海、湖や堆積物中において、藻類や細菌の増殖に影響を及ぼす多くの要素は鉛直空間上の点から供給される。たとえば、光や酸素あるいは乱流を引き起こす運動エネルギーは主として上方から、必須栄養塩は主として下方から供給される。その結果、水中・堆積物中では、資源や物理構造に関して高い鉛直空間異質性を形成される。これに応答して、微生物は様々な空間分布パターンを顕し、鉛直的ニッチ分割による共存や種分化といった興味深い生態学的現象を示す。近年、微生物の鉛直分布動態に関して、「進化的に安定な深度分布」の概念や、カオス、カタストロフなどの新たな理論的発見、あるいは鉛直的棲み分けや異なる形質をもつ亜種への種分化を示唆する新たな観測結果が得られている。また、鉛直環境を模した実験システムを構築し、理論により得られた予測を検証することを目的とした実証研究も盛んに行われている。本発表ではこれら近年の成果および、鉛直空間上における植物プランクトン種分化や堆積物中における個体群動態に関する理論について紹介する。