两极生态系统由于其独特的地理条件和低温环境，受人类活动影响较小，并且对环境气候变化较为敏感，是研究甲烷氧化过程中微生物作用机制的理想场所。　　论文第一部分利用稳定性同位素核酸探针技术和16S rRNA及pmoA基因高通量测序技术，针对格陵兰岛旱地和间歇淹水土壤进行室内微宇宙培养实验，进而探究不同水分条件下冻土甲烷氧化潜力以及土壤中活性好氧甲烷氧化菌群落演替规律。结果表明:由于地质活动导致旱地土壤演化为间歇淹水土壤后，土壤氧化高浓度甲烷的速率呈现降低趋势，分别为12.38和12.17μg CH4g-1day-1，但后者对甲烷碳同化利用效率显著高于前者，土壤13C-有机碳原子百分比分别为1.64％和1.99％。超高速离心分析13C-DNA发现甲烷氧化菌群落发生演替，旱地土壤中Crenothrix甲烷氧化菌16S rRNA基因丰度仅为0.04％，而在间歇淹水土壤中为23.78％，增幅高达557倍;类型Ⅱ后好氧甲烷氧化微生物Methylosinus/Methylocystis则从33.76％增至44.38％。然而，类型Ⅰ甲烷氧化菌Methylocaldum的丰度明显降低，从旱地土壤10.15％显著降低为间歇淹水0.14％;进一步通过pmoA基因高通量测序分析，也得到了类似的结果，特别是类型Ⅰ甲烷氧化菌RPCs从旱地土壤15.61％显著降低至间歇淹水土壤的0.13％。这些结果表明:尽管格陵兰冻土中经典的typeⅡ甲烷氧化菌主导了旱地土壤和间歇性淹水土壤好氧甲烷氧化过程，但水分可能是甲烷氧化菌群落演替的重要环境驱动力，水分增加导致活性的类型Ⅰ种群丰度降低，同时显著刺激了新型甲烷氧化菌Crenothrix的大量生长并可能在间歇淹水土壤中发挥了重要作用。　　论文第二部分则是研究南乔治亚岛三种典型生态系统（裸地、草地以及海豹栖息地）中微生物多样性以及物种组成的变化。通过对细菌16S rRNA基因以及好氧甲烷氧化微生物的pmoA基因进行高通量测序，发现在三种典型生态系统中，占据主导地位的是变形菌门微生物（Proteo bacteria）和酸杆菌门微生物（Acidobacteria）。土壤从裸地向栖息地演化过程中，土壤质地，含水量以及可利用的营养含量发生了显著变化。对土壤多种理化因子和土壤微生物群落的丰度进行相关性统计分析发现，土壤环境常年水分含量、营养含量以及土壤容重质地对门水平微生物的群落结构以及丰度上存在不同程度的影响。在所研究的土壤样本中并没有发现pH对微生物的驱动行为。好氧甲烷氧化微生物主要可以分为三类:Methylosinus/Methylocystis，Methylobacter和Methylocaldum。相比于裸地而言，海豹栖息地中具有较高的好氧甲烷氧化菌和产甲烷菌占比。裸地样点中土壤由于长期处于大气低浓度的甲烷环境，其中则主要是以寡营养型的USC-α大气甲烷氧化菌为主;而随着植被和海豹活动的增加，促使土壤中寡营养型甲烷氧化菌逐渐被选择性甲烷氧化微生物（pmoA-2和Methylosinus/Methylocystis）所取代。