金沙江底栖真核微生物地理分布特征及生态学机制

真核微生物在生物地球化学循环、维持生态系统健康稳定等方面发挥重要作用.目前关于大型河流真核微生物的地理分布模式和生态学机制仍知之甚少.以我国西南梯级水电开发河流金沙江为研究区域,探讨了底栖真核微生物的地理分布特征及影响因素,解析了真核微生物的种间相互作用关系.结果表明,金沙江底栖真核微生物的α多样性指数沿河流向下表现出先上升后下降的趋势;群落结构和优势属的相对丰度在上游自然河段和梯级大坝河段差异显著.距离衰减分析的结果显示,金沙江底栖真核微生物的群落构建受环境筛选和扩散限制的共同作用;方差分解分析和中性模型的结果进一步表明,其地理分布模式主要受到扩散限制的驱动.共现网络结果表明,相比于上游自然河段,梯级大坝河段的种间竞争关系和网络联通性较弱,说明了底栖真核微生物在上游自然河段的相互作用更强.研究结果补充了我国西南河流底栖真核微生物多样性和地理分布的资料不足,为梯级水电开发河流底栖真核微生物的生态响应提供数据支撑.     

澜沧江硅藻的地理分布模式与关键驱动因素

硅藻作为重要的初级生产者,在水域生态系统中发挥重要作用,然而目前对于大型河流中硅藻的地理分布特征和驱动因素知之甚少.本文以我国西南地区典型大河澜沧江干流1200 km河段为研究区域,基于真核微生物高通量测序数据集,探究浮游硅藻和底栖硅藻在不同河段的分布特征和关键驱动因子.结果表明,澜沧江浮游硅藻和底栖硅藻的物种多样性在上游自然河段较高,两类硅藻的群落结构在不同河段间存在显著差异,建坝对两类硅藻的优势属相对丰度均产生显著影响.方差分解分析结果表明,扩散限制是浮游硅藻和底栖硅藻地理分布的主导驱动因子,解释率分别为16.7%和29.8%.共现网络分析结果表明,相比底栖硅藻,浮游硅藻的种间竞争关系和网络连通性较强;梯级库区段两类硅藻的网络连通性均高于上游自然河段.本研究补充了大型河流硅藻地理生态分布的认知不足,同时揭示了河流硅藻群落对水电开发的响应.     

城市河流沉积物微生物量分布和群落结构特征

沉积物微生物是河流生态系统物质循环及水体净化的驱动力.为了探讨城市河流不同河段沉积物微生物量分布和群落结构特征及其影响因素,采用PLFAs分析方法和高通量测序技术获得沉积物微生物量和群落结构指标,并利用冗余分析(RDA)和相关性分析等方法探究影响河流沉积物微生物量和群落结构的主要环境因素.结果表明:除上游样点C7外,沉积物细菌优势菌门均为变形菌门,次优势菌门为绿弯菌门,优势菌纲为β-变形菌纲,次优势菌纲为γ-变形菌纲;同一河段内沉积物微生物组成和细菌群落结构相似,而不同河段间沉积物微生物组成和细菌群落结构差异明显;下游沉积物细菌多样性和丰富度(香农指数均值10.20,Chao1指数均值3011.5)显著高于中游(香农指数均值9.50,Chao1指数均值2808.2)和上游(香农指数均值9.38,Chao1指数均值2681.2);沉积物微生物PLFAs总量和各菌群PLFAs含量均表现为中游沉积物中含量较高(PLFAs总量均值412.1 nmol·g~(-1)),而下游(PLFAs总量均值218.6 nmol·g~(-1))和上游(PLFAs总量均值215.1 nmol·g~(-1))沉积物中含量相对较低.分析和讨论结果表明,速效钾、pH、C/P、TC、C/N和铵态氮是影响不同河段沉积物细菌群落结构特征的主要环境因子,TC、TN、C/P和pH是影响沉积物细菌多样性的主要环境因子,而速效钾、C/P、TN、TC和pH是影响不同河段沉积物微生物量分布的主要环境因子.十五里河不同河段的沉积物微生物通过微生物量和群落结构特征反映不同河段环境状况,并发挥着水体净化和河流生态系统健康维持的功能.     

