Published September 21, 2022
| Version v1
Publication
Open
Hydrological connectivity promotes coalescence of bacterial communities in a floodplain
- 1. Xi'an University of Technology
- 2. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering
- 3. Nanjing Hydraulic Research Institute
- 4. Northwest A&F University
Description
Floodplains play essential roles in the ecological functions of regional environments. The merging and coalescence of bacterial communities in aquatic environments results in periodic patterns driven by regular hydrological activities, which may, in turn, influence ecological activities. However, the degree of bacterial community coalescence in the lateral and vertical directions as well as the underlying hydrological mechanism of floodplain ecosystems is poorly understood. Therefore, we investigated the spatiotemporal patterns and coalescence processes of planktonic and sedimentary bacterial communities during normal and high-water periods in a floodplain ecosystem of the Yellow River source region. We classified bacterial operational taxonomic units (OTUs) based on 16S rRNA gene sequencing, and quantified community coalescence by calculating the proportions of overlapping OTUs, the contributions of upstream sources to downstream sinks, and positive/negative cohesion. The results revealed major differences in the composition and diversity of planktonic and sedimentary bacterial communities. Bacterial community diversity in the high-water period was higher than in the normal period. Laterally, hydrological connectivity promoted the immigration and coalescence of bacterial communities to oxbow lakes in both the mainstream and tributaries, with the coalescence degree of planktonic bacteria (2.9%) higher than that of sedimentary bacteria (1.7%). Vertically, the coalescence degree of mainstream planktonic and sedimentary bacterial communities was highest, reaching 2.9%. Co-occurrence network analysis revealed that hydrological connectivity increased the complexity of the bacterial network and enhanced the coalescence of keystone species to oxbow lakes. Furthermore, community coalescence improved the competitiveness and dispersal of bacterial communities. This study demonstrated that coalescence of bacterial communities is driven by hydrological connectivity in a floodplain ecosystem. Further studies should investigate the processes of bacterial community coalescence in floodplains in more detail, which could provide new approaches for environmental protection and ecological function preservation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تلعب السهول الفيضية أدوارًا أساسية في الوظائف البيئية للبيئات الإقليمية. يؤدي اندماج واندماج المجتمعات البكتيرية في البيئات المائية إلى أنماط دورية مدفوعة بالأنشطة الهيدرولوجية المنتظمة، والتي قد تؤثر بدورها على الأنشطة البيئية. ومع ذلك، فإن درجة اندماج المجتمع البكتيري في الاتجاهين الجانبي والرأسي وكذلك الآلية الهيدرولوجية الأساسية للنظم الإيكولوجية للسهول الفيضية غير مفهومة جيدًا. لذلك، قمنا بالتحقيق في الأنماط المكانية والزمانية وعمليات الالتئام للمجتمعات البكتيرية العوالق والرسوبية خلال فترات المياه العادية والعالية في نظام بيئي سهول الفيضانات في منطقة مصدر النهر الأصفر. قمنا بتصنيف الوحدات التصنيفية التشغيلية البكتيرية (OTUs) بناءً على التسلسل الجيني للحمض النووي الريبوزي 16S، والتماسك المجتمعي الكمي من خلال حساب نسب وحدات OTU المتداخلة، ومساهمات المصادر الأولية في المصارف النهائية، والتماسك الإيجابي/السلبي. كشفت النتائج عن اختلافات كبيرة في تكوين وتنوع المجتمعات البكتيرية العوالق والرسوبية. كان تنوع المجتمع البكتيري في فترة ارتفاع المياه أعلى مما كان عليه في الفترة العادية. على المستوى الأفقي، عزز الاتصال الهيدرولوجي هجرة المجتمعات البكتيرية واندماجها في بحيرات أوكسبو في كل من التيار الرئيسي والروافد، مع درجة اندماج البكتيريا العوالق (2.9 ٪) أعلى من درجة اندماج البكتيريا الرسوبية (1.7 ٪). عموديًا، كانت درجة الالتئام للمجتمعات البكتيرية العوالق والرسوبية السائدة أعلى، حيث وصلت إلى 2.9 ٪. كشف تحليل شبكة التواجد المشترك أن الاتصال الهيدرولوجي زاد من تعقيد الشبكة البكتيرية وعزز اندماج أنواع الأحجار الرئيسية في بحيرات أوكسبو. علاوة على ذلك، أدى الاندماج المجتمعي إلى تحسين القدرة التنافسية للمجتمعات البكتيرية وانتشارها. أظهرت هذه الدراسة أن اندماج المجتمعات البكتيرية مدفوع بالاتصال الهيدرولوجي في النظام البيئي للسهول الفيضية. يجب أن تبحث المزيد من الدراسات في عمليات تلاحم المجتمع البكتيري في السهول الفيضية بمزيد من التفصيل، والتي يمكن أن توفر مناهج جديدة لحماية البيئة والحفاظ على الوظيفة البيئية.Translated Description (French)
