導水下における河川ネットワーク内のリン分配を決定づける根圏マイクロバイオームの双安定性

流域間水転送プロジェクトは、水不足を緩和するために不可欠である一方、複雑な環境攪乱を引き起こし、受水側の河川ネットワークにおけるリン（P）の分配を変化させる。これらの生態系において、根圏微生物コミュニティ（RMC）は、水、堆積物、および生物相の間でのP分配を制御する生物地球化学的なエンジンとして機能する。この制御能力は、RMCの状態における構造的および機能的特性に依存している。しかし、環境感受性が高いため、RMCは導水による攪乱の影響を受けやすい。これらの攪乱が状態遷移を駆動するのか、また、これらのシフトがどのようにP分配を再編するのかは依然として不明である。本研究では、RMCの状態を特性化し、その主要な環境ドライバーを特定し、受水側の河川ネットワークにおけるP分配への影響を検証するための安定性ランドスケープ（stability landscape）フレームワークを構築した。その結果、流量変動係数（CV_rate）、濁度、および温度の組み合わせによって駆動されるRMCの双安定性が明らかになった。一方の安定状態では、水中の全リン（WTP）および微生物バイオマスリン（MBP）が低く抑えられ、植物全リンが高かった。この低WTP状態では、ActinomycetotaおよびAcidobacteriotaが濃縮され、正のネットワーク凝集性が強化され、無機リン溶解遺伝子（ppa, ppx）が豊富に存在していた。対照的に、もう一方の代替状態では、WTPおよびMBPが上昇し、CyanobacteriotaおよびBacteroidotaが濃縮され、ネットワークが簡素化し、有機リンの鉱化および輸送遺伝子（phoA, phnW, ugpAC, pstS）が強化されていた。さらに、この安定性ランドスケープフレームワークにより、低WTP状態を促進する調整に役立つ個々の環境ドライバーの参照値（温度＝11.93°C、CV_rate＝5.93、濁度＝21.92 NTU）を特定した。これらの知見は、転用可能な定量的フレームワークを提供し、導水運用を反応的なP汚染制御から、先見的な生態学的調整へと移行させることを可能にする。