综述：雪中糖类及其来源与微生物代谢相关命运的研究

这篇综述系统探讨了雪层（snowpack）作为碳循环动态界面的关键作用，聚焦大气沉积糖类（如葡萄糖、甘露醇）和生物质燃烧标志物（如左旋葡聚糖）的输入、转化及微生物代谢机制。文章强调季节性雪层通过微生物活动（如固碳、呼吸作用）驱动碳再分配，并指出冰雪档案（ice core）中糖类标记物对重建古环境（如植被演替、火灾事件）的价值，同时警示气候变化对雪层生态系统功能的潜在破坏。

　　

雪层与全球碳循环

季节性雪层作为大气与陆地生态系统的动态界面，通过湿沉降和干沉降积累营养物质、污染物及微生物。尽管其碳储存能力不及冰川或永久冻土，但雪层在融化期释放的溶解有机碳（DOC）显著影响下游水域。微生物活动在亚零度环境下持续进行，包括蓝藻（cyanobacteria）的光合固碳和甲烷循环，而雪层深度变化会调控土壤微生物群落对有机质的分解效率。

有机碳沉积与雪中研究价值

雪层持续接收大气颗粒物（PM_2.5/PM₁₀），其中糖类作为有机组分可追溯生物源（如植物碎屑、真菌孢子）与非生物源（如生物质燃烧）。葡萄糖因其结构稳定性成为主要单糖，而甘露醇和阿拉伯糖醇（arabitol）是真菌活动的标志物。左旋葡聚糖（levoglucosan）与甘露聚糖（mannosan）的比值（L/M）能区分软硬木燃烧来源，为冰芯研究提供火灾事件的关键证据。

雪层内糖类的原位循环

雪层微生物（如绿藻Chlamydomonas、细菌Pseudomonas）通过胞外多糖（EPS）分泌和渗透调节物质（如海藻糖）改变糖类组成。例如，绿藻死亡后释放的淀粉成为细菌优先降解的高分子底物。低温适应性昆虫（如雪蚤Chionea）分泌的甘油和葡萄糖具有抗冻功能，这些生物交互作用共同塑造雪层化学特征。

季节与地理因素的影响

春季气溶胶以植物源性葡萄糖为主，秋季真菌源性多醇（如甘露醇）占比升高。城市区域气溶糖类浓度显著高于农村，其中海藻糖（trehalose）富集反映土壤再悬浮效应。南极远程传输的葡萄糖/左旋葡聚糖比值>9，表明当地微生物活动主导糖类来源，而格陵兰冰芯中的左旋葡聚糖可追溯至北美森林火灾。

从雪到冰的糖类保存

积雪经压实作用转化为粒雪（firn）并最终形成冰，封存气泡中的CO₂和δ¹⁸O等气候指标。糖类在冰芯中的保存受微生物代谢干扰，如细菌对低分子量糖类的优先利用可能扭曲原始沉积信号。当前气候变暖导致阿尔卑斯山雪层持续时间每十年减少5-7天，威胁冰冻档案的完整性。

未来挑战与展望

亟需量化微生物糖代谢速率及其对碳释放时序的影响，结合稳定同位素标记（如δ¹³C）区分大气输入与原位转化。发展雪层-大气耦合模型将有助于预测碳循环对积雪消退的响应，而多组学技术（如宏基因组学）可揭示关键功能菌群（如多糖降解菌Bacillus）的生态角色。