近日，廈門(mén)大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院黃邦欽教授團隊劉凱琳副教授在國際著(zhù)名生態(tài)學(xué)期刊《Ecography》上發(fā)表了題為“Do marine planktonic ciliates follow Bergmann’s rule?”的研究論文。該研究發(fā)現海洋浮游纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小隨緯度增加而增大，符合經(jīng)典的伯格曼法則（Bergmann’s rule），并首次揭示了溫度和食物粒級大小對該緯度變化規律的調控作用，預測未來(lái)氣候場(chǎng)景下浮游纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小將減少1.8%~5%，對漁業(yè)資源和生物泵效率造成影響。
研究背景
體型大小在生物體的生理和生態(tài)過(guò)程中起著(zhù)核心作用，支配著(zhù)呼吸、代謝、運動(dòng)和營(yíng)養關(guān)系等過(guò)程。生態(tài)系統模型，特別是針對海洋環(huán)境的生態(tài)系統模型，常將體型大小作為重要的功能性狀來(lái)概括不同類(lèi)群的特征。因此，深入解析不同生物體體型大小的時(shí)空變化規律是理解宏觀(guān)生態(tài)學(xué)的核心，也是進(jìn)一步促進(jìn)生態(tài)系統模型完善和發(fā)展的關(guān)鍵。
關(guān)于體型大小最早的生態(tài)學(xué)規律之一是伯格曼法則（Bergmann’s rule）。該法則源于對哺乳動(dòng)物體型的觀(guān)察，總結出體型較大的物種傾向于居住在高緯度的寒冷地區。伯格曼法則已在多種恒溫和變溫動(dòng)物，如哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)、魚(yú)類(lèi)、爬行動(dòng)物、兩棲動(dòng)物等中得到驗證。在海洋生態(tài)系統中，浮游植物和中型浮游動(dòng)物如橈足類(lèi)等也被證實(shí)細胞/體型大小符合伯格曼法則。然而，對于小型浮游動(dòng)物——海洋初級生產(chǎn)力的主要消費者和生物地球化學(xué)循環(huán)的重要驅動(dòng)者——的生物地理模式的研究仍然很少，他們的體型大小是否符合伯格曼法則尚不清晰。因此，該研究針對浮游纖毛蟲(chóng)（小型浮游動(dòng)物的主要組成部分）展開(kāi)研究，驗證其體型大小隨緯度變化規律的同時(shí)深入探究該規律的調控機制。
研究成果
該研究集成了13個(gè)航次，287個(gè)纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小及對應的環(huán)境參數的生態(tài)數據集。該數據集覆蓋20 °S to 65 °N的緯度跨度以及較大的溫度變化范圍（3.5 ~ 31 °C），同時(shí)，基于葉綠素的數據估算了浮游植物大小作為衡量纖毛蟲(chóng)食物粒級大小的重要指標。
該研究發(fā)現海洋浮游纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小隨著(zhù)緯度的增加而增大，符合經(jīng)典的伯格曼法則。在深入探究溫度和食物粒級大小對該變化規律的調控作用后，發(fā)現纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小隨溫度的增加而減少約1.2% °C-1；同時(shí)，隨食物粒級大小的增加而增加，即當食物粒級大小增加1μm，纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小將增加約3.43μm。此外，運用廣義線(xiàn)性混合模型，該研究預測未來(lái)氣候變化場(chǎng)景下（SSP1-2.6和SSP5-8.5），海洋浮游纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小將減少1.8%~5%，對漁業(yè)資源和生物泵效率產(chǎn)生重要影響。該研究首次在自然海區定量了溫度和食物粒級大小對海洋浮游纖毛蟲(chóng)群落平均細胞大小的調控作用，有助于在生態(tài)模型中更好模擬小型浮游動(dòng)物，進(jìn)一步加深氣候變化對海洋浮游生態(tài)系統影響的認知。
研究團隊
本論文第一作者為我院劉凱琳副教授，通訊作者為英國思克萊德大學(xué)數學(xué)統計系高級講師陳炳章博士。共同作者包括東京大學(xué)博士后江思宇，英國利物浦大學(xué)David J.S. Montagnes教授，香港科技大學(xué)劉紅斌教授，中國科學(xué)院深海研究所鄭麗平，我院柳欣和黃邦欽教授。該研究工作得到了南方海洋科學(xué)與工程廣東省海洋實(shí)驗室香港分部（SMSEGL20SC02和SMSEGL20SC01），英國Leverhulme Trust Research基金（RPG-2020-389）和國家自然科學(xué)基金（42130401 和 42141002）的資助。
論文來(lái)源：
Kailin Liu, Siyu Jiang, David J.S. Montagnes, Hongbin Liu, Liping Zheng, Bangqin Huang, Xin Liu, and Bingzhang Chen. 2023 Do marine planktonic ciliates follow Bergmann’s rule? Ecography. doi:10.1111/ecog.06452
文章來(lái)源：公眾號《廈門(mén)大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院》
