Abstract The West Antarctic Peninsula (WAP) is a highly productive polar ecosystem where phytoplankton dynamics are regulated by intense bottom‐up control from light and iron availability. Rapid climate change along the WAP is driving shifts in the mixed layer depth and iron availability. Elucidating the relative role of each of these controls and their interactions is crucial for understanding of how primary productivity will change in coming decades. Using a combination of ultra‐high‐resolution variable chlorophyll fluorescence together with fluorescence lifetime analyses on the 2017 Palmer Long Term Ecological Research cruise, we mapped the temporal and spatial variability in phytoplankton photophysiology across the WAP. Highest photosynthetic energy conversion efficiencies and lowest fluorescence quantum yields were observed in iron replete coastal regions. Photosynthetic energy conversion efficiencies decreased by ~ 60% with a proportional increase in quantum yields of thermal dissipation and fluorescence on the outer continental shelf and slope. The combined analysis of variable fluorescence and lifetimes revealed that, in addition to the decrease in the fraction of inactive reaction centers, up to 20% of light harvesting chlorophyll‐protein antenna complexes were energetically uncoupled from photosystem II reaction centers in iron‐limited phytoplankton. These biophysical signatures strongly suggest severe iron limitation of photosynthesis in the surface waters along the continental slope of the WAP.

中文翻译：

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南极半岛西部的光合能量转换效率

摘要 南极半岛西部 (WAP) 是一个高产的极地生态系统，浮游植物动态受到光和铁供应的自下而上的强烈控制。WAP 沿线的快速气候变化正在推动混合层深度和铁可用性的变化。阐明每一种控制的相对作用及其相互作用对于理解初级生产力在未来几十年将如何变化至关重要。使用超高分辨率可变叶绿素荧光与 2017 年帕尔默长期生态研究巡航的荧光寿命分析相结合，我们绘制了整个 WAP 浮游植物光生理学的时空变异性。在富含铁的沿海地区观察到最高的光合能量转换效率和最低的荧光量子产率。随着外大陆架和斜坡上热耗散和荧光的量子产率成比例增加，光合能量转换效率降低了约 60%。可变荧光和寿命的综合分析表明，除了非活性反应中心的比例减少外，高达 20% 的光收集叶绿素-蛋白质天线复合物与铁限制浮游植物中的光系统 II 反应中心能量分离。这些生物物理特征强烈表明沿 WAP 大陆坡的地表水中的光合作用受到铁的严重限制。随着外大陆架和斜坡上热耗散和荧光的量子产率成比例增加，光合能量转换效率降低了约 60%。可变荧光和寿命的综合分析表明，除了非活性反应中心的比例减少外，高达 20% 的光收集叶绿素-蛋白质天线复合物与铁限制浮游植物中的光系统 II 反应中心能量分离。这些生物物理特征强烈表明沿 WAP 大陆坡的地表水中的光合作用受到铁的严重限制。随着外大陆架和斜坡上热耗散和荧光的量子产率成比例增加，光合能量转换效率降低了约 60%。可变荧光和寿命的综合分析表明，除了非活性反应中心的比例减少外，高达 20% 的光收集叶绿素-蛋白质天线复合物与铁限制浮游植物中的光系统 II 反应中心能量分离。这些生物物理特征强烈表明沿 WAP 大陆坡的地表水中的光合作用受到铁的严重限制。可变荧光和寿命的综合分析表明，除了非活性反应中心的比例减少外，高达 20% 的光收集叶绿素-蛋白质天线复合物与铁限制浮游植物中的光系统 II 反应中心能量分离。这些生物物理特征强烈表明沿 WAP 大陆坡的地表水中的光合作用受到铁的严重限制。可变荧光和寿命的综合分析表明，除了非活性反应中心的比例减少外，高达 20% 的光收集叶绿素-蛋白质天线复合物与铁限制浮游植物中的光系统 II 反应中心能量分离。这些生物物理特征强烈表明沿 WAP 大陆坡的地表水中的光合作用受到铁的严重限制。