《Marine Environmental Research》：Spatial pattern of spring dissolved organic matter and microbial communities under dual anthropogenic-natural forcing in a tropical semi-enclosed bay
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珠江口半封闭海湾受农业径流、污水及工业废水影响，DOM组成（如富里酸-like和蛋白-like荧光组分）与微生物群落（如蓝藻菌门和嗜热古菌）存在显著空间异质性，PCA和RDA分析揭示环境因子与DOM-微生物互作关系密切，凸显人类活动通过DOM改变驱动微生物群落组装的生态机制。
郑月初|周鑫|邓思怡|赵慧
广东海洋大学化学与环境科学学院，湛江，524088，中国
摘要
沿海地区是大陆生态系统与海洋生态系统之间的重要界面，在这里人为活动对溶解有机物质（DOM）及其相关微生物过程有着显著影响。然而，DOM与微生物相互作用对各种人类活动的响应仍不够清楚。在这项研究中，我们考察了受农业径流、污水和工业废水影响的湛江湾表层水中的物理化学参数、DOM的光学性质以及微生物群落结构。这种模式可以归因于农业径流和污水输入的影响。富含营养物质的陆地输入与类腐殖质和类蛋白质荧光DOM（FDOM）以及高分子量芳香色质DOM（CDOM）的增加有关，同时伴随着蓝细菌和热塑性细菌的富集。相比之下，在湾的下游区域，工业活动，特别是钢铁厂的废水排放，导致了类腐殖质和类蛋白质FDOM的增加，以及低芳香性CDOM的出现。此外，疣微菌门的增加和腐殖化指数的升高表明DOM可能经历了分解过程，而不仅仅是原位生成。多元分析（PCA、RDA）证实了物理化学参数、DOM性质与微生物群落组成之间的强相关性。总体而言，这些发现表明人为活动主要塑造了DOM的特征，进而影响了微生物群落的结构，突显了人为活动在调节沿海生物地球化学中的级联效应。本研究阐明了人为改变的DOM组成如何影响微生物群落组装的机制路径，为理解人为影响下的沿海生态系统中DOM动态与微生物生态之间的耦合提供了见解。
引言
海洋在全球碳循环中起着至关重要的作用，其有机碳储库中储存了约662Pg的碳（Raymond和Spencer，2015年）。溶解有机物质（DOM）是海洋有机碳库的主要组成部分，影响着海洋中的碳储存和周转（Fellman等人，2010年；Hedges，1992年；Hedges等人，1997年）。DOM是水生系统中复杂的有机化合物混合物，其中能够吸收光的部分被称为芳香溶解有机物质（CDOM）。部分CDOM具有蓝色荧光特性。当受到短波长光的激发时，蛋白质、芳香烃和氨基酸分子中的电子会跃迁到激发态，随后返回基态，并在较长波长下发出荧光。这些荧光成分统称为荧光溶解有机物质（FDOM）。
沿海地区是陆地与海洋之间的关键界面，每年接收约0.20-0.25Pg的陆地DOM输入（Hansell，2013年），并将其中约50%输出到开阔海域（Guo等人，2020年）。除了陆地输入外，营养物质的流入还促进了初级生产，生成了本土DOM（Conley等人，2009年；Cloern等人，2014年；Asmala等人，2018年）。这些自然过程与微生物活动密切相关，并受到环境因素的调节。然而，在受人类活动影响的沿海环境中，DOM的组成和来源发生了显著变化，从而改变了DOM与微生物的相互作用。例如，农业径流带来了大量的氮和磷丰富的营养物质和有机物，从而增加了DOM的水平并改变了微生物的新陈代谢（Le等人，2016年；Smith等人，2021年；Graeber等人，2015年）。工业活动可能通过废水排放引入芳香化合物或金属复合有机物，从而影响DOM的荧光特性及其微生物利用途径（Park等人，2010年；Li等人，2021年）。城市废水排放显著改变了DOM的组成，进而驱动了微生物群落结构的变化，并促进了特定类群的响应（Yu等人，2020年）。然而，人类活动如何介导这些相互作用的机制仍不清楚。因此，本研究重点关注在人为压力下DOM如何影响微生物群落，旨在阐明DOM在调节碳循环和生态系统功能中的潜在作用。
湛江湾是中国南海西北部的一个代表性半封闭海湾，其特点是多样化的人为活动导致了明显的环境扰动空间梯度（Zhang等人，2022年；Zhong等人，2022年；Lu等人，2024a）。因此，湛江湾是研究多种人为压力对沿海生物地球化学过程交互效应的理想区域。虽然之前的研究主要集中在人为活动对DOM（Zhong，2023年；Zhong等人，2022年）或微生物群落（Liu等人，2024a）的单独影响上，但在系统理解不同类型的人为活动如何交互调节DOM分布和微生物群落及其在半封闭海湾中的耦合机制方面仍存在显著空白。本研究利用湛江湾作为案例研究，结合激发-发射矩阵（EEM）荧光光谱学、平行因子分析（PARAFAC）和16S rDNA测序，系统研究了在不同人为活动影响下微生物群落、环境因素和DOM之间的相互作用。
研究区域
湛江湾位于中国南海西北部（21°00'-21°40′N，110°30′-110°65′E），是一个典型的半封闭热带海湾，表面积约为490平方公里，平均深度为18米（Lu等人，2024a）。湛江市的快速经济发展导致了海湾内扰动模式的明显空间异质性。特别是湛江湾的上游区域（以下简称上游区域）主要受到……
物理化学参数的分布
上游区域的物理化学参数（如温度和盐度）和DOM组成与下游区域有所不同（图2和图3）。因此，研究区域被划分为上游区域（站点T1-T5）和下游区域（站点S1-S10），这种划分与之前的研究结果一致（Lu等人，2024年）。
温度从上游区域向下游区域逐渐降低。上游区域的平均温度为28.61 ± 0.21°C（范围从28.33到……
人为活动对DOM特征的影响
沿海地区的DOM组成非常复杂，主要由外源输入（如陆地来源）和内源生物过程共同塑造。陆地DOM主要通过河流、地表径流和市政污水进入沿海地区，其组成受到人为活动的影响（Hur等人，2007年）。相比之下，内源DOM主要来源于生物活动，包括浮游植物代谢、藻类裂解和微生物……
结论
本研究描述了湛江湾DOM的光学性质，并探讨了不同类型的人为活动如何调节关键环境参数，从而影响DOM组成的空间变化。我们的结果显示，受农业径流影响的湾头区域接收了大量陆地输入，导致类腐殖质和类蛋白质DOM成分的显著富集。而向湾中部移动时，陆地影响减弱，DOM……
作者贡献声明
邓思怡：撰写——初稿、可视化、验证、软件使用、方法论、正式分析。周鑫：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、监督、方法论、正式分析、概念构建。郑月初：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、软件使用、方法论、调查、数据管理、概念构建。赵慧：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理、资金提供
未引用的参考文献
《质量监督管理》，2007年；Fu等人，2020年；Johnson等人，2011年；Liu等人，2022a；Liu等人，2024c；Tranvik等人，2009年；Zhou等人，2024年；Zhou等人，2021年。利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了研究生实践创新能力提升计划（10）培养项目的支持。
