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桡足类在海洋生态系统意义重大,但其多样性及影响因素研究较少。研究人员对大西洋热带和亚热带生态区桡足类的 α 和 β 多样性建模分析。结果发现其多样性受多种因素影响,且两者存在关联。该研究为理解海洋生态系统提供依据。
在神秘的海洋世界里,浮游生物如同隐藏在蓝色帷幕后的精灵,默默影响着整个海洋生态系统的平衡。其中,桡足类(Copepods)作为中小型浮游动物中数量最为庞大的类群,在海洋食物网和碳循环中扮演着举足轻重的角色。它们是连接初级生产者与更高营养级生物的关键环节,通过昼夜垂直迁移(Diel Vertical Migrations,DVM),将上层水体的有机物质输送到下层,对生物碳泵和全球生物地球化学循环贡献巨大。然而,长期以来,科学界对桡足类的多样性及其背后的影响因素知之甚少。
此前的研究多聚焦于地理和环境因素对浮游动物数量与分布的影响,在功能性多样性方面的探索较为匮乏。而理解浮游动物群落的动态变化,尤其是桡足类的多样性,对于揭示海洋生态系统的奥秘至关重要。在此背景下,来自西班牙大加那利岛拉斯帕尔马斯大学(Universidad de Las Palmas de Gran Canaria)、挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology)等机构的研究人员开展了一项具有开创性的研究,旨在深入剖析大西洋热带和亚热带生态区桡足类的多样性特征,相关成果发表在《npj Biodiversity》杂志上。
为了深入探究桡足类的多样性,研究人员采用了多种先进的技术方法。在样本采集方面,他们搭乘 R/V Hesperides 号科考船,在 2015 年 4 月的 “大西洋迁徙与主动通量(MAFIA)” 巡航中,对热带和赤道大西洋海域进行了广泛采样。在 12 个站点(除 St#1 外),利用 MOCNESS–1 网在不同深度(0 - 800m)采集浮游生物样本,并同步获取多个环境变量数据。在分析方法上,运用主坐标分析(PCoA)构建功能空间,识别功能群;通过计算多种分类学和功能多样性指数,量化桡足类的多样性;借助广义相加模型(GAMs),揭示多样性与环境变量之间的关系 。
研究结果令人瞩目,在功能空间和功能群方面,通过 PCoA 分析,前四个主成分解释了总方差的 73%。依据分析结果,研究人员成功识别出 8 个功能群(FGs)。这些功能群在功能空间中呈现出独特的分布模式,不同功能群的物种在体型、摄食模式、繁殖策略等功能特征上差异显著。例如,FG1 包含 14 种物种,多为杂食性 - 食草和杂食性 - 碎屑食性,采用巡游式摄食策略;而 FG3 中的物种则多为肉食性,采用伏击式摄食策略。
在分类学和功能 α 多样性方面,研究发现所有分类学指标在深度和生态区之间均存在显著差异。物种丰富度(SR)和平均分类学差异性(Δ+)在较浅层次(<200 - 300m)较高,随深度增加而下降;分类学差异性变异(Λ+)则随深度增加而增加 。部分功能指数,如功能离散度(FDis)、功能均匀度(FEve)和功能专业化指数(FSpe),在深度和生态区之间也存在显著差异。GAM 模型分析表明,深度是影响所有模型的重要变量,在分类学模型中,纬度和经度也起着关键作用;而在功能模型中,时间因素(昼夜)对功能模式有显著影响。
关于分类学和功能 β 多样性,研究显示功能差异及其周转和嵌套成分与相应的分类学差异显著相关,且周转成分的相关性更强。总体而言,分类学和功能 β 多样性在较浅层次(<300m)较低。分类学 β 多样性主要受周转成分影响,而功能 β 多样性的周转和嵌套成分分布更为均匀。在不同站点间,上升流站(St#11)的分类学 β 多样性和周转成分最低,但嵌套成分保持稳定;功能 β 多样性在各站点间变化不显著 。
综合来看,该研究首次全面评估了大西洋桡足类的 α 和 β 多样性,发现了 8 个与环境条件空间梯度密切相关的功能群。研究揭示了分类学和功能多样性之间的联系与差异,强调了在研究群落结构时,同时考虑 α 和 β 多样性以及分类学和功能方法的重要性。这一研究成果为深入理解海洋生态系统中桡足类的生态角色和多样性维持机制提供了关键线索,有助于推动海洋生态保护和管理策略的制定与实施。未来研究可进一步纳入丰度数据,结合经典和分子方法准确鉴定物种,从而更深入地剖析群落结构,为海洋生态系统的可持续发展提供更坚实的理论基础。