生物多樣性的起源和維持機(jī)制一直以來(lái)都是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域亟待解決的重要研究課題。大量證據(jù)顯示地球上大型動(dòng)植物的多樣性會(huì)隨著緯度的升高而降低，但是到目前為止并沒(méi)有可靠的證據(jù)能夠支持土壤微生物多樣性是否也遵循這樣的規(guī)律。甚至有些研究基于特定的的緯度范圍發(fā)現(xiàn)微生物多樣性可能與緯度之間根本不存在線性關(guān)系。此外由于細(xì)菌和真菌在個(gè)體大小、生長(zhǎng)策略及生態(tài)功能上的差異，細(xì)菌和真菌的維度多樣性變化是否存在差異及其背后的機(jī)制仍然不夠明確。
中國(guó)東部森林樣帶是地球上除北美森林樣帶外較為少有的能涵蓋各種森林類(lèi)型的氣候類(lèi)型連續(xù)變化的生態(tài)系統(tǒng)，為研究地上地下生物多樣性隨環(huán)境梯度（尤其是熱量梯度和降雨梯度）的特征及其機(jī)制提供了得天獨(dú)厚的條件。為了探討土壤微生物多樣性的緯度變化，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所王清奎課題組博士劉圣恩和Pablo de Olavide大學(xué)Manuel Delgado-Baquerizo教授依托“中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)野外定位站研究網(wǎng)絡(luò)”從尖峰嶺到大興安嶺沿著4100 km的緯度范圍連續(xù)采樣，為驗(yàn)證細(xì)菌和真菌的緯度多樣性是否呈現(xiàn)不一致的規(guī)律，并探討潛在的機(jī)制。結(jié)果顯示細(xì)菌多樣性隨緯度呈現(xiàn)單峰變化特征，而真菌多樣性隨緯度增加而逐漸降低（圖1）。而這種不一致的規(guī)律背后的機(jī)制是：MAT和地上凈初級(jí)生產(chǎn)力是真菌緯度多樣性變化的決定因子（圖2,3），而土壤pH和N:P是細(xì)菌緯度多樣性變化的決定因子（圖2）。因此可以預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變暖所帶來(lái)的地上初級(jí)生產(chǎn)力的升高可能會(huì)增加腐生真菌和病原真菌的多樣性，但是可能會(huì)降低外生菌根的多樣性，而這樣的變化可能對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)，尤其是溫帶森林的生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。此外該研究發(fā)現(xiàn)洲際尺度上森林土壤采樣的“隨機(jī)效應(yīng)”會(huì)造成微生物多樣性24.5%-38.8%的變化，從而強(qiáng)調(diào)大的空間尺度上微生物地理學(xué)研究采樣的嚴(yán)謹(jǐn)性。
該研究得到了中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)B（XDB15010301）、國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目（31830015）和面上項(xiàng)目（31570466）的支持。研究成果Decoupled diversity patterns in bacteria and fungi across continental forest ecosystems于2020年3月2日在線發(fā)表于Soil Biology and Biochemistry上。在讀博士生劉圣恩、王行是共同一作，王清奎研究員和Manuel Delgado-Baquerizo教授為共同通訊作者。
圖1. 中國(guó)南北熱量梯度上森林土壤細(xì)菌和真菌豐富度隨緯度梯度變化特征。(a), (b)分別代表細(xì)菌和真菌豐富度隨緯度變化的線性擬合結(jié)果，陰影部分表示95%的置信區(qū)間。(c), (d)分別展示細(xì)菌和真菌總的豐富度在不同森林類(lèi)型中的差異。
“Kruskal-Wallis檢驗(yàn)展示不同森林類(lèi)型對(duì)應(yīng)物種豐富度差異的顯著性
圖 2. 環(huán)境因子對(duì)中國(guó)東部森林土壤微生物多樣性分布影響的PiecewiseSEM擬合結(jié)果.（a）,（b）分別表示細(xì)菌和真菌的豐富度的邏輯結(jié)構(gòu)擬合結(jié)果. （c）,（d）分別表示環(huán)境因子對(duì)細(xì)菌和真菌緯度多樣性變化的標(biāo)準(zhǔn)總效應(yīng).
Conditional和marginal解釋量分別表示不去除和去除取樣點(diǎn)作為隨機(jī)因子后模型或者兩兩環(huán)境因子之間的解釋量.（a）,（b）中的每條通路上數(shù)值表示相關(guān)性大小, R2表示解釋率顯著性水平為：*P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001.
用顏色區(qū)分變量之間的正相關(guān)（紅色）和負(fù)（灰色）相關(guān). C:N, N:P 和 NPP分別表示土壤C:N和N:P比, NPP 表示地上初級(jí)凈生產(chǎn)力
