南大洋大气边界层空气微生物群落的垂直剖面

空气生物学研究在很大程度上主要关注近地表采样和水平生物地理格局，而大气边界层（ABL）内空气传播微生物群落的垂直结构仍然知之甚少。在此，我们于南极半岛一个低地形起伏的沿海站点，对大气边界层下层和上层的微生物群落进行了研究；该站点可代表南大洋海洋大气边界层，并且几乎不受直接人类活动影响。研究团队在五个时段同时利用地基平台和空中平台采集空气传播微生物样品。通过宏条形码测序和落射荧光显微镜评估群落组成、丰度和细胞形态测量特征，并结合大气观测结果进行解释。 空气传播的细菌和真核生物群落表现出一致的垂直分层，尽管部分分类单元的重叠表明大气层之间存在垂直连通性。下层大气边界层群落比较上层对应群落具有更高的多样性、在组成上更为均一，并且由海洋相关类群主导，这反映了局地来源和湍流混合作用的强烈影响。相比之下，上层大气边界层群落多样性较低，但在不同采样事件之间表现出更高的异质性，并富集了耐受胁迫、陆地相关和植物相关类群，这与大气筛选、选择性向上输送以及长距离大气输入相一致。上层样品还表现出更高的微生物丰度以及更高比例的细长细胞形态，这表明颗粒在高空中的积聚以及空气动力学选择的持续性。 综合来看，这些发现表明，南大洋大气边界层是一个具有垂直结构的微生物生境，可划分为两个部分解耦的次层，其中大气动力学调控着微生物扩散、生态系统连通性和生物地理格局。

空气生物学研究在很大程度上主要关注近地表采样和水平生物地理格局，而大气边界层（ABL）内空气传播微生物群落的垂直结构仍然知之甚少。在本研究中，我们考察了南极半岛一处低地形起伏沿海站点的下部和上部ABL中的微生物群落，该站点可代表南大洋海洋ABL，且几乎不受直接人类活动影响。我们在五个时间点同时利用地基与空中平台对空气传播微生物进行了采样。通过宏条形码测序和落射荧光显微镜评估群落组成、丰度和细胞形态测量特征，并结合大气观测结果进行解释。

空气传播的细菌和真核生物群落表现出一致的垂直分层，尽管部分分类单元的重叠表明不同大气层之间存在垂直连通性。下部ABL群落比上部ABL对应群落具有更高的多样性、在组成上更为均一，并由海洋相关类群占主导，这反映出局地来源和湍流混合作用的强烈影响。相比之下，上部ABL群落的多样性较低，但在不同采样事件之间表现出更高的异质性，并富集了耐受胁迫、陆地来源及植物相关类群，这与大气筛选、选择性向上传输以及长距离大气输入相一致。上层样品还表现出更高的微生物丰度以及更高比例的细长细胞形态，提示高空粒子积聚和空气动力学选择的持续性。

综上，这些发现表明，南大洋ABL是一个具有垂直结构的微生物生境，可划分为两个部分解耦的亚层，其中大气动力过程调控着微生物扩散、生态系统连通性和生物地理格局。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.26.747214v1?rss=1

🏷️ 空气微生物群落 大气边界层 垂直分层 南大洋 宏条形码测序