FEMS ME:溶解性无机碳(DIC)控制青藏高原湖泊微生物固碳潜力

发布日期:2020-12-31 来源: 字体:[ ]
  气候变暖导致湖泊蒸发量增加,叠加降水减少和格局变化,加剧了全球内陆湖泊水量减少和盐度增加,溶解性无机碳(dissolved inorganic carbon, DIC)含量随之升高。湖泊盐度增加会显著抑制固碳微生物多样性及固碳潜力,而DIC含量增加会提高微生物固碳潜力,由此,盐度和DIC含量增加对水体微生物固碳潜力具有截然相反的作用。但目前尚未有相关研究二者叠加如何影响湖泊固碳微生物及其固碳潜力,限制了人们对内陆湖泊微生物固碳潜力对气候变化的响应和适应机制的深入理解。
  为此,中科院青藏高原所生态系统功能与全球变化团队孔维栋研究员等,以青藏高原湖泊为研究对象,采用稳定碳同位素(NaH13CO3)标记培养方法,系统研究了不同盐度及DIC含量湖泊中的固碳微生物群落分布特征及固碳潜力(以初级生产力速率为指标)。研究结果表明,青藏高原不同盐度的湖泊微生物固碳潜力差异巨大,其中盐湖(盐度:1‰ ~ 30‰)固碳潜力最高,达到190.1 μg C L-1 d-1;其次是超盐湖(盐度>30‰,36.1 μg C L-1 d-1);淡水湖固碳潜力最低(盐度<1‰,3.5 μg C L-1 d-1)(图1)。湖泊固碳微生物生物量和固碳潜力均随着水体DIC增加而显著增加(图2)。偏相关分析结果表明,DIC对固碳微生物生物量的促进效应,抵消了盐度升高对微生物固碳潜力的抑制效应。青藏高原湖泊固碳潜力与固碳微生物数量、尤其与form ID类固碳微生物数量呈显著正相关(图3)。结构方程模型分析结果表明,DIC含量主要通过提高ID类固碳微生物数量,间接促进青藏高原湖泊微生物固碳潜力。硅藻(ID类固碳微生物)是青藏高原各类湖泊中主要固碳微生物类群(图4)。该研究揭示了DIC含量升高对湖泊微生物固碳潜力的正效应,明确了硅藻在青藏高原湖泊固碳中的重要地位。在未来气候变暖和降水减少的情境下,即使盐度增加,内陆湖泊DIC增加反而会提高微生物固碳潜力。
  该成果近日以“Dissolved inorganic carbon determines the abundance of microbial primary producers and primary production in Tibetan Plateau lakes”为题发表于《FEMS microbiology ecology》。我所博士研究生岳琳艳为第一作者,孔维栋研究员为通讯作者,我所朱立平研究员等也参与了本项研究工作。本研究获得中科院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”(XDA19070304、XDA20050101)、中科院重点部署项目(KZZD-EW-TZ-14)和国家自然科学基金项目(41471054)等资助。
图1 青藏高原淡水湖、盐湖及超盐湖微生物固碳潜力
图2 湖泊微生物固碳潜力随可溶性无机碳(DIC)和盐度显著增加
图3 青藏高原湖泊微生物固碳潜力与不同类群固碳微生物数量相关性性分析
A:form IAB类固碳微生物,B:form IC类固碳微生物,C:form ID类固碳微生物
图4 青藏高原湖泊form ID cbbL基因系列的系统发育分