湖泊沉积物是内陆水体碳循环的热区，沉积物溶解性有机质（DOM）的化学多样性与湖泊生态系统功能密切相关。传统观点认为，微生物和环境因子是调控沉积物DOM分子组成和群落组装过程的关键因素；然而分子特征，比如分子活性是如何与环境因子协同发挥调控作用的目前尚不清楚，这阻碍了对湖泊有机碳周转过程和机理的认识。

基于此，中国科学院南京地理与湖泊研究所王建军研究员团队采集了全国63个湖泊沉积物样品，利用高分辨率质谱解析沉积物DOM分子组成；基于分子尺度，构建了沿分子性状梯度的分子分箱方法，将所有分子按其活性划分为不同的集合群落，探究每个集合群落的分子组成和群落组装过程，量化生物和非生物驱动因子的相对贡献；最后，沿分子活性梯度识别群落组装过程和环境驱动因子的变化特征，阐明分子活性对DOM组成和群落组装过程的调控作用及其与环境因子的协同机制。

图1. 湖泊沉积物溶解性有机质化学多样性

研究发现，湖泊沉积物DOM以脂质（35%）和木质素类化合物（33%）为主，后者的丰度随DOM分子活性的增加而增加。分子活性较高的集合群落，其组成相似性较高，且群落组装过程倾向于由确定性过程主导。调控DOM分子集合群落组成的环境要素中，总有机碳、电导率等沉积物理化因子的贡献达60%，气候和微生物的贡献均在20%左右。然而，随着DOM集合群落分子活性的增加，气候和微生物的调控作用增强，理化因子的作用降低。结果表明，受生物和环境因子调控的DOM周转过程进一步受到分子内在活性的制约。

上述研究，从分子水平揭示了“分子特征-环境因子-微生物互作”对湖泊沉积物DOM组成和群落组装过程的协同调控机制，深化了对湖泊DOM周转过程和碳循环理论的认识。

图2. 溶解性有机质分子集合群落组装过程随分子活性变化规律

图3. 细菌和溶解性有机质分子共现网络随分子活性变化规律

研究成果近期发表于Limnology and Oceanography，第一作者为文帅龙博士和胡盎青年研究员，得到了国家自然科学基金等项目资助，是中国科学院南京地理与湖泊研究所联合韩国基础科学研究院、宾夕法尼亚州立大学等单位合作完成。

论文链接：

https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lno.70015