非生物环境因子干扰对微生物群落演替影响的研究进展

了解驱动群落演替的因素是微生物生态学的中心目标之一,非生物环境因子影响着单个种群的生长及种群之间的相互作用。微生物群落非常敏感,很容易对作为干扰的非生物环境因子的变化产生响应。研究不同类型的干扰如何产生不同的影响,将增强对微生物群落多样性、结构和功能之间关系的认识。以作用对象为分类标准,梳理了各种非生物环境因子干扰对微生物群落演替的影响研究,包括非特异性、特异性及航天等特殊环境下的非生物环境因子。从干扰程度的量化、多因素干扰影响及干扰后演替的时间过程等方面,得出研究干扰下群落多样性演替机制的关键问题。展望了未来需要探索的方向,并提出相关研究建议。

酿酒酵母对浓香型白酒发酵过程中微生物群落演替的影响机制

分析酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)对浓香型白酒发酵过程中酒醅微生物生态位和群落组装的改变,以探究其对酒醅微生物演替的影响机制。通过接种1株从浓香型白酒中筛选得到的酿酒酵母菌株至酒醅中进行发酵实验,利用高通量测序技术研究对照组和实验组酒醅微生物群落结构,采用统计学分析方法研究对照组和实验组的生态位变化,利用零模型分析微生物群落的组装机制。结果表明:与对照组相比,实验组微生物群落多样性降低、物种组成减少;实验组的微生物群落生态位宽度降低、特化种类群的相对含量升高;在共现网络中,实验组网络主要模块中特化种的相对丰度增加,并且网络的复杂性增加;对照组和实验组微生物群落的组装均主要受随机过程主导,但实验组生态漂移和均匀质扩散对群落构建的重要性降低,使微生物的群落演替更具确定性。本研究揭示了酿酒酵母在浓香型白酒发酵过程中的生态功能,对白酒发酵具有重要影响。

基于稳定性同位素核酸探针技术的同化利用玉米秸秆碳微生物群落演替研究

[目的]研究秸秆分解过程中同化利用秸秆碳源的微生物生态演替过程,明确参与秸秆分解的主要微生物类群,为秸秆高效利用提供科学依据。[方法]采用^(13)C标记高丰度玉米秸秆。微宇宙室内培养试验的供试土壤为华北平原石灰性潮土。共设置3个处理:不添加秸秆(soil)、添加自然丰度秸秆(soil+^(12)C-straw)和添加13C标记秸秆(soil+^(13)C-straw)。培养30天时,结合同位素示踪与高通量测序等技术,测定秸秆添加对土壤有机碳的激发效应,分析利用秸秆碳源的细菌、真菌群落结构及其与土壤胞外酶活性的关系。[结果](1)秸秆添加显著提高了土壤CO^(2)排放,添加秸秆对土壤有机碳的激发效应在培养第1天达到峰值,土壤和秸秆CO^(2)排放比例均在培养第3天达到峰值。(2)整个培养时期共发现参与秸秆碳同化利用的细菌微生物操作分类单元(operational taxonomic units,OTU_(s))238个,真菌OTU_(s)24个。细菌OTU_(s)主要属于细菌变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)与绿弯菌门(Chloroflexi),真菌OTU_(s)主要为子囊菌门中的粪壳菌纲(Sordariomycetes)。(3)秸秆分解不同时期的微生物群落结构存在显著差异,在整个培养时期,以热单胞菌属(Thermomonas)与溶杆菌属(Lysobacter)为代表的7个细菌属快速响应秸秆添加,以假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)与土生单胞菌属(Terrimonas)为代表的6个细菌属延迟响应;两个真菌属枝鼻菌属(Cladorrhinum)与葡萄穗霉属(Stachybotrys)表现为对秸秆添加的快速响应,新赤壳属(Neocosmospora)与unclassified_f_Halosphaeriaceae为延迟响应。(4)曼特尔分析表明,细菌热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌裂壳菌属(Schizothecium)与碳氮转化相关土壤胞外酶活性呈显著正相关关系。[结论]外源秸秆添加对土壤有机碳产生正激发效应,显著增加了土壤CO^(2)排放。同化秸秆碳源的微生物随培养时间延长发生群落演替,细菌的热单胞菌属(Thermomonas)、溶杆菌属(Lysobacter)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及真菌的裂壳菌属(Schizothecium)在玉米秸秆分解过程中具有重要作用,可为秸秆高效腐熟菌剂的研发提供依据。

