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文檔簡介
1、巖溶地區(qū)面積占地球總面積的20%,巖溶洞穴是巖溶地貌的重要形態(tài)之一,是一種非常重要的旅游資源,具有豐富的碳酸鹽巖沉淀、溶蝕等巖溶微形態(tài)。相對于外部環(huán)境,洞穴內(nèi)部環(huán)境較為封閉,黑暗、潮濕,溫度穩(wěn)定是洞穴環(huán)境的典型特征,在這樣一個(gè)養(yǎng)分條件非常貧乏的環(huán)境中,仍然有大量微生物存在,因此巖溶洞穴是研究地下微生物多樣性的重要場所。
巖溶地下水系統(tǒng)作為關(guān)鍵帶的重要組成部分,具備了微生物生長發(fā)育不可或缺的營養(yǎng)、水分、pH值以及適宜的溫度等條件
2、,為微生物提供了良好的生存環(huán)境。地下河水體中的微生物與洞穴環(huán)境有著密切的聯(lián)系,在物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)中具有非常重要的作用。探索洞穴微生物的多樣性和群落結(jié)構(gòu),對于揭示微生物與其生存環(huán)境的關(guān)系,探索巖溶地下河微生物資源的開發(fā)和利用具有重要意義。
針對目前巖溶洞穴水文過程中微生物研究方興未艾的現(xiàn)狀,選取重慶市豐都縣雪玉洞群中的雪玉洞為研究區(qū)域,并選取水鳴洞為對比研究區(qū),首先運(yùn)用傳統(tǒng)平板計(jì)數(shù)培養(yǎng)方法研究洞穴地下河中3大類微生物(細(xì)菌、真
3、菌、放線菌)的時(shí)空分布情況。由于傳統(tǒng)培養(yǎng)方法固有的缺陷,不能完全反應(yīng)整體的微生物信息,因此又提取了洞穴地下河中微生物的總DNA,同時(shí)運(yùn)用Illumina Miseq平臺(tái)對提取的DNA進(jìn)行測序,研究小流域尺度下巖溶地下河微生物的時(shí)空分布,探討巖溶洞穴地下河中微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)狀況。研究發(fā)現(xiàn):
(1)在時(shí)間尺度上,雪玉洞3大類微生物(細(xì)菌、放線菌、真菌)均為旱季少雨季多。細(xì)菌的變化趨勢與放線菌、真菌的變化并不完全同步,當(dāng)1月份真
4、菌、放線菌的數(shù)量處于低谷的時(shí)候,細(xì)菌數(shù)量反而有小幅度的增加,可能與細(xì)菌的生存能力較強(qiáng)有關(guān),而真菌和放線菌主要來源是土壤和空氣,此時(shí)降水較少,土壤中的真菌和放線菌通過地下河帶到洞內(nèi)的數(shù)量比較少,同時(shí)此時(shí)是巖溶洞穴旅游的淡季,因此游客量很小,游客通過空氣帶入洞內(nèi)的微生物較少;地下河中的細(xì)菌和古菌的種群也存在季節(jié)變化,雪玉洞采樣點(diǎn)蔓子借箭的細(xì)菌多樣性明顯是雨季多于旱季,水鳴洞取樣點(diǎn)的細(xì)菌豐度也有這種分布規(guī)律,這與旱季和雨季研究區(qū)降水的差異有關(guān)
5、。旱季時(shí)各取樣點(diǎn)細(xì)菌類群的豐度差異較大,雨季時(shí)不同采樣點(diǎn)之間的細(xì)菌類群的相對豐度基本相同。
(2)在空間尺度上,相同地質(zhì)條件下,人類活動(dòng)對洞穴微生物數(shù)量和群落具有顯著影響。對雪玉洞中不同采樣點(diǎn)微生物數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明,同一時(shí)間地下河不同采樣點(diǎn)的微生物數(shù)量有明顯的差別,總體上從洞口到洞穴內(nèi)部遞減;同時(shí)不同采樣點(diǎn)的微生物群落結(jié)構(gòu)組成也有差異。旅游洞穴中的微生物種群結(jié)構(gòu)和未開發(fā)洞穴中的微生物種群結(jié)構(gòu)存在差異,旅游洞穴中的微生物種群比
6、較豐富,未開發(fā)洞穴中的微生物多樣性較低。說明未開發(fā)的洞穴較好保持了洞穴原始的微生物種群特征,受人類干擾較小。
(3)雪玉洞的微生物多樣性高于水鳴洞,水鳴洞微生物多樣性較低。
(4)雪玉洞地下河細(xì)菌的優(yōu)勢類群主要有:α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、β-變形菌(betaproteobacteria)、γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)、ε-變形菌綱(Epsilonproteob
7、acteria)、放線菌門、鞘脂桿菌綱、擬桿菌門(Bacteroidetes)、厚壁菌門(Firmicutes)、藍(lán)藻門。水鳴洞中β-變形菌綱(beta proteobacteria)、γ-變形菌綱Gammaproteobacteria)、黃桿菌、硝化螺旋菌綱為優(yōu)勢細(xì)菌。
雪玉洞和水鳴洞的優(yōu)勢真菌基本相同,優(yōu)勢真菌類群主要有:擔(dān)子菌門下的傘菌綱Agaricomycetes、微球黑粉菌綱(Microbotryomycetes)、
8、鎖擲酵母目(Sporidiobolales)、斜蓋傘屬(Clitopilus)、毛孢子菌屬(Trichosporon);壺菌門(Chytridiomycota);芽枝霉門Blastocladiomycota;子囊菌類下的散囊菌綱Eurotiomycetes、小囊菌目(Microascales)、間座殼目(Diaporthales)、曲霉屬(Aspergillus)、球腔菌屬(Mycosphaerella)、酵母目(Saccharomyc
9、etales); Dikarya門的柄銹菌綱(Pucciniomycetes);馬拉色菌目(Malasseziales)。
雪玉洞和水鳴洞具有相似的的古菌群落特征,優(yōu)勢古菌類群主要為泉古菌門(Crenarchaeota)、廣古菌門(Euryarchaeota)和奇古菌門(Thaumarchaeota)。
(5)旱季時(shí)雪玉洞三大類群微生物受人類活動(dòng)影響較大,與游客量的變化趨勢基本相同,進(jìn)入雨季后受自然條件如降水的影響較
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