人類土地利用正在全球尺度上重塑物種的分布格局。然而，土地利用變化如何影響土壤生物的分布仍缺乏研究，尤其在全球生物同質(zhì)化背景下，環(huán)境因子如何驅(qū)動(dòng)土壤微生物群落分布的重構(gòu)及機(jī)制尚缺乏系統(tǒng)性解析。
中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所朱永官院士團(tuán)隊(duì)研究員孫新帶領(lǐng)的研究組，利用eDNA條形碼技術(shù)，探討了中國溫帶和亞熱帶地區(qū)農(nóng)田、居民區(qū)、公園三種人類用地系統(tǒng)與自然森林中原生生物的生物地理格局及其與獵物/宿主的關(guān)系。
研究揭示，人類土地利用系統(tǒng)是廣布種原生生物跨越氣候區(qū)域擴(kuò)散的重要廊道。這種跨區(qū)域物種交流具有顯著的方向性主要表現(xiàn)為溫帶原生生物類群向亞熱帶地區(qū)的南向擴(kuò)張，導(dǎo)致大尺度上人類用地系統(tǒng)中群落空間異質(zhì)性下降和生物同質(zhì)化發(fā)生。這種方向性擴(kuò)張由兩個(gè)機(jī)制共同驅(qū)動(dòng)。一是人類土地利用提升了土壤pH，減弱了亞熱帶系統(tǒng)中原有的酸性屏障，促進(jìn)了原生生物從溫帶向亞熱帶擴(kuò)張。二是在溫帶地區(qū)，干旱氣候和更高的土壤pH限制了亞熱帶類群向北擴(kuò)張。在原生生物的不同功能類群中，吞噬型原生生物表現(xiàn)出最強(qiáng)的跨區(qū)域擴(kuò)張，這與微生物獵物尤其是細(xì)菌的分布擴(kuò)張相關(guān)，暗示著獵物類群介導(dǎo)的“入侵連鎖”效應(yīng)。相比之下，動(dòng)物寄生類群的弱擴(kuò)張性反映共生類群比自由生活類群受到更強(qiáng)的擴(kuò)散限制。
該研究表明，土地利用變化在亞熱帶-熱帶區(qū)域創(chuàng)建微生物入侵“熱點(diǎn)”，可能加速土壤生物群落的全球同質(zhì)化進(jìn)程，這對(duì)理解人為干擾下生態(tài)系統(tǒng)功能的演變具有重要意義。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。
論文鏈接
人類土地利用驅(qū)動(dòng)中國溫帶土壤原生生物向亞熱帶區(qū)域擴(kuò)張
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