海洋暗光层颗粒附着微生物的群落演替和生态功能

暗光层是各类元素到达更深水域或海底的必经通道,是海洋对颗粒有机物(particulate organic matter,POM)进行显著降解和生物利用的水层.微生物参与了暗光层中有机物的迁移转化过程,但对其群落演替和代谢活性知之甚少.研究总结了暗光层的环境特征及相关微生物类群的结构和功能,并结合不同海域暗光层上下界面垂直水层中的颗粒附着微生物的群落演替、碳源利用及潜在的生态功能,来解析微生物在暗光层中的空间动态变化,并反映该生态位中微生物对碳源的选择偏好.在未来全球变暖与海洋生物泵作用相对增强的背景下.今后的研究更需聚焦暗光层中的微生物类群,并统一POM粒级划分标准,来阐明暗光层中微型碳泵和深海碳沉降的调控及贡献.

湘产高温大曲主发酵期微生物群落演替及主要酶系动态分析

高温大曲是酱香型白酒的发酵剂、糖化剂和生香剂,具有丰富的微生物及酶系,在白酒酿造过程中发挥着举足轻重的作用。对高温大曲主发酵期微生物的群落结构及酶系的动态变化规律进行分析,以阐明微生物和酶系的作用机理。该研究采用高通量测序技术结合酶活力测定方法,分析高温大曲不同发酵时期的微生物群落结构及酶系变化。结果表明,高温大曲主发酵期间酶活力的变化明显,以制曲工艺的第1次翻曲(第9天),第2次翻曲(第15天)这2 d的木聚糖酶、纤维素酶、单宁酶的酶活力出现拐点。利用高通量测序技术解析高温大曲发酵过程中微生物群落结构的变化,结果表明细菌10个属和真菌5个属区分组间差异的关键成分:细菌属为枝芽胞杆菌属(Virgibacillus)、Kroppenstedtia、魏斯氏菌属(Weissella)、Sediminibacterium、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、火山渣芽胞杆菌属(Scopulibacillus)和志贺氏菌属(Escherichia.Shigella);真菌属为假丝酵母菌属(Candida)、红曲霉属(Monascus)、Leiothecium、Millerozyma和酿酒酵母属(Saccharomyces)。并由他们来驱动整个高温大曲发酵期间微生物群落结构的演变。该研究通过现代生物技术对湘产高温大曲微生物和酶系变化规律进行研究,为制曲工艺的优化、强化曲的制备以及酱香型白酒酒质的改良提供一定的理论依据。

金梦海湾浮游植物群落演替及影响因素研究

2023年7—9月中旬对金梦海湾进行了连续的水质及浮游植物群落调查,分析了区域水质和浮游植物群落结构特征,在此基础上,采用典范对应分析(CCA)探讨浮游植物群落结构特征与环境因子的相互关系。结果表明,金梦海湾水质基本符合第三类海洋水质标准,并存在磷限制,水温、盐度、DO、无机氮(DIN)、磷酸盐(DIP)、硅酸盐(DISi)平均值分别为28.7℃、26.20‰、8.59 mg/L、0.322 mg/L、0.013 mg/L、0.93 mg/L。本次调查共检出金梦海湾浮游植物51种,其中,硅藻门19属31种,甲藻门11属17种,裸藻门1属1种,金藻门1属1种,原生动物门1属1种。浮游植物丰度平均为433.94×10^(4)cells/m^(3),主要类群演变过程为“中肋骨条藻→裸藻→极小海链藻→尖叶原甲藻→锥状斯克里普藻”。典范对应分析结果表明,浮游植物分布主要与水温、盐度、DO、DIN、DIP、DISi、N∶P、Si∶P显著相关。

