A fitoplankton és az eukarióták közösségi összetétele az ivóvíztározó keverési periódusai alatt: dinamika és kölcsönhatások

Miaomiao Yan

1 Shaanxi Környezetmérnöki Laboratórium, Északnyugati Vízforrások, Környezet és Ökológia Kulcslaboratóriuma, MOE, Hszian Építészeti és Technológiai Egyetem, Hszian 710055, Kína; moc.361@jszmmY (M.Y.); nc.ude.tauax@nilgnitgnauh (T.H.); moc.361@9891doow_nivek (N.L.); moc.361@668800wkl (K.L.); moc.361@9102_yzgnorgnoR (R.Z.); moc.361@827naituyoaim (Y.M.); nc.ude.tauax@gnauh_nix (X.H.)

Shengnan Chen

Tinglin Huang

Baoqin Li

2 Guangdong kulcsfontosságú laboratóriuma az integrált agrár-környezeti szennyezés-szabályozásnak és -kezelésnek, Guangdong Eco-Environmental Science and Technology Intézet, Guangzhou 510650, Kína; nc.dg.lios@ilqb

Nan Li

Kaiwen Liu

Rongrong Zong

1 Shaanxi Környezetmérnöki Laboratórium, Északnyugati Vízforrások, Környezet és Ökológia Kulcslaboratórium, MOE, Xi’an Építészeti és Technológiai Egyetem, Xi’an 710055, Kína; moc.361@jszmmY (M.Y.); nc.ude.tauax@nilgnitgnauh (T.H.); moc.361@9891doow_nivek (N.L.); moc.361@668800wkl (K.L.); moc.361@9102_yzgnorgnoR (R.Z.); moc.361@827naituyoaim (Y.M.); nc.ude.tauax@gnauh_nix (X.H.)

Yutian Miao

Xin Huang

Társított adatok

Absztrakt

1. Bemutatkozás

A víztározók számos fontos ökoszisztéma-funkcióval rendelkeznek, mint például a helyi lakosság fő ivóvízforrása, valamint a mezőgazdaság öntözésének, árvízvédelmi és áramtermelésének biztosítása [1,2]. A víztározók és az ökoszisztéma állapotának elmozdulása veszélyeztetheti a biológiai sokféleséget, és jelentős veszteségeket okozhat a fenntartható ökoszisztéma-javak és az alapvető ökoszisztéma-szolgáltatások számára az emberek számára [3,4]. Az elmúlt években az eutrofizációk és különösen az algavirágzás kialakulása a tározókban egyre súlyosabbá vált, és időszakosan emelkedő vízminőség-romlást okozott [5,6,7]. Ezért a megfelelő gazdálkodás elengedhetetlen és rendkívül fontos a tározóknál. A víztározó ideális ökológiai-ökoszisztéma-modell a vízi környezetek fizikai, kémiai és biológiai jellemzőinek feltárására [3]. A vízminőség függőleges profilját a fizikai termikus rétegződés befolyásolja [2,3], és az oligotróf ivóvíztározó borotválkozásában az algavirágzás mozgatórugóit (például hőmérséklet, fény, tápanyagok) az elmúlt évtizedekben vizsgálták. Kevesebb tanulmány foglalkozott azonban a fitoplankton és az eukarióták dinamikájával az ivóvíztározók keverési periódusaiban.

Az algavirágzás elterjedt, és folyamatos globális probléma, amely hatással lehet a vízi élőlényekre és megváltoztathatja a vízi ökoszisztémák vízminőségét [8,9]. A fitoplankton populáció dinamikáját hagyományosan úgy tekintik, hogy az abiotikus változók nagyban befolyásolják, ideértve a tápanyagok koncentrációját, a víz hőmérsékletét, a megfelelő fényintenzitást, a pH-értékeket és a CO2-t [10,11]. Az algavirágzás szabályozásának biológiai kölcsönhatásai még csak most kezdődnek. Az édesvíz-rendszer ökológiai értékelésének és az algavirágzás mechanizmusának kitörése folyamatosan mélyülő tanulmányaival egyre inkább felismerik, hogy az algavirágzás kialakulása szorosan kapcsolódik a vízi mikrobákhoz, például a baktérium- és gombaközösségekhez [1,10]. Ezek a mikroorganizmusok, mint az elsődleges termelékenység fő hozzájárulói, kritikus szerepet játszanak a vízi táplálékhálózatokban, a tápanyagok körforgásában, a globális biogeokémiai ciklusokban és az oxigén felszabadulásában [12,13]. A biotikus tényezőkről szóló ismereteink azonban korántsem holisztikusak, és nem ismerjük a fitoplankton és a mikrobiális eukarióta közösség összetétele, különösen az oktatott ivóvíztározók közötti összefüggést [14, 15].

