Acid mine drainage (AMD) lakes are typical hydrologic features caused by open pit mining and represent extreme ecosystems and environmental challenges. Little is known about microbial distribution and community assembly in AMD lakes, especially in deep layers. Here, we investigated prokaryotic microbial diversity and community assembly along a depth profile in a stratified AMD lake using 16S rRNA gene sequencing combined with multivariate ecological and statistical methods. The water column in the AMD lake exhibited tight geochemical gradients, with more acidic surface water. Coupled with vertical hydrochemical variations, prokaryotic microbial community structure changed significantly, and was accompanied by increased diversity with depth. In the surface water, heterogeneous selection was the most important assembly process, whereas stochastic processes gained importance with depth. Meanwhile, microbial co-occurrences, especially positive interactions, were more frequent in the stressful surface water with reduced network modularity and keystone taxa. The pH was identified as the key driver of microbial diversity and community assembly along the vertical profile based on random forest analysis. Taken together, environmental effects dominated by acid stress drove the community assembly and species coexistence that underpinned the spatial scaling patterns of AMD microbiota in the lake. These findings demonstrate the distinct heterogeneity of local prokaryotic microbial community in AMD lake, and provide new insights into the mechanism to maintain microbial diversity in extreme acidic environments.

酸性矿山排水 (AMD) 湖泊是由露天采矿引起的典型水文特征，代表着极端的生态系统和环境挑战。关于 AMD 湖泊中的微生物分布和群落组装知之甚少，尤其是在深层。在这里，我们使用 16S rRNA 基因测序结合多元生态和统计方法，在分层的 AMD 湖中沿着深度剖面研究了原核微生物多样性和群落组装。AMD 湖中的水柱表现出紧密的地球化学梯度，地表水呈酸性。加上垂直水化学变化，原核微生物群落结构发生显着变化，并伴随着随着深度的增加多样性增加。在地表水中，异质选择是最重要的组装过程，而随机过程随着深度的增加而变得重要。同时，微生物共生，尤其是正相互作用，在压力较大的地表水中更为频繁，网络模块性和基石类群减少。基于随机森林分析，pH 值被确定为沿垂直剖面微生物多样性和群落组装的关键驱动因素。总之，以酸胁迫为主导的环境影响推动了群落组装和物种共存，这是湖中 AMD 微生物群的空间尺度模式的基础。这些发现证明了 AMD 湖中局部原核微生物群落的明显异质性，并为在极端酸性环境中维持微生物多样性的机制提供了新的见解。特别是积极的相互作用，在压力大的地表水中更频繁，网络模块性和基石类群减少。基于随机森林分析，pH 值被确定为沿垂直剖面微生物多样性和群落组装的关键驱动因素。总之，以酸胁迫为主导的环境影响推动了群落组装和物种共存，这是湖中 AMD 微生物群的空间尺度模式的基础。这些发现证明了 AMD 湖中局部原核微生物群落的明显异质性，并为在极端酸性环境中维持微生物多样性的机制提供了新的见解。特别是积极的相互作用，在压力大的地表水中更频繁，网络模块性和基石类群减少。基于随机森林分析，pH 值被确定为沿垂直剖面微生物多样性和群落组装的关键驱动因素。总之，以酸胁迫为主导的环境影响推动了群落组装和物种共存，这是湖中 AMD 微生物群的空间尺度模式的基础。这些发现证明了 AMD 湖中局部原核微生物群落的明显异质性，并为在极端酸性环境中维持微生物多样性的机制提供了新的见解。基于随机森林分析，pH 值被确定为沿垂直剖面微生物多样性和群落组装的关键驱动因素。总之，以酸胁迫为主导的环境影响推动了群落组装和物种共存，这是湖中 AMD 微生物群的空间尺度模式的基础。这些发现证明了 AMD 湖中局部原核微生物群落的明显异质性，并为在极端酸性环境中维持微生物多样性的机制提供了新的见解。基于随机森林分析，pH 值被确定为沿垂直剖面微生物多样性和群落组装的关键驱动因素。总之，以酸胁迫为主导的环境影响推动了群落组装和物种共存，这是湖中 AMD 微生物群的空间尺度模式的基础。这些发现证明了 AMD 湖中局部原核微生物群落的明显异质性，并为在极端酸性环境中维持微生物多样性的机制提供了新的见解。