兰州大学研究团队揭示植物和线虫功能变化的生态学机制

摘要：气候变化和人类活动会驱动生物多样性及生态系统功能发生改变。草原生态系统出现的灌丛化现象即为气候变化和人类活动共同作用的结果。全球50%左右的草原出现了严峻的灌丛化现象。青藏高原作为“世界第三极”，草原灌丛化速率明显高于全球其他地区，目前至少39%的高寒草甸已被

气候变化和人类活动会驱动生物多样性及生态系统功能发生改变。草原生态系统出现的灌丛化现象即为气候变化和人类活动共同作用的结果。全球50%左右的草原出现了严峻的灌丛化现象。青藏高原作为“世界第三极”，草原灌丛化速率明显高于全球其他地区，目前至少39%的高寒草甸已被灌丛草地取代。灌丛化通常伴随着土壤和植被空间格局的巨大转变，威胁生物多样性及生态系统功能。灌丛可以调节土壤温度和水分，改善土壤养分，形成复杂的微生境进而影响地上和地下生物多样性。

在灌丛化背景下，生物多样性变化不仅代表简单的丰富度的增加或减少，而且在不断的物种定殖和灭绝过程中经历着物种组成的改变。然而，关于环境变化导致的群落组成变化如何影响生态系统功能的研究却鲜有报道。Price方程提供了群落组成-生态系统功能新框架，将生态系统功能变化分别为五个部分：获得或丢失物种的数量效应、获得或丢失物种的身份效应和共有物种效应（图1）。Price方程的引入将为了解群落组成影响生态系统功能的一般模式和机制提供关键见解。

兰州大学生态学院、草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室肖洒教授团队，在我国青藏高原灌丛广泛分布的63个地点（图2），对优势灌木金露梅灌丛内外的植物和线虫群落进行了大规模调查取样，使用Price方程来量化灌丛化如何改变植物和线虫群落组成，及其对生态系统功能（即植物生物量和线虫碳代谢）的影响。研究发现，灌丛化对植物群落生物量的增加效应主要通过促进共有物种生物量导致的，而对线虫碳代谢的增加效应主要通过增加物种丰富度效应导致（图3）。植物生物量的变化和线虫碳代谢的变化密切相关，呈显著正相关关系。共有物种生物量的增加和物种丰富度的增加分别促进了植物生物量和线虫碳代谢，这对于我们深入了解草地灌丛化背景下青藏高原地上和地下生物多样性和生态系统功能的变化提供了理论依据。

图1 价格方程

图2 采样点分布图

图3 植物生物量和线虫碳代谢对灌丛化的响应

相关研究成果以“Changes in Plant Biomass Are Driven by Persisting Plant Species, but Species Gains Drive Nematode Carbon Dynamics”在线发表在国际著名期刊Ecology Letter上。兰州大学2022级博士生张安宁为第一作者，肖洒教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金重点及面上项目资助。