https://mp.weixin.qq.com/s/x87-7zmMlqmUInEz91TnLQ

全球變化導(dǎo)致高山生態(tài)系統(tǒng)大量退化，極大影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能和生物多樣性。高山生態(tài)系統(tǒng)提供了諸多重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，如固碳、畜牧、水土保持和旅游等。然而，由于其高海拔和惡劣的環(huán)境，高山生態(tài)系統(tǒng)在全球變化背景下非常脆弱。但是，目前的研究大多關(guān)注高山生態(tài)系統(tǒng)中冰川退卻或草甸退化帶來的影響，而高山冰緣生態(tài)系統(tǒng)退化的生態(tài)后果鮮有關(guān)注。

近日，中國科學院昆明植物研究所泛第三極植物多樣性形成及創(chuàng)新驅(qū)動專題組孫航院士團隊在國際生物學期刊SCIENCE CHINA Life Sciences上在線發(fā)表了題為Decoupled responses of soil microbial diversity and ecosystem functions to successive degeneration processes in alpine pioneer community的研究論文。該研究基于為期14年的高山墊狀植物長期監(jiān)測平臺，使用“空間換時間”的研究策略，采集了高山冰緣帶墊狀植物群落水平和個體水平的土壤樣品，開展如下研究。該研究基于野外實驗探索了微生物群落特征對退化過程的綜合響應(yīng)，并通過土壤微宇宙實驗?zāi)M全球變化（增溫、氮沉降和干旱）對微生物群落穩(wěn)定性的影響，探索其與高山先鋒群落退化各階段生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系。該研究首次證實，高山先鋒群落退化導(dǎo)致真菌豐富度下降27%，細菌豐富度下降8%，特有微生物減少約50%。但是，隨著植被退化，關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)功能如養(yǎng)分可獲得性、土壤酶活性、微生物生物量和生態(tài)系統(tǒng)多功能性逐漸增加。然而，土壤呼吸速率和碳儲量表現(xiàn)出不平衡的動態(tài)。與初期階段相比，中期退化階段的呼吸速率增加了190%，但在后期階段減少了38%。這表明在中期演替階段，土壤碳的流失或排放增加，而在后期演替階段，高山草甸成為重要的碳匯。與微生物群落特征（如總豐富度和功能類群豐富度、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性）相比，群落抵抗力對生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻更為顯著。尤其細菌群落抵抗力對生態(tài)系統(tǒng)功能至關(guān)重要，但是氮添加顯著削弱了細菌群落抵抗力?；谖⑸锞W(wǎng)絡(luò)、群落構(gòu)建和群落抵抗力的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)：在退化的高山生態(tài)系統(tǒng)中，真菌對環(huán)境變化更為敏感，對生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻低于細菌。該研究增強了對微生物群落在退化高山生態(tài)系統(tǒng)中綜合響應(yīng)動態(tài)的理解，呼吁關(guān)注高山冰緣生態(tài)系統(tǒng)的退化過程中的地下動態(tài)，并為制定退化高山生態(tài)系統(tǒng)管理和修復(fù)策略提供指導(dǎo)。

高山墊狀群落退化過程中，生態(tài)系統(tǒng)功能大體展現(xiàn)出趨益的變化，但是部分功能及整個微生物多樣性嚴重惡化。生態(tài)系統(tǒng)功能與生物多樣性解耦的關(guān)系使我們思考，如何在當前嚴峻的全球變化背景下，優(yōu)化高山生態(tài)系統(tǒng)的管理和保護，以期達到綜合生態(tài)利益最大化。但是魚與熊掌難以兼得，任重道遠。

泛第三極植物多樣性形成及創(chuàng)新驅(qū)動專題組張亞洲副研究員為論文第一作者，陳建國研究員和孫航院士為通訊作者，J. Aaron Hogan、葉垚君、劉欣、宋敏舒參與該研究。該研究在數(shù)據(jù)采集過程中得到青藏高原二次科考項目、國家自然科學基金、云南省基礎(chǔ)研究專項、云南省中青年學術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人才、云南省彩云博士后計劃、中國科學院昆明植物研究所人才引進項目等的支持。

圖1 高山墊狀植物群落退化過程及實驗設(shè)計示意

圖2 高山墊狀植物群落退化過程中微生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能動態(tài)

文：張亞洲，孫航