近日，我院黄邦钦教授团队刘凯琳副教授在国际著名生态学期刊《Ecography》上发表了题为“Do marine planktonic ciliates follow Bergmann’s rule?”的研究论文。该研究发现海洋浮游纤毛虫群落平均细胞大小随纬度增加而增大，符合经典的伯格曼法则（Bergmann’s rule），并首次揭示了温度和食物粒级大小对该纬度变化规律的调控作用，预测未来气候场景下浮游纤毛虫群落平均细胞大小将减少1.8%~5%，对渔业资源和生物泵效率造成影响。
研究背景
体型大小在生物体的生理和生态过程中起着核心作用，支配着呼吸、代谢、运动和营养关系等过程。生态系统模型，特别是针对海洋环境的生态系统模型，常将体型大小作为重要的功能性状来概括不同类群的特征。因此，深入解析不同生物体体型大小的时空变化规律是理解宏观生态学的核心，也是进一步促进生态系统模型完善和发展的关键。
关于体型大小最早的生态学规律之一是伯格曼法则（Bergmann’s rule）。该法则源于对哺乳动物体型的观察，总结出体型较大的物种倾向于居住在高纬度的寒冷地区。伯格曼法则已在多种恒温和变温动物，如哺乳动物、鸟类、鱼类、爬行动物、两栖动物等中得到验证。在海洋生态系统中，浮游植物和中型浮游动物如桡足类等也被证实细胞/体型大小符合伯格曼法则。然而，对于小型浮游动物——海洋初级生产力的主要消费者和生物地球化学循环的重要驱动者——的生物地理模式的研究仍然很少，他们的体型大小是否符合伯格曼法则尚不清晰。因此，该研究针对浮游纤毛虫（小型浮游动物的主要组成部分）展开研究，验证其体型大小随纬度变化规律的同时深入探究该规律的调控机制。
研究成果
该研究集成了13个航次，287个纤毛虫群落平均细胞大小及对应的环境参数的生态数据集。该数据集覆盖20 °S to 65 °N的纬度跨度以及较大的温度变化范围（3.5 ~ 31 °C），同时，基于叶绿素的数据估算了浮游植物大小作为衡量纤毛虫食物粒级大小的重要指标。
该研究发现海洋浮游纤毛虫群落平均细胞大小随着纬度的增加而增大，符合经典的伯格曼法则。在深入探究温度和食物粒级大小对该变化规律的调控作用后，发现纤毛虫群落平均细胞大小随温度的增加而减少约1.2% °C-1；同时，随食物粒级大小的增加而增加，即当食物粒级大小增加1μm，纤毛虫群落平均细胞大小将增加约3.43μm。此外，运用广义线性混合模型，该研究预测未来气候变化场景下（SSP1-2.6和SSP5-8.5），海洋浮游纤毛虫群落平均细胞大小将减少1.8%~5%，对渔业资源和生物泵效率产生重要影响。该研究首次在自然海区定量了温度和食物粒级大小对海洋浮游纤毛虫群落平均细胞大小的调控作用，有助于在生态模型中更好模拟小型浮游动物，进一步加深气候变化对海洋浮游生态系统影响的认知。
研究团队
本论文第一作者为我院刘凯琳副教授，通讯作者为英国思克莱德大学数学统计系高级讲师陈炳章博士。共同作者包括东京大学博士后江思宇，英国利物浦大学David J.S. Montagnes教授，香港科技大学刘红斌教授，中国科学院深海研究所郑丽平，我院柳欣和黄邦钦教授。该研究工作得到了南方海洋科学与工程广东省海洋实验室香港分部（SMSEGL20SC02和SMSEGL20SC01），英国Leverhulme Trust Research基金（RPG-2020-389）和国家自然科学基金（42130401 和 42141002）的资助。
论文来源
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
图、文 | 刘凯琳
责任编辑 | 刘凯琳
排版 | 曾 鹏
