mLife | 森林土壤细菌群落的物种多样性与抵抗力潜能

中国生物技术网 · 公众号 · 医学 · 2022-11-11 13:43

正文

华南理工大学邝嘉良副教授团队 的文章“Resistance potential of soil bacterial communities along a biodiversity gradient in forest ecosystems”于 2022年11月3日在mLife 正式上线。该研究团队基于中国28个森林保护区土壤细菌群落及其气候与土壤性质，构建了“耐受性宽度”和“环境响应异步性”两个描述群落抵抗力潜能的指数，并探讨了其空间分布，表明较高的物种多样性并不等同于较高的抵抗力稳定性。

背景介绍

极其多样化的地下微生物群落支撑了陆地生态系统多样化的功能。有证据表明微生物多样性与生态系统功能之间存在正相关关系。当前的微生物生态学研究普遍认为较高的物种多样性能更好地维持系统功能。然而，多样性较高的群落是否就能为系统提供更大的缓冲作用，并具备更高的抗干扰能力仍然存在较大的争议。

科学发现

概念框架与抵抗力潜能指数的构建

该研究基于物种的耐受性和种间环境响应的异步性，提出了物种多样性与生态系统稳定性相互关系的概念框架（图1），并构建了群落水平的“耐受性宽度”（CMTB）和“环境响应异步性”（CMRA）两个指数。分析表明，两个指数的计算对微生物数据和参数的选取并不敏感，对估计样品间抵抗力稳定性的差异具有很好的一致性。

图1 群落水平的“耐受性宽度”（CMTB）和“环境响应异步性”（CMRA）与物种多样性之间的关系

多样性与抵抗力潜能之间的关系

该研究结果表明，CMTB与物种多样性呈现显著负相关关系（图2A），并取决于群落中环境的特化种（specialist）和泛化种（generalist）之间相对丰度平衡的变化。相比之下，CMRA与物种多样性的相关关系符合单峰模型（图2B），表明具有较高的物种多样性并不能直接推导该群落也同时具有更高的抵抗力稳定性。

图2 物种多样性与群落水平的“耐受性宽度”（CMTB）和“环境响应异步性”（CMRA）的关系

群落抵抗力潜能的空间分布

该研究进一步探讨了纬度梯度下的全国尺度与局域尺度抵抗力潜能的分布模式。结果表明，局域尺度下北方森林生态系统比南部森林系统更大程度上遵循全国尺度的一般规律。这很可能归因于气候条件的年均值和年度变化的南北差异。总的来说，该研究强调了群落抵抗力稳定性取决于具有不同环境耐受性和响应的物种的组成结构，而不仅仅是多样性水平的高低。