污水处理厂尾水排放对受纳河流细菌和真菌微生物群落的影响

污水处理厂尾水的持续排放会重塑受纳河流的理化和生物条件,对河流水质和水生态产生潜在影响.选取惠州市东江沿线2座污水处理厂的受纳河流进行水样采集及分析,利用高通量测序进行样品DNA分析,系统研究细菌和真菌群落的组成结构及其分布,结合水体的理化指标更全面地反映尾水排放对受纳河流的影响.结果表明,污水处理厂尾水排放口处TP和NH₄⁺-N等营养盐指标均高于受纳河流上游,尾水排放对受纳河流微生物的影响显著,细菌群落的丰富度明显降低.对受纳河流微生物群落组成和水体理化指标进行统计分析,发现DOM、TP和NH₄⁺-N的变化对浮游微生物群落结构可能起关键作用.通过对浮游细菌和真菌群落结构及水体的理化性质综合分析研究,能够更加全面地揭示污水处理厂尾水排放对受纳河流引起的复合生态效应,对污水处理厂提标改造和城市河流的保护具有重大意义.     

澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

梯级水电开发虽然可以最大程度地利用河流的水能资源,但同时也是对河流生态系统的大规模扰动.大型底栖动物被认为是开展梯级水坝水生态系统变化和演替研究的指示生物类群.本文选取澜沧江中下游水电基地为研究区,于2016年开展漫湾和大朝山梯级水坝库区大型底栖动物群落采样调查,分析梯级库区大型底栖动物的群落结构和分布格局,基于生物指数(BI)开展水质生物学评价.结果表明:大型底栖动物物种组成以寡毛纲、软体动物门及昆虫纲的摇蚊类为主,优势种则以软体动物门的河蚬占绝对优势;群落密度和生物量分布格局表现为静水区显著高于过渡区;静水区功能摄食群密度组成以收集者(GC)和滤食者(FC)占优势,生物量组成则以滤食者(FC)占优势;ABC曲线和生物指数分析表明,上游漫湾库区群落稳定性及水质优于下游大朝山库区,反映了梯级水坝沿着河流纵向梯度水环境逐渐变差的趋势,澜沧江梯级水坝库区大型底栖动物群落结构、分布格局和库区水质状况受梯级水坝运行影响表现为明显的累积效应和富营养化效应.     

贵州茂兰喀斯特森林不同演替下土壤真核微生物多样性

真核微生物是茂兰喀斯特森林土壤微生物中的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量流动中扮演着重要角色.为了解茂兰喀斯特森林不同演替阶段下土壤真核微生物群落组成及其多样性,利用18S rDNA高通量测序技术研究了原生林(YSL)、灌木林(GML)、灌木丛(GMC)和草地(CD)这4种演替阶段下土壤真核微生物群落多样性.结果表明,在不同分类水平下,不同演替阶段土壤真核微生物群落组成相似.α多样性指数存在显著差异, Shannon指数与Simpson指数在不同演替阶段表现为:YSLGMCGMLCD. NMDS分析表明不同演替阶段土壤真核微生物群落结构存在差异; LEfSe分析表明,YSL中差异指示种数量高于GML、GML和CD.本研究结果为研究不同演替阶段下土壤真核微生物提供了理论基础.     

袁河流域不同土地利用方式下河流浮游细菌群落结构特征

于2018年8月采集袁河上游至下游的16个采样点表层水样,基于高通量测序技术分析土地利用方式下河流浮游细菌群落特征并对比土地利用与水化学指标对浮游细菌群落的影响差异.结果表明：①袁河优势浮游细菌群落为变形菌门（Proteobacteria,35.17%）,放线菌门（Actinobacteria,33.99%）和拟杆菌门（Bacteroidetes,17.59%）,其中Bacteroidetes丰度随流向显著降低;②受农田和建设用地增加的影响,袁河上、下游河段细菌群落多样性均随流向呈升高趋势;中游河段浮游细菌群落多样性由于湖库滞留作用明显下降;③水域和林地是土地利用方式中最佳组合因子,土地利用方式显著影响浮游细菌群落,两者相关系数为0.4797,土地利用方式对浮游细菌群落的方差解释量为31.3%;④土地利用方式对浮游细菌群落的影响大小与水化学指标相近,同时存在土地利用方式与水化学的交叉影响（方差解释量为10.9%）,表明在袁河浮游细菌群落的形成中,质量效应与物种分选机制并存.本研究表明,在河流浮游细菌研究中要重视流域土地利用方式造成的外源细菌输入差异,以及土地利用方式输入的不同水化学成分对浮游细菌的分选作用.     

