城市环境研究所在水库自由生和附着生细菌群落稳定性方面取得进展
发布时间:2024-03-07来源:杨军研究组
内陆淡水盐碱化是未来全球的重要生态环境挑战之一,威胁生活饮用水安全和工农业用水质量。前期研究认为,盐度是塑造水体微生物群落的主要因素,盐度变化会直接或间接地引起水生态系统结构的变化。亚热带滨海城市内陆水体的盐度波动还将随着极端天气(如强降雨)事件增加而改变,必将对浮游细菌群落组成和功能产生显著影响。
浮游细菌通常有两种生活方式:自由生细菌(Free-living bacteria)和颗粒附着生细菌(Particle-attached bacteria)。自由生细菌主要利用水体中的溶解性有机物;附着生细菌通常定植于颗粒物表面,形成生物膜,在颗粒有机物的降解和再矿化中发挥重要作用。浮游细菌在淡水生态系统的元素循环和能量流动中扮演着关键角色,因此,揭示浮游细菌群落稳定性对干扰的响应过程及机制对于预测未来环境变化背景下细菌群落动态和功能变化至关重要。然而,目前对盐度波动下浮游细菌群落稳定性的研究十分匮乏,自由生和附着生细菌在盐度波动下的群落稳定性差异及其机制尚未见报道。
中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组(杨军团队)在福建省厦门市集美区最大的景观水体(杏林湾水库)建立了长期定位生态观测研究站。基于连续3年的高频(每周两次采样)时间序列数据集,综合使用高通量测序技术与多元统计方法,深入探讨了盐度波动背景下自由生和附着生细菌群落的稳定性。
结果表明,伴随水体盐度的升高,自由生和附着生细菌群落组成稳定性均呈现增强趋势,然而它们的α多样性呈现降低趋势。比较分析显示,在盐度高水平、低变异情景下,附着生细菌群落稳定性高于自由生细菌;然而在盐度低水平、高变异情景下,自由生细菌群落稳定性高于附着生细菌。进一步研究表明,细菌性状(如基因组大小和稀有种互作强度)和降雨驱动的环境因素(如盐度和颗粒物)变化可能共同导致了不同盐度情景下自由生和附着生细菌群落稳定性的差异。这项研究初步揭示了降雨、盐度、浮游细菌稳定性之间的内在关系,为气候变化条件下亚热带城市浅水湖库的生态管理、保护和修复提供了基础数据和科学依据。
研究结果以Community stability of free-living and particle-attached bacteria in a subtropical reservoir with salinity fluctuations over 3 years为题,发表于环境科学与生态学领域国际期刊Water Research, 2024, 254: 121344。硕士生闫雪为第一作者,杨军研究员和厉舒祯博士后为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省中科院STS计划等项目的资助。
盐度波动背景下城市水库自由生和附着生细菌群落稳定性
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