湖泊和水库是十分重要的淡水资源，也是“山水林田湖草沙”生命共同体的关键组成部分，具有突出的生态系统服务功能。在全球气候变化和人类活动压力下，湖库面临水质恶化、生态系统退化、生物多样性丧失等生态环境问题。浮游细菌是湖库生态系统的重要组成部分，在元素循环、污染物降解和水体自净等方面发挥不可替代的关键作用。细菌的地理分布一直是微生物生态学领域的核心问题，阐明湖库细菌的分布规律和多样性维持机制对于预测水生态系统对环境变化的响应和改善生态系统服务至关重要。本研究希望揭示（1）细菌广布种和狭布种沿纬度梯度是否呈现出明显不同的生物地理模式？（2）什么过程主要驱动他们的群落构建过程？（3）广布种或狭布种的种内变异是如何共存的？
中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组（杨军团队）对我国由南到北（纬度跨度从18 N到50 N）60个湖库进行了调查，利用DNA测序技术对跨气候带、大空间尺度的浮游细菌群落进行了研究。结果显示，与狭布种相比，广布种具有更高的种内变异、更强的空间分布异步性、更宽的生态位。随着纬度的升高，广布细菌的丰度多样性和狭布细菌的组成多样性呈现下降趋势。在区域尺度上，空间因子对细菌群落的影响占据主导；但在局域尺度上，环境因子对狭布细菌的影响更大。广布和狭布细菌都具有较高的多样化速率，随机过程主导了广布和狭布细菌的群落构建。更重要的是，对细菌成种速率和灭绝速率分析表明，广布细菌在新物种形成和多样性维持中发挥着重要作用。广布细菌的种内变异大、异步性高、生态位偏好不同，因此通过生态位差异机制共存；而狭布细菌的种内变异小、异步性低、生态位偏好相似，通过平均适合度差异机制共存。进一步分析发现，水华蓝藻不仅包括广布种，还包括狭布种。
总之，该研究阐明了广布和狭布细菌沿纬度梯度的差异性分布特征，揭示了种内变异对细菌物种共存的作用机制，不仅对认知浮游细菌的地理分布规律有重要意义，还为理解水华蓝藻的扩散过程提供了新视角，有利于湖库的生态保护、修复和管理。
研究结果以Patterns of bacterial generalists and specialists in lakes and reservoirs along a latitudinal gradient为题发表在环境科学与生态学领域Top期刊Global Ecology and Biogeography, 2023。博士后左俊为第一作者，杨军研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省中科院STS项目、福建省自然科学基金等项目的资助。
湖泊水库浮游细菌广布种和狭布种的纬度分布格局与种内共存机制示意图
