黄河干流全河段浮游与附着细菌群落的生物地理分布及驱动因素分析

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细菌是河流生态系统的重要组成部分,在调控生物地球化学循环和维持生态系统功能方面起重要作用,研究细菌的空间分布格局和成因将有助于我们对河流生态系统进行合理的管理和功能调控。黄河作为我国第二大河流,是西北和华北地区最重要的水源地,具有独特的淡水河流生态系统,在这种特定的自然地理条件下,其细菌群落的生物地理分布及其驱动因素可能有其特殊性。然而,目前关于黄河干流全流域开展的相关研究较少,仅部分河段或区域有部分研究,黄河干流全河段细菌研究尚未见报道。因此,本研究于2019年4~5月及9~10月对黄河干流全河段进行了细菌调查采样。干流全河段共选取45个典型河段,并对研究区域的基本自然特征、水文水环境特征进行了调查,以揭示在多沙河流的背景下浮游和附着细菌的群落演替规律,为黄河流域生态系统合理地管理与功能调控提供依据。主要研究结果如下:(1)黄河浮游细菌多样性及生物地理分布。首先,浮游细菌的α多样性指数普遍与浊度、总磷、溶解性总磷和总悬浮固体呈显著正相关。时间上,α多样性季节差异不显著;空间上,在春季具有显著差异性。浮游细菌群落在两个季节都具有显著的距离衰减模式。但两个季节的变化速率不同,春季的变化速率要高于秋季。Mantel和partial Mantel检验表明,在两个季节中,水环境参数在构建微生物群落群落的重要性比地理距离更强。(2)黄河附着细菌多样性及生物地理分布。附着细菌群落有明显的季节性和空间性差异,且附着细菌群落在两个季节均表现出较强的距离衰减模式,表明在不同水文条件下的空间格局基本一致。Mantel和偏Mantel检验表明环境因素和空间因素与附着细菌群落变异显著相关,且空间因素在秋季比在春季对细菌群落的构建有着更高影响,NCM结果进一步表明,中性理论模型在秋季有更好的拟合度。(3)黄河浮游和附着细菌群落组成及驱动因素。基于门水平对浮游与附着细菌分析发现,占主导地位的三个类群是Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria。浮游细菌的α多样性指数普遍低于附着细菌。浮游细菌的特有ESV要低于附着细菌,且两个季节在源区和下游所共有的ESV的比例是相对较低的。基于未加权Unifrac距离的Mantel和偏Mantel检验也表明,环境因素在构建两个细菌类群群落结构中占主导地位。
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