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中國北方干旱區(qū)草地土壤細菌多樣性空間格局研究取得進展

閱讀:404發(fā)布時間:2017-3-17

在過去幾十年中,微生物多樣性的空間格局在區(qū)域、大洲甚至尺度上已開展了廣泛研究,盡管大量證據(jù)表明多數(shù)微生物物種也具有與大型生物相似的生物地理格局,但是人們對于驅(qū)動微生物生物地理格局的重要生態(tài)學(xué)過程還亟待探究。距離-衰減格局是自然界zui普遍和重要的生物多樣性格局之一,由于其對關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過程的敏感性,是驗證生態(tài)學(xué)理論和機理的重要手段。已有研究發(fā)現(xiàn)在不同生境和物種分類水平上,細菌均呈現(xiàn)顯著的距離-衰減關(guān)系,這種多樣性格局的產(chǎn)生一般歸因于兩種機制,即基于生態(tài)位理論的確定性過程和基于中性理論的隨機過程。

Vellend于2010年提出了用于解釋生物多樣性格局的一種新的群落生態(tài)學(xué)理論,認為物種多樣性和組成格局主要由四個過程影響(selection,dispersal,drift and speciation),這一理論集成了以往關(guān)于群落生態(tài)學(xué)研究的理論模型,將物種多樣性格局的形成歸因于這四個過程之一或者聯(lián)合作用。

基于這一理論框架,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所生態(tài)化學(xué)計量組博士王曉波依托我國北方草地干旱區(qū)約4000km的東西樣帶調(diào)查,系統(tǒng)比較了545個取樣點所覆蓋的四個不同生境類型(高寒草原、荒漠、荒漠草原和典型草原)的土壤細菌(分別以97% 和 99% 的物種分類標準)距離-衰減格局,以及地理距離vs. 環(huán)境因素的相對貢獻差異,探討了不同過程的相對重要性與細菌多樣性格局的。

結(jié)果表明:(1)細菌群落和主要優(yōu)勢類群在生境內(nèi)均呈現(xiàn)顯著的距離-衰減關(guān)系,但生境間距離-衰減曲線的斜率和常數(shù)不同,細菌beta多樣性格局及其地理距離和環(huán)境因素的相對重要性都具有明顯的生境特異性。(2)細菌主要優(yōu)勢屬豐度及其分布在不同生境間也具有顯著的差異性。(3)生境特異性的細菌多樣性格局和驅(qū)動因素即使在相似的生境空間尺度下依然存在。(4)高寒草原細菌具有較高的距離-衰減率,由強的環(huán)境異質(zhì)性驅(qū)動,選擇過程因而對細菌多樣性格局起支配作用;荒漠生境細菌只受到地理距離的影響,受到明顯的擴散限制,因此主要受隨機擴散和漂變過程的影響;荒漠草原和典型草原細菌未受到明顯的擴散限制;選擇過程可能是驅(qū)動干旱區(qū)草地微生物多樣性格局的重要機制。

該研究成果以Habitat-specific patterns and drivers of bacterial β-diversity in China's drylands 為標題被微生物生態(tài)學(xué)期刊The ISME Journal 于3月10日在線發(fā)表,通訊作者為研究員韓興國。


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