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第 一作者：于洪伟

通讯作者：戚菁

通讯单位：中国科学院生态环境研究中心

期刊：ACS ES&T Water

DOI：10.1021/acsestwater.4c00330

摘要

全球湖泊系统退化的加剧归因于高强度干扰，已成为湖泊生物多样性和生态系统稳定性下降的显著驱动因素。然而，生态演替后水生植物与微生物之间反馈机制的潜在变化仍然不清楚。本研究利用Illumina MiSeq测序和扩散梯度薄膜分析，深入研究了水生植物对不同生长阶段沉积物细菌多样性和营养动态的影响。我们的结果表明，过去25年研究区域的表面温度从20°C上升到了28°C，优势物种转变为Stuckenia pectinata。建设性物种显示出响应环境变化的器官化学计量特性的变化。S. pectinata的生长可能影响沉积物-水界面处NH₄⁺−N、NO₃⁻−N、P和Fe的扩散通量。此外，环境过滤和竞争的确定性过程可能已经改变了S. pectinata根际的微生物，温度和水深是季节性微生物变化的主要驱动因素。这些结果在湖泊生态系统中多重压力因素的驱动-响应关系中的贡献，可能有助于专注于恢复水生植物的工程项目的发展。

有植被和无植被区域中铁（Fe）和磷（P）浓度的梯度差异。使用DGT技术获得了铁（Fe）(a) 和磷（P）(b) 的一维浓度剖面，比较了有植被和无植被区域。在无植被区域（c）和有植被区域（d）成像的可用P通量的二维分布。垂直轴表示深度变化，而颜色强度表示浓度水平。SWI表示沉积物-水界面。

不同研究区域内含氮化合物的分布情况。采用DGT技术分析了氨氮（NH₄⁺−N）(a) 和硝酸盐氮（NO₃⁻−N）(b) 的浓度变化，对比了有植被和无植被区域。两个图表都描绘了浓度的垂直分布，颜色渐变反映了不同深度处浓度的强度。

结论

从群落演替的角度来看，本研究验证了环境扰动在驱动水生植物群落优势物种转变中的重要性。我们的发现揭示了热扰动减少了高纬度湖泊中沉水植物的多样性，导致微生物群落结构的变化，并干扰了营养循环过程。环境过滤和竞争的确定性过程可能已经改变了高纬度湖泊的生物模式。因此，分析水生植物的形成将为后续恢复工程措施的发展提供理论支持。然而，本研究的研究期限和规模有限，未能涵盖驱动优势物种转变的多个因素。应进一步研究在气候变化和人类活动共同作用下，干扰频率和强度、湖泊类型以及水文条件，以更好地阐明这些过程。

Hongwei Yu, Quanlin Lu, Xiaofeng Cao, Yajun Wang, Yan Xu, Guo Yu, Jianfeng Peng, Jing Qi,Chengzhi Hu, and Jiuhui QuHabitat Disturbance Drives the Feedback of Aquatic Plants on the Microbial Community after Lake DegradationACS EST Water 2024, 4, 3509−3520https://doi.org/10.1021/acsestwater.4c00330

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