真核浮游生物是海洋生态系统中重要且高度多样化的组成部分。来自école Normale Supérieure (ENS)巴黎的一个研究小组，图尔库大学和那不勒斯的Anton Dohrn动物学站利用DNA数据和概率模型建立了它们的全球地理分布。这项研究强调了浮游生物群体之间的地理结构的巨大差异，这取决于它们的多样性、体型和生态，这可能与对当地环境条件的敏感性变化有关。

海洋真核浮游生物产生了我们呼吸的50%的氧气，是海洋食物链的基础，并在生物地球化学通量中发挥关键作用，如在海洋沉积物中隔离大气中的二氧化碳。然而，它们的地理分布(生物地理学)仍然鲜为人知，因为它们的高度多样性和进入它们的栖息地的困难。真核浮游生物在分类学(物种多样性)、系统发育(进化多样性)和生态学(功能多样性)上确实具有显著的多样性。浮游生物生物地理学及其决定因素的研究也因浮游生物随洋流不断运动这一事实而变得复杂。

一个研究小组研究了全球范围内真核浮游生物的生物地理，使用的是塔拉海洋探索船在2009年至2013年间收集的DNA数据。根据反映它们进化距离的短DNA序列，可以在这些样本中区分出大约25万种真核浮游生物(或者更准确地说是分子类群)。利用概率模型对这些类群的全球出现模式进行分析后发现，南北纬度45°以上地区与全球海洋其他地区之间的群落组成存在很大差异，在这些地区有许多类群普遍存在。在这三个主要区域内，根据纬度和海洋盆地在更细的尺度上确定了进一步的差异。

为了解释真核浮游生物的多样性，研究人员根据浮游生物群落的生态状况，观察了它们之间的生物地理差异。通过比较70个主要的真核浮游生物群落的生物地理，他们揭示了相当大的生物地理变异，遵循两个主要轴。沿着第一轴，在全球范围内，物种多样性越高的群体空间结构越好。沿着第二轴、组组成的大生物高(可达数毫米)和海洋盆地的食物链的结构和在较大的空间范围内,而由较小有机体(几微米)在食物链的结构和较低的纬度和在较小的空间范围内。

研究人员通过将浮游生物群的生物地理学与环境数据和海洋环流模型进行比较，研究了这些变化背后的机制。这种比较的结果表明，洋流强烈地影响真核浮游生物的生物地理，沿着第二轴的变化，在不同体型的群体之间，可以用对当地环境条件的敏感性的变化来解释，小型初级生产者比大型浮游动物更敏感。

通过揭示真核浮游生物多样性的全球地理结构，本研究阐明了将大规模生物多样性数据与新颖、适应的统计建模方法相结合的可能性。这种跨学科努力的增加应有助于开发更现实的生物多样性与气候和生物地球化学通量相互作用的模型。

研究文章“阳光下海洋真核浮游生物生物地理学的全球驱动因素”已于2021年10月29日发表在《科学》杂志上:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abb3717

Article Title

Global drivers of eukaryotic plankton biogeography in the sunlit ocean