印度季风对青藏高原冰川大气细菌的影响-泛第三极环境中心

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印度季风对青藏高原冰川大气细菌的影响

青藏高原冰川受印度季风和西风带控制，来源于不同生态系统的多种细菌随不同气团扩散到青藏高原。一旦这些细菌定殖到冰川表面，可能会影响冰川生态系统的生物地球化学循环过程。然而，关于大气环流与青藏高原冰川大气细菌之间关系目前还不清楚。

兰州大学泛第三极环境中心2020级联合培养博士研究生、生命科学学院生态学专业博士生齐静，通过采集青藏高原六条冰川的气溶胶样品（图1），分析了高原冰川大气细菌的多样性、物种组成和群落结构，并根据气团后向轨迹将全部气溶胶样品分成了季风域（MD），受季风影响的过渡域（TDM）和不受季风影响的过渡域（TDN）三组（图2）。发现印度季风的影响增加了冰川大气细菌的多样性（图3）。受印度季风影响的气团在低空传输(图2A和B)，途经草甸、灌木和森林等复杂生态系统 (图1)，携带多种生态系统来源的细菌向冰川环境扩散。而受西风带影响的气团主要在高空移动(图2C)，途经沙漠、稀疏草原等简单生态系统(图1和2C)，干燥、强紫外线辐射的恶劣大气环境和简单的生态系统，使大气中的细菌可能受到更强的选择过程，极大地限制了存活下来的细菌多样性。研究还发现冰川大气细菌以变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)为主；受印度季风的影响，拟杆菌门和厚壁菌门的相对丰度分别在青藏高原南部和中部显著升高（图4）。不同区域的冰川大气细菌群落结构也存在显著差异（图5a），季风域和受季风影响的过渡域气团以类似的轨迹从印度大陆向青藏高原移动(图2A和B)，这些气团可能携带着来自相同生态系统的类似微生物。相比之下，不受季风影响的受到西风气团的影响，由于其移动的气团来源和途经生态系统不同，携带着不同于印度季风来源的微生物(图1和2C)。因此，不同的大气环流影响高原冰川大气细菌的多样性和相对丰度，进而可能影响冰川表面的微生物生态系统。此外，印度季风增加了潜在病原体的多样性和相对丰度（图6），其中包括最臭名昭著的细菌，如荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和丁酸梭菌（Clostridium butyricum）。该研究首次揭示了大气环流对青藏高原冰川大气细菌的影响，为研究青藏高原冰川微生物群落结构和功能提供了重要依据。

近日，该研究成果以“Effect of Indian monsoon on the glacial airborne bacteria over the Tibetan Plateau”为题在Science of the Total Environment上发表。该研究得到了国家重点研发计划（批准号:2019YFC1509103）、中国科学院第二次青藏高原科学考察与研究计划（STEP）（批准号：2019QZKK0503)和国家自然科学基金（批准号：42006200和91851207）等项目的资助。

原文链接：https://authors.elsevier.com/c/1etaqB8ccuiDz

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图1 生态系统类型和六条冰川取样点的分布。冰川包括：帕隆4号冰川(PL4)、枪勇冰川(QY)、蒙达扛日冰川(MDKR)、羌塘1号冰川(QT1)、冬克玛底冰川(DKMD)和唐古拉冰川(TGL)。虚线表示西风和季风影响的边界。

图2 在MD(A)、TDM(B)和TDN(C)样本中，利用HYSPLIT模型在距地面500m处进行十天后向轨迹观测。黄点表示后向轨迹的终点位置(采样位置)，红点表示后向轨迹的起始位置。不同冰川的轨迹用不同的颜色表示。