气候变化与微塑料对亚马逊溪流凋落物真菌群落的协同效应：孢子产量与分解功能的双重影响

本研究针对气候变化与微塑料(MPs)对热带淡水生态系统的复合影响，通过微宇宙实验揭示了二者对凋落叶真菌孢子产量、群落组成及微生物分解的独立与协同效应。结果表明：气候变暖与MPs协同抑制孢子产量，但真菌多样性未受影响；群落组成与分解速率受独立调控，表明真菌类群对人为胁迫的差异耐受性。该研究为预测热带溪流碳循环对全球变化的响应提供了新证据。

　　

论文解读

在亚马逊雨林的溪流中，凋落叶的分解是维持生态系统能量流动和养分循环的核心过程，其中水生丝孢菌(aquatic hyphomycetes)等真菌群落扮演着关键角色。它们通过孢子(conidia)释放和酶解作用，将粗颗粒有机质转化为细颗粒，直接影响碳循环和温室气体排放。然而，全球变暖（预计2040年前升温1.5°C）与微塑料污染（源自99%化石燃料的塑料生命周期贡献全球4.5%温室气体排放）正双重威胁这些微生物的功能。尤其令人担忧的是，热带淡水生态系统中真菌对复合胁迫的响应机制尚不明确。

为填补这一空白，巴西国家亚马孙研究所（INPA）的Viviane Caetano Firmino团队在《Science of the Total Environment》发表研究，通过控制实验模拟三种气候情景（对照、中度升温+高CO₂、极端升温+高CO₂）与三种MPs浓度（0、5、50 mg/L），分析其对樟科植物Nectandra cuspidata凋落叶分解过程中真菌群落的影响。研究采用微宇宙培养系统，定期检测孢子产量、真菌多样性（基于形态学鉴定）及叶片质量损失率，结合多元统计解析环境因子与生物参数的关联。

主要结果

1. 孢子产量的协同效应
在中等气候情景下，低MPs浓度（5 mg/L）使孢子产量提升32%，但极端气候下高MPs（50 mg/L）导致产量下降26%。这种非线性响应表明，轻度胁迫可能刺激真菌代谢，而复合极端胁迫则产生毒性抑制。

2. 群落组成的独立性变化
非度量多维尺度分析(NMDS)显示，气候与MPs分别驱动真菌群落重构：升温促进Tetracladium属优势度，而MPs增加Anguillospora等耐污物种丰度。但物种丰富度无显著变化，暗示功能冗余可能缓冲多样性损失。

3. 分解速率的差异化调控
微生物分解率在极端气候下降低19%，而高MPs单独使分解延迟12%。这种非叠加效应可能与胞外酶活性抑制相关，如漆酶(laccase)在MPs组下降更显著。

结论与意义

该研究首次揭示气候与MPs通过不同通路影响热带溪流分解功能：气候直接抑制代谢活性，MPs则通过改变群落结构间接作用。尽管真菌多样性未受损，但优势类群更替可能导致生态功能偏移，例如耐污物种主导可能降低凋落叶作为无脊椎动物食物的质量。这一发现为理解亚马逊流域碳循环对全球变化的敏感性提供了微生物尺度证据，强调需将MPs纳入气候模型的生态效应评估。研究同时警示，塑料污染与气候变化的协同作用可能加速热带淡水生态系统的功能退化。