铜陵市湿地公园地被植物群落演替与环境因子关系研究

为探究铜陵市湿地公园内地被植物群落演替规律及其与环境因子的相互作用。通过对不同环境条件下地被植物群落的系统观测和试验分析,发现光照强度、温度波动、水分供应和土壤条件是影响地被植物群落演替的关键因素。这些因素直接影响了地被植物的生长、发育和分布,从而推动了群落的演替过程,同时揭示了不同植物种类对环境因素的适应性差异及其在群落演替中的作用。

辽宁省科尔沁沙地南缘植被群落演替规律研究

通过对辽宁省科尔沁沙地南缘植被分布进行分析,研究植物群落的空间组合特征,揭示植物群落演替规律,分析区域生态环境存在的问题,并提出相应对策,为该地区生物多样性保护、植被资源的开发利用、生态修复等提供参考。

苍山植被类型分布及其覆被变化和群落演替

通过结合植被生态遥感和野外调查对苍山植被覆被类型及其变化开展调查研究。植被遥感解析发现,苍山植被垂直带谱分布格局明显,亚高山带植被群落类型及其转移变化较复杂,核心保护对象苍山冷杉林主要分布于东坡高山带。随着保护区的建立,苍山植被覆盖度得到了显著提升,各功能分区已基本完全恢复为高覆盖度植被。野外群落调查发现,苍山冷杉林和多变石栎林群落结构稳定,一些海拔区段华山松林、云南松林和旱冬瓜林群落存在衰退风险。相较于以往单一方式的科学调查,本次遥感影像有效地促进了苍山植被覆被类型及其分流变化的解析,能够与野外调查结果相互支持,而对多种植被群落亚型、群系和群丛的野外调查验证依然非常必要。

升温过程对藻类复苏和群落演替的影响

采用模拟升温方法培养太湖的冬季底泥，培养温度从5．5～30℃设计为8个水平，在各温度水平显微观察藻类群落组成，计算比生长速率，同时采用荧光法分析光合色素的浓度变化．结果表明，绿藻和硅藻在9℃时开始复苏，蓝藻在12．5℃开始复苏．虽然蓝藻复苏较晚，但是蓝藻复苏后的比生长速率高于绿藻和硅藻．12．5℃以后，藻类群落主要由蓝藻、绿藻、硅藻组成．在12．5℃和16℃时绿藻占优势：蓝藻在19．5℃以后占优势．叶绿素a浓度在9℃C和16℃均明显升高，而藻蓝索浓度仅在16℃时明显升高．光合色素浓度的升高与绿藻和硅藻的复苏同步进行，但滞后于蓝藻的复苏．

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了三江源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物量和草地质量以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物量和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草——甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7a、9a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微生物生物量碳和酶活性均呈"V"字型变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.

浅水湖泊植被分布格局及草-藻型生态系统转化过程中植物群落演替特征：安徽菜子湖案例

2005年9月-2009年10月对菜子湖湿地植被分布格局及种类组成进行调查,结合近十年的监测数据,分析了菜子湖水生植物群落的演替过程和驱动因素.结果表明:菜子湖维管植物共有147种,隶属于42科101属.植被分布格局为:①中部水位较深的区域,以马来眼子菜群丛,黑藻群丛等沉水植物群落和野菱群丛等根生浮叶植物群落为主;②靠近岸边浅水区以菰群丛、荭蓼+酸模叶蓼群丛等挺水植物群落和莕菜群丛等根生浮叶植物群落为主;③春季湖滩以肉根毛茛群丛、陌上菅群丛和朝天委陵菜群丛为优势的湿生植物群落为主,并且三者在滩涂沿高程梯度呈带状分布.湖滩上还间有虉草群丛.群落演替系列为:①沉水植物群落阶段,黑藻+苦草(1999-2004年);②浮叶植物群落阶段,菱+莕菜(2005-2007年);③少量的沉水植物群落阶段,马来眼子菜(2008-2009年);④草型向藻型湖泊生态系统过渡阶段(2009年以后).虉草最近5年在菜子湖呈扩张趋势.演替的驱动力为围网养殖、围湖造田、水利工程等人为因素.

