威斯康星大学麦迪逊分校科学家的新研究追踪了两种微小的入侵物种，通过它们对威斯康星湖水质、藻类大量繁殖和有毒环境的巨大影响。

威斯康星州麦迪逊市的门多塔湖在过去 15 年里经历了两次不同的入侵。 研究人员首先在 2009 年记录了大量被称为刺水蚤的侵入性浮游动物，然后在 2015 年发现了斑马贻贝侵扰的早期阶段。

Robin Rohwer 是这项研究的主要作者，当时她还是威斯康星大学麦迪逊分校的研究生，最近发表在美国国家科学院院刊上，她想知道这些入侵对她研究的微生物意味着什么。 幸运的是，门多塔湖是一项长期研究计划的所在地，该计划自 1980 年代初以来一直在收集该湖的数据，这使 Rohwer 和她的同事能够更清楚地了解斑马贻贝和刺水蚤入侵后发生的重大变化。

“我们从三个层面研究了微生物群落，发现这三个层面都发生了重大变化，”Rohwer 说，他现在是德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后研究员。

首先，Rohwer 和她的同事发现，随着刺水蚤和斑马贻贝的入侵，每年早些时候，蓝藻（也称为蓝绿藻）开始出现在湖中，打断了门多塔湖通常的春季清水期， 引发有害藻类大量繁殖，有效延长了湖泊的藻类季节。

更重要的是，湖中蓝藻的多样性在夏季大幅增加。 Rohwer 说，这不仅仅是一些新物种的出现，而是这些微生物的整个属、科甚至目的命运发生了变化。

除了多样性增加和蓝藻季节延长之外，Rohwer 在威斯康星大学密尔沃基分校 Zilber 公共卫生学院同事的帮助下，发现了第二个转变：斑马贻贝入侵后有毒水质条件急剧增加。 他们检查了水样中的微囊藻毒素，这是一些蓝细菌产生的更常见的有毒化合物之一。

“我们看到初夏毒性增加，毒素生产季节延长，”Rohwer 说。

总而言之，门多塔湖每年检测到微囊藻毒素水平的时间平均增加了 50 多天。 令人惊讶的是，这些毒素的增加并不是由于蓝藻的增加。 不知何故，湖中的有毒环境持续存在。

“我们认为这可能是由于更复杂的生态原因，例如微生物群落相互作用或营养物质随着斑马贻贝入侵而转移，”Rohwer 说。 “这不仅仅是一个简单的变化，比如更多的蓝藻会产生更多的毒素。”

最后，刺水蚤和斑马贻贝的影响远远超出了蓝藻。 Rohwer 观察到湖中许多其他种类细菌的丰度发生了巨大变化。 她说，在这两种入侵物种到来后，微生物中有赢家也有输家。 细菌的丰度发生了变化，尤其是在它们已经占主导地位的季节，它们变得更加丰富，而不太肆意的种群却在减少。

对于微生物学家来说，这最后的发现可能是最深刻的。 与蓝藻不同，人们认为生活在湖中的所谓异养细菌对整个生态系统中发生的事情并不十分敏感。

由于它们应该相对不受食物网中断的影响，“微生物经常被生态系统科学家忽视，”威斯康星大学麦迪逊分校细菌学系教授、该报告的撰稿人 Trina McMahon 说。 “这项研究表明，它们的生物多样性可以被入侵物种改变，这些入侵物种已知会影响湖泊食物网中更高水平的水质，从而影响水质。”

研究人员表示，整个门多塔湖微生物群落的广泛影响表明微生物与更广泛的食物网之间存在相互关联，并且它们对长期环境变化的敏感性。

“启发这项工作的一个大问题是，我能否将入侵物种的破坏与微生物群落联系起来，并真正展示微生物与更广泛的食物网之间的联系？” 罗威尔说。 “我显然很高兴看到我能做到。”

在世界上研究最多的湖泊之一，这样的问题更容易提出。 自 1880 年代末以来，门多塔湖不仅是淡水研究的场所，而且还是北温带湖泊长期生态研究计划的一部分，该计划由国家科学基金会资助，使科学家能够监测 湖中情境四十余年。

Rohwer 说：“如果没有长期数据，我们的研究就不可能进行。”他补充说，像这样的数据集将使未来的研究能够提出有关环境大变化的大问题，并且很可能会找到一些意想不到的答案。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南留学态度观点。