在海洋环境中,时间、水深以及悬浮物等都会影响阳光辐射。浮游植物所接受的光强除了与以上因素之外还会受到海水混合的影响。因此,认知光强变化与浮游植物生理过程的关系对解析海洋初级生产过程的变化尤为重要。近岸水域受潮汐等的影响,浮游植物处于较大、较频的光变环境中;在海冰区,春季水温升高海冰融化,冰藻群落通常会暴露于较高的光强下。本论文选取了两种硅藻,中心硅藻纲的格氏圆筛藻(Coscinodiscusgranii,分离自厦门市五缘湾)和羽纹硅藻纲的一种菱形藻(Nitzschia sp.,分离自北海道Saroma湖),开展了其光合生理的研究。将格氏圆筛藻细胞在70,125,225,450 μmol photons m-2 s-1四个光强下培养10代后,发现不同大小的细胞对光强变化的生理学响应不同,它们通过调节自身色素含量(Chl a)来更有效地吸收光能,在较大细胞中细胞色素含量的差异可以达到几倍。单位叶绿素的吸光系数a*(λ)在整个可见光波长的平均值数值相近,这一结果说明,利用改变色素含量的光吸收调节机制比较有效。光吸收效率参数的变化说明,低光下细胞的光吸收效率更高。在最大的细胞中,虽然单位体积色素量少,但其吸光效率仍然较高。光合放氧的结果显示,细胞吸收的光量子并未全部用于光合电子传递,并且在高光强下更为显著,这可能与其他电子传递途径的参与有关。光合固碳的结果显示,固碳速率在不同大小的细胞中均随着光强增大而增大。大细胞在高光强下生长放缓,说明在高光胁迫下固定下来的碳并未有效积累,这可能是细胞在进行光保护时增加了有机物的消耗。将菱形藻在接近原位(2℃,30μmol photons m-2 s-1)和高温高光强(10℃,100 μol photons m-2 s-1)条件下培养约一周后发现,在指数生长期的中期,其生长速率在高温和高光强下较快,说明原位环境的温度和光强限制该冰藻的生长。快速光响应曲线的结果表明,藻细胞在两个温度下均能够适应高光强,且饱和光强最大可达到400 μmol photonsm-2 s-1。将适应之后的藻细胞暴露在高光(450μmol photons m-2 s-1)下,检测PSII的光化学效率(YII)和非光化学淬灭(NPQ)的变化发现,高温下YII衰减明显减慢的同时,NPQ上升更快,并且修复与损伤速率之比(r/k)在高温下和高光强适应的藻细胞中更大,说明较高温度有利于该藻适应较高光强。适应低光的细胞,在高光下NPQ较大,说明其所受的光胁迫较大。另外,测定叶绿素荧光诱导曲线发现,NPQ的快速诱导需要暗适应。对于这两种硅藻的光合生理学研究表明,藻细胞在面对环境光强的变化时,会改变色素含量调节光能的吸收与利用。无论是光强还是水温的变化,都明显影响其光能利用效率与热耗散。从格氏圆筛藻的结果来看,不同粒径的硅藻,其生长与光合作用对光能的利用效率不同,大细胞光合或生长达到饱和所需要的光较低。硅藻细胞通过感应光合电子传递链氧化还原状态,调节NPQ大小,从而保证有效的电子传递。另外,碳同化过程中相关能耗,也起到了一定的光保护作用。这些有效的光适应和光保护机制使得硅藻能够在光强变动比较剧烈的海区成为浮游植物群落的优势种群。