大气CO₂的浓度以前所未有的速度稳步增加是全球性的重大环境问题之一。CO₂等温室气体的增加导致全球气温的上升即“温室效应”的加剧,随之而来的是海平面的上升、生物多样性的丧失和沙漠化的加剧等等,这已影响到整个地面生态系统的变化。全球CO₂浓度升高对生态系统中的绿色植物将产生直接的影响,进而使生物从生态系统、群落、种群、个体、细胞以及分子各个层次水平上发生变化。在整个海洋食物网中,海洋微藻是CO₂加富最直接的响应者,它不仅驱动着整个海洋生态系统的能流和物流,直接和间接地养育着几亿吨的海洋动物,而且对调节全球变化起着重要的作用。本文采用实验生态学的方法从种间、种群、生理生化和分子水平研究了6种海洋微藻:小球藻（Chlorella.sp）、亚心形扁藻（Platymanas subcordiformis）、金藻8701（Isochrysisgalbana Parke 8701）、中肋骨条藻（ Skeletonema costatum ）、盐藻（Dunaliella salina）和赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）对大气CO₂浓度升高的响应。研究结果如下:1.海洋微藻种群增长对CO₂加富的响应6种海洋微藻的种群增长对CO₂加富都作出了一定的响应,即CO₂加富（5000μl/L）能够显著促进6种海洋微藻:小球藻、盐藻、金藻8701、中肋骨条藻、亚心形扁藻和赤潮异弯藻的种群增长。使其种群增长进入静止期的时间缩短,种群达到的最大细胞密度显著提高（p < 0.05）。6种海洋微藻的种群增长对CO₂加富（5000μl/L）响应的敏感性存在一定的差异,按敏感性由低到高的顺序依次为:小球藻<盐藻<金藻8701<中肋骨条藻<亚心形扁藻<赤潮异弯藻,赤潮异弯藻对CO₂加富最敏感,而小球藻对CO₂加富最不感。2.双藻共培养条件下海洋微藻种群竞争对CO₂加富的响应以赤潮异弯藻和中肋骨条藻为目标微藻,在共培养条件下研究了二者的竞争作用及其对CO₂加富的响应变化。结果发现:起始接种密度对赤潮异弯藻和中肋骨条藻的种群增长有明显的影响。即随着接种密度的提高,2种赤潮微藻种群增长进入指数生长期的时间都相应地提前,进入静止期的时间同样都相应地提前,而种群增长所达到的最大细胞密度均相应地降低。共培养条件下,中肋骨条藻在与赤潮异弯藻的竞争中始终占优势,且随着中肋骨条藻相对起始接种密度的提高,其种群竞争生长的优势越加明显,对赤潮异弯藻种群生长的抑制作用愈加显著。CO₂加富处理可改变赤潮异弯藻和中肋骨条藻种群竞争的关系,使赤潮异弯藻种群竞争能力降低,中肋骨条藻种群竞争能力大大提高。3.多藻共培养条件下海洋微藻种群竞争对CO₂加富的响应选用3种海洋微藻--亚心形扁藻、中肋骨条藻和金藻8701为实验藻种,研究了多藻共培养条件下微藻竞争性平衡以及对CO₂加富的响应变化。结果表明:在正常条件（通空气）下,金藻8701的种群增长动态表现为弱竞争型,中肋骨条藻的种群增长动态为强竞争型,亚心形扁藻种群增长动态为增长型。因此,在多藻共培养体系中,种群竞争向有利于中肋骨条藻种群增长的方向发展,使中肋骨条藻最终成为优势种,而亚心形扁藻则成为亚优势种,金藻8701成为劣势种。CO₂加富（通含5000μl/L CO₂的空气）处理改变了3种海洋微藻的种群增长动态,同时引起了种群竞争平衡的变化。CO₂加富条件下,中肋骨条藻的种群增长动态表现为为增长型,而亚心形扁藻种群增长动态表现为强竞争型,而金藻8701种群增长动态仍然表现为弱竞争型。因此,在多藻共培养体系中,种群竞争向有利于亚心形扁藻种群增长的方向发展,使亚心形扁藻由正常条件下的亚优势变化为CO₂加富条件下的优势种,而中肋骨条藻则由正常条件下的优势种变化为CO₂加富条件下的亚优势种。4.海洋微藻大分子物质合成动态对CO₂加富的响应选用3种海洋微藻--中肋骨条藻、赤潮异弯藻和小球藻探讨CO₂浓度升高对海洋微藻大分子物质合成动态的影响。结果表明:3种海洋微藻DNA合成动态对CO₂加富显示出类似的响应,表现在DNA合成速度加快,DNA合成量增加。3种海洋微藻相比,赤潮异弯藻的DNA的合成对CO₂加富最敏感,其次是中肋骨条藻,而小球藻的DNA的合成对CO₂加富最不敏感。3种海洋微藻RNA合成动态对CO₂加富同样显示出类似的响应,表现在RNA合成速度加快,RNA合成量增加。3种海洋微藻相比,中肋骨条藻的RNA的合成对CO₂加富最敏感,其次是赤潮异弯藻,而小球藻RNA的合成对CO₂加富最不敏感。3种海洋微藻蛋白质合成动态对CO₂加富显示出不同的响应,赤潮异弯藻蛋白质合成对CO₂加富最敏感,表现在蛋白质合成速度加快,蛋白质合成量显著增加。中肋骨条藻蛋白质的合成对CO₂加富相对不敏感,而小球藻蛋白质的合成对CO₂加富没有显示出响应性变化。5.海洋微藻对CO₂加富的生理生化响应选用中肋骨条藻、赤潮异弯藻和小球藻为实验藻种,从生理生化层次继续研究其对CO₂加富的响应变化,结果发现:3种海洋微藻的光合速率、光合固碳速率和碳酸酐酶活对CO₂加富都作出了明显的响应变化,与对照组相比差异显著（p< 0.05）。说明CO₂加富处理刺激了3种海洋微藻的碳酸酐酶活性,从而提高了它们的光合速率和光合固碳速率,这将对其生长产生间接的促进作用。三种海洋微藻相比,赤潮异弯藻的响应最明显,其次是中肋骨条藻,小球藻的响应相对最不明显。3种海洋微藻的硝酸还原酶活性和对N、P的吸收速率对CO₂加富都作出了明显的响应变化,与对照组相比差异极显著（p<0.01）。指示CO₂加富处理刺激了3种海洋微藻的硝酸还原酶活性,从而提高了它们对N、P的吸收速率,这将对其生长产生间接的促进作用。三种海洋微藻对P吸收速率的响应敏感性顺序是赤潮异弯藻>中肋骨条藻>小球藻,对N吸收速率的敏感性顺序是中肋骨条藻>赤潮异弯藻>小球藻,而硝酸还原酶活性对CO₂加富响应敏感性顺序是赤潮异弯藻>小球藻>中肋骨条藻。3种海洋微藻叶绿素a含量对CO₂加富处理都没有作出明显的响应（p> 0.05）。在CO₂加富条件下,其叶绿素a含量与对照组相比无显著差异（p> 0.05）。