鼎湖山南亚热带森林群落演替对土壤化学性质影响的累积效应研究

比较研究了南亚热带鼎湖山森林群落演替序列中马尾松林、针阔混交林和季风常绿阔叶林表层(0～20cm)土壤pH值、有机质、全N、速效K、交换性Ca和Mg、有效P、B、Mo、Cu、Fe、Zn和易还原Mn等营养元素的含量及其相关关系,结果表明:马尾松林土壤pH值显著高于其它两森林土壤;随着群落的进展演替,养分在土壤中的累积(Ca除外)呈不断增加的趋势,即马尾松林<针阔叶混交林<季风常绿阔叶林;不同指标的累积呈现出持续增加(有机质、交换性Mg、有效B、Mo、Cu、Fe和易还原Mn)、持续递减(交换性Ca)、先增加再减少(有效P)和先减少再增加(pH值、总N和有效Zn)的4种变化形式;土壤养分元素的相关对对数以马尾松林最多。植物对土壤性质的影响累积效应显著,森林群落的进展演替过程是土壤养分不断积累的过程,土壤有效养分元素来源也趋多元化。

生活垃圾堆肥过程中细菌群落演替规律

应用PCR-DGGE技术研究生活垃圾堆肥过程中的细菌群落演替规律,对堆肥不同时期的宏基因组DNA进行提取,扩增16S rDNA的V3区,分析生活垃圾堆肥过程中细菌群落的变化.DGGE图谱表明,随着堆体温度的升高,DNA条带表现出了明显的动态变化,降温期出现了新的优势条带并趋于稳定,说明堆肥不同时期的细菌群落发生了更替.对条带分布进行聚类分析,结果表明:以55℃为界,将14个堆肥样品划分为2个族,族间的相似性仅为13%,说明堆肥过程中常温期(<55℃)和高温期(>55℃)微生物群落结构差别较大.对优势条带回收测序的结果表明:在升温期,堆肥堆体中检测到H.obtusa和人类排泄物中的细菌;但随着温度的升高,具有纤维素降解功能的嗜热微生物Clostridium thermocellum成为堆肥高温期的优势细菌;当堆体温度小于55℃时出现了大量的未培养微生物.

川西亚高山针叶林植物群落演替对土壤性质的影响

研究了川西亚高山针叶林人工重建过程中土壤物理性质,结果表明:随着人工云杉林龄的增加,土壤表层粉粒、粘粒、物理性粘粒、团聚度和结构系数降低,砂粒含量增高,土壤饱和持水量、毛管持水量及总孔隙和毛管孔隙在人工云杉林演替过程中表现出"U"型变化,即人工云杉从幼林向成熟林演替阶段,土壤饱和持水量、毛管持水量及总孔隙和毛管孔隙则减少,在40年生云杉林达最低值之后,随着云杉自疏而有上升的趋势,毛管持水量是决定林地土壤自然含水量的主要因子。为了加速该区域植被恢复和重建过程,建议营造针阔混交林和对人工成熟林和过熟林进行间伐抚育,增加物种多样性,减少水土流失,为植物生长创造良好的土壤物理环境。

杭州湾滩涂湿地植被群落演替与物种多样性动态

以杭州湾不同年份形成的滩涂湿地植被群落为研究对象,采用样线法结合样方法进行调查取样,并通过除趋势对应分析排序研究了群落演替的动态和方向,同时采用Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数分析了物种多样性在群落演替过程中的动态变化。结果表明:该区域植被群落演替序列为海三棱藨草群落→芦苇群落→柽柳+芦苇群落→旱柳+白茅群落;随着演替的进行,群落物种丰富度显著增加,均匀度逐渐降低,物种多样性呈先增加后降低的趋势。

