黄土高原温带森林演替过程中土壤原生生物群落动态的组装机制解析:对生态恢复的关键意义

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:CATENA 5.4

编辑推荐:

  为探究植物演替过程中土壤原生生物群落的组装动态,研究人员对黄土高原子午岭地区 160 年森林演替序列的土壤原生生物群落进行研究。结果表明,确定性过程主导群落组装,随机过程在混交林阶段有所增加。该研究为生态恢复提供重要见解。

  在生态研究的大舞台上,植物群落的演替就像一场精彩的剧目,吸引着众多科研人员的目光。长久以来,人们对植物群落动态以及细菌、真菌在生态演替中的变化规律有了较为深入的了解。然而,土壤原生生物这一在土壤生态系统中扮演着关键角色的群体,却一直处于研究的边缘地带。
土壤原生生物可不是一群简单的微生物,它们作为土壤食物网的重要调控者,对植物生长、土壤养分循环以及细菌和真菌群落的动态平衡都有着重要影响。它们包含消费者(捕食细菌和其他真核生物)、光合营养生物和寄生虫等多营养功能类群,在碳固存、养分循环和宿主 - 病原体调节等生态过程中发挥着不可或缺的作用 。但是,在植物演替过程中,这些原生生物群落是如何形成和变化的,背后的机制却如同迷雾,亟待揭开。

中国黄土高原,由于历史上人类活动的过度干扰,这里的植被遭受了严重的破坏,生态环境变得十分脆弱。近年来,大规模的生态恢复项目在这里开展,植被逐渐开始复苏。在这片充满变化的土地上,众多关于土壤生物群落动态的研究纷纷展开,但土壤原生生物却总是被忽视。

为了填补这一研究空白,来自相关机构(文中未明确具体机构名称)的研究人员,以黄土高原子午岭林区为研究区域,开展了一项极具意义的研究。他们对该地区 160 年森林次生演替序列中的土壤原生生物群落进行研究,试图解开土壤原生生物群落动态的谜团。

研究人员采用了 18S rRNA 高通量测序技术,对采集的土壤样本进行分析。通过这种技术,他们能够获取土壤中原生生物的基因信息,进而了解原生生物群落的组成和多样性。

研究结果显示,在森林演替的不同阶段,土壤原生生物群落的组成和功能发生了显著变化。从分类组成上看,优势门如丝足虫门(Cercozoa)、顶复门(Apicomplexa)和纤毛虫门(Ciliophora)的相对丰度在不同阶段有所不同 。功能类群方面,随着演替的进行,消费者的比例从 75.86% 下降到 62.40%,而寄生虫的比例则从 24.06% 上升到 37.57%,光合营养生物受到林下光照减少的抑制。

在群落组装过程方面,确定性过程在整个演替过程中占据主导地位。其中,均质选择(homogeneous selection)的贡献率在 73.29% - 76.51% 之间,从草原阶段到混交林阶段逐渐降低(P <0.05),在顶级森林阶段又有所增加(P> 0.05)。这一过程主要受到凋落物 / 根系输入、土壤性质和林下光照等因素的调控。随机过程中,扩散限制(dispersal limitation)在混交林阶段短暂增加,贡献率达到 18.21%,这与该阶段植物多样性最高、环境异质性增强相吻合,同时也提高了原生生物的 β- 多样性(Bray - Curtis 相异度)。

原生生物群落的共发生网络也在演替过程中发生了明显变化。从草原阶段的稀疏网络逐渐演变为顶级森林阶段的紧密连接网络,边的数量从 519 增加到 1331,正相关的比例从 58.57% 上升到 90.83%。

研究还发现,土壤养分(如易氧化碳、总氮)和植物源资源(凋落物 / 根系有机碳)在整个演替过程中持续驱动着原生生物群落的组装。而在演替早期,土壤容重(1.22 g/cm3)和湿度(12.83%)等非生物因素对群落组装影响较大;在演替后期,生物调节(如微生物生物量)则占据主导地位。

综合以上研究结果,该研究揭示了植物演替对土壤原生生物群落的重构作用。研究表明,土壤原生生物群落组装主要受确定性过程的调控,尤其是由植物介导的环境筛选所驱动的均质选择。随机过程在演替中期的混交林阶段有所增加,这与植被驱动的环境异质性有关。这些发现为理解土壤生物多样性的恢复机制提供了关键线索,对于黄土高原以及其他类似干旱 / 半干旱地区的生态恢复工作具有重要的指导意义。研究成果发表在《CATENA》上,为相关领域的研究开辟了新的方向,有望推动生态恢复领域对土壤原生生物的深入研究,让这一曾经被忽视的群体在生态研究的舞台上展现出应有的光彩。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号