Глобальное картирование эукариотического планктона во всем его разнообразии

Эукариотический планктон — важный и чрезвычайно разнообразный компонент морских экосистем. Международная команда исследователей определила его глобальное географическое распределение, используя данные ДНК и вероятностную модель. Исследование выявило значительные различия в географической структуре между группами планктона в зависимости от их разнообразия, размера тела и экологии, что может быть связано с разной чувствительностью к локальным условиям среды.

Морской эукариотический планктон производит 50% кислорода, которым мы дышим, служит основой океанических пищевых цепей и играет ключевую роль в биогеохимических потоках, например, в секвестрации атмосферного CO2 в морских осадках. Однако его географическое распределение (биогеография) остаётся малоизученным из-за высокого разнообразия и труднодоступности среды обитания.

Исследователи изучили биогеографию эукариотического планктона в глобальном масштабе, используя данные ДНК, собранные экспедицией парусника Tara в 2009–2013 годах. В образцах было выделено около 250 000 видов (или молекулярных таксонов) эукариотического планктона. Анализ их глобального распространения с помощью вероятностной модели показал:

  • Сильное различие в составе сообществ между регионами выше 45° северной и южной широты и остальной частью океана, где многие таксоны являются повсеместными.
  • Внутри этих трёх основных регионов существуют более тонкие различия в зависимости от широты и океанического бассейна.

Далее учёные сравнили биогеографию 70 основных групп планктона и выявили её значительную вариативность, которая следует двум основным закономерностям:

  1. Ось разнообразия: Группы с более высоким видовым разнообразием имеют более чёткую глобальную пространственную структуру.
  2. Ось размера и трофического уровня: Группы, состоящие из более крупных организмов (до нескольких миллиметров) и находящиеся выше в пищевой цепи, структурированы по океаническим бассейнам и в большем масштабе. Группы мелких организмов (до нескольких микрометров) в основании пищевой цепи структурированы по широте и в меньшем масштабе.

Сравнение с данными о среде и моделью океанической циркуляции показало, что:

  • Океанические течения сильно влияют на биогеографию эукариотического планктона.
  • Вариации вдоль второй оси (размер/трофический уровень) объясняются разной чувствительностью к локальным условиям среды: мелкие первичные продуценты более чувствительны, чем крупный зоопланктон.

Это исследование демонстрирует возможности, открываемые сочетанием данных о биоразнообразии в крупном масштабе с новыми статистическими моделями. Такой междисциплинарный подход позволит создавать более реалистичные модели биоразнообразия в его взаимодействии с климатом и биогеохимическими потоками.

Статья "Global drivers of eukaryotic plankton biogeography in the sunlit ocean" опубликована в журнале Science.