海洋所揭示局地海水溫度季節(jié)變幅塑造砂殼纖毛蟲群落物候格局
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所中法海洋微型生物生態(tài)學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在海洋微型浮游動(dòng)物物候生態(tài)學(xué)研究方面取得新進(jìn)展。研究基于青島近岸海域全年高頻現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),揭示了局地海水溫度季節(jié)變幅對(duì)砂殼纖毛蟲群落水平物候格局的塑造作用。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際海洋生態(tài)學(xué)期刊Limnology and Oceanography。
浮游生物物候是海洋生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)季節(jié)變化和氣候變化的重要表征。已有研究多關(guān)注少數(shù)優(yōu)勢(shì)物種的出現(xiàn)時(shí)間和豐度峰值,而對(duì)微型浮游動(dòng)物群落整體季節(jié)組織方式的認(rèn)識(shí)仍然不足。砂殼纖毛蟲是海洋微食物網(wǎng)中的重要類群,連接微型藻類、細(xì)菌生產(chǎn)過(guò)程與較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)者。由于其個(gè)體小、世代周期短、對(duì)環(huán)境變化敏感,傳統(tǒng)月度或雙周采樣難以準(zhǔn)確捕捉其快速變化的季節(jié)過(guò)程。
針對(duì)這一問(wèn)題,研究團(tuán)隊(duì)在青島近岸海域開展了每周三次、持續(xù)一年的高頻調(diào)查,共獲得149個(gè)現(xiàn)場(chǎng)樣品。研究共記錄砂殼纖毛蟲30種,基于24個(gè)常見物種的周年出現(xiàn)和豐度變化模式,研究將砂殼纖毛蟲群落劃分為冷水型、溫帶I型、溫帶II型和暖水型4類物候類型(圖1)。4類物候類型具有不同的季節(jié)峰值和熱適宜范圍(圖2),并在一年中依次主導(dǎo)不同季節(jié)性群落組合:冬季低溫階段以冷水型為主,早春和晚秋階段以溫帶I型為主,春末至初夏及入冬前階段以溫帶II型為主,夏季高溫階段以暖水型為主。該結(jié)果表明,青島近岸砂殼纖毛蟲群落的周年變化主要表現(xiàn)為具有不同熱生態(tài)位的物候類型有序更替(圖3)。

圖1?砂殼纖毛蟲4類物候類型的周年出現(xiàn)特征

圖2?砂殼纖毛蟲4類群落物候類型豐度隨溫度變化的熱性能曲線(升溫期:綠色;降溫期:棕色)

圖3?青島近岸砂殼纖毛蟲群落水平物候格局及其與水溫的關(guān)系
該研究創(chuàng)新性地將高頻現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與熱性能曲線分析相結(jié)合,從以往“單一優(yōu)勢(shì)種季節(jié)變化”的研究視角推進(jìn)到“群落水平物候類型識(shí)別”。研究發(fā)現(xiàn),各物候類型的有效熱性能范圍大致集中在5–8℃。在此基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步重新分析了寧波和香港已發(fā)表的砂殼纖毛蟲數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)局地海水溫度季節(jié)變幅越大,可支持的物候類型數(shù)量越多。香港年溫度變幅較小,對(duì)應(yīng)2類物候類型;寧波年溫度變幅居中,對(duì)應(yīng)3類物候類型;青島年溫度變幅最大,對(duì)應(yīng)4類物候類型。這一結(jié)果表明,局地海水溫度季節(jié)變幅不僅影響物種出現(xiàn)時(shí)間和豐度峰值,也可能決定微型浮游動(dòng)物群落可容納的物候類型數(shù)量。
研究還發(fā)現(xiàn),冷水相關(guān)物候類型和暖水相關(guān)物候類型在熱性能曲線形態(tài)上存在差異。暖水相關(guān)類型表現(xiàn)出典型的負(fù)偏態(tài)熱性能曲線,即豐度隨溫度升高逐漸增加,在超過(guò)適宜溫度后快速下降;冷水相關(guān)類型則表現(xiàn)出正偏態(tài)熱性能曲線,提示其在低溫端可能對(duì)溫度波動(dòng)更加敏感。這一發(fā)現(xiàn)為理解近岸微型浮游動(dòng)物在氣候變化背景下的潛在響應(yīng)提供了新的生態(tài)學(xué)線索。
該成果是中國(guó)科學(xué)院海洋研究所與法國(guó)地中海海洋研究所長(zhǎng)期合作的階段性成果之一,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士研究生邊文華和助理研究員董逸為論文共同第一作者,趙苑副研究員和張武昌研究員為論文通訊作者,博士研究生郭震、法國(guó)地中海海洋研究所Gérald Grégori為共同作者。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心國(guó)際研究計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
論文信息:
Bian, W.#, Dong, Y.#, Guo, Z., Grégori, G., Zhao, Y.*, & Zhang, W*. Local thermal regimes structure community-level phenology of tintinnids. Limnology and Oceanography, 71: e70428. https://doi.org/10.1002/lno.70428
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