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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(lái)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(guó)科學(xué)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(dòng)專題組孫航院士團(tuán)隊(duì)在國(guó)際生物學(xué)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(zhǎng)期監(jiān)測(cè)平臺(tái)，使用“空間換時(shí)間”的研究策略，采集了高山冰緣帶墊狀植物群落水平和個(gè)體水平的土壤樣品，開(kāi)展如下研究。該研究基于野外實(shí)驗(yàn)探索了微生物群落特征對(duì)退化過(guò)程的綜合響應(yīng)，并通過(guò)土壤微宇宙實(shí)驗(yàn)?zāi)M全球變化（增溫、氮沉降和干旱）對(duì)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(shí)，高山先鋒群落退化導(dǎo)致真菌豐富度下降27%，細(xì)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(chǔ)量表現(xiàn)出不平衡的動(dòng)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(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻(xiàn)更為顯著。尤其細(xì)菌群落抵抗力對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能至關(guān)重要，但是氮添加顯著削弱了細(xì)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(duì)環(huán)境變化更為敏感，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻(xiàn)低于細(xì)菌。該研究增強(qiáng)了對(duì)微生物群落在退化高山生態(tài)系統(tǒng)中綜合響應(yīng)動(dòng)態(tài)的理解，呼吁關(guān)注高山冰緣生態(tài)系統(tǒng)的退化過(guò)程中的地下動(dòng)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(guò)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(gè)微生物多樣性嚴(yán)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(dāng)前嚴(yán)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(hù)，以期達(dá)到綜合生態(tài)利益最大化。但是魚(yú)與熊掌難以兼得，任重道遠(yuǎn)。

泛第三極植物多樣性形成及創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)專題組張亞洲副研究員為論文第一作者，陳建國(guó)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(guò)程中得到青藏高原二次科考項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省基礎(chǔ)研究專項(xiàng)、云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人才、云南省彩云博士后計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所人才引進(jìn)項(xiàng)目等的支持。

圖1 高山墊狀植物群落退化過(guò)程及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意

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

文：張亞洲，孫航