亚高山湖泊原生动物群落多样性的时空格局与分布模式

Protozoans are important regulators of microfood circulation through their own survival, feeding and activities changing the properties and structures of other microbial communities, affecting substance migration and energy flow. Protozoans are single celled animals that are exposed to the environment through cell membrane. They will respond to environmental changes in a short and rapid way. Therefore, protozoan can be used as an important indicator for lake ecosystem health assessment. Shanxi Ningwu subalpine natural lakes, is one of the three sub alpine lakes of China, is also the only lakes in North China. The region is located on the edge of the East Asian monsoon region and is sensitive to the change of precipitation driven by the East Asian summer monsoon. In this project, we want to study the structural diversity, functional diversity and spatial-temporal dynamics and geographical distribution pattern of protozoan communities in subalpine lakes and their adaptation mechanisms to environmental changes. In the study high throughput sequencing, functional gene chip and fluorescence quantitative technology will be used. We use the directive function of the protozoan community on environmental changes to reveal the effects of environmental changes on the distribution pattern and diversity of microbial communities.The aim is to provide new data support for the change of biodiversity and the sharp decrease in biodiversity in global climate change.

原生动物通过自身的生存，取食和活动改变其它微生物群落的属性和结构，影响物质迁移与能量流动是微食物循环中的重要调节者。原生动物通过细胞膜与环境接触，会对环境变化作出短而迅速的反应，因此可作为湖泊生态系统健康评价的重要指示因子。山西宁武天然亚高山湖泊群，是中国三大亚高山湖泊群之一，也是华北地区唯一的湖泊群。该区域位于东亚季风区边缘，对东亚夏季风所驱动的降水量的变化响应敏感。本项目主要通过高通量测序、功能基因芯片以及荧光定量等技术研究亚高山湖泊水体和底泥中的原生动物群落结构多样性和功能多样性及其对环境变化的适应机制，以及原生动物群落的时空动态和地理分布格局。利用原生动物群落对环境变化敏感的指示作用，揭示环境变化对微生物群落分布格局和多样性的影响；旨在为全球气候变化造成生物多样性分布格局变化和多样性锐减提供新的数据支持。

全球变化导致淡水生态系统退化严重，生物多样性受到威胁，从而对生态系统的功能产生深远影响。为了维持生物多样性和关键的生态系统进程,淡水生态系统的保护和功能稳定性研究已成为重要的生态议题。湖泊中的微生物作为湖泊生态系统的重要组成部分，其具有调节区域气候、记录区域环境变化、维持区域生态系统平衡等特殊功能。本项目通过研究亚高山湖泊群中微生物群落的时空动态和相互作用关系，揭示了气候变化对湖泊生态系统微生物群落的影响程度，主要研究结果有：（1）数量稀少的特有类群决定了细菌群落在不同湖泊间的分布模式，表明了特有类群在维持细菌群落结构和功能方面的重要性（2）在亚高山湖泊群中，不同湖泊间真菌群落的空间分布格局差异显著。这种差异性主要是物种间的相互作用和环境筛选的结果，表明在不同湖泊中环境因子的筛选过程和物种间的相互作用强度不同，从而造成真菌群落结构的差异。（3）季节性冻融显著改变了湖泊微生物群落的组成和结构。湖面结冰后不论是细菌群落、真菌群落还是原生动物群落，其组成和多样性均显著降低，湖面结冰引起的水温降低和营养物质的减少，导致微生物群落组成和结构发生了改变。（4）在冻融过程中微生物群落间的相互作用关系发生了改变。湖面结冰后微生物群落间的相互作用关系减弱，细菌群落的数量减少，导致真菌和原生动物的相对作用增强，表明在季节变化过程中微食物网的结构和功能在发生变化。研究结果揭示了亚高山湖泊稳态转化导致的湖泊微生物多样性维持机制的变化过程，为深入了解湖泊生态系统中微生物群落相互作用过程的机制提供数据支持，进而加深了解湖泊稳态转换的生态环境效应。