中山大学马亮述评：珊瑚礁鱼类群落沿深度梯度的集群规律 | Cell Press 青促会评述

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作为世界领先的全科学领域学术出版社，细胞出版社特与“中国科学院青年创新促进会”合作开设“青促会述评”专栏，以期增进学术互动，促进国际交流。

2023年第九期（总第137期）专栏文章，由中山大学生态学院副教授马亮，就Current Biology中的论文发表述评。

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生态群落的物种丰富度可能在大尺度受到区域和历史因素的影响，同时在小尺度受到环境变量的影响。对于珊瑚礁生态系统而言，全球和区域尺度的分析表明生物多样性的热点和梯度主要由珊瑚礁生物的进化和生物地理分区的地质特征所决定。而小空间尺度的分析则表明，在珊瑚礁生态系统中，物种间的相互作用和生态变量能够影响物种分布，从而塑造珊瑚礁的物种丰富度格局。因此，在多尺度综合考虑生物因素和地理变量的组合作用，对于更好地理解海洋环境中的生态群落过程至关重要。尽管关于浅层珊瑚礁群落的地理多样性梯度和物种集合规律有着丰厚的前期研究基础，但对深层的中光珊瑚生态系统（位于30 - 150 m深度，且具有复杂结构的斜坡和峭壁）的研究相对缺乏。

Hudson Pinheiro博士和Chancey MacDonald博士等来自美国和巴西的研究人员，以热带珊瑚礁生态系统中的鱼类群落为研究系统，利用大型水下调查数据集，探索环境和地理驱动因子、以及区域尺度上的集合富集效应如何影响两个海洋盆地中珊瑚礁鱼类多样性和功能结构的垂直分布。本研究的目的是为了检验深层珊瑚礁鱼类群落是否也符合浅层珊瑚鱼类群落的物种集合规律。结果表明，物种丰富度随深度的增加而减少，且这种趋势在太平洋更明显（图1）。影响物种丰富度的大多数经典生物地理驱动因素在小尺度上对浅层珊瑚礁鱼类群落具有很强的影响，然而这种影响的强度随深度而衰减。在小尺度和区域尺度上，浅层鱼类群落多样性表现出明显的“靶心”格局（图2），即最高的物种丰富度集中在珊瑚大三角（菲律宾、马来西亚、印度尼西亚、东帝汶、巴布亚新几内亚和所罗门群岛之间的海域），而这种格局在中光珊瑚礁所在的深度显著减弱。珊瑚礁鱼类所属的主要几个科在地理多样性梯度上对浅层物种集合的贡献度基本一致，然而无论是在太平洋还是大西洋，各科的贡献度沿深度梯度显著而持续地变化（图3）。此外，物种集合的功能结构在不同深度带和不同大洋之间也存在显著差异。太平洋地区的功能丰富度高于大西洋地区，在两个大洋中的物种群落集合的功能丰富度均从浅层到中光层表现出显著的下降。该研究巧妙地选用分布于不同大洋和不同深度的珊瑚礁鱼类作为研究系统，揭示了在热带珊瑚礁深度梯度上影响珊瑚礁鱼类集群结构的大尺度和小尺度因素的相对作用，研究结果对于珊瑚礁生态系统的物种多样性保护具有重要启示意义。上述工作于3月13日发表在Cell Press细胞出版社旗下期刊Current Biology上。

▲图1 地理因子对本地尺度珊瑚礁鱼类丰富度格局的影响。A图展示以大西洋（绿色）和太平洋（浅蓝色）划分的位点的物种丰富度与深度的对数线性回归。每一行表示一次Bootstrap迭代的估计值。B图展示在每个地点的不同深度带中，样带中所包含的物种丰富度的平均值。

▲图2 珊瑚礁鱼类多样性沿经度和深度的改变。三行小图分别表示浅层珊瑚生态系统（0-30 m深；A和B）、上层中光珊瑚生态系统（30-60 m深；C和D）和下层中光珊瑚生态系统（60-130 m深；E和F）沿经度梯度的局部和区域多样性。

▲图3 珊瑚礁鱼类群落结构随深度的变化。图A和图B分别按照科和取食类型划分物种。每个生物分组的每一行表示一次迭代的模型拟合。

论文摘要

全球的珊瑚礁为一些被广泛研究的生态集合提供了家园。然而，迄今为止尚没有研究利用沿礁体深度梯度划分的定量实验数据，研究大尺度物种集合规律的差异。因此，学界对于深度如何在小尺度和区域尺度影响珊瑚礁生态系统中的物种集群知之甚少。利用大型水下调查数据集，我们观察到经典生物地理驱动因素对珊瑚礁鱼类物种丰富度的影响随着深度的变化而显著变化，在中光珊瑚礁生态系统中形成了受不同规则支配的不同集群。研究表明，礁鱼群落的分类丰富度和功能丰富度随着深度的增加而降低的总体模式是由跨海洋盆地深层礁的物种组成和营养策略的收敛过滤导致的，深礁群落中受区域因子的影响小于浅层礁。

Coral reefs are home to some of the most studied ecological assemblages on the planet. However, differences in large-scale assembly rules have never been studied using empirical quantitative data stratified along the depth gradient of reefs. Consequently, little is known about the small- and regional-scale effects of depth on coral reef assemblages. Using a large dataset of underwater surveys, we observed that the influence of classic biogeographic drivers on the species richness of coral reef fishes changes significantly with depth, shaping distinct assemblages governed by different rules at mesophotic coral ecosystems. We show that a general pattern of decreased taxonomic and functional richness of reef fish assemblages with depth results from convergent filtering of species composition and trophic strategies on deeper reefs across ocean basins and that at smaller scales deep-reef communities are less influenced by regional factors than shallower reefs.

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述评人简介

马亮

中山大学生态学院副教授

[e-mail]

马亮，博士，中山大学生态学院“百人计划”副教授。目前主要从事动物生理生态学和机理生态位模型研究，重点关注陆生脊椎动物面对气候变化的脆弱性，并探索可塑性响应和进化在物种应对气候变化中的作用。已在Nature Communications，Global Change Biology和Current Biology等期刊发表SCI论文28篇。现招收生态学、动物学以及计算机科学背景的博士后和硕士研究生。

Dr. Liang Ma is an associate professor in School of Ecology at Sun Yat-sen University. His current research focuses on animal physiological ecology and mechanistic niche modeling, with a focus on the vulnerability of terrestrial vertebrates to climate change, and on the role of phenotypic plasticity and trait evolution in species' survival under climate change. He has published 28 articles in SCI journals like Nature Communications, Global Change Biology and Current Biology. His lab is now recruiting postdoc and master students with backgrounds in ecology, zoology and computer science.

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相关论文信息

原文刊载于CellPress细胞出版社

旗下期刊Current Biology上，

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