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在气候变化和人类活动双重影响下容易引发湖泊、水库藻类水华,严重威胁生态系统稳定性和供水安全。真核浮游生物作为水生态系统食物网的重要组成部分,在水体自净和水质稳定方面发挥关键作用。水生态系统中,真核浮游生物具有很高的物种多样性,包含少量的优势种和大量的稀有种。稀有种是指群落中相对丰度小于万分之一的低丰度物种,传统观点认为稀有种的生态功能与作用相对处于次要地位。然而,我们对优势和稀有真核浮游生物对蓝藻水华的响应规律及其物种间共存关系的认知还十分有限。

本项目参加单位中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组(杨军团队)采用高通量DNA测序技术和生态统计方法,比较分析蓝藻水华期和水华后优势和稀有真核浮游生物亚群落组成的时空分布特征、解析影响群落组成变化的控制因子,并结合网络分析揭示优势和稀有真核生物间的互作关系与机制。研究表明,蓝藻水华事件显著地改变了稀有种亚群落的组成和多样性,但并未显著影响优势种的多样性。稀有种的多样性显著高于优势种,而且每个时期特有的分类单元、指示物种均属于稀有种。进一步分析发现浮游生物群落构建过程符合中性模型,但稀有种亚群落与环境因子变化相关性更强、表现出更强的物种演替。从网络特性来看,稀有种与优势种之间无显著差异,但关键物种均属于稀有种,说明稀有种对群落构建发挥着不可替代的作用。稀有种与优势种之间的网络关系是非随机的、具有模块结构,而且网络中模块间的连接点和模块内部的中心节点几乎全部为稀有种,这些重要节点的丧失将会使网络解体;更重要的是,稀有种与优势种之间的共存关系以正相关为主,总(有机)碳是对物种间关系驱动效应最明显的环境因子,表明稀有种和优势种之间的协同作用可能在维持生物群落稳定和生态功能方面发挥重要作用。该研究不仅提高了人们对湖库生态系统中真核浮游生物群落构建和生态学机制的认知水平,而且为解析水生态系统结构和功能稳定性等问题提供了新的研究视角。



本研究成果由本项目第三课题(2017YFA0605203)第一资助,发表于生态学领域TOP期刊《The ISME Journal》Xue YY, Chen HH, Yang JR, Liu M, Huang BQ,Yang J*. 2018. Distinct patterns and processes of abundant and rare eukaryoticplankton communities following a reservoir cyanobacterial bloom. ISME Journal12: 2263–2277 (2018.05.01) DOI: https://doi.org/10.1038/s41396-018-0159-0 (SCI 一区,IF=9.520),项目骨干杨军研究员为通讯作者。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41396-018-0159-0