生物多樣性如何決定生態(tài)系統(tǒng)功能水平是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)的核心議題之一。物種多樣性概念由多維度的特征組成，除物種數(shù)量（豐富度）以外，還包括群落組成、系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化及相互作用關(guān)系等諸多方面。目前，生態(tài)學(xué)家面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是如何從多維度的角度來(lái)預(yù)測(cè)生物多樣性下降對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能性（multifunctionality）的影響，因?yàn)椴煌瑢用娴亩鄻有蕴卣鲗?duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響可能相互疊加或者相互抵消。這個(gè)問(wèn)題限制了基于生物多樣性理論指導(dǎo)生態(tài)修復(fù)等實(shí)踐的努力與成效。中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所等機(jī)構(gòu)研究人員利用我國(guó)西北干旱地區(qū)生物結(jié)皮（biocrusts）中以陸生藍(lán)藻為主的光合自養(yǎng)功能群為研究對(duì)象，揭示了干旱土壤生態(tài)系統(tǒng)中藍(lán)藻多維度多樣性特征與生態(tài)系統(tǒng)多功能水平的潛在關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果近期在線發(fā)表于生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國(guó)際著名期刊 Molecular Ecology (doi: 10.1111/mec.15424)。
通過(guò)對(duì)生物結(jié)皮中光合細(xì)菌豐富種（abundant species）與稀有種（rare species）的區(qū)分識(shí)別，水生所研究團(tuán)隊(duì)利用高通量擴(kuò)增子測(cè)序數(shù)據(jù)對(duì)各類群物種豐富度、均勻度和系統(tǒng)發(fā)育差異性進(jìn)行了量化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析測(cè)量物種相互作用關(guān)系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征，提出了新的綜合指數(shù)來(lái)衡量群落中物種相互作用強(qiáng)度。同時(shí)，通過(guò)生物結(jié)皮中潛在初級(jí)生產(chǎn)力、土壤微生物數(shù)量、氮磷含量、植物有效養(yǎng)分濃度、土壤碳儲(chǔ)量及潛在持水能力等七個(gè)關(guān)鍵特征變量來(lái)評(píng)估土壤多功能性水平。研究人員發(fā)現(xiàn)，在以往相關(guān)研究中關(guān)注度較高的物種豐富度并不足以解釋生物結(jié)皮中藍(lán)藻對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)多維功能的貢獻(xiàn)。雖然種間促進(jìn)關(guān)系及群落組成特征能更好的預(yù)期生態(tài)系統(tǒng)的多功能性，但這些多樣性特征常常被人們忽視了。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，物種功能重要性系數(shù)與其在共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)涮卣髦笖?shù)之間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)性，并分析了物種互作拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)潛在的功能信號(hào)，預(yù)測(cè)了種間相互作用如何促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)功能的作用機(jī)制。研究結(jié)果表明光合自養(yǎng)各亞類群對(duì)生物結(jié)皮功能性的影響是通過(guò)不同機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，豐富種趨向于影響生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力（resilience），而稀有種則側(cè)重維持穩(wěn)定性（stability）。該研究對(duì)干旱生境中的建群種如何驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)功能提供了綜合視野，為運(yùn)用生物多樣性-生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系理論服務(wù)生態(tài)修復(fù)的決策過(guò)程給出了建議。
該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（41877419）和青年基金項(xiàng)目（31400368）的資助，同時(shí)也得到了中科院水生所分析測(cè)試中心及中科院超算中心武漢分部的技術(shù)協(xié)助。中科院武漢植物園等單位科研人員參與了部分研究工作，中科院水生所為該論文第一完成單位，李華副研究員為本文第一作者和通訊作者，李仁輝研究員為共同通訊聯(lián)系人。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mec.15424
