中科院水生所吴振斌、周巧红团队STOTEN：沉水植物恢复增强浅水湖泊微生物碳利用

文章信息

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

• 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

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

研究结果

结论

• 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。