Les plaines inondables jouent un rôle essentiel dans les fonctions écologiques des environnements régionaux. La fusion et la coalescence des communautés bactériennes dans les environnements aquatiques entraînent des schémas périodiques entraînés par des activités hydrologiques régulières, qui peuvent à leur tour influencer les activités écologiques. Cependant, le degré de coalescence de la communauté bactérienne dans les directions latérale et verticale ainsi que le mécanisme hydrologique sous-jacent des écosystèmes des plaines inondables est mal compris. Par conséquent, nous avons étudié les modèles spatio-temporels et les processus de coalescence des communautés bactériennes planctoniques et sédimentaires pendant les périodes normales et de hautes eaux dans un écosystème de plaine inondable de la région source du fleuve Jaune. Nous avons classé les unités taxonomiques opérationnelles bactériennes (OTU) en fonction du séquençage du gène de l'ARNr 16S et quantifié la coalescence de la communauté en calculant les proportions d'OTU qui se chevauchent, les contributions des sources en amont aux puits en aval et la cohésion positive/négative. Les résultats ont révélé des différences majeures dans la composition et la diversité des communautés bactériennes planctoniques et sédimentaires. La diversité des communautés bactériennes dans la période des hautes eaux était plus élevée que dans la période normale. Latéralement, la connectivité hydrologique a favorisé l'immigration et la coalescence des communautés bactériennes vers les lacs arc-en-ciel dans le courant principal et les affluents, le degré de coalescence des bactéries planctoniques (2,9 %) étant supérieur à celui des bactéries sédimentaires (1,7 %). Verticalement, le degré de coalescence des communautés bactériennes planctoniques et sédimentaires dominantes était le plus élevé, atteignant 2,9 %. L'analyse du réseau de co-occurrence a révélé que la connectivité hydrologique augmentait la complexité du réseau bactérien et améliorait la coalescence des espèces clés dans les lacs oxbow. En outre, la coalescence communautaire a amélioré la compétitivité et la dispersion des communautés bactériennes. Cette étude a démontré que la coalescence des communautés bactériennes est entraînée par la connectivité hydrologique dans un écosystème de plaine inondable. D'autres études devraient étudier plus en détail les processus de coalescence des communautés bactériennes dans les plaines inondables, ce qui pourrait fournir de nouvelles approches pour la protection de l'environnement et la préservation des fonctions écologiques.Translated Description (Spanish)
Las llanuras aluviales desempeñan un papel esencial en las funciones ecológicas de los entornos regionales. La fusión y coalescencia de comunidades bacterianas en ambientes acuáticos da como resultado patrones periódicos impulsados por actividades hidrológicas regulares, que a su vez pueden influir en las actividades ecológicas. Sin embargo, el grado de coalescencia de la comunidad bacteriana en las direcciones lateral y vertical, así como el mecanismo hidrológico subyacente de los ecosistemas de llanuras aluviales, es poco conocido. Por lo tanto, investigamos los patrones espaciotemporales y los procesos de coalescencia de las comunidades bacterianas planctónicas y sedimentarias durante los períodos de agua normal y alta en un ecosistema de llanura de inundación de la región de origen del Río Amarillo. Clasificamos las unidades taxonómicas operativas bacterianas (OTU) basadas en la secuenciación de genes de ARNr 16S y cuantificamos la coalescencia de la comunidad mediante el cálculo de las proporciones de OTU superpuestas, las contribuciones de las fuentes aguas arriba a los sumideros aguas abajo y la cohesión positiva/negativa. Los resultados revelaron grandes diferencias