华东师大学者揭示了微生物岛屿生物地理学格局及其驱动机制

2020-05-06阅:1118

MacArthur-Wilson的岛屿生物地理学理论是生态学中最有影响力的理论之一,该理论预测面积越大、隔离度越小的岛屿将会拥有更多的物种。近50年来,这一理论在动植物群落里得到了广泛的验证,并成为保护区设计和管理的重要科学依据。但是关于微生物的岛屿生物地理学格局及其内在驱动机制的研究十分薄弱。 

我校黎绍鹏和陈小勇等课题组与中美研究机构合作,利用杭州千岛湖不同大小的岛屿作为模式系统,首次报道了真实岛屿系统中土壤细菌和真菌的岛屿生物地理格局,并率先揭示了细菌和真菌这种类似的格局是由不同的生态学机制导致的。该研究成果近日在线发表于Nature旗下期刊《国际微生物生态学会会刊》(The ISME Journal)上。

杭州千岛湖景观(李万德摄)

该研究提出了一个分析岛屿微生物群落构建机制的新框架。该方法将生物多样性拆分为单个样品的多样性(alpha多样性)、同一岛屿上样品间的差异(beta多样性)和岛屿总体的多样性(gamma多样性),并利用结构方程模型拟合环境和空间因子对这三个维度多样性的影响。这一方法可以有效拆分取样效应、面积本身(area per se)、生境质量、生境异质性和扩散限制等因素在岛屿群落构建中的相对贡献。

一个分析岛屿微生物群落构建机制的新框架

运用这一新方法,本研究发现千岛湖小岛屿上具有更低的土壤细菌和真菌多样性,符合经典岛屿生物地理学的理论预测。但是细菌和真菌的群落构建机制不同。小岛屿上细菌多样性的丧失主要是生境质量退化引起的,而真菌多样性的丧失主要是在狭小的空间上物种组成的均质化造成的。该研究也对生境的丧失和破碎化背景下微生物多样性的保护提出了建议,指出应该对细菌和真菌多样性采取不同的保育策略,生境质量和空间结构分别在细菌和真菌多样性的保护中具有更高的优先级。

细菌和真菌群落构建机制的差异

这项工作是华东师范大学、佐治亚理工学院、中山大学、亚利桑那州立大学、安徽农业大学、杭州师范大学和华南师范大学等单位合作的成果。华东师范大学黎绍鹏研究员为第一作者,佐治亚理工学院蒋林教授和华南师范大学束文圣教授为通讯作者。该研究得到了中美国家自然科学基金委生物多样性合作研究项目等的资助,陈小勇教授是该项目中方负责人之一。


Island biogeography of soil bacteria and fungi similar patterns, but different mechanisms.pdf


图文、来源生态与环境科学学院、崇明生态研究院