科研进展
沉水植物恢复增强浅水湖泊微生物碳利用
Science of the Total Environment
文章信息
Autumn
Equinox
文章标题：Submerged macrophyte restoration enhanced microbial carbon utilization in shallow lakes
期刊名称：Science of the Total Environment
作者：郭瑶等
出版日期：2024 年
DOI：10.1016/j.scitotenv.2024.173357
亮点
Autumn
Equinox
沉水植物恢复改善了栖息地质量，但影响了湖泊的碳封存。
沉积物微生物比浮游微生物对恢复更敏感。
沉水植物恢复增强了湖泊中微生物的碳利用。
核心物种的缺失影响了恢复湖泊中微生物的碳利用。
具有竞争优势的微生物促进了对碳底物的更大利用。
摘要
Autumn
Equinox
沉水植物是浅水湖泊功能的重要构成要素，其通过与微生物的相互作用来发挥效用。然而，对于历史上曾灭绝而后又恢复的沉水植物，浅水湖泊中的微生物群落会如何响应，我们的认知尚且有限。在此，我们探究了两个进行沉水植物恢复的湖泊中，原核生物群落与碳利用之间的相互作用。我们发现，恢复使得沉积物中总碳减少了 8.9% 至 27.9%，总有机碳减少了 16.7% 至 36.9%，但对上层水体的碳含量并无影响。沉积物微生物群落相比于浮游微生物，对恢复更为敏感，恢复后对简单碳底物（如 Tween 40）的利用能力增强。碳利用的增加可归因于一些属（如 Saccharicenans 和 Desertimonas）的相对丰度下降，这些属与不同碳底物的利用关联较弱。这些属可能与具有高碳利用能力的微生物（如 Lubomirskia）存在竞争，在恢复区域中它们的减少导致了碳利用的增加。我们的研究结果突显了沉水植物的恢复能够增强微生物碳利用，并为提升恢复后的浅水湖泊的碳封存能力提供了指引。
研究概况
Autumn
Equinox
1
研究背景
沉水植物对浅水湖泊的功能至关重要，但对于历史上灭绝的沉水植物恢复后，微生物群落如何响应，我们的理解有限。
2
研究目的
检测沉水植物恢复后微生物碳利用的变化。
探究浮游和沉积微生物对沉水植物恢复的响应是否一致。
确定哪些类群主导了碳利用。
了解沉水植物恢复后优先利用哪些碳底物。
3
研究区域
选择中国武汉的东湖（East Lake）和杭州的西湖（West Lake）作为研究地点，这两个湖泊分别在 1 年前和 10 年前进行了沉水植物恢复示范项目，通过种植苦草（Vallisneria natans）来恢复沉水植物。
研究结果
沉水植物恢复改善湖泊物理和化学性质
沉水植物恢复降低了营养物质含量，使东湖和西湖呈现出贫营养特征（TSI < 37 且 TP≤ 0.05）。
原核生物群落的差异及其生物相互作用
群落组成差异：沉积物中原核生物群落的分类组成在对照区和恢复区有差异，水中则无；部分类群（如 Aminicenantes、蓝细菌、放线菌和酸杆菌）在对照区更丰富。
沉水植物恢复后微生物碳利用的变化
沉水植物恢复增强了对不同碳底物的利用，微生物更倾向于利用碳水化合物、氨基酸、脂质和羧酸等进入湖泊的碳底物，这会影响微生物种群动态，进而影响恢复湖泊的栖息地质量。
结论
Autumn
Equinox
沉水植物恢复导致沉积物碳含量显著降低，但对水柱中的碳没有明显影响，沉积微生物群落比浮游微生物对沉水植物恢复的响应更敏感，其碳利用增加。 核心物种在塑造恢复湖泊中的微生物相互作用中起关键作用，恢复导致核心物种的竞争优势降低，能够利用更多碳底物的其他细菌丰度增加。 本研究揭示了沉水植物恢复后微生物群落对碳利用响应的生态机制，为提高浅水湖泊的碳固存能力提供了指导。
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《水生态学杂志》
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