北亚热带天然次生林群落演替对土壤有机碳的影响

以北亚热带受损天然次生林为研究对象,探讨了植被演替对土壤有机碳的影响。结果表明:(1)不同演替年限常绿阔叶林,土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而减少并最终趋于稳定;土壤有机碳含量均随着演替年限的增加而不断增大,增加幅度在土壤剖面上呈现波动性;演替20 a到演替40 a群落土壤中的有机碳平均含量增加了56.30%(P<0.05)。(2)土壤有机碳储量随土层深度变化的趋势和土壤有机碳含量变化趋势基本一致:总体上随深度增加而减少,在60 70 cm土层出现波动;不同土壤层次土壤有机碳储量也随着演替年限增加,呈上升趋势,增加幅度在土壤剖面上也呈现出波动性,0 80 cm土层有机碳储量平均增加了56.01%。(3)该地区森林土壤碳储量总体上较低,平均为79.13.thm-2,且0 40 cm土层贮存的碳量比例相对其它地区要大,达到70%以上。(4)两种演替阶段,土壤有机碳含量与全氮、水解氮、速效磷、速效钾、速效钙、速效镁离子的含量均极显著相关。因此,应该加强亚热带森林的保护,促进天然次生林的正向演替,增加森林生态系统有机碳等的截留。

白桦种群的年龄结构及其群落演替

根据在白桦（ＢｅｔｕｌａＰｌａｔｙｐｈｙｌｌａ）种群分布区内所选择的二个代表性地区定位观测资料，采用电子计算机进行运算、模拟，研究白桦种群的年龄结构及其所处群落的演替。结果表明：在整个群落演替过程中、白桦是一个过渡种群。

长白山森林沼泽生态交错带群落演替规律研究(Ⅰ)——白桦沼泽群落演替规律研究

该文目的在于揭示长白山森林沼泽生态交错带群落的演替规律 ,以便为科学地保护和经营管理森林与湿地过渡带生物资源提供依据 .选择本区典型的白桦沼泽生态交错带为研究对象 .采用定量观测和建立经验回归模型的方法 ,研究群落建群种白桦生长过程和斑块动态、蒸腾排水作用的相关规律 ,预测白桦沼泽生态交错带演替进程 .研究结果表明 :随着群落建群种白桦生长加快、年龄不断增大 ,林分个体着生的微域斑块呈现三次式函数曲线增大 ,林分蒸腾排水作用按幂函数曲线增强 .随着群落的发育 ,斑块不断扩大和生物排水作用的增强 ,白桦沼泽交错群落在 5 0～ 6 0a内将会使交错带生境趋于中生化 。

子午岭乔木群落演替过程中种间联结性分析

基于2×2列联表,以χ2统计量、联结系数、Person相关系数和多物种关联指数为参数,探讨了黄土高原子午岭马栏林区白桦林、油松林、油松+辽东栎混交林和辽东栎林乔木种间联结性与群落演替阶段及群落稳定性之间的关系。研究表明:群落演替后期具有低关联值的物种对数的比例增加,种间联结强度逐渐减弱,具有显著种间联结关系的物种对数及其所占比例减少,而且多数种对为正关联;②各群落优势种白桦(Betula platyphyl-la)、油松(Pinus tabulaeformis)和辽东栎(Quercus wutaiensis)在各自群落中的优势地位明显,且两两之间的关联不显著;③随着群落演替,多物种种间关联值由负变为正,但对统计量的检验却均不显著。这些结果说明:现阶段该地区森林群落在恢复演替的过程中种间关联程度逐渐降低,多物种之间的相互关系有逐渐变为正相关的趋势,但目前各群落多物种间在整体上尚不存在显著的正关联关系。演替系列各群落都具有相对的稳定性,演替顶极辽东栎群落的种间联结性最弱,稳定性最高,但多物种间不显著的正相关说明该地区分布最广、面积最大的辽东栎群落可能尚未达到稳定状态,仍需要对该地区天然植被进行长期保护。