辽河四平段流域河流沉积物微生物群落多样性和结构分析

沉积物微生物群落在水生态系统的物质循环中发挥着关键的作用,群落结构组成的变化经常与环境的改变有关.以辽河四平段流域为研究区域,运用高通量测序结果对沉积物微生物群落的结构组成和多样性进行分析.结果表明,辽河四平段流域河流沉积物微生物群落α多样性以北河支流最高,干流次之,南河支流最低;β多样性表现为干流、北河支流和南河支流的微生物群落的相似性较低,差异性较大.变形菌门是该流域微生物群落门水平上丰度最高的优势菌门,并且与其他东北地区的河流类似,该流域河流沉积物中的厚壁菌门含量较低;γ-变形菌纲是该流域河流沉积物微生物群落占比最高的菌纲,但是β-变形菌纲在该流域丰度很低;而属于β-变形菌纲Ellin6067菌属在该流域分布很广.环境因子例如沉积物重金属和水体理化性质也会对微生物群落的多样性和种群结构产生多种影响.结果为实现修复辽河四平段流域河流的水体污染工作提供了理论依据.     

应用变性梯度凝胶电泳研究厦门西海域超微型真核浮游生物多样性

应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法对厦门西海域超微型真核浮游生物的遗传多样性进行周年变化特征研究分析.结果表明,厦门西海域典型测站的超微型真核浮游生物群落具有丰富的多样性组成;厦门西海域超微型真核浮游生物群落遗传结构和主要类群组成季节性变化显著:不同典型测站之间的超微型真核浮游生物群落遗传结构的周年变化特征相似;不同典型测站之间的超微型真核浮游生物群落的类群组成也很相似,由绿藻、Stramenopiles、定鞭金藻、甲藻、未确定类群(unidentified groups)和其他类群组成.     

南京内秦淮河浮游细菌群落结构分析

为探讨城市河流浮游细菌群落结构的组成和多样性,并找出影响浮游细菌群落组成分布的主要环境因子。选取南京市内秦淮河3个采样点采集水样,应用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术分析各采样点的浮游细菌群落的随空间、时间的变化规律。结果表明,3个采样点共得到104个不同的片段(T-RFs)。各个采样点的浮游细菌群落组成不同,且不同时期不同采样点的优势细菌类群也不同。多维尺度分析(n MDS)的结果表明:浮游细菌群落按照水温的高低明显分为3个类群。典范对应分析(CCA)的结果表明:水温、溶解氧以及p H等理化指标对浮游细菌群落组成有显著影响(P0.05)。     

基于底栖动物群落相似性的黑水河替代生境的研究

金沙江下游（以下简称“金下”）是重要的鱼类种质资源保护区,也是长江大保护关注的重要区域.在当前金下几座大型梯级水电站逐渐投入运行的背景下,区域内的水生态保护问题受到广泛关注.本研究中通过对金下3条主要支流（黑水河、西溪河和赤水河）进行底栖动物群落相似性分析,并结合环境因子对其相似性格局的影响进行了分析,探讨黑水河作为金沙江替代生境的可能性.研究发现,三条河流底栖动物主要由蜉蝣目、毛翅目和双翅目组成,三条河流中绝对优势类群均为蜉蝣目.黑水河和赤水河底栖动物的密度、生物量和生物多样性总体上高于西溪河.底栖动物群落相似性比较发现,黑水河与赤水河的上游群落结构相似性较高,且均以四节蜉科的敏感种为主要优势类群,而与距离黑水河更近的西溪河则表现出较低的相似性.典范对应分析发现海拔和总氮是影响底栖动物群落结构最显著的因子（P < 0.05）,分别代表了区域尺度的因子和局域生境的特征.虽然赤水河上游总体上受总氮影响较高,但相较于其他地区,其群落结构依然与黑水河上游更为相似,可能归因于两条河流更相似的物理生境.这表明即便在较大的空间尺度上,局域微生境对底栖动物群落仍具有较强的塑造作用.黑水河因与生态状况良好的赤水河在底栖动物群落相似性、生物量以及多样性特征上均较为相似,可以推测黑水河在该区域内可作为替代生境承担部分生态功能.     

