近日，中国科学院烟台海岸带研究所分子藻类学与产品工程研究组（秦松团队）在河口微生物生态响应机制研究领域取得新进展。研究团队以黄河口近海海域为典型研究区域，结合原位观测与船载培养实验，系统阐明了微生物群落在水沙脉冲扰动、后续季风混合双重水文过程中的阶段性响应规律，揭示了其生态策略的动态演替机制（图1）。相关成果以“From pulsed disturbance to steady-state mixing: Succession of microbial ecological strategies in the estuarine ecosystem”为题，发表于国际期刊Water Research。

图1 调水调沙与季风混合背景下黄河口近海微生物群落响应示意图

河口是连接陆地与海洋的关键生态界面，受陆源径流输入、泥沙输运、季风混合及人类活动等多重因素影响，水文环境具有明显的动态变化特征。黄河口作为典型的高浊度河口生态系统，水文环境演变特征极具代表性。自2002年以来，黄河调水调沙工程（WSRS）每年夏季向河口及邻近海域输入大量淡水、泥沙和营养盐，形成较强的脉冲式扰动。进入秋冬季，风浪过程增强，驱动水体充分混合，叠加河流持续输入、沉积物再悬浮等过程，共同推动其水文环境逐步进入相对混合状态。

为明晰微生物群落对“脉冲扰动－季风混合”水文转换过程的响应机制，研究团队综合运用宏基因组测序、实时荧光定量PCR等技术，结合群落构建过程解析、微生物共现网络和机器学习解释模型等方法，系统对比了黄河口近海不同水文阶段微生物群落在群落构建、共现网络和代谢功能的差异化特征。同时，团队通过船载培养实验模拟调水调沙脉冲输入过程，以解析微生物群落在短时间尺度上的响应，为原位观测结果提供补充证据。

研究结果表明，黄河口微生物群落可能通过群落构建过程、关联网络和代谢功能的协同变化，适配人为脉冲扰动及其后季节性混合的环境演变。WSRS后，悬浮颗粒、营养盐和有机底物的集中脉冲输入，显著提升了环境异质性和资源可利用性，塑造出异质化且相对富营养的微环境。这些环境变化可显著增强微生物群落构建中异质性选择效应，促使具有相似底物利用能力或颗粒附着生境偏好的类群同步增殖，形成以正向关联为主、抗扰动能力较强的稳定群落网络结构（图2）。同时，微生物碳、氮、硫关键生物地球化学循环的相关功能基因库有所扩增。

图2 微生物群落构建过程与共现网络在不同时期的变化

与之相对，秋冬季季风驱动的水体混合降低了水文异质性，使微生物群落构建的主导机制转变为同质性选择，均质化环境对微生物群落形成更强的定向筛选压力。在环境趋同、资源供给受限的背景下，不同微生物类群的生态位重叠可能增加，群落网络中的负向关联占比随之升高。同时，基因特异性DNA-cDNA解耦表明，微生物群落并不会均一表达已经积累的功能潜力，而是能够根据即时环境条件，精准筛选、激活特定代谢功能，实现功能表达的动态适配（图3）。

图3 微生物关键功能基因的表达特征

船载培养实验结果显示，急性脉冲输入可在短时间内改变微生物关联网络，实验初期群落网络的边数、网络密度和平均度明显下降，后续呈现一定程度的网络重组迹象，证实脉冲输入可快速扰动原有关联结构并引发群落适应性重塑响应。

综合研究结果表明，黄河口微生物群落存在清晰的阶段性生态策略演替规律：随着水文条件、资源环境和混合过程的变化，群落构建、关联结构和功能调控会同步响应，进而维持动态河口系统中的微生物功能灵活性和生物地球化学稳定性（图4）。

图4 河口微生物群落在扰动与混合过程中的生态策略演替机制示意图

该研究深化了大型水沙调控工程背景下河口近海微生物群落响应环境变化的科学认知，为评估人为水文调控工程对近海生态系统功能稳定性的潜在影响提供了理论依据与数据支撑。本论文由烟台海岸带所特别研究助理王挺和硕士研究生季金洁为共同第一作者，李佳霖研究员为通讯作者。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目的资助。

论文信息：

Wang, T., Ji, J., Huang, Y., Li, J., Nadarajah, S., & Qin, S. (2026). From pulsed disturbance to steady-state mixing: Succession of microbial ecological strategies in the estuarine ecosystem. Water Research, 304, 126335. https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.126335