巴塔哥尼亚泥炭地原生生物生态研究:pH、有机磷和硫酸盐作为未受干扰生态系统中有壳变形虫多样性的关键驱动因素

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:ZooKeys 1.4

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  本研究针对智利巴塔哥尼亚偏远地区泥炭地生态系统中有壳变形虫(testate amoebae)的多样性驱动机制展开研究。通过调查5个近原始泥炭地,研究人员发现有机磷(P-org)、pH和硫酸盐是塑造群落结构的关键环境因子,β多样性分析显示物种空间周转(βSIM )是主要驱动因素(贡献率82.34%)。该研究填补了南半球泥炭地微生物生态学空白,为这类碳汇生态系统的保护提供了科学依据。

  

在全球气候变化背景下,泥炭地作为关键的碳汇生态系统,其微生物群落动态备受关注。然而,南半球尤其是智利巴塔哥尼亚地区的泥炭地生态研究长期处于空白状态。这些偏远地区保存着近原始状态的泥炭地,是研究自然驱动因素下微生物生态过程的理想实验室。有壳变形虫(testate amoebae)作为一类带壳的原生生物,因其对环境变化的敏感性被誉为"微生物哨兵",但它们在巴塔哥尼亚泥炭地中的分布规律和驱动机制仍属未知。

为揭示这一科学问题,Universidad de Las Américas的研究团队对智利艾森大区(44°S-49°S)5个未受干扰的泥炭地展开调查。通过采集表层苔藓样本和水样,结合形态学鉴定和多元统计分析,首次系统阐释了南半球温带泥炭地有壳变形虫群落的生态驱动机制。研究成果发表在《ZooKeys》期刊,为理解这类关键生态系统的微生物功能提供了新视角。

研究采用复合采样策略,在每个泥炭地设置10m×10m样方,采集10个随机点位的苔藓样本混合处理。水体理化参数(pH、温度、溶解有机碳DOC、有机磷P-org、硫酸盐等)通过离子色谱和ICP-OES测定。有壳变形虫经500μm筛网过滤后,通过光学显微镜进行形态学鉴定,并添加石松孢子(Lycopodium spores)进行绝对丰度计算。数据分析采用iNEXT包计算α多样性,基于Bray-Curtis距离矩阵进行nMDS排序,并通过betapart包分解β多样性组分。关键环境驱动因子通过冗余分析(RDA)识别,前两轴累计解释65.8%的变异。

采样完整性分析
基于Hill数(q=0)的稀疏-外推曲线显示,所有站点的物种累积曲线均达到平台期,证实采样强度足以捕获当地物种多样性。这为后续分析提供了可靠的数据基础。

α多样性特征
研究共记录1,325个个体,涵盖33属73种。优势属为Difflugia(11种)和Centropyxis(8种),而Alocodera、Apodera等8个属仅见单种。典型南半球物种如Apodera vas和Certesella martiali被检出。多样性指标显示,纯泥炭藓(Sphagnum)主导的P4站点物种最丰富(60种),Shannon指数达3.45;而混合植被的P5站点多样性最低(31种),反映植被类型对微生物群落的筛选作用。

β多样性格局
nMDS排序显示P5与其他站点明显分离,而P1-P3、P2-P4分别聚簇。β多样性分解表明总差异(βSOR
=0.524)主要源于物种替换(βSIM
=0.431,占82.34%),嵌套组分(βSNE
)贡献仅17.66%,证实地理隔离和环境异质性共同驱动群落分化。

环境驱动机制
RDA分析揭示有机磷(P-org)与RDA1轴呈强正相关(0.707),pH呈负相关(-0.911),两者共同解释44.59%的变异。硫酸盐通过影响离子平衡间接调控群落,其高浓度站点(P1、P3)以胶结型物种(如Difflugia bryophila)为主,可能与邻近Hudson火山(2011年喷发)的硫沉降有关。典型南半球物种如Apodera vas偏好低磷环境,而广布种Assulina muscorum在富磷生境占优,显示营养梯度对物种分布的筛选作用。

这项研究首次系统揭示了智利巴塔哥尼亚泥炭地有壳变形虫群落的构建机制。有机磷(P-org)和pH作为关键化学过滤器,通过调控微生物食物网基础资源来塑造群落结构;硫酸盐则通过改变水体离子化学施加次

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