海洋覆盖了地球表面的70%,是细菌的家园,这些细菌负责地球的许多关键生物地球化学功能,包括碳与氮固定、回收营养物质与溶解有机物,以及降解生物质。在区域性空间和时间尺度上对海洋微生物组的调查揭示了跨季节、纬度和深度的可重复模式,模式与多种外部环境因子密切相关,如温度、水混合、养分可用性、光照和浮游植物大量繁殖等。然而,缺乏重要海洋细菌群落组成更替的一般原则,削弱了人们对预测未来海洋系统应对环境变化的能力。
快速和缓慢生长的分类群分布是对细菌群落结构的有力特征描述,最大增长率是微生物和大型生物所表现出的多样化策略的关键组成部分,并决定了物种在特定环境中生存和竞争能力。在水生细菌中,最大生长速率可以将富营养区快速生长生物与寡营养生物区生长缓慢生物有效的分开来。营养物质在快速和缓慢生长的细菌分布中的作用是研究热点,充足的证据表明温度是海洋群落的基本驱动力,但温度的影响相对研究较少。
由麻省理工(Massachusetts Institute of Technology)引导的一项研究分析了跨季节、跨纬度和跨深度的海洋数据集中快速和缓慢生长的细菌分布,相关研究近日发表在《Science Advances》之上。研究表明,较高海水温度与生长较慢分类群的相对丰度增加有关,温度比其他环境变量(如营养物质)对群落结构产生压倒性的影响,并且在控制其他变量的影响时,这种影响是强大的。生长较慢的细菌受到温度升高青睐的结果与简单生态模型中得出的预测一致,即依赖于温度的生长率如何不同地调节死亡率对物种丰度的影响。模型研究表明,在寒冷的温度下,生长率的差异最为重要,死亡率对生长较慢的分类群来说是一个更大的负担。温度促进细菌群落结构的变化与空间和时间梯度的营养物质变化无关。该研究结果有助于解释为什么在海洋表面、夏季和热带附近,缓慢生长的细菌占主导地位,并提供了理解细菌群落在气候变暖的背景下的变化框架。(於维樱 编译)