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何珮綺、謝志豪

臺灣大學海洋研究所

海洋研究所何珮綺博士與謝志豪、王珮玲教授團隊，聯合丹麥科技大學Ken H. Andersen教授首度揭露海水與淡水浮游生物群集內生物元素比變化皆主要由浮游生物體形大小決定，並以混營浮游生物食物網模型闡釋生理與營養策略互動如何決定浮游生物元素比。本篇研究發表於國際期刊 <The American Naturalist>。

浮游植物與浮游動物的生物元素比是決定水域食物網中能量傳遞效率與群集生產力的重要因子，過去研究指出自營浮游植物的碳氮比以及脂肪含量較異營生物高，亦即浮游植物細胞內含較高碳生物質量。浮游動物則傾向維持較穩定且較低的碳氮比，其捕食含碳量高的浮游植物雖可獲取高能量，同時卻會為了維持生物元素比平衡而燃燒大量攝入的碳生物質量，降低能量傳遞效率以及次級生產力。傳統的光強度-營養鹽供給比例假說解釋了在光線充足但營養鹽缺稀下浮游植物碳氮比與脂肪累積較高的現象，但至今仍不清楚浮游生物群集內不同體型大小與營養策略（自營、異營、混營）的物種碳氮質量比的變化以及背後控制的機制。

為了補上這塊拼圖，本研究團隊分析臺灣臨近東海區域以及翡翠水庫中不同體型大小浮游生物的碳氮比分布趨勢，發現兩個截然不同的水域系統中碳氮元素比皆先隨體型上昇，於大約50 μm達到最高值後隨體型下降。為了解生理與食階互動機制如何形塑此新發現之模式，本團隊建立一食物網模型，並成功模擬出與野外觀察相似的浮游生物碳氮比變化。模型模擬進一步指出浮游植物光合作用產生碳生物質量相對營養鹽吸收隨體型增加而快速上升，碳質量累積造成小型自營浮游植物碳氮比隨體型增加。相對的，混營生物與異營浮游動物的異營活動以及呼吸作用碳消耗影響隨體型上升，使碳氮比隨體型下降。自營與異營活動隨體型的變化解釋了浮游生物群集內個體碳氮比差異，結合光強度-營養鹽供給比例假說更進一步解析浮游生物元素比在不同環境下的變化。

延伸閱讀：

Pei-Chi Ho, Chun-Wei Chang, Fuh-Kwo Shiah, Pei-Ling Wang, Chih-hao Hsieh, Ken H. Andersen.(2020) Body size, light intensity and nutrient supply determine plankton stoichiometry in mixotrophic plankton food webs. The American Naturalist doi/10.1086/707394.

圖一：翡翠水庫（a）與東海及東沙地區（b）浮游生物碳氮比。

圖二：混營浮游生物食物網模擬之不同體型浮游生物光線、營養鹽、獵物攝取率（a），營養策略（b）與碳氮比（c）。