水库与天然湖泊的微生物生态差异：基于全球尺度下细菌多样性增强但共生网络稳定性降低的meta分析

这篇综述通过全球尺度meta分析（872样本/38国），系统比较了水库与天然湖泊微生物组的生态差异。研究发现：水库细菌群落具有更高α多样性（Chao1/Shannon指数），但微生物共现网络（Co-occurrence network）的复杂性和稳定性显著低于湖泊；结构方程模型（SEM）显示水库群落受降水/蒸散发/pH驱动，而湖泊主要响应水温/面积变化；值得注意的是，水库富集人类传染病（如KEGG通路）和神经退行性疾病相关功能基因。该研究为人工水体生态管理提供了微生物学依据。

　　

Highlight

当前全球已建成超过14.1万座大坝（Ruan等，2024）。作为特殊的人造水体，水库在提供经济服务的同时深刻影响着生态平衡。本研究通过比较水库与天然湖泊细菌群落的多样性、组成、共生网络特征及功能差异，揭示了人类活动对水生微生物生态的深层影响。

Global patterns of bacterial diversity

研究区域划分为湖泊区（LZ，355样本）和水库区（RZ，472样本）。α稀释曲线（Rarefaction curve）显示测序深度已覆盖绝大多数ASV（图S2）。与湖泊相比，水库表现出：

• 显著更高的Chao1指数（p<0.01）和Shannon多样性（p<0.05）

• 更低的共现网络节点连接度（Average degree）和模块性（Modularity）

• 增强的种间竞争（Competition index提升37.6%）

Discussion

水库细菌群落的结构方程模型（SEM）显示：年降水量（β=0.32）、蒸散发（β=0.28）和pH（β=0.19）是主要驱动因子，而湖泊群落主要受水温（β=0.41）和表面积（β=0.33）调控。功能预测（PICRUSt2）表明水库显著富集：

• 抗生素耐药基因（ARGs，+24%）

• 阿尔茨海默病相关通路（ko05010，p<0.001）

• 结核分枝杆菌感染基因（+18.7%）

Conclusion

本研究通过meta分析揭示：

1. 水库建设提升了微生物分类多样性，但降低了共生网络的复杂性和稳定性

2. 水库细菌群落对环境变化更敏感，而湖泊群落具有更强的生态韧性

3. 水库富集人类疾病相关功能基因，提示需关注人工水体的潜在健康风险