再生水河道浮游微生物多样性季节变化分析:以北运河为例

浮游微生物作为分解者在城市水生生态系统发挥重要作用,但外界环境变化显著影响其在污染物降解和转化过程的作用.以高度人工化的北运河为研究区域,利用16S rRNA高通量测序结果分析了浮游微生物群落结构的季节变化,以揭示以再生水为主要补给水源的城市河道浮游微生物多样性季节变化机制及其与环境因子的响应关系.结果表明,浮游微生物群落多样性和群落结构组成存在显著的季节变化.季节性降雨和再生水补给物理扰动过程引起的水体扩散能力增强是夏季α多样性显著高于春季的直接原因,同时减弱了夏季浮游微生物群落多样性空间分化程度.季节性径流和温度是影响高度人工化城市河道水文水质季节变化的主要原因,由于季节性径流和温度变化引起的ČNO₂^--N和TP变化是河道浮游微生物多样性变化的主要原因.春季季节性断流导致的北运河水体还原性状态,使得春季水体中富集的细菌大都为厌氧菌,如与溶解性有机物降解有关的拟杆菌门（Bacteroidetes）和与反硝化过程有关的纤细菌门（Gracilibacteria）等.而夏季季节性径流和频繁降雨以及河道闸坝、闸门开闭频率增高引起的水体复氧能力增强,一方面显著缓解河道营养物质污染,另一方面使得夏季水体中富集的细菌大多为好氧菌或兼性厌氧菌,如具有嗜高温特性的蓝藻（Cyanobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）等自养微生物,以及在污染物降解转化过程中有重要作用的酸杆菌门（Acidobacteria）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）等.研究结果对以再生水为补给水源的城市河道污染治理和生态修复有实际指导意义.     

清河流域水环境质量监测与评价研究

近年来,随着全球各地城市化和工业化进程的不断加快,以及人类对河流水生态系统资源的不合理、掠夺式利用,河流水生态系统遭到严重破坏,各地河流相继出现水质恶化、水文条件改变、物种多样性退化、生境条件恶劣等诸多问题。文章对辽河主要支流清河水生态系统的水质状况进行了研究,并于2012年6月,对清河流域22个监测断面水质状况进行了实地调查,对其水质状况进行了评价,结果表明:22个监测断面中,达到Ⅲ类水质断面的有8个,Ⅳ类7个,Ⅴ类1个,劣Ⅴ类6个。其中6个劣Ⅴ类断面分别因氟化物、氨氮、总磷浓度超标而为劣Ⅴ类。     

滦河流域浮游生物与底栖动物分布特征调查研究

基于2010年7月、10月两次对滦河流域的上游高原、中游山区以及下游平原河段21个典型断面水生生物调查,并采用Shannon-Wiener多样性指数、Pielou群落均匀度指数和Simpon指数对各区域的浮游生物与底栖动物的群落组成、生物多样性以及空间异质性进行生物多样性评价。结果表明:滦河流域浮游植物的优势种整体上以绿藻门和硅藻门为主,浮游动物以轮虫和桡足类为主要类群,底栖动物的主要类群为水生昆虫和软体动物;滦河流域浮游植物生态群落结构较稳定;浮游动物生态群落结构较不稳定;底栖动物种类以摇蚊科居多,生态结构较单一;滦河流域的水生生物类群组成及分布与水流、泥沙、水质等河流水文特征及河床底质类型密切相关,并可在一定程度上反映河流水环境状况。     

赣江流域浮游硅藻功能群多样性及其水期演替的驱动特征

为了摸清我国南方丰水型河流流域重要的环境指示类群——浮游硅藻的功能多样性及其环境驱动要素,以赣江流域为例,采用国际上普遍认可的雷氏(Reynolds)、博氏(Borics)和帕氏(Padisák)分类体系进行浮游硅藻类群的系统研究. 结果表明:赣江流域共发现11个浮游硅藻功能类群(包含122种硅藻),并以MP、P、D和L_O类群物种最丰富,全年以MP、P、C和D类群占优势,不同水文期浮游硅藻优势功能类群存在明显分异,表现为丰水期以MP类群占绝对优势,枯水期以C和MP类群占共优势,平水期以则以C类群占绝对优势. 多元逐步回归分析发现,与丰水期占优势的MP、P、C和D类群密度呈显著相关的主要环境因子为纬度、ρ(Hg)、ρ(Zn)、pH和ρ(S2-),与枯水期占优势的C、MP、P和D类群密度呈显著相关的主要环境因子为ρ(Pb)、ρ(Cr6+)、纬度、ρ(BOD₅)、ρ(N)、ρ(P)和ρ(CN-),与平水期占优势的C、P和MP类群密度呈显著相关的主要环境因子为ρ(BOD₅)、ρ(Pb)、ρ(Hg)、ρ(Cd)和ρ(NH₄+-N)等.除趋势对应分析(DCA)和冗余分析结果显示,影响赣江流域浮游硅藻功能多样性的主要环境因子包括流域的经纬度、ρ(FC)(FC为粪大肠杆菌)、重金属含量〔ρ(Cu)、ρ(Pb)和ρ(Cr6+)〕、水位等(解释度达77.0%~90.4%). 研究显示,赣江流域浮游硅藻功能类群多样性及结构呈明显的季节性演替特征,南-中亚热带流域的纬度差异、气温的时空差异以及水位的水期波动、污染物年内排放节律等的共同作用会引起河流流域水体物理和化学生境的改变,这是促使浮游硅藻功能类群不同水期演替的重要原因.      

