プラトーカルスト湖の微生物群集の多様性パターンとアセンブリプロセスを支えるリン資源の分割

内部リン（P）によって引き起こされる富栄養化は、淡水生態系における生物の生物多様性に大きな脅威をもたらします。ただし、特にカルスト堆積物では、Pリソースの分配と微生物の継承との間の連携についてはほとんど知られていない。ここでは、2つの歴史的に高5のカルスト湖、ホンフェン湖、アハ湖の堆積物コアの細菌および古細菌群集の多様性パターンと組み立てプロセスを研究し、それらに対するp画分の相対的な寄与を調査しました。私たちのヌルとニュートラルのモデルは、細菌および古細菌のコミュニティアセンブリが確率的ではなく決定論的であると判断されたことを一貫して示しました。Aha Lakeの深い堆積物に対する細菌Shannonの多様性の単調に減少するパターンを発見しましたが、HongfengとAha LakesのArchaeaのUまたはハンプ型のパターンを見つけました。興味深いことに、コミュニティは細菌と古細菌のブレイ・クルティスの相違性が、深さ距離の増加とともに一貫して増加し、香港湖ではそれぞれ0.0080と0.0069、アハ湖で0.0078と0.0087の斜面が増加しました。このようなクロスタクソンの一致は、同等の生態学的プロセス（すなわち、環境選択）によって十分にサポートされていました。細菌と古細菌の場合、シャノンの多様性は、主に、ゆるく吸着されたTPまたはカルシウム結合TPおよび堆積物TPなどの総P（TP）画分の影響を受けました。それらのコミュニティ構成は、カルシウム結合無機P（PI）、ゆるく吸着PI、および還元剤可溶性PIの影響を受ける（P <0.05）。堆積物の特性は重要でしたが、細菌と古細菌の多様性またはコミュニティの構成は、直接的または間接的な効果が高いPI画分によってよく説明されていました。特に、PI画分は、有機P画分よりも細菌および古細菌の特性に強い影響を示しました。まとめると、我々の研究は、水生生態系におけるPサイクリングの生物地球化学的プロセスを解くことに重要な意味を持つPリソース分割の生態学的重要性に関する新しい洞察を提供します。

Eutrophication triggered by internal phosphorus (P) poses a substantial threat to the biodiversity of organisms in freshwater ecosystems. However, little is known about the linkages between P resource partitioning and microbial succession, especially in karst sediments. Here, we studied the diversity patterns and assembly processes of bacterial and archaeal communities in sediment cores from two historically hyper-eutrophicated karst lakes, Hongfeng Lake and Aha Lake, and investigated the relative contribution of P fractions to them. Our null and neutral models consistently indicated that bacterial and archaeal community assembly was judged to be deterministic rather than stochastic. We found a monotonically decreasing pattern for bacterial Shannon diversity toward deep sediments in Aha Lake, but U- or hump-shaped patterns for archaea in Hongfeng and Aha Lakes. Intriguingly, the community dissimilarity Bray-Curtis of bacteria and archaea consistently increased with increasing depth distance, with slopes of 0.0080 and 0.0069 in Hongfeng Lake and 0.0078 and 0.0087 in Aha Lake, respectively. Such cross-taxon congruence was well-supported by equivalent ecological processes (i.e., environmental selection). For bacteria and archaea, Shannon diversity was primarily affected by the total P (TP) fractions such as the loosely adsorbed TP or calcium-bound TP and sediment TP. Their community composition was significantly (P < 0.05) affected by calcium-bound inorganic P (Pi), loosely adsorbed Pi and reductant-soluble Pi. Although sediment properties were important, bacterial and archaeal diversity or community composition were well-explained by the Pi fractions, with high direct or indirect effects. In particular, Pi fractions exhibited stronger effects on bacterial and archaeal characteristics than organic P fractions. Taken together, our study provides novel insights into the ecological importance of P resource partitioning to microbial succession, which has crucial implications for disentangling the biogeochemical processes of P cycling in aquatic ecosystems.