從微生物觀見證罕見長期分層湖混合的生地化功能變化
長期分層湖（meromictic lake）具有特殊、異常穩定的垂直分層地理特性，深層水因密度差異長期與表層水隔離，形成顯著的生地化梯度特徵，這個特徵能記錄「時光膠囊」般不同地理年代變化，因此長期分層湖一直為科學研究熱點。
在非常獨特環境條件組合下，例如強風、冰封與融冰、水位或淡水入添作用下，可造成長期分層湖罕見的全湖混合現象(holomixing)，通常經過一短暫時間，分層特徵與功能會再度建構與恢復。由於這個自然地理現象十分罕見，關於湖水生態系統功能是如何恢復、其間湖水內微生物體與生地化之間有如何互變演替，都缺乏相關研究與瞭解。
本中心湯森林特聘研究員、林心仁博士後研究學者、東吳大學微生物學系詹雅帆助理教授、俄羅斯科學院西伯利亞分院Denis Rogozin教授領銜的團隊，以西伯利亞長期分層湖 Lake Shira 為研究對象，幸運地追蹤到 2015–2019 年間Lake Shira如何從全湖混合至重新分層的過程(圖一A)。研究內容結合了不同水深的細菌群落分析與全基因體層級的環境基因體研究(genome-resolved metagenomics)，解析不同時間不同水層的生地化功能變化。結果顯示，全湖混合現象會造成原有垂直生態分區特徵減弱；隨著分層逐漸恢復，表層與深層微生物群落及碳、氮、硫、磷循環分層功能會重新建構、恢復。
研究進一步發現，分層湖生態系雖然恢復，但並非回到之前完全相同的原始微生物組成，而是透過核心微生物群與重要代謝功能的維繫，以及不同環境條件與功能區重新建構而達成(圖一B)。整個研究從時間、水深及基因體尺度揭示長期分層湖在大型自然擾動後的生態韌性，並有助於理解氣候變遷下湖泊分層改變對水域生態系與生地化循環的影響。本研究為世界首度用微生物體見證長期分層湖混合到恢復原生態功能的研究報告。
本研究由中研院、國家科學及技術委員會（NSTC）、俄羅斯相關研究計畫經費支持。研究成果 “Resilience and re-establishment of sulfide- and redox-structured microbial networks after holomixis in a meromictic lake” 於2026年8月已獲國際期刊《Microbiome》(IF:14.9)刊登。
全文連結: https://doi.org/10.1186/s40168-026-02515-5
關鍵字: meromictic lake
圖一、(A)顯示 2015–2019 年不同深度硫化物濃度變化，表示永久分層湖從分層崩解到恢復的硫化物濃度變化；(B)為不同水文階段的生態功能示意圖，呈現湖泊由分層崩解至重新建立表層含氧、深層缺氧結構，以及相關硫、氮與碳循環功能的恢復。
