气候变化领域集成服务门户(CCPortal): Effects of increasing soil moisture on Antarctic desert microbial ecosystems

CCPortal

DOI	10.1111/cobi.14268
	Effects of increasing soil moisture on Antarctic desert microbial ecosystems
	Zhang, Eden; Wong, Sin Yin; Czechowski, Paul; Terauds, Aleks; Ray, Angelique E.; Benaud, Nicole; Chelliah, Devan S.; Wilkins, Daniel; Montgomery, Kate; Ferrari, Belinda C.
发表日期	2024
ISSN	0888-8892
EISSN	1523-1739
英文摘要	Overgeneralization and a lack of baseline data for microorganisms in high-latitude environments have restricted the understanding of the microbial response to climate change, which is needed to establish Antarctic conservation frameworks. To bridge this gap, we examined over 17,000 sequence variants of bacteria and microeukarya across the hyperarid Vestfold Hills and Windmill Islands regions of eastern Antarctica. Using an extended gradient forest model, we quantified multispecies response to variations along 79 edaphic gradients to explore the effects of change and wind-driven dispersal on community dynamics under projected warming trends. We also analyzed a second set of soil community data from the Windmill Islands to test our predictions of major environmental tipping points. Soil moisture was the most robust predictor for shaping the regional soil microbiome; the highest rates of compositional turnover occurred at 10-12% soil moisture threshold for photoautotrophs, such as Cyanobacteria, Chlorophyta, and Ochrophyta. Dust profiles revealed a high dispersal propensity for Chlamydomonas, a microalga, and higher biomass was detected at trafficked research stations. This could signal the potential for algal blooms and increased nonendemic species dispersal as human activities increase in the region. Predicted increases in moisture availability on the Windmill Islands were accompanied by high photoautotroph abundances. Abundances of rare oligotrophic taxa, such as Eremiobacterota and Candidatus Dormibacterota, which play a crucial role in atmospheric chemosynthesis, declined over time. That photosynthetic taxa increased as soil moisture increased under a warming scenario suggests the potential for competition between primary production strategies and thus a more biotically driven ecosystem should the climate become milder. Better understanding of environmental triggers will aid conservation efforts, and it is crucial that long-term monitoring of our study sites be established for the protection of Antarctic desert ecosystems. Furthermore, the successful implementation of an improved gradient forest model presents an exciting opportunity to broaden its use on microbial systems globally. Efectos del incremento de la humedad del suelo sobre los ecosistemas microbianos del desierto antartico La sobre generalizacion y la falta de datos de linea base de los microorganismos en los ambientes de latitudes elevadas han limitado el conocimiento de la respuesta microbiana al cambio climatico, la cual es necesaria para establecer marcos de conservacion en la Antartida. Para cerrar esta brecha analizamos mas de 17,000 variantes de secuencias de bacterias y micro eucariontes de las regiones hiper-aridas de las Colinas Vestfold y las Islas Windmill en el este de la Antartida. Usamos un modelo de gradiente de bosque extendido para cuantificar la respuesta de multiples especies a la variacion de 79 gradientes edaficos y asi explorar los efectos del cambio y la dispersion eolica sobre las dinamicas comunitarias bajo las tendencias proyectadas de calentamiento. Tambien analizamos un segundo conjunto de datos de la comunidad del suelo de las Islas Windmill para probar nuestras predicciones de los principales puntos de inflexion ambiental. La humedad del suelo fue el pronostico mas solido para la composicion del microbioma del suelo regional; las tasas mas altas de rotacion composicional ocurrieron con el 10-12% de humedad del suelo para los fotoautotrofos, como Cyanobacteria, Chlorophyta, y Ochrophyta. Los perfiles de polvo revelaron una alta tendencia de dispersion para Chlamydomonas, una microalga, y detectamos una biomasa mas alta en las estaciones de investigacion con trafico. Esto podria significar un potencial para el brote de algas y un incremento en la dispersion de especies no endemicas conforme las actividades humanas incrementan en la region. El incremento pronosticado de la humedad disponible en las Islas Windmill estuvo acompanado de una abundancia elevada de fotoautotrofos. Hubo una declinacion con el tiempo en la abundancia de taxones raros, como Eremiobacterota y Ca. Dormibacterota, las cuales tienen un papel importante en la sintesis quimica