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为探究水、沉积物和河岸土壤中细菌群落多样性及组装过程差异，以及丰富（AT）和稀有（RT）细菌类群的情况，研究人员对乌江 26 个位点采样研究。结果显示不同栖息地细菌群落有差异，AT 和 RT 群落模式不同。该研究有助于理解微生物生物地理学。
在神秘的河流生态系统中，细菌群落就像隐藏在幕后的 “生态工程师”，默默地影响着整个生态环境的稳定与发展。细菌群落由少量丰富类群（AT）和众多稀有类群（RT）组成，它们在生态系统中发挥着各自独特的作用。以往，大量研究聚焦于丰富类群，因为其生态意义重大且分布广泛。然而，近年来，稀有类群的重要性逐渐被揭示，它们不仅是功能多样性的 “宝库”，还能在环境扰动时增强群落稳定性，是生态系统维持韧性的关键 “缓冲器”。
河流作为连接水、沉积物和河岸土壤的重要纽带，其不同栖息地的细菌群落存在显著差异。但目前，关于高原河流生态系统中 AT 和 RT 亚群落的组装机制研究较少，尤其是在岩溶地区这种生态敏感且水文复杂的区域。不同栖息地细菌群落多样性和组装过程究竟如何不同？AT 和 RT 细菌类群在其中又扮演着怎样的角色？这些问题就像一团迷雾，笼罩在科研人员心头，亟待解决。
为了揭开这些谜团，来自国内的研究人员将目光投向了乌江 —— 长江的重要支流，也是岩溶地区的关键河流系统。他们沿着乌江干流选取 26 个位点，在 2023 年 7 - 8 月展开了一场深入的探索之旅。
研究人员在每个采样点采集水、沉积物和土壤样本，通过一系列先进的技术手段，对样本进行全面分析。其中，主要的关键技术方法包括：利用 GPS 记录采样点经纬度，现场测定水温（Temp）、溶解氧（DO）、pH、电导率（Cond）等环境参数，采集样本后进行化学分析测定总氮（TN）、总磷（TP）等指标；采用特定试剂盒提取样本中细菌的 DNA，对细菌 16S rRNA 基因 v4 - v5 区域进行扩增，在 Illumina Miseq 平台进行高通量测序，之后对测序数据进行处理分析；运用多种统计分析方法，如主成分分析（PCA）、置换多元方差分析（PERMANOVA）等，探究细菌群落与环境因素的关系及群落组装过程。
研究结果如下：
- 环境因素：乌江 26 个采样点呈现明显的海拔梯度，上游海拔高，下游海拔低。环境参数如 TSI、温度、TN、TP 等呈现显著空间变化。PCA 分析表明，PC1 和 PC2 共解释了总方差的 54.07%，不同海拔组的环境条件存在差异，低海拔的 C 组营养水平较高。
- 细菌群落结构：研究共检测到 12,962 个 OTU，AT 虽占总 OTU 比例小，但在相对丰度上占主导，尤其在水中。RT 在各栖息地总体丰度贡献低。AT 生态位最宽，RT 和 IT 生态位较窄。不同栖息地优势细菌门大致相同，但相对贡献有差异，且 IT 和 RT 群落更具栖息地特异性。
- 群落多样性：沉积物群落细菌多样性和系统发育丰富度最高，水群落最低。IT 和 RT 群落对沉积物和土壤的群落多样性贡献大。水群落多样性在各丰度类别均显著低于沉积物和土壤。
- β - 多样性和空间分布模式：水的总 β - 多样性（βTot）最高，沉积物最低，βBal 是 βTot 的主要贡献者，反映出物种周转是群落组成变化的主要原因。PERMANOVA 和 PERMDISP 结果显示，水与沉积物 / 土壤的细菌群落组成和分散存在显著差异，而沉积物和土壤之间差异不显著。Mantel 测试表明，只有水样本的细菌群落存在显著距离衰减关系，且温度和磷酸盐是影响细菌群落分布的关键环境因素。
- 群落组装过程：不同栖息地和丰度组的细菌群落组装过程差异显著。水中主要是随机过程，沉积物和土壤中主要是确定性过程。AT 在水中受扩散限制（DL）和异质选择（HeS）影响，在沉积物和土壤中受非主导过程影响；RT 在水中受 HeS 和均质扩散（HoD）影响，在沉积物和土壤中受均质选择（HoS）影响。
研究结论和讨论部分指出，环境过滤对 AT 的塑造作用明显，对 IT 和 RT 的选择压力较弱或不同。RT 虽竞争力弱、生态位窄，但在维持群落稳定性方面意义重大，其功能冗余可在环境变化时发挥补偿作用。水细菌群落空间异质性大，受 RT 影响显著，表明 RT 受环境选择和扩散限制更强，而 AT 分布更广。此外，地理距离对水细菌群落影响显著，对沉积物和土壤细菌群落影响不明显，主要是因为人类活动干扰。同时，温度和磷酸盐是影响细菌群落的主要环境因素，海拔对水和沉积物细菌群落影响较大，对土壤影响较小。
该研究成果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》，其重要意义在于揭示了乌江不同栖息地细菌群落的组装特征，让人们对河流生态系统中细菌的生态角色有了更深入的理解。这不仅有助于完善微生物生物地理学理论，还为河流生态系统管理提供了科学依据。研究强调了将微生物群落动态，尤其是稀有类群纳入管理的重要性，为保护河流生态环境、制定合理的管理策略指明了方向，对维护生态平衡、保障生态系统健康发展具有重要的指导价值。
