《Microbial Ecology》：Temporal Beta Diversity of Bacteria in Streams: Network Position Matters But Differently for Bacterioplankton and Biofilm Communities
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为探究河流网络位置和环境变异性对水生细菌群落时间 β 多样性的影响，研究人员在原始溪流网络中对浮游细菌、生物膜和河岸土壤细菌进行多次采样。结果发现，浮游细菌和生物膜细菌的时间 β 多样性随网络位置变化趋势相反，土壤群落时间 β 多样性与土壤环境变异有关。该研究强调了时间重复采样对研究细菌多样性的重要性。
在生态研究领域，生物多样性的变化一直备受关注。以往大量研究聚焦于 α 多样性（一个群落或生境中物种的丰富度）的时间变化，而 β 多样性（不同群落间物种组成的差异程度）的时间变化却较少受到关注。在河流生态系统中，关于不同生物群落沿河流网络的 β 多样性分布规律，已有研究多集中于大型生物，如硅藻、底栖无脊椎动物和鱼类等，针对微生物的研究相对较少，尤其是微生物时间 β 多样性与河流网络位置的关系几乎未被探索。此外，河流微生物在生态系统功能中扮演着关键角色，其多样性变化对生态系统的稳定和健康至关重要，因此研究河流微生物时间 β 多样性具有重要意义。
芬兰环境研究所（Finnish Environment Institute）、奥卢大学（University of Oulu）等机构的研究人员 Kaisa?Leena Huttunen、Jacqueline Malazarte 等开展了相关研究。他们以位于芬兰东北部的 Riisijoki 河为研究对象，该河流近乎原始，流经针叶林和泥炭地。研究人员在 2018 年 7 月初至 10 月期间，对河流网络中的 13 个采样点进行了 7 次采样，涵盖了从源头到下游靠近湖泊入口的不同位置，采集了浮游细菌、生物膜和河岸土壤样本，并同步测定了相关环境指标。研究结果发表在《Microbial Ecology》上。
研究人员采用了多种技术方法。在样本采集方面，针对不同类型样本，如浮游细菌、生物膜和土壤，采用特定的采样工具和方法，确保样本的代表性和准确性。在分子分析阶段，提取样本 DNA，对 16S rRNA 基因进行扩增，通过 Ion Torrent 测序获取序列信息。利用 QIIME2 软件对测序数据进行处理，去除低质量序列，进行序列比对和分类学注释。在数据分析时，运用 R 软件进行统计分析，计算群落组成的 Bray–Curtis 相异度来衡量时间 β 多样性等指标，并通过多种线性回归分析变量之间的关系。
研究结果主要包括以下几个方面：
- 细菌群落时间 β 多样性与网络位置的关系：浮游细菌的时间 β 多样性在源头最高，随着向干流的延伸而降低；生物膜细菌则相反，其时间 β 多样性从源头到干流逐渐增加；河岸土壤群落的时间 β 多样性与河流网络位置无关。
- 环境变异性对细菌群落时间 β 多样性的影响：浮游细菌的时间 β 多样性与水化学（如 pH、总磷、硝酸盐 - 亚硝酸盐氮和 SUVA）的时间变异性呈正相关；生物膜细菌的时间 β 多样性与水温的时间变异性呈正相关，与水化学的时间变异性呈负相关；土壤群落的时间 β 多样性与土壤环境（如 pH、电导率、总碳和氮含量）的时间变异性呈强正相关。
- 不同群落间的差异与联系：浮游细菌、生物膜和河岸土壤支持截然不同的细菌群落。水生群落与土壤群落的相似性在源头较高，随着河流向下游延伸，两者之间共享的分类单元数量减少，尤其是浮游细菌与土壤群落的共享分类单元减少更为明显。生物膜与土壤共享的分类单元数量总体上略多于浮游细菌与土壤共享的数量，但由于共享的 ASV（扩增子序列变异体）数量较少，对群落组成的独特性影响不大。
研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了河流网络位置和环境变异性对细菌群落时间 β 多样性的显著影响。浮游细菌较高的时间变异性主要源于河岸土壤繁殖体的可变输入，这凸显了水陆连接和网络位置对浮游细菌群落组成的重要作用；而生物膜细菌的时间 β 多样性变化则与水温等环境因素密切相关。不同测量时间 β 多样性的方法产生了不同的空间模式，表明选择合适的测量方法对研究结果至关重要。此外，微生物多样性变化对生态系统功能具有重要影响，该研究为理解河流生态系统中微生物群落动态提供了重要依据，强调了时间重复采样在全面捕捉细菌网络尺度生物多样性方面的重要性，为后续研究微生物在河流生态系统中的作用以及生态系统保护和管理提供了理论基础。
