溪流微生物多样性的海拔梯度分布格局

• 作 者: 王建军
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 微生物多样性 海拔梯度 分布特征 环境因素

生物多样性（或物种数量）的海拔梯度格局是基本生态理论建立和检验的核心;对其分布规律及维持机制的研究可追溯至270年前。相较于高等动植物等多细胞生物，微生物多样性的海拔梯度格局受到的关注甚少，微生物多样性随海拔梯度的分布特征及海拔梯度格局的维持机制成为该研究方向的首要科学问题。　　
本报告中，我们考察了云南老君山石头底质小溪中不同营养级别的生物类群:硅藻，底栖无脊椎动物及细菌。对于细菌，我们采用了传统的指纹图谱法以及新近的高通量测序技术。对于硅藻和底栖动物，我们则采用了形态学鉴定技术。具体研究结果如下:　　
(1)在三种生物类群中，海拔梯度多样性格局迥异。细菌多样性在高海拔地区较高，如指纹图谱法获得是多样性单调上升的海拔梯度格局，高通量测序技术获得的是近“U”型格局;这均在已有的生物多样海拔梯度格局中极为少见。硅藻多样性随海拔增加而降低，而底栖无脊椎动物多样性对海拔呈倒“U”型分布。　　
(2)细菌群落结构物种间的亲缘关系高于随机均值，末端谱系聚集程度随着海拔升高而增加。这一格局与已报道的大型生物不同，后者在低海拔或中海拔部位常呈现为谱系扩散。　　
(3)研究结果表明，三种生物类群海拔梯度分布格局的维持机制有异。比如，底栖无脊椎动物可被具几何边界限制的中域效应模型最佳解释，这表明底栖无脊椎动物分布的几何边界是制约其沿该海拔梯度分布的主要因子。对硅藻而言，其这种单调降低格局与水体营养盐水平显著相关，可能受到下游水体人类活动的影响;这表明环境因素是制约硅藻海拔梯度格局的主要因素。对于细菌，其多样性海拔梯度分布格局的维护机制倾向于气候环境因素。细菌多样性主要是受到水体理化因素的影响;水体细菌或者变形菌沿着海拔梯度显示为谱系聚集，即物种间的亲缘关系随海拔增加而增加，这表明随海拔增加环境限制逐渐增强;影响谱系聚集的因素主要为环境因素，如温度等。结合已有报道，本研究结果表明沿着海拔梯度分布的微生物多样性维持机制似乎更为单一，这与高等动植物不同。