全球变暖和人类活动日益加剧背景下，尤其是人类世以来，湖泊生态系统呈现严重退化趋势。揭示不同时间尺度湖泊生态系统演化轨迹，探讨气候变化和人类活动互扰下典型湖泊生态系统结构的过程、规律、机制，是治理修复湖泊生态系统的关键。然而，由于缺乏长时间序列的生态监测数据，重建湖泊生态系统中生物物种与群落演变机制是目前古生态研究面临的难点之一。

　　湖泊沉积物中保存的古环境DNA(sedDNA)能够以较高的物种分辨率重建过去生物多样性和群落结构组成，成为当前研究湖泊生态系统对过去气候变化和人类活动响应的重要指标。基于我国西南地区典型湖泊程海沉积中DNA记录以及古湖沼学理化指标等多代用指标分析，系统探讨了气候变化和人类活动对湖泊浮游植物(生产者)以及细菌、古菌原核生物(分解者)群落结构演变的影响，主要获得以下几方面认识：

　　（1）近千年浮游植物群落结构与气候环境变化时段相对应，包括中世纪暖期(1000s–1400s), 小冰期(1400s–1800s), 现代暖期(1800s–1950s) ，人类世(1950s–至今)，其中暖期以蓝藻、红藻、甲藻为主，冷期以绿藻为主，特别是人类世以来湖泊开始大面积出现有害型水华蓝藻种属(e.g. Aphanizomenon sp )。多种统计分析表明引起浮游植物群落结构变化的主导影响因子在1950s前后发生了由自然营力向人类营力的明显转变 (图1)。

　　（2）沉积物中微生物生物量自1950s 以来明显增加，与人类世以来湖泊富营养化以及可利用电子受体种类和含量有关；此外，微生物多样性随沉积物深度增加而增加，其群落结构呈现深度分层模型，表层沉积物以变形菌门(Proteobacteria),脱硫杆菌门(Desulfobacterota),拟杆菌门(Bacteroidota),疣微菌门(Verrucomicrobia)为主，深层沉积物以绿弯菌门(Chloroflexi),螺旋体门(Spirochaetota),浮霉菌门(Planctomycetota),泉古菌门(Crenarchaeota)为主，其变化与沉积物中地球化学过渡带相吻合；统计分析表明有机物含量和来源是影响微生物群落结构组成的关键要素(图2)。

　　成果分别发表于国际地学主流期刊Quaternary Science Reviews和淡水生态学主流期刊Freshwater Biology。本研究得到国自然基金委重大项目(41991250)、中国科学院战略性先导科技专项 B类、国自然基金委青年项目等项目支持。

　　图1 (A) 近千年浮游植物（蓝藻和真核藻类）群落结构组成特征；(B) 近千年浮游植物多样性变化特征；(C) NMDS分析揭示不同时段群落组成相似性与差异性；(D) 统计分析揭示影响群落结构组成影响因素

　　图2 (A) CCA分析揭示群落结构演变特征及影响因子；(B) Mantel test 分析揭示影响细菌和古菌的环境因子；(C) 相关性分析揭示环境因子与生物类群关系

　　论文链接：

　　Yan Dongna, Tiamiyu Bashir Bolaji, Liu Jinzhao, Lan Jianghu, Xu Hai, Hou Weiguo, Wen Hanfeng, Gu Maolin, Yan Hong, Tan Zhihai, An Zhisheng, Han Yongming*, 2023. Lake sediment DNA reveals the response of phytoplankton to warming. Quaternary Science Reviews, 317, 108293. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2023.108293

　 Yan Dongna*, An Zhisheng, Capo Eric*. (2024). Organic matter content and source is associated with the depth-dependent distribution of prokaryotes in lake sediments. Freshwater Biology, 00, 1–13. https://doi.org/10.1111/fwb.14223