《Marine Biology》：Differences in the ammonium excretion rate of functional copepod groups
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浮游动物排泄的铵/氨（NH3）是维持海洋初级生产的关键氮源。然而，NH3排泄的控制因素尚不清楚。研究人员采用高灵敏度比色法，在单个体培养实验中测定了桡足类的NH3排泄速率。研究共采集152个个体
浮游动物排泄的铵/氨（NH3）是维持海洋初级生产的关键氮源。然而，NH3排泄的控制因素尚不清楚。研究人员采用高灵敏度比色法，在单个体培养实验中测定了桡足类的NH3排泄速率。研究共采集152个个体，代表7个科10个属，于春季在北太平洋西部黑潮区5个站位进行。桡足类在两种生物学相关温度（14°C和18°C）下培养0.8–7.4小时。体氮比排泄速率（以桡足类体氮含量标准化的NH3排泄速率）范围为5.0 × 10?5至2.63 × 10?2 h?1。广义可加模型（Generalized Additive Model, GAM）揭示了四项发现：1）小型桡足类单位体氮排泄更多NH3；2）温度总体上不影响NH3排泄；3）延长培养时间降低了比NH3排泄速率；4）分类群间存在显著差异。中型肉食性种类（Candacia和真哲水蚤科Euchaetidae）以及小型巡航摄食非肉食性种类（Oncaeidae科的Oncaea和Clausocalanidae科的Clausocalanus）表现出比中到大型滤食性非肉食性类群（Aetideidae科、Calanus属、Mesocalanus属、Nannocalanus属和Eucalanus属）更高的比NH3排泄速率，凸显了摄食习性对NH3排泄的影响。较小个体中较高的比NH3排泄速率表明小型桡足类具有比大型桡足类更高的代谢活性。此外，桡足类在培养期间的代谢活性随时间下降，意味着以往研究可能低估了NH3排泄速率。因此，桡足类NH3排泄可能支持比先前认识更多的海洋初级生产份额。
海洋生态系统中，浮游动物尤其是桡足类排泄的铵/氨（NH
3）是维持浮游植物和浮游细菌群落的重要氮营养源和能量来源，该部分氮源可支撑全球约12%–23%的浮游植物和细菌生产。地球系统模型模拟表明，在未来气候条件下，再生铵（regenerated NH
3）的增加能够增强初级生产并改变浮游植物功能群组成。然而，在这些模型中，NH
3排泄速率受温度依赖的浮游动物日摄食率控制，且现有研究对NH
3排泄如何塑造海洋氮循环的认识仍存在显著空白。
浮游动物摄食习性的差异会反映在呼吸和排泄速率的变化上，草食性种类在按呼吸速率标准化后通常表现出低于肉食性种类的排泄速率。高NH
3排泄与呼吸的比值被认为取决于食物的氮含量，但高氮含量食物并不总能提高NH
3排泄速率。此外，影响代谢的体大小和温度等因素也未被充分考虑。既往研究多采用24小时瓶培、数十个体的培养方式测定桡足类NH
3排泄速率，这限制了对不同桡足类类群排泄速率变异性的理解。基于此，研究人员提出假设：浮游动物的NH
3排泄速率在由其体大小、营养级、摄食类型、产卵策略、昼夜垂直迁移和垂直生境等定义的生态功能群间存在差异。
为揭示生态功能群依赖的NH
3排泄变异，需要高灵敏度分析方法。与20世纪80年代的标准或手动NH
3测定方法相比，近期方法灵敏度显著提高，可在纳摩尔级别检测NH
3浓度，灵敏度比旧方法低2个数量级。应用这些方法可在单个体水平上测定NH3排泄速率，从而增加重复数，并减少因培养时间和培养密度过高带来的不确定性。该研究发表于《Marine Biology》。
研究人员采用的关键技术方法包括：在黑潮区5个站位（30°N、31°N、33°35′N、34°N和34°30′N，沿138°E）采集样本；使用0.8米口径、100微米网目浮游生物网进行50米至表层的垂直拖网；采用气体分段连续流比色计（AAII, Bran+Luebbe）配合1米长毛细管比色池进行吲哚酚蓝反应比色测定；应用广义可加模型（GAM）进行统计分析，以gamma误差分布和对数链接函数拟合数据，通过贝叶斯信息准则（BIC）进行变量选择，并使用mgcViz包进行结果可视化和估计边际均值计算。
物种与体大小方面，研究测定了152个桡足类个体的NH3排泄速率，这些个体分属7个科10个属。结果显示，Eucalanus为最大属，Oncaea为最小属，其体氮重量约为Eucalanus的千分之一。Aetideidae、Calanus和Eucalanus在两种实验温度下均存在显著的大小差异。