Ennek érdekében nagy áteresztőképességű szekvenálási technikát (Illumina Miseq DNS-szekvencia) alkalmaztunk a Jinpen ivóvíztározó víz-eukarióta közösségének összetételének vizsgálatára. Hagyományos mikroszkópos módszert alkalmaztunk a fitoplankton közösség bőségének és összetételének elemzésére. Ezenfelül korreláció-alapú hálózati elemzést alkalmaztak a két közösség közötti specifikus asszociációk vizsgálatára. Jelen tanulmányunk fő célkitűzései a következők voltak: (1) feltárni a fitoplankton közösség időbeli változását 2018 októberétől decemberig; (2) értékeli az eukarióta plankton közösség összetételét és szerkezetét nagy áteresztőképességű DNS szekvenálási technikán keresztül; és (3) felméri a fitoplankton és az eukarióta mikrobakompozíciók együttélését és kölcsönhatását, valamint kapcsolatukat a vízminőségi paraméterekkel. Ez a tanulmány tovább fogja ismerni a mikrobiális sokféleség potenciális szerepét, mint az édesvízi ökoszisztémák algavirágzásának fontos mozgatórugóját.

2. Kísérletek

2.1. Tanulmányozási helyek és mintavétel

A terepi mintavételt a Jinpen víztározónál (ÉSZ 34 ° 42′ – 34 ° 13 ′; 107 ° 43′ – 108 ° 24 ′ K) [2] végezték, amely Hszian városában, Shaanxi tartományban, Kína északnyugati részén található. Ez egy kanyon alakú víztározó, erős termikus rétegződéssel (nyáron és ősszel), és fontos ivóvízforrásként szolgál, napi vízellátási kapacitása 8,0 × 10 5 m 3, amely a teljes víz 76% -át teszi ki ellátás Hszian mintegy 8,58 millió lakosa számára [2,7,41]. A Jinpen-tározó teljes tárolókapacitása közel 2,0 × 10 8 m 3 [2,7,41]. Vízfelülete hozzávetőlegesen 4,55 km 2, vízgyűjtő területe 1418 km 2, átlagos mélysége 40 m, maximális mélysége pedig 95 m [2,7]. A Jinpen víztározó éves átlagos csapadékmennyisége, párolgási és lefolyási mennyisége 898 mm, 948,5 mm és 545,22 millió m 3 [2].

A keverési periódusokban (1. ábra) 2018 október és december között havonta gyűjtöttünk vízmintákat három állomás (A, B és C helyként kódolt) különböző mélységeiből (0, 2, 5, 10 m). . Az A (34 ° 02′46 ″ É; 108 ° 12′24 ″ K) és a B helyszín (34 ° 02′24 ″ É; 108 ° 11′48 ″ K) a fő tározó területén található; Az A terület az ivóvízüzemek szívótornya közelében található, míg a C terület (34 ° 00′51 ″ É; 108 ° 10′39 ″ K) a folyó felsı részén található. Így a három mintavételi hely jelenthette az esetek többségét a teljes tározóban kutatócsoportunk felmérésének eredményei szerint [2,7]. A 2018. október és december közötti Jinpen ivóvíztározó vízszintjére, átlagos napi be- és kiáramlására, csapadékmennyiségre, mintavételi időkre és mélységre vonatkozó konkrét információkat az 1. ábra mutatja. .