de la atmosfera. Que exista un incremento de taxones fotosinteticos junto con el incremento de la humedad del suelo bajo un escenario de calentamiento sugiere un potencial de competencia entre las estrategias primarias de produccion, y por lo tanto un ecosistema con mas factores bioticos, si es que el clima se vuelve mas templado. Un mejor entendimiento de los detonadores ambientales ayudara a los esfuerzos de conservacion, ademas que es importante que se establezca el monitoreo a largo plazo de nuestros sitios de estudio para la proteccion de los ecosistemas del desierto de la Antartida. Mas aun, la implementacion exitosa de un modelo de gradiente de bosque mejorado representa una oportunidad emocionante para ampliar su uso en los sistemas microbianos de mundo. ResumenEfectos del incremento de la humedad del suelo sobre los ecosistemas microbianos del desierto antartico La sobre generalizacion y la falta de datos de linea base de los microorganismos en los ambientes de latitudes elevadas han limitado el conocimiento de la respuesta microbiana al cambio climatico, la cual es necesaria para establecer marcos de conservacion en la Antartida. Para cerrar esta brecha analizamos mas de 17,000 variantes de secuencias de bacterias y micro eucariontes de las regiones hiper-aridas de las Colinas Vestfold y las Islas Windmill en el este de la Antartida. Usamos un modelo de gradiente de bosque extendido para cuantificar la respuesta de multiples especies a la variacion de 79 gradientes edaficos y asi explorar los efectos del cambio y la dispersion eolica sobre las dinamicas comunitarias bajo las tendencias proyectadas de calentamiento. Tambien analizamos un segundo conjunto de datos de la comunidad del suelo de las Islas Windmill para probar nuestras predicciones de los principales puntos de inflexion ambiental. La humedad del suelo fue el pronostico mas solido para la composicion del microbioma del suelo regional; las tasas mas altas de rotacion composicional ocurrieron con el 10-12% de humedad del suelo para los fotoautotrofos, como Cyanobacteria, Chlorophyta, y Ochrophyta. Los perfiles de polvo revelaron una alta tendencia de dispersion para Chlamydomonas, una microalga, y detectamos una biomasa mas alta en las estaciones de investigacion con trafico. Esto podria significar un potencial para el brote de algas y un incremento en la dispersion de especies no endemicas conforme las actividades humanas incrementan en la region. El incremento pronosticado de la humedad disponible en las Islas Windmill estuvo acompanado de una abundancia elevada de fotoautotrofos. Hubo una declinacion con el tiempo en la abundancia de taxones raros, como Eremiobacterota y Ca. Dormibacterota, las cuales tienen un papel importante en la sintesis quimica de la atmosfera. Que exista un incremento de taxones fotosinteticos junto con el incremento de la humedad del suelo bajo un escenario de calentamiento sugiere un potencial de competencia entre las estrategias primarias de produccion, y por lo tanto un ecosistema con mas factores bioticos, si es que el clima se vuelve mas templado. Un mejor entendimiento de los detonadores ambientales ayudara a los esfuerzos de conservacion, ademas que es importante que se establezca el monitoreo a largo plazo de nuestros sitios de estudio para la proteccion de los ecosistemas del desierto de la Antartida. Mas aun, la implementacion exitosa de un modelo de gradiente de bosque mejorado representa una oportunidad emocionante para ampliar su uso en los sistemas microbianos de mundo. Resumen
英文关键词	Antarctica; climate change; conservation; dispersal; soil microbiome; spatial turnover; Antartida; cambio climatico; conservacion; dispersion; microbioma del suelo; rotacion espacial
语种	英语
WOS研究方向	Biodiversity & Conservation ; Environmental Sciences & Ecology
WOS类目	Biodiversity Conservation ; Ecology ; Environmental Sciences
WOS记录号	WOS:001202796400001
来源期刊	CONSERVATION BIOLOGY
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://gcip.llas.ac.cn/handle/2XKMVOVA/306835
作者单位	University of New South Wales Sydney; University of New South Wales Sydney; Australian Antarctic Division
推荐引用方式 GB/T 7714	Zhang, Eden,Wong, Sin Yin,Czechowski, Paul,et al. Effects of increasing soil moisture on Antarctic desert microbial ecosystems[J],2024.
APA	Zhang, Eden.,Wong, Sin Yin.,Czechowski, Paul.,Terauds, Aleks.,Ray, Angelique E..,...&Ferrari, Belinda C..(2024).Effects of increasing soil moisture on Antarctic desert microbial ecosystems.CONSERVATION BIOLOGY.
MLA	Zhang, Eden,et al."Effects of increasing soil moisture on Antarctic desert microbial ecosystems".CONSERVATION BIOLOGY (2024).