NH3排泄速率方面，个体小时NH3排泄速率随桡足类大小增加而增加，但各分类群间关系的强度和形式不同。个体小时NH3排泄速率范围为0.00043至0.357 μg-N h?1 ind?1。Oncaea的平均排泄速率最低，Euchaetidae最高。体氮比NH3排泄速率随头部长度（PL）增加而显著降低，但与培养时间无显著关系。不同分类群间比排泄速率存在差异：Oncaea、Clausocalanus和Candacia的速率最高，Eucalanus最低。温度仅在两个类群中有显著效应：Calanus在14°C时排泄高于18°C，而Eucalanus则相反。
广义可加模型分析方面，最低BIC的G益加模型为NH3排泄速率关于分类群、头部长度和培养时间的函数，温度差异未被保留在最终模型中，培养时间的效应在各群间无差异。该模型解释了65.7%的偏差。头部长度对比排泄 rate有负效应，更长的培养时间也有负效应，而简单相关分析未显示培养时间的显著效应，这是因为简单相关分析未考虑个体大小或分类群。估计边际均值分析显示，Clausocalanus、Oncaea、Euchaetidae和Candacia的比排泄速率最高，其余五个分类群低于0.005 h?1。即使在修正体大小差异后，分类群的估计边际均值仍与头部长度呈显著负相关，表明分类群的体型差异影响了估计边际均值。
讨论部分，研究人员指出体大小是NH3排泄速率的最强预测因子，比排泄速率随体大小增加而降低，这符合代谢率的一般异速生长关系，尽管某些种类和北极区域存在例外。温度在本研究中未显示显著效应，这可能反映了种间和个体间生理变异性掩盖了温度驱动的代谢响应，或实验温度与栖息温度之间的微小差异影响了结果。
基于Benedetti等的生态功能群分类，研究人员将研究对象划分为功能群1（大型巡航摄食肉食性种类：Candacia和Euchaetidae）、功能群4（中大型滤食性非肉食性种类：Aetideidae、Calanus、Mesocalanus、Nannocalanus和Eucalanus）和功能群6（小型巡航摄食非肉食性种类：Clausocalanus和Oncaea）。功能群1和6比功能群4表现出更高的NH3排泄速率，这可能与体大小和摄食生境有关。功能群6的高排泄速率主要与其小体型相关；而功能群1的高排泄速率则不能仅归因于体大小，还可能反映了肉食性与非肉食性摄食习性的差异，因为肉食性种类通常表现出更高的铵排泄与氧消耗比。此外，Oncaea（剑水蚤目）与Clausocalanus（哲水蚤目）之间的NH3排泄速率无显著差异，表明系统发育差异不如生态功能特征重要，生态功能群组成的变化可能显著影响浮游生物群落的氮循环。
与Hernández-León等2008年的估算方程相比，本研究的NH3排泄速率普遍更高，一个可能原因是培养时间的差异。GAM分析表明，NH3排泄速率随培养时间延长而降低，6小时培养的排泄速率仅为1小时培养的39.3%。据此推算，以往基于24小时培养的研究可能低估了总排泄NH3量，Hernández-León等报道的1.78 Gt N year?1可能被低估数倍。另一方面，温度效应在本研究中不显著，因此既往研究中温水区域高NH3排泄速率的报道可能被高估；但由于低纬度海洋桡足类体大小较小，低纬度区域较高的NH3排泄速率仍可能成立。
研究存在若干局限性：首先，比排泄速率基于头部长度间接估算体氮含量，而非直接测量，这引入了不确定性，且未能评估脂类积累等内部能量储存策略的影响。其次，小培养容器和短培养时间的测定方法较其他实验方法显示出更大的变异性。第三，研究未评估其他形式的氮排泄速率或额外代谢率，NH3并非浮游动物排泄的唯一含氮化合物。
研究结论部分指出：本研究基于高灵敏度比色分析揭示了桡足类NH3排泄速率随培养时间、体大小和摄食习性定义的功能类型而变化。观测到的NH3排泄速率略高于既往荟萃分析结果，暗示该研究可能低估了排泄铵量，但仅凭本数据无法进行定量再评估。温度效应在本研究中仍不明确，表明存在与温度相关的未控制协变量。地球系统模型中NH3排泄速率受温度依赖的浮游动物日摄食率控制，而再生NH3可在未来气候条件下增强初级生产并改变浮游植物功能组成。研究结果指示，需要进一步验证以准确量化未来气候变化如何影响NH3排泄速率和初级生产，这些过程不仅受温度控制，还受桡足类功能群组成变化的影响。
