青藏高原湖泊微生物季节空间分布特征及其与气候环境的关系

对位于青藏高原不同气候带的三个湖泊（班公错、纳木错和然乌湖）中微生物的四个主要类群：真核微型浮游藻类、蓝细菌、异养细菌和浮游病毒进行定时定点全年连续观测和一年一次的湖泊多断面综合考察，应用流式细胞和分子生物学技术，检测分析湖泊微生物的数量和群落结构；在空间上，揭示青藏高原不同气候带中湖泊微生物的群落特征；在时间上，揭示高原湖泊微生物的季节和年际变化特征；结合湖水的营养状况、物理化学性质、气象因素，对不同湖泊中微生物在不同季节和年度的变化进行对比研究，揭示青藏高原不同气候带中湖泊微生物特征及其与气候环境的关系。

青藏高原具有地球上海拔最高，数量最多和面积最大的高原内陆湖群，微生物在湖泊生物地球化学循环中起着重要的作用，且对气候环境变化有着敏感的响应，但对于青藏高原湖泊中微生物的时空分布特征及与气候环境的关系缺乏了解。本项目应用流式细胞和分子生物学技术分析了纳木错和然乌湖湖水中微生物数量、多样性和群落组成的季节变化特征，并进行了大范围高原面上30个湖泊水体及沉积物中微生物多样性调查，结合不同气候带的气象环境因子、不同湖水理化性质的研究，揭示了不同湖泊微生物群落与气候环境的对应关系。本项目研究发现：1）青藏高原湖水中细菌既有广泛分布于世界各地湖泊的典型淡水菌，又有高原湖泊特有的细菌类群。不同湖水中细菌群落组成主要受湖水的盐度和叶绿素含量控制。2）湖内水中细菌的空间变化与湖水的理化性质密切相关，班公错、纳木错、然乌湖湖水中细菌群落组成的空间显著差异受湖水的离子、可溶性有机碳、氮和叶绿素浓度控制。3）湖水中细菌的季节变化受温度、冰盖、冰川融水的输入、微型浮游藻类丰度和营养物质浓度的影响，细菌丰度夏高冬低，不同的细菌类群占据不同季节的生态位。4）青藏高原湖泊沉积物中细菌群落结构由pH和地理距离共同驱动，而沉积物中古菌的群落结构则主要受沉积物盐度的控制。5）青藏高原湖泊沉积物和湖滨湿地中存在多样化的产烷古菌和产甲烷途径，在其他湖泊中非常稀少的甲基型产烷在高原湖泊中占有一定地位。产烷古菌的群落组成和产甲烷途径都受盐度控制，淡水的班公错湖泊沉积物和湿地甲烷主要产自乙酸，咸水湖阿翁错和公珠错则主要产自二氧化碳和氢气。通过本项目的研究，基本明确了青藏高原不同气候带中湖泊微生物群落及其季节变化特征，初步阐明了青藏高原湖泊微生物的时空分布特征及其与气候环境的关系。