珍稀藻类物种在生态系统稳定性与多样性中被忽视的关键作用:胡焕庸线以东淡水湖泊的例证

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Ecological Indicators 7.0

编辑推荐:

  为探究淡水生态系统中常见与珍稀藻类的生态作用差异,研究人员以胡焕庸线以东 26 个湖泊为对象,分析其群落结构与环境响应。发现常见藻类主导群落动态,珍稀藻类通过 “存在 - 缺失模式” 维持系统稳定,且其多样性与养分呈负相关。该研究为保护淡水生态提供新视角。

  

论文解读


在淡水生态系统的广袤世界里,微小的藻类如同看不见的守护者,维系着整个水域的健康平衡。然而,长期以来,科学家们的目光大多聚焦于那些数量庞大、分布广泛的 “优势种”,如蓝藻(cyanobacteria)等常见藻类,却往往忽视了那些默默存在于生态网络边缘的珍稀藻类。这种研究偏差使得我们对淡水生态系统的认知存在巨大缺口:当环境剧变来临时,这些不被重视的 “边缘群体” 是否隐藏着维持系统稳定的关键密码?它们与优势种之间又存在怎样微妙的互动关系?在全球变暖与水体富营养化日益严峻的当下,解开这些谜题对于保护淡水生态系统的多样性与 resilience(恢复力)至关重要。

为填补这一认知空白,中国研究人员以胡焕庸线以东的 26 个淡水湖泊为研究阵地,展开了一场关于 “常见藻类(common algal genera)与珍稀藻类(rare algal genera)生态角色” 的深度探索。这项研究成果发表在《Ecological Indicators》,为我们揭示了淡水生态系统中被长期忽视的 “隐秘力量”。

研究方法概览


研究团队采用多维度技术手段解析藻类群落与环境关联:

  • 样本采集与理化分析:于 2023 年 10-12 月采集湖泊水样,利用 YSI 水质测试仪测定水温(WT)、溶解氧(DO)等参数,依据国家标准检测总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH??-N)等养分指标。
  • 藻类分类与组学分析:通过显微镜计数结合 Lugol’s 固定液固定,鉴定 67 属藻类(分属 7 门);运用宏基因组测序技术,分析微生物群落结构。
  • 生态网络与统计模型:借助 R 语言平台,通过主坐标分析(PCoA)、冗余分析(RDA)、LASSO 回归及分段结构方程模型(pSEM)等,解析群落动态、环境响应及物种互作网络。

研究结果揭示


3.1 群落结构差异:丰度与存在的博弈

研究共识别出 67 属藻类,其中 32 属为常见藻类(出现频率 > 80%),35 属为珍稀藻类。常见藻类以占比超 75% 的总丰度主导群落结构,其丰度变化直接驱动群落整体动态(PCoA 显示丰度数据解释率达 14.57%+11.12%)。而珍稀藻类虽丰度低,却凭借更高的 Indicator Value(IndVal,指示值)展现独特生态重要性,如 Dolichospermum 仅在少数湖泊出现,却对初级生产贡献显著。二进制数据(存在 - 缺失)分析表明,珍稀藻类的 “有无模式” 是群落结构分异的关键,其样本距离与丰度数据的相关性达 r=0.68(p<0.001),揭示其通过 “存在与否” 而非 “数量多寡” 影响群落组成。

3.2 生态功能分野:多样性的双重守护者

物种删除实验揭开功能分工的奥秘:随机删除珍稀藻类对 Pielou’s 均匀度指数影响稳定,而常见藻类的移除则显著降低 Shannon 多样性指数,表明前者主司群落均匀性维持,后者支撑整体多样性。功能多样性(FRic)分析显示,移除 5 种常见藻类可导致 FRic 显著下降,而珍稀藻类的逐步删除仅引发轻微波动,暗示常见藻类是基础功能的主要提供者,珍稀藻类则通过低冗余功能 trait(特征)增强系统韧性。值得注意的是,珍稀藻类的总 β 多样性(尤其是 Richness Difference,RichDif)显著高于常见藻类,其地理分布的局限性使其更易受环境胁迫威胁。

3.3 微生物网络的边缘力量

在藻类 - 微生物共生网络中,常见藻类占据核心节点,而珍稀藻类多位于网络边缘,与特定微生物形成专属互作。例如,珍稀藻类 Rhabdoderma 与 Candidatus、Nitrospirota 细菌的关联独立于其他物种,其移除会导致这些专属微生物从网络中永久消失。随机删除实验表明,常见藻类的移除会引发网络节点与边数的显著减少,而珍稀藻类的缺失仅对边数影响较小,凸显核心种的冗余性与边缘种的独特性。这种 “核心 - 边缘” 结构揭示,珍稀藻类通过维持特异性微生物互作,为网络注入抗干扰能力,抵御外来物种入侵。

3.4 环境响应的跷跷板效应

面对营养盐胁迫,两类藻类展现截然相反的生存

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号