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为探究盐渍化对滨海湿地土壤微生物的影响,研究人员以黄河三角洲为对象,通过 16S rRNA 和 ITS 测序结合生态模型,分析细菌和真菌群落。发现细菌主要受确定性环境过滤(盐度贡献 60%),真菌具更强空间依赖性,其网络稳定性更高。该研究为湿地生态保护提供科学依据。
滨海湿地作为地球关键的生态系统,在碳汇存储与海岸防护中扮演着重要角色。然而,全球气候变化背景下,土壤盐渍化正成为威胁其生态功能的重要因素。土壤微生物作为物质循环与能量流动的核心参与者,其群落结构与功能稳定性直接影响湿地生态系统的健康。但目前,细菌与真菌群落在中等空间尺度(数十公里)上的组装机制差异,以及盐度如何驱动两者的空间动态变化,仍缺乏系统性认知。例如,环境过滤与空间扩散过程在不同微生物类群中的相对作用强度尚不明确,微生物互作网络对盐度胁迫的响应机制也有待深入解析。在此背景下,揭示盐渍化梯度下微生物群落的分异规律,对预测湿地生态系统功能演变至关重要。
为填补上述研究空白,中国科研人员以黄河三角洲滨海湿地为研究区域,开展了一项关于盐度驱动下细菌和真菌群落分异机制的研究。该研究成果发表在《Environmental Research》,为理解盐渍化对湿地微生物的影响提供了新视角。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过沿 30 公里海陆梯度采集土壤样本,运用 16S rRNA(细菌标记基因)和 ITS(真菌内转录间隔区)高通量测序技术解析微生物群落组成;结合冗余分析(RDA)、方差分解分析(VPA)等生态模型,量化环境因子(盐度、养分等)与地理距离对群落变异的解释度;利用零模型分析(Null model)区分确定性过程(环境过滤)与随机性过程(扩散)的相对贡献;通过微生物互作网络分析(基于物种共现模式)评估群落稳定性,采用路径分析探讨地理距离对网络结构的间接影响。
不同环境因子和地理距离对细菌和真菌群落组成的差异影响
方差分解分析表明,土壤因子对细菌群落变异的解释度(49.2%)显著高于地理距离(13.9%),而真菌群落中地理距离的解释度相对更高(Mantel r=0.28 vs 细菌 0.06,P<0.01)。这说明细菌群落主要受确定性环境过滤主导,而真菌群落表现出更强的空间依赖性。进一步分析发现,盐度是驱动细菌群落变异的核心因子,其通过变量选择过程贡献了 60.0% 的群落分化,而真菌群落则主要由随机均匀扩散过程(44.9%)塑造。
微生物互作网络对盐度胁迫的响应差异
细菌与真菌的互作网络结构呈现显著分异。真菌网络具有更高的模块化指数(0.87 vs 细菌 0.68)和更短的平均路径长度(3.10 vs 细菌 4.90),表明其在盐度胁迫下能通过高效的模块化结构维持稳定性。路径分析显示,地理距离通过促进真菌群落的空间均质化,间接增强网络稳定性(间接效应值 0.33),而对细菌网络的影响可忽略不计。这一差异可能与真菌的孢子扩散策略和更强的盐度适应能力(如渗透调节机制)相关。
研究结论与意义
本研究揭示了黄河三角洲滨海湿地中细菌与真菌群落对盐度梯度的差异化响应机制:细菌以确定性环境过滤为主,通过快速适应盐度变化获取资源;真菌则依赖空间扩散过程维持群落稳定性,其互作网络通过高模块化结构抵御盐度胁迫。研究结果不仅深化了对微生物群落构建理论的认识,尤其是中等空间尺度下环境与空间过程的权衡机制,也为盐渍化湿地的生态管理提供了科学依据 —— 保护真菌群落的空间连通性或可成为增强湿地生态系统韧性的关键策略。此外,研究首次在三角洲生态系统中对比了微生物跨类群的组装机制,为预测气候变化下湿地碳存储功能的微生物调控提供了新方向。