湖泊沉积物中栖息着大量形态多样、功能各异的微生物群落。这些微生物作为湖泊生态系统的重要组成部分,在湖泊生物地球化学循环中发挥着关键驱动作用,同时也推动了湖泊生态系统的能量流动和元素循环。在自然生态系统中,微生物根据其香农多样性、出现频率和生态位宽度被划分为泛化种(generalists)和特化种(specialists),揭示这两种类群多样性维持的机制对湖泊生态系统至关重要。然而,目前关于高原湖泊沉积物中泛化种和特化种环境适应机制的研究还不清楚。
为此,兰州大学泛第三极环境中心、生态学院2019级博士研究生闫琦,采集了青藏高原48个湖泊的表层沉积物(0-5 cm)(图1),分析了泛化种和特化种的分布模式和环境适应性。研究发现,沉积物中泛化种具有更宽的环境阈值,这表明泛化种具有更广的环境适应性;而特化种表现出更强的系统发育信号,表明特化种在环境适应进化史上具有更强的系统发育保守性(图2)。沉积物 pH 值是调节泛化种和特化种随机过程和确定过程之间平衡的主要因素 (表1)。此外,网络分析表明,特化种在维持群落共现网络的稳定性方面发挥了更大的作用(图3)。本研究的结果对于理解高原湖泊沉积物中微生物多样性的维持具有重要意义,并有助于预测青藏高原湖泊沉积物中不同微生物群落对环境变化的响应。
近日,该研究成果以“Distinct strategies of the habitat generalists and specialists in sediment of Tibetan lakes”为题在 Environmental Microbiology上发表。该研究得到了国家重点研发计划(批准号:2019YFC1509103)、国家自然科学基金(批准号:42006200,91851207和41771086)和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)等项目的资助。
原文链接:https://doi.org/10.1111/1462-2920.16044
表1 环境变量和地理空间因素对泛化种和特化种βNTI的影响
Property |
|
Microbial sub-communities |
|
|
Generalists |
Specialists |
Lon |
|
0.019 |
0.071 |
Lat |
|
0.037 |
0.121* |
Alt |
|
-0.012 |
0.029 |
Lake area |
|
-0.111 |
-0.053 |
Catchment area |
|
0.154* |
0.016 |
NDVI |
|
-0.053 |
-0.027 |
MAP |
|
-0.003 |
-0.039 |
MAAT |
|
-0.059 |
0.042 |
pH |
|
0.127* |
0.106* |
TC |
|
0.056 |
-0.039 |
注:Lon,Lat,Alt,NDVI,MAP,MAAT和 TC 分别代表经度,纬度,海拔,归一化植被指数,年平均降水,年平均气温,总碳。

图 1 48个湖泊的具体分布位置
图 2 青藏高原湖泊沉积物中泛化种和特化种的环境阈值(A)和系统发育信号(B)

图 3 青藏高原湖泊沉积物中泛化种和特化种的共发生网络