南海原核生物群聚結構的控制因子隨時空尺度之變異

Abstract

原核生物(prokaryotes)藉由物質循環影響海洋生態系，扮演重要角色。因此過往研究致力於調查影響原核生物群聚結構之因子，並顯示原核生物群聚的高變異性被多個環境因子影響，包含溫度、營養鹽、葉綠素和光線；但鮮少研究檢測群聚結構和環境的相關性是否受時空變化的影響。本篇研究於南海上相距330公里的兩個區域採集表層和葉綠素最大層之海水。同時，相同測站每三或六小時連續採集，持續兩天。以上步驟每年進行一次，共計三年（2016夏季、2017和2018秋季）。 本研究利用微生物體16S擴增子方法定序共計138個微生物樣本，以降趨對應分析(detrended correspondence analysis)和線性混合模式分析原核生物群聚結構、物種豐富度(richness)和環境間之相關性，以不同位置、深度和季節間變異作為隨機效應。 物種排序結果顯示原核生物的群聚結構、物種豐富度和溫度、無機氮、葉綠素濃度呈高度相關，其中，無機氮濃度對群聚結構的影響來自深度間變異，葉綠素濃度對群聚結構的影響來自季節間變異。再者，即使環境在兩日內變動不大，其因子仍影響群聚結構，但不影響物種豐富度。此結果說明區域效應(regional effect)，如季節、深度和位置，影響群聚結構和相對豐度，但在地效應(local effect)只影響群聚結構。不同原核生物的生態功能，如自營、異營作用，導致其群聚結構同時被區域效應和在地環境影響。最後，結果顯示單日內原核生物相具高變異性，因此本研究建議若欲比較不同季節間海洋原核生物相變化，單日多次採集為佳，否則其季節間和單日內變化量將難以合理比較。