近日，廈門大學環境與生態學院黃邦欽教授團隊劉凱琳副教授在國際著名生態學期刊《Ecography》上發表了題為“Do marine planktonic ciliates follow Bergmann’s rule?”的研究論文。該研究發現海洋浮游纖毛蟲群落平均細胞大小隨緯度增加而增大，符合經典的伯格曼法則（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，預測未來氣候場景下浮游纖毛蟲群落平均細胞大小將減少1.8%~5%，對漁業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過程中起著核心作用，支配著呼吸、代謝、運動和營養關系等過程。生態系統模型，特別是針對海洋環境的生態系統模型，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律是理解宏觀生態學的核心，也是進一步促進生態系統模型完善和發展的關鍵。
關于體型大小最早的生態學規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。在海洋生態系統中，浮游植物和中型浮游動物如橈足類等也被證實細胞/體型大小符合伯格曼法則。然而，對于小型浮游動物——海洋初級生產力的主要消費者和生物地球化學循環的重要驅動者——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律的同時深入探究該規律的調控機制。
研究成果
該研究集成了13個航次，287個纖毛蟲群落平均細胞大小及對應的環境參數的生態數據集。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，基于葉綠素的數據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。
該研究發現海洋浮游纖毛蟲群落平均細胞大小隨著緯度的增加而增大，符合經典的伯格曼法則。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，發現纖毛蟲群落平均細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，即當食物粒級大小增加1μm，纖毛蟲群落平均細胞大小將增加約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胞大小將減少1.8%~5%，對漁業資源和生物泵效率產生重要影響。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群落平均細胞大小的調控作用，有助于在生態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數學統計系高級講師陳炳章博士。共同作者包括東京大學博士后江思宇，英國利物浦大學David J.S. Montagnes教授，香港科技大學劉紅斌教授，中國科學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《廈門大學環境與生態學院》
