近日，廈門大學(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(xiàn)海洋浮游纖毛蟲群落平均細(xì)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(guī)律的調(diào)控作用，預(yù)測未來氣候場景下浮游纖毛蟲群落平均細(xì)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)過程中起著核心作用，支配著呼吸、代謝、運動和營養(yǎng)關(guān)系等過程。生態(tài)系統(tǒng)模型，特別是針對海洋環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)模型，常將體型大小作為重要的功能性狀來概括不同類群的特征。因此，深入解析不同生物體體型大小的時空變化規(guī)律是理解宏觀生態(tài)學(xué)的核心，也是進一步促進生態(tài)系統(tǒng)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(guī)律之一是伯格曼法則（Bergmann’s rule）。該法則源于對哺乳動物體型的觀察，總結(jié)出體型較大的物種傾向于居住在高緯度的寒冷地區(qū)。伯格曼法則已在多種恒溫和變溫動物，如哺乳動物、鳥類、魚類、爬行動物、兩棲動物等中得到驗證。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物和中型浮游動物如橈足類等也被證實細(xì)胞/體型大小符合伯格曼法則。然而，對于小型浮游動物——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(qū)動者——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（小型浮游動物的主要組成部分）展開研究，驗證其體型大小隨緯度變化規(guī)律的同時深入探究該規(guī)律的調(diào)控機制。
研究成果
該研究集成了13個航次，287個纖毛蟲群落平均細(xì)胞大小及對應(yīng)的環(huán)境參數(shù)的生態(tài)數(shù)據(jù)集。該數(shù)據(jù)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，基于葉綠素的數(shù)據(jù)估算了浮游植物大小作為衡量纖毛蟲食物粒級大小的重要指標(biāo)。
該研究發(fā)現(xiàn)海洋浮游纖毛蟲群落平均細(xì)胞大小隨著緯度的增加而增大，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(guī)律的調(diào)控作用后，發(fā)現(xiàn)纖毛蟲群落平均細(xì)胞大小隨溫度的增加而減少約1.2% °C-1；同時，隨食物粒級大小的增加而增加，即當(dāng)食物粒級大小增加1μm，纖毛蟲群落平均細(xì)胞大小將增加約3.43μm。此外，運用廣義線性混合模型，該研究預(yù)測未來氣候變化場景下（SSP1-2.6和SSP5-8.5），海洋浮游纖毛蟲群落平均細(xì)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(qū)定量了溫度和食物粒級大小對海洋浮游纖毛蟲群落平均細(xì)胞大小的調(diào)控作用，有助于在生態(tài)模型中更好模擬小型浮游動物，進一步加深氣候變化對海洋浮游生態(tài)系統(tǒng)影響的認(rèn)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(shù)學(xué)統(tǒng)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
文章來源：公眾號《廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院》
