东南太平洋浮游单细胞真核生物丰富度的宏观生态格局：生产力与生态限制的驱动机制

为解决海洋微生物宏观生态过程不清的问题，研究人员以东南太平洋(SPO)浮游单细胞真核生物为模型，结合贝叶斯空间模型(INLA)和广义加性模型(GAM)，揭示了N/Si比、混合层深度(MLD)和pH通过生产力、能量动态和生态限制驱动多样性热点分布，为海洋微生物保护提供理论依据。

　　

海洋微生物的分布规律一直是生态学的核心问题之一，尤其在看似连续的东南太平洋(SPO)海域，浮游单细胞真核生物的宏观生态过程仍不明确。传统观点认为“万物皆存，环境选择”，但这一假说难以解释SPO中微生物多样性的空间异质性。更棘手的是，全球微生物数据库的匮乏限制了宏观生态学研究的进展。在此背景下，智利康塞普西翁大学等机构的研究团队开展了一项开创性工作，通过整合多源环境数据和物种分布模型，揭示了SPO浮游单细胞真核生物的多样性驱动机制，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究团队采用集成嵌套拉普拉斯近似(INLA)构建贝叶斯空间模型，结合广义加性模型(GAM)分析1992-2022年Copernicus海洋环境数据库和OBIS/GBIF物种分布数据。关键技术包括：1) 基于1°×1°网格构建存在-缺失矩阵(PAM)计算α/β多样性；2) 使用Gi*统计量识别多样性热点；3) 通过分类独特性指数(△+)评估历史进化过程；4) 采用随机偏微分方程(SPDE)处理空间自相关效应。

多样性组成特征
研究发现SPO的浮游单细胞真核生物涵盖2界(Chromista和Protozoa)、24门，其中有孔虫(Foraminifera)占比最高(31%)。优势物种如Globigerina bulloides和Rhynchobodo sp.呈现纬度特异性分布，验证了环境过滤效应。

空间梯度格局
通过Getis-Ord分析发现两个显著热点：赤道沿岸(0°-5°S)以变形虫类(Discosea)为主，智利中南部(28°-44°S)则以有孔虫和放射虫为优势类群。冷点区集中在秘鲁沿岸(8°-17°S)，与低pH(<7.87)和浅混合层(<15 m)密切相关。

生态过程驱动
模型比较(WAIC标准)显示N/Si比和MLD是核心驱动因子：上升流带来的高N/Si比(1-4)促进赤道热点形成，而MLD通过调控光照和营养盐垂直输送影响智利沿岸多样性。pH的负效应主要体现在钙质外壳生物(如有孔虫)的生存限制。

历史进化过程
△+指数显示所有纬度值均低于零模型预期，表明当代生态过程(如生产力)主导分布格局，历史地理隔离效应微弱，印证了浮游微生物的高扩散能力对进化信号的稀释作用。

这项研究首次系统阐明了SPO浮游单细胞真核生物的宏观生态格局，证实了“生产力-能量-生态限制”的三元驱动框架。其创新性体现在：1) 发现双峰型纬度梯度，挑战了传统单调梯度认知；2) 揭示pH对钙质微生物的选择压力，为海洋酸化研究提供新视角；3) 开发的空间模型方法可推广至其他微生物群落研究。该成果对预测气候变化下海洋微生物响应及保护关键海域生态系统功能具有重要指导价值。