严谨求真、立足创新

史大林，男，1977年10月生，福建福州人。2000年获厦门大学生物学学士学位，2011年获美国普林斯顿大学地球科学博士学位。2012年获首批国家“优秀青年科学基金”资助，2013年入选福建省“百人计划”，2014年入选科技部“中青年科技创新领军人才”。史大林长期致力于海洋生物地球化学与全球变化研究，以碳、氮及痕量金属的海洋生物地球化学过程为研究重点，将其与浮游植物对全球变化的生理生态响应相结合，在海洋酸化对浮游植物的影响及其生物地球化学效应这一重大科学前沿领域，开展了一系列创新性的工作。

海洋酸化对初级生产力的影响及其效应是海洋全球变化研究的焦点与热点。其中，酸化对浮游植物利用铁、氮等限制性营养盐的影响，酸化与其他环境因子（温度、光照等）的变化对浮游植物的耦合效应，是两个关键问题，更是难点和挑战。解决上述两个科学问题，对全面、深刻了解全球变化下海洋生态系统、碳循环及其气候调节作用具有重大的科学价值和现实意义。针对该重大科学前沿，近年来史大林在“青年千人计划”项目、优秀青年科学基金、国家重点研发计划项目课题等资助下，取得了若干重要的创新性成果。

一、在国际上率先揭示了海洋酸化抑制束毛藻的固氮和生长及其机理，为准确预测全球变化下海洋的碳、氮生物地球化学循环提供了重要的科学依据。

常量营养元素氮是全球中低纬度大面积寡营养海区初级生产力的主要限制因子。广泛分布于热带、亚热带寡营养海域的自养固氮蓝藻束毛藻，是海洋生态系统中“新氮”的主要输入者，可贡献高达50％的全球海洋总固氮量，其对全球变化的响应将对海洋初级生产力和生物泵效率产生重要的影响，是近年来海洋酸化研究的热点。围绕该重大科学问题，国际上开展了一系列的研究，但报道的研究发现却截然相反，且原因不明。针对这一备受关注却悬而未决的科学问题，史大林带领的研究团队开展了系统性的实验室和现场研究工作， 发现海洋酸化降低了束毛藻的生长和固氮速率，这是由于海水pH下降干扰了胞内pH稳态，从而导致束毛藻为维持正常生理状态所需消耗的能量显著增加而引起的（Hong et al. 2017 Science）。此外，通过对海水培养基水化学的系统分析，研究团队揭示了先前报道的酸化对束毛藻固氮的促进作用，很可能是由于相关室内实验使用的人工海水培养基误受金属和氨的污染所导致的假象（Shi et al. 2017 Science）。

二、在国际上首次揭示了浮游植物对海洋酸化的生理生化响应受痕量元素铁的营养盐水平调控，拓展了对浮游植物的碳、氮代谢受海洋酸化影响的新认识。

痕量金属铁是浮游植物生长所必需的微量元素，限制着全球大面积海洋的初级生产力和生物固氮作用。史大林通过系统的实验室和现场研究于国际上首次发现，海洋酸化导致被有机配体络合、难以被藻类利用的溶解态铁比例增加，从而降低了铁的生物可利用性，因此将可能加剧大面积海域中浮游植物的缺铁状况 (Shi et al. 2010 Science)。在此基础上，史大林带领的研究团队以固氮蓝藻束毛藻为对象，通过实验室受控实验结合南海铁限制海区的现场原位实验，首次揭示了海水酸化导致固氮酶工作效率降低，束毛藻因而上调富铁的固氮酶的表达以应对；然而在铁限制条件下，铁的缺乏迫使同样富铁的光合系统蛋白和呼吸传递链上的蛋白表达被严重抑制，导致酸化的负效应在缺铁条件下显著加剧 (Shi et al. 2012 PNAS; Hong et al. 2017 Science) 。

三、创新性的从细胞能量代谢角度阐明了多环境因子变化对浮游植物的联合胁迫及其机理，首次建立了藻类的细胞能量收支模型，实现了对多因子耦合效应的有效预测，为研究全球变化对海洋初级生产力的影响提供了崭新的视角。

在全球变化下的海洋生态系统中，浮游植物受海水酸化、光照条件变更、营养盐供给改变等多环境因子变化的联合胁迫。准确阐明并预测复杂且相互关联的多环境因子的耦合效应及其机制，对了解全球变化对海洋生态系统的影响具有重要意义，也是重大的科学挑战，因为生物多样性等各种因素可能对准确预测造成影响。史大林研究团队抓住能量的捕获、固定、消耗及储存这一初级生产过程的本质核心，将宏观生态学系统水平上的能量收支概念创新性的运用于细胞水平上，建立了藻细胞能量收支模型，实现了对复杂多环境因子变化如何协同影响浮游植物光合作用的准确预测（Shi et al. 2015 Limnology and Oceanography; Hong et al. 2017 Marine Ecology Progress Series）。此外，在上述研究中，为了定量评估藻类光呼吸重要产物——乙醇酸，研究团队建立了一个崭新的液相色谱-四级杆质谱（LC-MS）测定方法，其灵敏度比现有方法提高了至少5倍、且需要的样品量仅为25毫升，可用于精确定量寡营养海区海水中的乙醇酸（Hong et al. 2017 Limnology and Oceanography-Methods）。

在上述工作中，史大林采用化学与生物学交叉的理念和手段，成功地将宏观的海洋生物地球化学过程与微观的生理、生化及分子调控有机地结合，突破了不同学科间的界限，从机制上系统揭示了酸化对浮游植物利用生源要素的影响以及其与其它环境因子的耦合效应，对深刻认识全球变化下的海洋生态系统和生源要素生物地球化学循环具有重要意义，为准确预测全球变化对海洋的影响和其可能带来的气候反馈提供了重要的科学依据。论文以第一作者／通讯作者发表在国际权威期刊Science、PNAS、Limnology and Oceanography等，迄今已被Science、Nature、Nature Climate Change、Nature Geoscience、PNAS等重要期刊引用近600次，被Science、 Nature Climate Change、Scientific American、BBC、Discovery News等专业学术期刊和大众媒体做专题介绍或亮点报道，被UNEP《环境效应评估报告》、美国科学院《海洋酸化战略报告》和《未来海洋研究和社会需求的基础建设报告》、IPCC《海洋酸化对海洋生物与生态系统影响研讨报告》等多次引用。