急速に変化する高北極流域における淡水微生物コミュニティの多様性

現在のモデルは、北極の温度の増加と降水量の増加を予測し、氷河溶融物の強化や活性層土壌の解凍など、北極の水文サイクルに大きな影響を与えるでしょう。しかし、これらの変化が、下流の居住者淡水微生物群集の構造にどのように影響するかは不明のままであり、その後の微生物駆動型淡水生態系サービスが続いています。センチネル系として、ヘイゼン湖流域（カナダ、ヌナヴォット、Nunavut; 82°N、71°W）を使用して、微生物群集の組成（16S RRNA遺伝子シーケンス）を物理化学的パラメーター（例えば溶解した酸素および栄養素）に関連付けました。流域内の3つの淡水コンパートメント：（i）氷河川。（ii）アクティブ層の解凍されたストリームと水域、および（iii）ヘイゼン湖、（i）および（ii）排水。これらの淡水コンパートメント全体の微生物群集は、水文学的に強く相互接続されており、しばしば溶融季節が進むにつれて、溶融物質化学物質（例えば溶解した無機炭素）の存在と相関していました。ヘイゼン湖自体内では、湖の物理化学の変動にもかかわらず、水柱の微生物群集は一般に春と夏にわたって安定していた。この作業は、北極流域で提供する微生物群集と生態系サービスが将来の気候変動にどのように対応するかについてのベースラインの理解を確立するのに役立ちます。

Current models predict increases in High Arctic temperatures and precipitation that will have profound impacts on the Arctic hydrological cycle, including enhanced glacial melt and thawing of active layer soils. However, it remains uncertain how these changes will impact the structure of downstream resident freshwater microbial communities and ensuing microbially driven freshwater ecosystem services. Using the Lake Hazen watershed (Nunavut, Canada; 82°N, 71°W) as a sentinel system, we related microbial community composition (16S rRNA gene sequencing) to physicochemical parameters (e.g. dissolved oxygen and nutrients) over an annual hydrological cycle in three freshwater compartments within the watershed: (i) glacial rivers; (ii) active layer thaw-fed streams and waterbodies and (iii) Lake Hazen, into which (i) and (ii) drain. Microbial communities throughout these freshwater compartments were strongly interconnected, hydrologically, and often correlated with the presence of melt-sourced chemicals (e.g. dissolved inorganic carbon) as the melt season progressed. Within Lake Hazen itself, water column microbial communities were generally stable over spring and summer, despite fluctuating lake physicochemistry, indicating that these communities and the potential ecosystem services they provide therein may be resilient to environmental change. This work helps to establish a baseline understanding of how microbial communities and the ecosystem services they provide in Arctic watersheds might respond to future climate change.