盐度、pH和随机因素对湖泊微生物全球地理分布的影响

来源：中国科学杂志社

湖泊是响应全球气候、环境变化的“哨兵”生态系统。微生物是湖泊生态系统的重要成员，其对湖泊环境条件变化响应敏感。因此，理解湖泊微生物群落多样性和结构的分布模式及其影响因素，有助于我们评价环境变化给湖泊生态系统带来的影响。微生物在环境中的分布具有生物地理学特征，主要受控于决定性（如环境选择）和随机性因素（如随机分散事件）。长期以来国内外学者针对不同地域湖泊微生物群落多样性和结构的研究发现：微生物分布模式存在地域差异性；盐度或pH是决定湖泊微生物群落分布的重要环境因素；随机性因素在影响湖泊微生物群落分布方面也扮演着重要角色。但迄今为止，鲜有报道涉及全球尺度的湖泊微生物群落分布规律及其影响因素。

近日，中国地质大学（武汉）蒋宏忱课题组和中国地质大学（北京）董海良课题组合作在Science China Life Sciences 发表了题为“A comprehensive census of lake microbial diversity on a global scale”的研究论文，揭示了盐度、pH和随机性因素对湖泊微生物群落全球地理分布的影响。

该研究通过整合与再分析公共数据库中的全球431个湖泊1694个样品（包括水体和沉积物）的16S rRNA基因数据，发现：湖泊沉积物的微生物群落多样性整体高于水体样品；淡水湖泊微生物群落多样性高于咸水湖泊。不同样品类型（如湖泊水体和沉积物、淡水和咸水湖泊）的湖泊微生物群落组成差异显著（图1A和B）；不同地域的湖泊具有不同的微生物群落结构和组成（图1C和D），意味着湖泊微生物群落具有显著的生物地理学分布特征。

图1.  不同样品类型和不同地域的湖泊微生物群落组成差异。A和B表示不同样品类型（咸水和淡水；水体和沉积物）的微生物群落组成差异。C和D表示不同地域的湖泊微生物群落组成差异。注：closed OTUs和de-novo OTUs分别表示两种不同分类操作单元（operational taxonomic units：OTUs）划分方法的分析结果。

此外，生态统计学分析发现盐度和pH对湖泊微生物群落结构和组成均具有重要影响；随着湖泊样点之间的地理距离增加，微生物群落组成的相似度逐渐降低；随机性因素（如均匀随机分散和生态漂变过程等）对湖泊微生物群落组成具有不可忽视的影响。该研究为深入理解湖泊微生物群落分布规律及其影响因素奠定基础，并为定量评估环境变化对湖泊生态系统的影响提供科学数据。

蒋宏忱课题组杨渐副研究员为该文章的第一作者，蒋宏忱教授和董海良教授为通讯作者。

Yang, J., Jiang, H., Dong, H., and Liu, Y. (2019). A comprehensive census of lake microbial diversity on a global scale. Sci China Life Sci 62

doi：10.1007/s11427-018-9525-9