生命”（多年生與一年生，因?yàn)闃颖驹谡麄€(gè)門(mén)中分布不均，并且褐藻不是嚴(yán)格認(rèn)可的分類(lèi)群），或“策略”（開(kāi)花形成的“r 戰(zhàn)略家”與非開(kāi)花的“K 戰(zhàn)略家”）作為一個(gè)固定效應(yīng)，另一個(gè)固定效應(yīng)是“二氧化碳水平”。 為了解決將不同物種分成更大組的可能注意事項(xiàng)，還測(cè)試了“物種”對(duì)自身的影響以及嵌套在更大組中的影響（例如，“門(mén)”和“策略”）。 然后分別測(cè)試“Phyla”、“l(fā)ife”、“strategy”和“species”，每個(gè)都與 pCO2 相互作用，并根據(jù)最小的 AICc 分?jǐn)?shù)（Akaike Information Criterion for small sample size）選擇最簡(jiǎn)約的模型進(jìn)行報(bào)告）。 當(dāng) AICc 分?jǐn)?shù)變化小于兩個(gè)單位時(shí)，通過(guò) aictab 函數(shù)（AICCMODAVG 2.10 版）進(jìn)行模型平均。

有關(guān)物種及其相關(guān)策略的完整列表，請(qǐng)參見(jiàn)表 S4。 在 GLHT 包（版本 1.46）中的“multcomp”函數(shù)中進(jìn)行了成對(duì)事后測(cè)試。 混合模型的選擇，而不是方差分析，也說(shuō)明了數(shù)據(jù)的不平衡設(shè)計(jì)（例如，“門(mén)”和“策略”中的子集數(shù)量不同）。 AICc 表在 SI 中可用（表 S5-S7）。 作者將根據(jù)合理要求提供完整的 R 代碼。

2.5.2 、室內(nèi)外中觀

在這里，響應(yīng)變量是生長(zhǎng)速率、光合作用和呼吸速率。 時(shí)間再次被用作隨機(jī)效應(yīng)，如 aquariaID 或 netcageID（即生物復(fù)制）。 然后對(duì)每個(gè)響應(yīng)變量按上文所述進(jìn)行混合效應(yīng)模型。 我們使用與上述相同的固定和隨機(jī)效應(yīng)來(lái)分析實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，但還包括對(duì)其他非生物參數(shù)（例如，營(yíng)養(yǎng)濃度、溫度）的測(cè)試，以測(cè)試另一個(gè)參數(shù)是否在推動(dòng)物種反應(yīng)或與變化顯著相互作用在 pCO2 中。

僅對(duì)于室內(nèi)中層世界，為了將生理參數(shù)（光合作用和呼吸）的變化量與生長(zhǎng)速率的變化量相關(guān)聯(lián)，我們計(jì)算了 pCO2 每次變化時(shí)每個(gè)性狀的倍數(shù)變化，即所有值在將高 pCO2 水平與 400 latm pCO2 的“對(duì)照”水平進(jìn)行比較，并計(jì)算相對(duì)于該水平的變化。 然后通過(guò)線性回歸檢查生長(zhǎng)變化與光合作用或呼吸變化之間的關(guān)系。

圖 2 生長(zhǎng)響應(yīng)曲線 成花（淡綠色）和非成花 （淺棕色）物種響應(yīng) 在開(kāi)始時(shí)升高 pCO2（一周 1，上圖）和結(jié)束（第 4 周，下圖） 面板）的室內(nèi)潛伏期 中觀。 就像在實(shí)驗(yàn)室里 治療，生長(zhǎng)率響應(yīng) 成花過(guò)程中 pCO2 水平升高 物種（雖然增加 增長(zhǎng)不像過(guò)去那樣呈指數(shù)增長(zhǎng) 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境），而非開(kāi)花 物種表現(xiàn)出單峰 響應(yīng)，增長(zhǎng)達(dá)到峰值 700 和 1,000 latm pCO2 (F2,30 = 64.84, p < .0001）。 增長(zhǎng)率下降 對(duì)所有場(chǎng)景中的所有物種都有顯著影響。 箱線圖按標(biāo)準(zhǔn)顯示，帶有 中位數(shù)作為粗體帶，和胡須 擴(kuò)展到第一個(gè)四分位距。 覆蓋箱線圖的形狀表明 單個(gè)物種，每個(gè)物種的 n 為 每個(gè) pCO2 水平 = 6。 [顏色數(shù)字可以 在 wileyonlinelibrary.com 上查看]

同樣對(duì)于室內(nèi)中觀，進(jìn)行了主坐標(biāo)分析 (PCoA)（包“VEGAN”2.42），以使用獲得的 Km 和 lmax、光合作用和呼吸的結(jié)果分析對(duì) pCO2 變化的生理反應(yīng)的物種特異性差異。 所有主坐標(biāo)都用于計(jì)算差異矩陣，然后測(cè)試它們對(duì)方差的貢獻(xiàn)。 選擇了解釋大部分（這里接近 100%）整體變化的兩個(gè)變量進(jìn)行顯示。 為了比較室外和室內(nèi)中觀之間的結(jié)果，“位置”被添加為一個(gè)額外的固定因素，全球模型包括 pCO2、物種（或策略）、時(shí)間和位置之間的完整相互作用。 然后使用“dregde”函數(shù)（MUMIN 版本 1.15.6）研究該模型，并選擇具有最小可能 AICc 分?jǐn)?shù)的模型進(jìn)行進(jìn)一步討論和事后測(cè)試。

在環(huán)境復(fù)雜性海洋環(huán)境中馴化的藍(lán)藻和海藻能提高海洋中PCO2分壓總保有量——摘要、介紹

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