正文
：对至少存在于 20% 样本中的物种计算基石度并按中值排名，筛选出每种处理类型（好氧和有氧 - 厌氧交替）中基石度最高的前 20 个物种。好氧和有氧 - 厌氧交替组的基石物种分布明显不同，前者模式独特多样，后者物种相似度高。同一物种在不同样本中基石度不同，而基石度最低的 60 个物种无显著变化和群落特异性。
2. 基石物种的丰度与分类
：基石物种相对丰度大多极低，部分如 Arcobacter 等平均丰度高但样本间差异大，且被确定为污水处理厂的核心细菌。系统发育树显示基石物种主要集中在变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes），不同处理过程中基石物种相对丰度的门水平模式相似，以变形菌门和拟杆菌门为主。
3. 基石物种与元素循环
：部分基石物种与污水处理厂中的基石元素循环密切相关，如 Desulfurispora 等参与硫循环，Nitrosococcus 和 Polaromonas 分别参与氮循环中的氨氧化和反硝化过程，此外FAPROTAX 功能预测表明基石物种还参与能量获取和营养循环等过程，以帮助群落维持稳定性。
4. 基石物种的生态桥梁功能
：许多基石物种充当生态桥梁，通过介导种间相互作用增强微生物群落稳定性，如 Fibrobacter 和 Eubacterium 降解纤维素提供碳源，Janthinobacterium 产生群体感应代谢物促进生物膜形成，Rhodococcus 合成铁载体促进硝化和反硝化细菌获取铁以支持氮转化。 强调了研究这些看似“
默默无闻
”的微生物成员的重要性，因为它们的生态作用不仅限于污水厂中主要元素循环，它们有着更广泛的生态功能（例如维持生态系统的稳定性和耐冲击性）。
图3 基石物种的影响因素及其在生态网络中的作用
1. 外部条件对基石物种的影响
：不同曝气条件显著影响基石物种的分布，通过 β 多样性和 α 多样性分析发现，溶解氧（DO）和温度（Temp）是显著影响基石物种群落的环境因素，且温度对整个微生物群落影响最大。主坐标分析（PCoA）中所有因素解释的总方差百分比有限，表明基石物种呈连续分布，不同样本在基石物种群落上有一定相似性，同时其他环境因素如污泥停留时间和 pH 的影响程度低于 DO 和温度。
2. 微生物生态系统稳定性的维持机制
：构建偏最小二乘路径模型（PLS-PM）研究环境与微生物关系，结果显示温度对基石物种影响最大（路径系数 =-0.390，p < 0.001），DO 影响基石物种丰度（路径系数 = 0.131，p = 0.007），温度与基石物种呈负相关可能是因为温度上升导致基石物种主要组成部分（如变形菌门、酸杆菌门和拟杆菌门）相对丰度降低。基石物种对群落稳定性有显著贡献（路径系数 = 0.703，p < 0.001）。PLS-PM 模型未发现 DO、温度、基石物种与群落多样性之间的显著线性关系，但可能存在非线性相关。群落凝聚力与群落多样性呈正相关（路径系数 = 0.565，p = 0.004），DO 和温度通过影响基石物种表达，进而影响群落凝聚力，间接影响群落结构。
3. 微生物相关性网络
：对包括基石物种和其他物种的微生物相关性网络分析表明，实证网络的平均聚类系数和模块化程度显著高于随机网络，说明节点关联非随机。不同 DO 范围的共现网络分析显示，高 DO 条件下微生物网络更复杂多样，如 DO 在 15-20 mg/L 范围内，微生物相互作用更复杂丰富，基石物种节点优势明显，连接广泛。在某些温度组（如 10-15°C），网络模块化程度低但平均聚类系数高，也是由于基石物种的促进作用。研究表明，许多基石物种属于 “基石模块”，推测基石度高的物种会强烈影响相邻物种从而形成基石模块，未来研究应全面识别这些基石模块，以更好地理解群落动态和生态原理。
本研究利用全球污水处理厂样本识别了污水处理中的基石物种，并揭示了在污水处理生态系统中基石物种作为 “桥梁” 促进微生物协同互作、维持群落稳定的重要作用，为优化污水处理过程、增强系统韧性提供了理论依据，但目前外部环境因素与基石物种的具体定量关系不明，深度学习方法在应用中也存在诸多局限。未来研究需着力探索两者间定量关系，克服深度学习应用难题，并借助功能基因预测和代谢途径分析，深入研究基石物种对其他微生物代谢与生态功能的影响，以此提升基石物种识别的可靠性与适用性，推动其在污水处理系统优化中的实际应用。
来源：
VB控制
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