L'assemblage stochastique mène à des communautés alternatives avec des fonctions distinctes dans une communauté microbienne de bioreacteur

ABSTRAIT Les processus et mécanismes d'assemblage des communautés et leurs relations avec le fonctionnement des communautés sont des enjeux centraux en écologie. Les facteurs déterministes et stochastiques jouent tous deux des rôles importants dans la détermination de la composition et de la structure des communautés, mais la connexion entre l'assemblage communautaire et le fonctionnement des écosystèmes reste insaisissable, en particulier dans les communautés microbiennes. Ici, nous avons utilisé des réacteurs de cellules électrolytiques microbiennes comme système modèle pour examiner les rôles de l'assemblage stochastique dans la détermination de la structure et des fonctions de la communauté microbienne. Dans des conditions environnementales identiques avec la même communauté source, la dérive écologique (c'est-à-dire la colonisation stochastique initiale) et les interactions biotiques subséquentes ont créé des communautés dramatiquement différentes avec peu de chevauchement parmi 14 réacteurs identiques, indiquant que l'assemblage stochastique a joué des rôles dominants dans la détermination de la structure de la communauté microbienne. L'analyse de modélisation communautaire neutre a révélé que les facteurs déterministes ont également joué des rôles significatifs dans la formation de la structure de la communauté microbienne dans ces réacteurs. Plus important encore, les communautés nouvellement formées différaient considérablement en termes de fonctions communautaires (par exemple, la production de H2), montrant des liens forts avec la structure communautaire. Cette étude est la première à démontrer que l'assemblage stochastique joue un rôle dominant non seulement dans la détermination de la structure de la communauté mais aussi des fonctions des écosystèmes. Élucider les liens entre l'assemblage des communautés, la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes est essentiel pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes, la préservation de la biodiversité et la gestion des écosystèmes. IMPORTANCE Les microorganismes sont le groupe de vie le plus divers connu sur terre. Bien qu'il soit bien documenté que la biodiversité naturelle microbienne est extrêmement élevée, il n'est pas clair pourquoi une telle diversité élevée est générée et maintenue. De nombreuses études ont établi les rôles des facteurs déterministes basés sur les niches (par exemple, pH, température et sel) dans la formation de la biodiversité microbienne, l'importance des processus stochastiques dans la génération de la biodiversité microbienne est rarement appréciée. De plus, bien que les microorganismes médiatisent de nombreux processus écologiques, la relation entre la diversité microbienne et le fonctionnement des écosystèmes reste largement insaisissable. En utilisant un système de laboratoire bien contrôlé, cette étude fournit un soutien empirique au rôle dominant de l'assemblage stochastique dans la création de variations de la diversité microbienne et la première preuve explicite du rôle critique de l'assemblage communautaire dans l'influence du fonctionnement des écosystèmes. Les résultats présentés dans cette étude représentent des contributions importantes à la compréhension des mécanismes, en particulier des processus stochastiques, impliqués dans la formation de la biodiversité microbienne.