生态学中的一个核心问题是理解群落物种多样性维持的机制。群落的形成依赖于物种从区域物种库扩散到适宜的栖息地，并受到局域环境过滤的影响。因此，区域物种库在阐明生物群落如何在区域和局域尺度上相互耦合方面起到了桥梁作用。然而，目前很少有研究将种库理论与群落构建过程结合起来，以探讨土壤微生物多样性形成与维持的机制。
近日，西北农林科技大学生命科学学院韦革宏教授团队在土壤微生物多样性形成与维持机制方面取得系列新进展。相关研究分别以“Bridging ecological processes to diversity formation and functional profiles in belowground bacterial communities”和“Linking regional species pool size to dispersal-selection relationships in soil fungal communities across terrestrial ecosystems”为题发表在《Soil Biology & Biochemistry》和《Global Ecology & Biogeography》上。该研究通过对我国不同气候和土壤梯度的60个地区的农田和邻近自然生态系统（森林、草地和湿地）进行大尺度采样。结合种库理论和群落组装过程，探究区域物种库、扩散和选择对土壤细菌多样性形成和功能性状的影响。研究揭示了扩散速率和环境选择是土壤细菌alpha和beta多样性的重要预测因素，而区域物种库的影响相对较小。土壤细菌群落受到的选择作用增强时，beta多样性增加，共发生网络复杂性也增加。扩散和环境选择诱导的谱系在代谢多样性上表现出显著差异：扩散诱导的谱系主要参与微生物维持基础生命活动的碳氮代谢，而选择诱导的谱系主要参与特定的过程。
图1 扩散速率和环境选择对土壤细菌多样性、功能基因和分类群共存影响的概念框架
进一步阐明了区域物种库与局域群落组装过程之间的复杂关系，以及这种关系对真菌群落结构的影响。研究发现，扩散与选择之间存在显著负相关性，且区域物种库大小与扩散-选择关系的强度呈显著负相关，而扩散-选择关系的增强显著增加了真菌群落的离散度。本研究阐明了区域物种库在群落构建规则中的关键作用，为深入研究群落生态学提供了新的视角。
图2 在物种库较大的区域，扩散与选择之间的负相关关系更强
这两项研究建立了多尺度研究框架，揭示了了局地生态过程与微生物多样性和功能性状之间的预测联系，厘清了区域物种库与局地生态过程之间的内在联系，从而有助于全面理解生物多样性形成与维持的机制。
博士研究生陈贝贝为论文第一作者，韦革宏教授和焦硕教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学优秀青年基金、国家自然科学联合基金和中央高校基础研究基金等项目的资助。
https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109573
https://doi.org/10.1111/geb.13876
来源：西北农林科技大学生命科学学院