庞学勇团队揭示了次生演替中土壤跳虫分类和功能群组成的驱动机制

时间:2025年1月4日
来源:中国科学院成都生物研究所

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上述研究结果以“Driving mechanisms of taxonomic and functional community composition of Collembola during subalpine succession”为题发表在Geoderma期刊

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植被演替会彻底改变地上植被和地下营养,包括重塑地上植被多样性和凋落物质量,改变土壤养分,水分和pH等非生物因素,通过食物网,这些变化还会通过上行效应和下行效应,影响土壤无脊椎动物的群落组成。但我们并不清楚演替过程中地上植被特征、土壤非生物因素和土壤食物网三者如何驱动土壤动物群落组成以及他们的作用大小。跳虫是类群最丰富的土壤动物之一,生活史策略对环境变化敏感,常被用作土壤环境变化指示生物。由于土壤资源分布的不均,基于生活型(life form)的功能群分类常用于揭示跳虫的垂直分布。但与传统的分类类群相比,尚不清楚他们对环境变化的敏感性差异。

针对上述科学问题,中国科学院成都生物研究所庞学勇研究员团队,选取了西南亚高山完整的次生演替序列(草地-灌丛-次生林-原始林),以土壤跳虫为研究对象,从植被特征、非生物土壤因素和土壤食物网因子的角度,试图揭示驱动土壤跳虫分类和功能群组成差异的驱动机制。研究发现:(i)尽管演替过程以植被变化为主导,但非生物土壤因素(如pH,温度和碳氮比)在整个演替中对跳虫的群落组成起主导作用,包括分类和功能组成。(ii)相比分类组成,基于生活型的功能类群组成对演替过程中的环境变化更敏感。我们的结果强调了非生物因素对土壤无脊椎动物群落组成的重要影响,也提示了在功能类群对环境变化的高度敏感性。这些结果说明环境变化过程中不利的非生物因素会极大地改变群落组成,这种变化可能很难通过地上的植被特征和食物网联系得到缓解,且功能类群组成可能是更好的环境变化指征。

上述研究结果以“Driving mechanisms of taxonomic and functional community composition of Collembola during subalpine succession”为题发表在Geoderma期刊。成都生物所已毕业硕士张燕为论文的第一作者(现为哥廷根大学博士生),庞学勇研究员为论文通讯作者,哥廷根大学Stefan Scheu教授也指导了该工作。本研究得到了国家自然基金,四川省自然科学基金和国家留学基金委的联合资助。

原文连接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016706124003859



图1次生植被演替中植物群落特征(i)、非生物土壤因子(ii)和食物网因子(iii)驱动下土壤跳虫群落分类学(A和B)和功能(C)群落组成的示意图


图2基于主成分分析的分类(属级,A和科级,B)和功能(生活型,C)角度土壤跳虫群落随植被演替的变化;以PC1和随机森林模型的分类学(D和E)和功能角度(F)解释跳虫群落差异的动因。植物群落特征、土壤非生物因子和食物网因子对分类(G和H)和功能(I)群落差异的相对贡献


图3基于分类(属,A和科,B)和功能(生活型,C)的角度,次生演替中植物群落特征、非生物土壤和食物网因子对跳虫群落的直接和间接影响


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