Unearthing Vertical Stratified Archaeal Community and Associated Methane Metabolism in Thermokarst Sediments

热岩溶 生物 塔玛丘塔 生态学 缺氧水域 产甲烷 微生物种群生物学 群落结构 生态系统 甲烷 古细菌 相对物种丰度 物种丰富度 丰度(生态学) 永久冻土 古生物学 细菌
作者
Ze Ren,Mei Wang,Jinlei Yu,Lixiang Zhang,Zhenmei Lin,Xia Li,Yunlin Zhang
出处
期刊:Environmental Microbiology [Wiley]
卷期号:27 (5)
标识
DOI:10.1111/1462-2920.70110
摘要

ABSTRACT Thermokarst lakes are hotspots for greenhouse gas emissions across the Arctic and Qinghai‐Tibet Plateau. Investigating the vertical stratification of archaeal communities in thermokarst lake sediments is essential for understanding their ecological roles and contributions to methane production. Here, we analysed archaeal communities along a depth gradient in thermokarst lake sediments. Alpha diversity (richness and Shannon index) generally decreased with depth. Euryarchaeota was the most abundant phylum, though its relative abundance declined with depth, while Thaumarchaeota increased. At the order level, Methanosarcinales and Nitrosopumilales showed increased relative abundance with depth, indicating adaptation to deeper anoxic layers, whereas Methanomicrobiales and Methanotrichales decreased. Beta diversity increased with depth, shifting from stochastic to deterministic processes. Network topology revealed reduced species connectivity but heightened modularity at depth, signalling niche specialisation. Functionally, genes associated with the initial steps of methane metabolism ( Fwd , Mtd , Mer ) increased with depth, while those involved in later steps ( Mtr , Mcr ) decreased, suggesting reduced energy conservation efficiency and lower overall methanogenesis rates in deeper sediments. These findings highlight the significant impact of vertical stratification on archaeal community structure, interaction networks, and functional capabilities.
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