成都生物所在云杉人工林土壤跳虫功能类群对P添加响应方面取得进展
作者:张燕,等
时间:2023-05-22
跳虫(Collembola)是土壤分解者中密度最大的土壤动物之一,在北极地区每平方米可高达200万只。栖息在凋落物和土层中,消耗广泛的食物资源。它将C从基础食物资源例如细菌、真菌、凋落物和藻类等通过与其他土壤生物的相互作用转移到高营养级,在地下食物网中具有不可替代的作用。通常,基于生活型或营养群的分类单位,分别探索微型节肢动物对环境变化的响应,然而这种方法可能会误导对土壤跳虫角色的理解,因为它们在土壤食物网中的生态功能同时受到生活型和营养群的影响。目前关于土壤跳虫的研究主要集中在形态学分类下跳虫群落对不同生态系统的种群密度、群落多样性等结构的响应,很少关注不同功能群、营养群和生活型跳虫受环境变化的影响。土壤跳虫生活史遵循r 策略,对环境变化十分敏感,是理想的反应环境变化和生态系统功能的土壤生物。磷(P)是所有生物必不可少的营养物质,在全球磷沉降日益严重的背景下我们并不清楚对跳虫群落的影响,特别是对于土壤跳虫的不同生活型和营养类群对磷输入的响应了解十分有限。
为探究土壤跳虫群落对磷添加的响应,中国科学院成都生物研究所表过程与生态系统管理项目组庞学勇研究员团队硕士张燕(现为德国University of G?ttingen博士生)等人,以青藏高原东部亚高山人工云杉林磷添加试验平台(8年的持续添加),对P添加下土壤跳虫的群落结构、功能类群以及与环境的相互作用进行了分析。结果发现土壤跳虫总丰度随P添加量的增加而增加,在高P添加中达到最高,这表明该区域的跳虫受到P的限制,P添加后得到缓解,但高P添加下跳虫丰度并未停止增长,因此可推测,跳虫对P的需求可能还高于现在的浓度。此外,将跳虫的生活型和营养型信息综合起来构成了跳虫的功能群,弥补了只考虑生活型(栖息地)和营养型(取食偏好)的信息割裂,即同一生活型或营养型并不一定有相同的营养偏好,同时考虑生活型和营养类群可以有效地将跳类群落组成的变化与其功能的变化联系起来。通过冗余分析、线性回归和结构方程模型等,发现P添加后腐生真菌密度增加,为半土生菌食性跳虫提供了更多的食物来源,从而增加了跳虫群落的总丰度。同时,真土生菌食性跳虫也有增加的趋势,且与外生菌根真菌有关,这应证了同为菌食性的跳虫,生活在凋落物和土壤层交界面的半土生跳虫和生活在真土生的跳虫,取食偏好有差异,并且这种差异还是通过自下而上的资源控制造成的。这些结果为亚高山人工林养分管理与土壤生物多样性的联系提供了科学依据。
本研究由国家自然科学基金项目(32171756)等项目资助。近日以 “Phosphorus addition increases the total abundance and favors microbivorous Collembola in subalpine plantation forest”为题发表于国际期刊《Applied Soil Ecology》,德国哥廷根大学Stefan Scheu教授、尼泊尔动物研究中心Daya Ram Bhusal也参与了该研究。
三种不同功能群跳虫对P添加的响应(EpeD: 表土生食碎屑者; HemiM: 半土生菌食性; EueM:真土生菌食性)
基于结构方程模型的跳虫不同功能群对P添加响应的路径