青藏高原季风和西风影响区雪冰微生物与气候环境现代过程研究

The proposal will investigate the modern processes of snow/ice bacteria to climatic environment in the Palong No. 4 Glacier and Muztagata Glacier, located on monsoon and westerlies domains, respectively, on the Tibetan Plateau. We will continuously observe meteorological parameters and glacier surface energy, measure ions concentrations and bacterial abundance in the snow, and analyze bacterial community structure in the snow. After analysis and calculation, we will build atmosphere-glacier-bacterial abundance dynamic model, aiming to explore the dynamic response of snow/ice bacterial abundance to climatic environment. We will explore the correlation between the bacterial community and climatic environment by investigating the bacterial community in atmosphere, freshsnow and accumulated snow. We also study if differences exist in the dynamic response patterns of bacteria to climatic environment between the two glaciers. This study will improve the knowledge of the correlation between bacteria in the ice core and evolvement of climatic environment.

本项目拟在青藏高原季风影响下的藏东南帕隆4号冰川和西风影响下的慕士塔格冰川进行雪冰微生物与气候环境关系现代过程的研究。通过对冰川雪中细菌丰度和群落结构、气象因素、冰川物理化学性质的综合连续定点观测，综合大气、冰川表面能量和冰雪化学、细菌丰度的研究，建立大气-冰川-细菌丰度动态模型，定量揭示雪中细菌丰度与气候环境的关系；通过对冰川上大气、新降雪和积雪中细菌群落结构的观测和分析，揭示雪中细菌群落结构与气候环境的关系；通过对两个冰川的对比研究，阐明西风和季风影响下微生物丰度和群落结构对气候环境变化响应的空间格局。本项目结果将有助于进一步完善冰芯微生物指标体系，对利用冰芯微生物指标揭示青藏高原气候环境变化历史具有重要的意义。

项目执行期间进行了五个方面内容的研究，包括：季风影响区雅拉冰川与西风影响区慕士塔格和木吉冰川雪中细菌的海拔和季节变化特征；季风影响区藏东南和德木拉冰川雪中细菌多样性的不同及其月份变化特征；冰川冰尘细菌群落特征及其与气候环境的关系；冰尘微生物群落日周期演替变化的现代过程研究；青藏高原季风和西风影响区冰雪细菌群落的地理分布格局及其驱动机制。研究发现雅拉冰川与慕士塔格和木吉冰川雪中细菌具有不同的群落组成、多样性和季节变化特征，季风影响区细菌多样性具有明显的季节变化但多样性较低，西风影响区细菌多样性高但无季节变化。同在季风影响区藏东南和德木拉冰川雪中细菌多样性显著不同，德木拉冰川细菌类群的月份变化受月平均降水量的影响。老虎沟、唐古拉、玉龙三条冰川上冰尘细菌的群落受地理距离和环境因子的共同影响，但冰川环境因子的影响大于地理距离，说明环境选择是主要作用。老虎沟冰川冰尘微生物在一个月内总体群落结构未发生显著演替变化，但alpha多样性随时间呈现出先增加然后逐步减少的趋势，beta多样性表现为下降的趋势; 群落中丰富类群没有发生显著变化，而稀有类群则存在显著变化。青藏高原季风和西风影响区冰川雪细菌群落有不同的优势种群，西风影响区多样性大于共同影响区，同时大于季风影响区；有机碳和年平均温度是影响多样性的重要因子，有机氮和年平均降水是影响群落组成的主要因子。以上结果揭示了季风和西风影响区冰雪微生物的多样性和群落组成的特征，初步阐明了冰雪微生物多样性在季风、西风影响区的时空分布格局，明确了不同区的年平均气温、降水量、有机碳和氮是决定因素。