工业革命以来由于化石燃料的大量燃烧,大气CO2水平不断增加,预计在21世纪末将增至现有水平的两倍,达到750μL/L。作为全球初级生产力的重要贡献者,浮游植物应对CO2水平升高的生理生态响应必然会对水生生态系统和碳、氮等元素的生物地球化学循环产生重要影响。全球CO2水平的升高将显著改变水体的碳化学环境,淡水生态系统(湖泊和河流)由于容量小变化比海洋更为显著。水体碳化学环境的改变首先会影响浮游植物个体,在高CO2水平下,浮游植物的细胞会有变小的趋势,并且细胞的光合作用强度也会有不同程度的增加,其中细胞较小或者不具有碳浓缩机制(CCM)的浮游植物增加较多,此外浮游植物细胞的化学元素计量值也将显著改变。随后浮游植物个体水平上的变化会进一步影响水生生态系统,例如水体初级生产力水平的提高,浮游植物、浮游动物群落结构组成以及水体微食物网结构的变化等。此外浮游植物对CO2水平升高的生理生态响应程度还与水体的营养水平有关。总结了大气CO2水平升高对浮游植物生理生态影响的研究方法,展望了未来可能的研究方向。