en la composición y diversidad de las comunidades bacterianas planctónicas y sedimentarias. La diversidad de la comunidad bacteriana en el periodo de agua alta fue mayor que en el periodo normal. Lateralmente, la conectividad hidrológica promovió la inmigración y la coalescencia de las comunidades bacterianas a los lagos oxbow tanto en la corriente principal como en los afluentes, con un grado de coalescencia de las bacterias planctónicas (2,9%) mayor que el de las bacterias sedimentarias (1,7%). Verticalmente, el grado de coalescencia de las comunidades bacterianas planctónicas y sedimentarias principales fue más alto, alcanzando el 2,9%. El análisis de la red de co-ocurrencia reveló que la conectividad hidrológica aumentó la complejidad de la red bacteriana y mejoró la coalescencia de las especies clave a los lagos oxbow. Además, la coalescencia de la comunidad mejoró la competitividad y la dispersión de las comunidades bacterianas. Este estudio demostró que la coalescencia de las comunidades bacterianas es impulsada por la conectividad hidrológica en un ecosistema de llanura aluvial. Otros estudios deberían investigar con más detalle los procesos de coalescencia de la comunidad bacteriana en las llanuras aluviales, lo que podría proporcionar nuevos enfoques para la protección del medio ambiente y la preservación de la función ecológica.Files
pdf.pdf
Files
(2.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:613aeac3cb095ab5c556ddbf053f7696
|
2.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يعزز الاتصال الهيدرولوجي اندماج المجتمعات البكتيرية في السهول الفيضية
- Translated title (French)
- La connectivité hydrologique favorise la coalescence des communautés bactériennes dans une plaine inondable
- Translated title (Spanish)
- La conectividad hidrológica promueve la coalescencia de comunidades bacterianas en una llanura aluvial
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4296737693
- DOI
- 10.3389/fmicb.2022.971437
References
- https://openalex.org/W1126639364
- https://openalex.org/W1556990761
- https://openalex.org/W1966623514
- https://openalex.org/W1973078867
- https://openalex.org/W1980587537
- https://openalex.org/W2002832915
- https://openalex.org/W2003278097
- https://openalex.org/W2005514783
- https://openalex.org/W2009055995
- https://openalex.org/W2017987256
- https://openalex.org/W2022886492
- https://openalex.org/W2044712133
- https://openalex.org/W2054407804
- https://openalex.org/W2060969915
- https://openalex.org/W2124372253
- https://openalex.org/W2133844083
- https://openalex.org/W2140566057
- https://openalex.org/W2148663653
- https://openalex.org/W2149981091
- https://openalex.org/W2154788034
- https://openalex.org/W2236507608
- https://openalex.org/W2271004518
- https://openalex.org/W2276914180
- https://openalex.org/W2413163533
- https://openalex.org/W2460854897
- https://openalex.org/W2461051021
- https://openalex.org/W2548222676
- https://openalex.org/W2594814475
- https://openalex.org/W2736114355
- https://openalex.org/W2761955173
- https://openalex.org/W2768021120
- https://openalex.org/W2772587810
- https://openalex.org/W2782594421
- https://openalex.org/W2792622846
- https://openalex.org/W2801047640
- https://openalex.org/W2803736840
- https://openalex.org/W2806209081
- https://openalex.org/W2885319825
- https://openalex.org/W2890970077
- https://openalex.org/W2910812889
- https://openalex.org/W2917881987
- https://openalex.org/W2951235179
- https://openalex.org/W2953192819
- https://openalex.org/W2955550749
- https://openalex.org/W2956187791
- https://openalex.org/W2979563522
- https://openalex.org/W2981720759
- https://openalex.org/W2989255424
- https://openalex.org/W3012463959
- https://openalex.org/W3012730530
- https://openalex.org/W3029666694
- https://openalex.org/W3044244927
- https://openalex.org/W3097668755
- https://openalex.org/W3121751971
- https://openalex.org/W3130094023
- https://openalex.org/W3134514326
- https://openalex.org/W3165423159
- https://openalex.org/W3191514888
- https://openalex.org/W3196929875
- https://openalex.org/W3204313870
- https://openalex.org/W4245901258
- https://openalex.org/W51675114