Distinct ecological patterns of abundant and rare prokaryotic taxa across sediment and water habitats in an acid mine drainage-impacted river system.

چکیده اصلی

Acid mine drainage (AMD) can lead to severe pollution of surrounding aquatic systems like rivers. Although microbial ecosystems have been documented in the AMD-impacted riverine systems, the ecological patterns and potential assembly mechanisms of abundant and rare taxa are still largely unexplored. Herein, we examined the diversity, composition, co-occurrence networks and assembly of the whole prokaryotic communities, abundant taxa, and rare taxa along an AMD-impacted river. The results revealed a strong correlation between prokaryotic communities and environmental variables in the AMD-impacted river. Significant spatial variations in diversity and composition were observed for the whole community and abundant taxa in sediment habitats, but not in water habitats. Specifically, in sediment habitats, the relative abundances of Gamma- and Beta-proteobacteria decreased along the river, while Alphaproteobacteria and Acidobacteriota increased. Conversely, water habitats were characterized by Acidovorax and Acidocella. Furthermore, the alpha diversity of rare taxa showed no significant correlation with spatial distance in either sediment or water habitats. However, rare taxa occupied important topological positions in the co-occurrence network. Stochastic processes (dispersal limitation and undominated processes) generally dominated community assembly especially for rare taxa, but the roles of deterministic processes (heterogeneous and homogeneous selection) in shaping whole communities and abundant taxa of sediment habitats should not be neglected. These findings offer novel insights into microbial patterns and assembly mechanisms in AMD-impacted riverine ecosystem.

ترجمه فارسی چکیده

زه‌آب معدن (AMD) می‌تواند منجر به آلودگی شدید سیستم‌های آبی اطراف مانند رودخانه‌ها شود. اگرچه اکوسیستم‌های میکروبی در سیستم‌های رودخانه‌ای تحت تأثیر AMD مستند شده‌اند، الگوهای اکولوژیکی و مکانیزم‌های تجمع بالقوه جانداران فراوان و نادر هنوز به طور گسترده بررسی نشده‌اند. در اینجا، ما تنوع، ترکیب، شبکه‌های هم‌وجود و تجمع کل جوامع پروکاریوتی، جانداران فراوان و نادر را در طول یک رودخانه تحت تأثیر AMD بررسی کردیم. نتایج نشان داد همبستگی قوی بین جوامع پروکاریوتی و متغیرهای محیطی در رودخانه تحت تأثیر AMD. تغییرات معنادار مکانی در تنوع و ترکیب برای کل جوامع و جانداران فراوان در زیستگاه‌های رسوبی مشاهده شد، اما در زیستگاه‌های آبی مشاهده نشد. به طور خاص، در زیستگاه‌های رسوبی، نسبت فراوانی گاما- و بتا-پروتئوباکتریا در طول رودخانه کاهش یافت، در حالی که آلفا-پروتئوباکتریا و آکیدوباکتریوتا افزایش یافت. در مقابل، زیستگاه‌های آبی با آکیدووراکس و آکیدوسیلا مشخص شدند. علاوه بر این، تنوع آلفای جانداران نادر در هیچ‌یک از زیستگاه‌های رسوبی یا آبی همبستگی معناداری با فاصله مکانی نشان نداد. با این حال، جانداران نادر موقعیت‌های توپولوژیک مهمی در شبکه هم‌وجود داشتند. فرآیندهای تصادفی (محدودیت پراکندگی و فرآیندهای بدون غالب) به طور کلی بر تجمع جوامع تسلط داشتند، به ویژه برای جانداران نادر، اما نقش فرآیندهای قطعی (انتخاب ناهمگن و همگن) در شکل‌دهی کل جوامع و جانداران فراوان زیستگاه‌های رسوبی نباید نادیده گرفته شود. این یافته‌ها بینش‌های جدیدی در مورد الگوهای میکروبی و مکانیزم‌های تجمع در اکوسیستم‌های رودخانه‌ای تحت تأثیر AMD ارائه می‌دهد.

متن کامل اصلی