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中国科学:植物-土壤生物跨界连续体:解析生态系统功能的新视角

作者:土壤生态实验室 发稿时间:2025-11-24 访问次数:

近日,土壤生态实验室的团队成员在《中国科学-生命科学》发表题为“植物-土壤生物跨界连续体:解析生态系统功能的新视角”的评述类文章,在综合分析近年来大量发表文献、拓展本团队跨界性状途径和多维性状空间的土壤动物研究思路、并结合我们野外调查和调控研究的初步成果,通过评述的方式,系统探讨了植物与土壤生物多类群、多营养级之间的生态策略协同的潜在机制,提出了多维度跨界连续体的概念框架,为在全球变化背景下提升对生态系统功能与健康变化的预测能力提供了新的理论支撑与重点研究方向。

在气候变化以及人类活动持续加剧的双重压力下,生态系统正面临前所未有的扰动与功能重组。为应对全球挑战,科学界正努力解析生物多样性、气候变化与人类社会之间复杂而动态的交互关系。为此,亟需构建涵盖陆地生态系统地上部和地下部生态系统多样化组分的整体性概念框架,以突破当前的核心科学难题与技术方法瓶颈,推动生物机制解析、模型构建与生态恢复的有机衔接,实现过程-功能预测-生态管理一体化的可持续发展目标(图1)。

1. 生态策略、全球变化以及人类社会之间的耦合关系

生态学作为解决上述复杂问题的核心学科,正处于理论深化与技术跃升的关键阶段。其中,“生态策略”(ecological strategy)指生物在长期进化或演化过程中,为适应环境而形成的形态、生理、生活史与行为等多维度综合适应特征与模式,具有明确的可量化性、可比性和跨尺度特征,可作为贯穿不同生物类群的统一理论框架。本文首先梳理了植物生态策略的研究进展,从叶片和根系等不同视角阐释了植物在不同环境下的性状变化及策略维度的多维格局;随后,进一步总结了近年来快速发展的地下土壤生物生态策略研究成果,涵盖微生物及不同体型层级的土壤动物群体,包括以线虫为代表的小型动物类群、以弹尾虫和螨虫为代表的中型动物类群,以及以蚂蚁和蚯蚓为代表的大型动物类群。

随后,本文以生态策略的概念框架为核心,深入探讨了植物与土壤生物在性状空间与策略维度上的协同耦合关系,进而构建了“跨界生态策略”的概念框架。该框架将植物与土壤生物视为一个生命共同体,从资源利用、生长繁殖到功能表达等多个维度,系统解析二者在生态策略上的协同关联及其对生态系统功能的综合调控机制。本文认为,这一框架不仅有助于揭示全球变化背景下跨类群生物在生长、繁殖和生存策略上的协调规律,也为理解和预测生态系统功能与健康的动态变化提供了新的理论视角与科学支撑(图2)。更进一步地,跨界生态策略框架有望构建起生态系统组分-功能-健康的整合性认识体系,为应对气候变化、推进基于自然的解决方案或(近)自然生态恢复以及开展生态系统健康评价等应用与实践提供科学依据,助力实现“大生态观”背景下人与自然和谐共生的可持续发展目标。

2. 跨界生态策略的协同响应与整合预测示意图

最后,本文倡导未来研究应建立涵盖生物全生命周期的综合研究视角,进一步完善多维度、多类群和多营养级组分的策略整合框架,并推动跨学科方法与技术的融合创新。实现这一目标离不开来自不同学科背景、富有创造力的科学家协同合作,共同跨越学科壁垒,持续推动该领域的理论深化与实践突破。

兰州大学青年研究员张崇哲为第一作者,刘满强教授为通讯作者;福建师范大学贺纪正教授、南京农业大学土壤生态实验室的陈小云教授和胡锋教授参与了该项工作。研究得到国家重点研发计划课题(2022YFD1500203)和国家自然科学基金(42177286)共同资助。

主要参考文献:

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原文链接:https://www.sciengine.com/doi/10.1360/SSV-2025-0190

编辑:张崇哲

校正:朱梦一,刘满强

审核:刘满强