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超微型真核生物是海洋生态系统和微生物食物网的关键生态角色。在海洋生态系统中,超微型真核生物的生物量占据海洋微生物的很大一部分,它们的代谢率异常迅速,从而增加了它们在海洋生物地球化学循环中的重要性。对超微型真核生物多样性的研究能够描述许多物种及其影响海洋元素循环和能量生产与利用的基因组潜力。超微型真核生物生理和行为的群落变化对于评估其更广泛的生态系统作用和未来海洋生产力至关重要。目前对于海洋中超微型真核生物的多样性及生态学已经有了一些研究调查,但是对于极端环境下的超微型真核生物的研究还较少,尤其是深海、低氧、低温等环境。并且我们仍然缺乏对极端环境下的超微型真核生物群落组装机制过程、群落网络稳定性及其与生态系统中环境因子相关性的充分了解。孟加拉湾是世界上最大的海湾,由于其上层水体层化严重,导致中深层营养物质向上输出受阻,表层海水呈现出寡营养盐状态。而且由于孟加拉湾存在季风逆转现象,永久而大范围的开阔海低氧区,导致初级生产控制机制和最终的输出机制与其他海域不同;同时,孟加拉湾存在大量的自然和人为的沙尘暴及河流营养盐输入,导致初级生产调控过程及初级生产输出途径及效能都不是十分清楚。然而,之前对于海洋超微型真核生物的研究也常仅限于真光层,它们在深海区的多样性和生态功能直到最近几年才开始研究。而孟加拉湾这一独特的地理环境对超微型真核生物多样性、群落组装机制及网络稳定性的影响还不得而知。本论文研究于2020年秋季和2021年春季在孟加拉湾开展了两次科考航次调查,采用流式细胞术和扩增子测序等分析方法,对孟加拉湾的水文特征(温度、盐度、溶解氧浓度)、营养盐浓度(溶解无机氮、溶解无机磷、溶解硅酸盐)、分粒级叶绿素a浓度(Micro级、Nano级、Pico级)、超微型浮游植物(原绿球藻、聚球藻、超微型真核藻类)及超微型真核生物多样性进行了分析研究。通过从表层到深海(5~2000米)采样,对超微型真核生物在深海、低氧、低温等环境下的生物多样性、营养代谢类型、群落组装机制、网络稳定性等进行研究。研究结果显示,(1)分粒级叶绿素a主要由较小粒径的Pico级浮游植物和Nano级浮游植物叶绿素a贡献,而Micro级浮游植物对总叶绿素a的贡献相对较少。分粒级叶绿素a与环境因子之间的相关性关系显示,叶绿素a与温度和溶解氧呈正相关。在季节差异方面,表层2020年秋季叶绿素a平均值略高于2021年春季叶绿素a平均值。(2)超微型浮游植物群落主要由原绿球藻、聚球藻和超微型真核藻类组成,其中原绿球藻的细胞丰度相对较高主要集中在50~100米的水层中,聚球藻主要细胞丰度集中在5~50米的上层水中,超微型真核藻类的细胞丰度相对较低主要集中在25~100米的水层中。超微型浮游植物碳生物量的平均值显示,2020年秋季的碳生物量贡献略高于2021年春季航次。超微型浮游植物与环境因子之间的相关性关系显示,超微型浮游植物与温度、溶解氧浓度、营养盐浓度呈显著相关。(3)溶解氧浓度和深度对于塑造超微型真核生物的群落结构和组装机制起到关键作用,溶解氧浓度梯度(较高与较低)下的超微型真核生物的群落组成存在显著差异。低氧及深海环境增加了超微型真核生物的生存压力,组装机制主要由确定性过程主导;而溶解氧浓度较高的上层环境超微型真核生物的生态位宽度较大,且群落组装机制主要由随机性过程主导。营养代谢类型方面,异养的超微型真核生物占据很大比例,混合营养的比例居中,而光合自养的比例较少,且光养的超微型真核生物主要集中在上层溶解氧浓度较高的环境。超微型真核生物与环境因子存在显著的相关性关系,且溶解氧较高组的生物与环境因子的相关性更强。(4)垂直温度梯度对于超微型真核生物的群落结构多样性、组装机制和网络稳定性产生影响。垂直梯度温度的降低改变了超微型真核生物群落组成并导致浮游生物多样性显著下降;其次,温度变化通过调节确定性过程和随机性过程之间的平衡来影响群落组装机制,并且随着温度降低,确定性过程起到更重要的作用;垂直温度的降低会降低超微型真核生物群落的网络复杂性,并且较低温度环境的网络稳定性更高,抗环境干扰能力较强。我们的研究结果表明,低温低氧的极端环境会对群落施加选择性压力进而减少超微型真核生物多样性并改变群落组装机制和网络稳定性。我们的研究结果为深海垂直梯度上的浮游生物生态学以及温度、溶解氧变化对微生物群组装和网络结构的影响提供了新的见解,最终为全球海洋超微型真核生物群落演替规律提供见解,为了解全球变化下海洋超微型真核生物的生态响应机制提供科学基础。