“湖泛”水体细菌群落组成特征研究

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“湖泛”或者“黑水团”是富营养化湖泊中由于大量蓝藻水华腐败导致的局部水体缺氧且发黑发臭的水污染现象。本研究选择蓝藻水华灾害严重的富营养化浅水湖泊太湖为研究对象,野外监测与围隔模拟实验相结合,研究了细菌群落组成对湖泛发展过程的响应。  我们在2013年6月21日至27日监测了发生在太湖贡湖湾北部沿岸的湖泛水体细菌群落组成动态。与非湖泛区相比,湖泛区水体含有高的营养盐(TN,TP,NH4+-N&TDN)和有机物质(DOC&TOC)浓度,及低的溶氧值。通过分析发现溶氧是其中最敏感的环境变量,可作为监测湖泛发生趋势的指示因子。湖泛发生严重期间水体中含有高的蓝藻浓度(2.56×108 cells L-1)。湖泛区细菌群落组成与非湖泛区具有显著区别,且随时间发生变化。细菌群落组成的变化与TOC、DO、turbidity和TDN密切相关。序列分析显示大部分湖泛区的优势种类隶属于β-变形菌门(Betaproteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。发现有特殊类群存在于湖泛区样品中。隶属于丛毛单菌科(Comamonadaceae)序列在湖泛区整个采样期间都占优势。两个隶属于弯曲杆菌科(Campylobacteraceae,隶属ε-变形菌门,Epsilonproteobacteria)的分类单元发现在湖泛区样品中出现,而Epsilonproteobacteria是极少出现在淡水湖泊中与硫代谢相关的门类。这些湖泛中的特殊类群可能参与藻来源有机质的厌氧降解并可能与挥发性污染物的产生相关。  为探究细菌群落组成对微囊藻水华腐败分解过程的响应,我们在太湖梅梁湾沿岸进行了为期11天的原位围隔实验,模拟蓝藻水华聚集分解过程,并监测此过程中水体环境因子和细菌群落组成。结果表明,水体理化因子和细菌群落组成在微囊藻水华分解的过程中发生了显著变化。RDA分析显示细菌的群落组成变化与水体氧化还原环境的改变(溶氧或氧化还原电位)、pH值、浮游植物生物量和营养盐浓度(TP、NO3--N)密切相关。我们的研究还发现,某些与微囊藻水华分解密切相关的特殊细菌类群的出现,其中隶属于黄杆菌科(拟杆菌门)的一个类群在微囊藻厌氧分解的阶段占据显著优势,其功能有待于进一步研究。  为进一步研究细菌群落组成对湖泛产生与消失过程的响应,我们在2014年7月29日至9月5日期间在太湖梅梁湾沿岸通过原位围隔实验模拟了蓝藻堆积腐败诱发湖泛水体的过程,并监测了湖泛从出现到消失整个过程的细菌群落组成的变化。结果显示,细菌的群落组成随着湖泛发展的不同阶段具有显著的变化,不同阶段的优势细菌类群也具有显著的差别。厚壁杆菌门的一些菌属在湖泛发生的前期占据优势,它们可能参与了这一阶段蓝藻水华的腐败分解;FTLpost3_norank(Bacteroidete)的丰度与湖泛现象的发展过程显示出关联性;Geobacter(δ-变形菌纲,Deltaproteobacteria)在湖泛消失的转折期丰度占绝对优势;而值得注意的是,隶属于Comamonadaceae的不同的属分别在湖泛发展的不同阶段占优势。对这些特殊类群功能地进一步研究将有助认识湖泛水体物质变化的过程。  综上所述,本文的研究让我们深入认识了湖泛水体细菌群落组成特征,以及细菌群落对湖泛形成过程的响应,为进一步研究细菌群落在湖泛形成中的作用提供基础。
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