长江中上游表层沉积物重金属形态分布特征及风险评价

大坝蓄水显著改变了河流的水文情势,进而影响着河流沉积物的颗粒组成和重金属形态.2019年6～7月,从长江上游金沙江攀枝花市至长江中游湖口县,沿长江干流调查了26个断面,采用欧共体BCR 3步提取法分析了沉积物中8种重金属(As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn)的含量及其赋存形态,并用重金属地累积指数法、沉积物质量基准法和风险评价编码法(RAC)对沉积物重金属污染程度和生物有效性进行风险评价.结果表明,长江上游库区段(金沙江梯级水库段和三峡库区段)从上游至下游沉积物的粒径均值呈减小趋势,沉积物As和Zn全量呈增加趋势,中游段变化规律不明显.沉积物黏粒含量与弱酸提取态Cd和Ni含量呈显著正相关.Cd以残渣态(59.26%)和弱酸提取态(24.67%)为主,Cr(92.41%)和Ni(83.41%)以残渣态为主,As、 Co、 Cu、 Pb和Zn以残渣态和可还原态为主.As、 Cd、 Co、 Cr、 Ni和Zn污染程度大小为：金沙江段>长江中游段>三峡库区段.Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Ni和Zn的生物有效性(RAC均值)大小：上游三峡段>中游段&...     

"十二五"期间松花江及其支流藻类群落结构研究

2012年-2015年对省内松花江干流及部分支流开展了藻类群落研究,监测区域河流的藻类植物主要由硅藻门和绿藻门植物组成,河流中大部分断面的优势种为硅藻门植物,符合河流的群落分布特征.湖库中,优势种类多为绿藻门植物,个别断面采集到的种类数量极少,总体来看,监测区域内物种丰富度较高,群落结构较为稳定.多样性指数显示,个别断面为轻-中污染,水域整体多样性较好,分布均匀,群落结构较为稳定,年际差异较小.     

开封市主要河道沉积物重金属时空分布特征及生态风险评价

城市河流沉积物重金属污染是影响河流生态系统健康的重要威胁.为探究开封市河流沉积物重金属时空分布特征,分别于2015年和2021年对河流表层沉积物进行采样,对比不同时期沉积物中Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn的含量,使用地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数法对两个时期重金属污染进行了评价.结果表明,2021年开封市河流沉积物重金属含量相较于2015年出现较大幅度的下降,Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn分别下降94.42%、 18.4%、 85.7%、 45.19%、 75.61%和92.28%,化肥河和惠济河两个时期重金属含量均高于其他河流.相关分析和主成分分析表明开封市河流沉积物重金属污染源具有高度的相似性,产业布局、道路交通和土地利用等人类活动是其主要污染源.不同时期主要污染物存在一定差异性,2015年Cd、 Cr、 Pb和Zn是主要污染物,2021年Cd、 Cu、 Pb和Zn是主要污染物.地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数评价结果表明,开封市河流沉积物重金属污染时空差异大,惠济河和化肥河污染状况依然严重,仍属于中、高污染等级,特别是Cd污染...     

雅江河谷佛掌沙丘表层沉积物粒度特征

造山带河流的河谷深切,滑坡堰塞湖及其溃决洪水频发,洪水滞流沉积物经风力改造,在两岸形成大面积沙丘（以白格堰塞湖溃决洪水为例）。对雅鲁藏布江沿岸沙丘表层沉积物粒度特征的研究,可以为鉴别河谷中的古洪水沉积与风成沉积提供一定的参考意义,并为该区域防风治沙工程提供理论支持。选取雅鲁藏布江中下游河漫滩的爬坡沙丘——佛掌沙丘为研究对象,分析其与其上四个叠置的新月形沙丘表层沉积物的粒度特征和分异规律,揭示其沉积环境。粒度分析结果表明：佛掌沙丘表层沉积物以中砂为优势粒径,分选较差,极正偏,尖窄峰态。叠置新月形沙丘的粒度分布模式为坡顶粒径最粗,分选最好;就整个佛掌沙丘而言,随高度上升,沉积物的粒径变细,分选变好,这是风力分选与重力分异共同作用的结果。利用萨胡判别式判定该沙丘沉积环境为河流沉积,但将粒度数据与其他区域的河岸沙丘粒度特征进行对比发现该沙丘为典型的风成沙丘,可能是由于该区域物源较近,且受地形阻挡风力分选作用不明显,导致萨胡判别式无法很好地区分风力沉积与河流沉积。根据与河漫滩沙样的粒度特征对比发现,佛掌沙丘主要由河流中携带的物质提供沙源。