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在全球气候变化下，河流干涸加剧，生物多样性受损，但其对河流功能的影响不明。研究人员以人工溪流生物膜为对象，探究不同干涸时长下生物膜群落多样性与功能变化。发现 60 天是关键干涸时长，长期干涸后生物多样性与生态系统功能解耦，社区组装对多功能性作用更突出135。该研究拓展了相关理论知识。
在地球的生态画卷中，河流生态系统宛如灵动的笔触，描绘着生命的繁荣与律动。然而，全球气候变化的 “大手” 正悄然改变着这一切。如今，河流干涸现象愈发频繁和严重，就像河流生态系统的 “健康密码” 被打乱。生物多样性在这场变化中逐渐流失，可令人疑惑的是，生物多样性的减少到底会给河流生态系统的功能带来怎样的影响呢？这个问题就像一团迷雾，笼罩在生态学家们的心头，亟待驱散。
为了揭开这层神秘的面纱，河海大学等研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们聚焦于河流生态系统中的生物膜，开展了一项意义非凡的研究。最终，他们收获了一系列重要结论，这些发现不仅填补了知识的空白，还为生态保护提供了新的理论依据。相关成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》杂志上。
在这场科研探索中，研究人员采用了多种关键技术方法。他们精心采集生物膜样本，运用 DNA 测序技术分析微生物群落组成；借助部分最小二乘法路径模型（PLS-PM）剖析影响生态系统多功能性的因素；通过计算微生物群落的 beta 多样性、网络分析以及构建中性群落模型等手段，深入探究微生物群落的变化规律789。
下面让我们深入了解一下具体的研究结果：
- 生物膜功能在不同干涸时长后的复湿响应：研究发现，生物膜多功能性指数在干涸时长增加至 60 天时上升，之后不再增加。氮、碳、磷代谢指数也呈现类似趋势。经分析可知，60 天是一个关键的干涸时期，此时生物膜代谢活动如 BGLU、NADH 等达到峰值，之后随着干涸时间延长而下降，而生态系统代谢则相反2。
- 微生物网络和群落组装机制的变化：通过分析，所有样本的稀疏曲线趋于饱和，说明测序工作量足够。中性群落模型拟合结果显示，随机性在生物膜群落组装中的作用逐渐增强，尤其是在干涸 60 天后。零模型表明，未占优过程和扩散限制是藻类、细菌群落组装的重要驱动因素，而未占优过程在真菌群落组装中始终占主导地位。不同生物膜组分的网络模块化随干涸时长先降低后升高，在 20 天或 60 天左右出现明显拐点4。
- 不同干涸时长对生物多样性与多功能性关系的影响：基于生物膜功能和生物多样性变化的关键干涸期 60 天，研究人员划分了短期和长期干涸组。结果显示，长期干涸显著影响了生物多样性与生态系统功能（BEF）的关系以及群落组装机制与生态系统功能的关系。长期干涸后，生物多样性与生态系统功能解耦，群落组装对功能的贡献更大，特别是对磷循环3。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，60 天左右的河流干涸关键期显著改变了生物膜群落的生物多样性和多功能性。这一发现凸显了微生物群落对短期干涸的适应能力，此时生物多样性对生态系统过程影响显著；而在长期干涸条件下，生态系统多功能性对群落组装的依赖性增强，这意味着微生物群落的结构动态在环境压力下对维持生态系统多功能性至关重要6。
同时，该研究强调了随机过程在群落组装中的重要性，尤其是在长期干涸条件下，它可能导致群落组装与生态系统多功能性之间的相互作用发生重构。然而，研究也存在一定局限性，室内模拟实验环境与自然河流生态系统存在差异，后续还需在不同生态系统中开展更严格的测试和野外实验1011。
总体而言，这项研究为我们理解河流生态系统在干涸胁迫下的变化提供了重要线索，让我们看到了生物多样性、群落组装与生态系统功能之间错综复杂的关系，为生态保护和管理指明了新的方向，有助于我们更好地守护河流生态系统的健康与稳定。
