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南极红雪与绿雪微生物多样性与群落形成机制
2021-10-28 00:15:36 来源:中科院青藏所 作者: 【 】 浏览:904次 评论:0

  全球变暖导致雪藻在南北极快速扩张,显著降低冰雪反照率,进一步加速冰雪消融。雪藻种类不同,可使雪的颜色呈现红色或绿色,因此被称为红雪或绿雪。最近研究发现,红、绿雪中的藻类分别为产生类胡萝卜素和叶绿素的自养型绿藻微生物,绿雪较常见于企鹅等动物的栖息地附近,红雪常见于远离动物栖息地的海岸带。对于不同颜色雪藻微生物群落的形成机制及其与异养微生物(细菌和真菌)的互作关系,目前尚缺乏足够认识。

  为此,中科院青藏高原研究所生态系统功能与全球变化团队孔维栋研究员等,对比研究了南极半岛不同颜色雪样中的藻类和异养微生物群落特征及其互作机制。结果表明,红绿雪中藻类微生物种类仅占总藻类的46%,但其相对丰度占总藻类微生物的95%以上(图1),说明共有类群是红雪和绿雪中的主要藻类微生物。科研人员进一步发现,红雪、绿雪和白雪的共有藻类可达到14种,但每个样品中的优势藻种类较少,均小于4种。这些结果说明,在不同环境中,共有藻类微生物发育形成红雪或绿雪,若藻类很难生长,可能形成白雪。与藻类微生物不同,红雪和绿雪中的异养微生物群落结构(如细菌、真菌)没有差别,但不同采样地区呈显著差异。微生物互作网络分析表明,红雪的微生物相互作用复杂性远远高于绿雪,尤其是异养微生物间的竞争关系远大于绿雪(图2)。

  这些研究结果说明,绿雪微生物群落可能主要受企鹅活动带来的高浓度养分驱动,红雪微生物群落主要受微生物互作驱动。相较于绿雪,红雪还可导致动物病原菌大量增加。由于南北极普遍处于贫营养状况,因此,全球变暖还可能导致红雪大面积快速扩张,从而增大南极地区鸟类和海洋动物感染疾病的可能性。

  该成果近期以“Similar heterotrophic communities but distinct interactions supported by red and green-snow algae in the Antarctic Peninsula”为题,发表于国际学术期刊《New Phytologist》。我所计慕侃副研究员(现为兰州大学教授)为第一作者,孔维栋研究员和中科院生态环境研究中心朱永官研究员为共同通讯作者。本研究获得中科院A类战略性先导科技专项(XDA19070304, XDA20050101)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-DQC033)和国家自然科学基金(41771303)等项目资助。

  论文连接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17764

图1 南极红雪和绿雪中藻类、细菌与真菌微生物群落结构

图2 红雪和绿雪中微生物互作网络


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