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淡水沉积物中甲烷菌的生态分布

来源:环保网

相对于海洋的高渗环境,淡水里的各类盐离子浓度明显要低很多,其硫酸盐的浓度只有100~200 μmol/L.  因此在淡水沉积物中,硫酸盐还原菌将不会和产甲烷菌竞争代谢底物,这样产甲烷菌就能大量生长繁殖.  由于在淡水环境中乙酸盐的含量是相对较高的,因而其中的乙酸盐营养产甲烷菌占了产甲烷菌菌种的70% ,而氢营养产甲烷菌只占不到30%.  一般在淡水沉积物中,产甲烷菌的主要类群是乙酸营养的甲烷丝状菌科(Methanosaetaceae) ,同时还有一些氢营养的甲烷微菌科(Methanomicrobiaceae) 和甲烷杆菌科(Methanobacteriaceae)的存在 . 
 
在淡水沉积物中,不同代谢类型产甲烷菌的生态分布具有一些独特规律:
 
第一,氢营养产甲烷菌在低pH淡水环境中不易生长繁殖.  例如,研究发现,在德国东北部的Grosse Fuchskuhle 湖底环境的pH小于 5,在沉积物中并没有发现氢营养产甲烷菌的存在,而只有乙酸营养产甲烷菌的分布.  因为这样偏酸的pH环境适宜耗氢产乙酸菌(Homoacetogens) 的生长,从而使得大部分CO2转化为乙酸而非甲烷.  
 
第二,随着淡水环境里温度的降低,氢营养产甲烷菌和乙酸营养产甲烷菌的生长繁殖均受到抑制,这主要是由两方面的因素造成:首先,耗氢产乙酸菌的最适生长温度较低;其次,绝大多数产氢细菌在低温环境里生长受限,从而使得氢营养产甲烷菌的关键代谢底物——H2供应不足.  
 
第三,在一些研究中还发现,氢营养产甲烷菌的丰度和活性会随着淡水沉积物的不同深度而发生改变.  例如在德国的Dagow 湖底沉积物中,由氢营养产甲烷菌产生的甲烷量在沉积物的表面是22% ,而在18  cm 深处则是38% .  
 
第四,淡水环境中产甲烷菌类群的分布也随着季节的变化而变化.  Julie  Earl 等用PCR-TGGE技术对已经富营养化的Priest湖泊底部的沉积物和水样进行不同季节产甲烷菌群落变化的研究,结果显示,在冬季沉积物中产甲烷菌的类型要比夏季的多,其优势菌是甲烷微菌目(Methanomicrobiales) .