降水梯度下生物土壤结皮演替对土壤真核生物群落格局的重构作用

针对干旱区生物土壤结皮（biocrusts）演替与降水协同调控土壤真核生物群落的机制不清问题，中国科学院团队通过中国荒漠带大尺度采样与18S rRNA高通量测序，揭示biocrust演替将降水-多样性负相关转化为V型格局，并发现苔藓丰度与土壤C:P是驱动群落动态的核心因子，为干旱区生态修复提供理论依据。

　　

在全球干旱区占陆地面积70%的背景下，生物土壤结皮（biocrusts）作为"沙漠皮肤"发挥着固碳、保水和抗侵蚀等关键生态功能。然而，随着降水格局变化和人为干扰加剧，biocrusts从裸地→蓝藻（cyano）→地衣（lichen）→苔藓（moss）的演替过程如何影响地下真核生物群落，这一科学问题长期存在认知空白。传统研究多聚焦细菌或真菌等单一类群，而对包含微藻、原生生物和后生动物的真核生物整体群落缺乏系统解析，尤其缺乏对降水梯度与biocrust演替交互作用的探讨。

为解决这一难题，四川农业大学联合中国科学院团队在中国北方荒漠带沿259-412 mm年降水梯度设立5个站点，采集裸土及cyano、lichen、moss三阶段biocrusts样本，采用18S rRNA基因扩增子测序技术构建真核生物群落数据库。通过α/β多样性分析、共现网络建模和结构方程模型等多元统计方法，首次揭示：

【Diversity patterns along the MAP gradient and biocrust successional stages】
裸土中真核生物α多样性随降水增加单调下降，但在biocrusts覆盖下呈现V型曲线（最低点259-312 mm降水）。苔藓阶段群落相似性显著高于其他阶段，且降水通过改变土壤C:P比间接调控苔藓优势度。

【Different precipitation-diversity relationships in bare soil and biocrust stages】
苔藓（非藻类Archaeplastida）在中等降水（312 mm）下生物量达到峰值，其扩张导致真核群落物种数降低但共现网络复杂性提升。真菌在裸土中占比最高（47.6%），而苔藓阶段微藻（含Stramenopiles硅藻）丰度增加3.8倍。

研究创新性提出真核生物五元分类体系（苔藓/微藻/真菌/原生生物/后生动物），发现biocrust演替通过"苔藓-微环境"正反馈循环重塑群落构建规则：早期阶段（裸土→cyano）以环境过滤（environmental filtering）主导，而成熟阶段（lichen→moss）转向生物互作主导。土壤C:P作为关键介质，通过调控苔藓光竞争能力影响整个真核食物网结构。

该成果发表于《Applied Soil Ecology》，不仅为干旱区生物结皮恢复提供"关键物种-环境因子"联动调控的新靶点，更创立了多营养级真核群落响应全球变化的分析范式。研究揭示的中等降水区生态脆弱性，对气候变化背景下荒漠生态系统管理具有预警意义。