植物与菌根真菌多样性热点区域的全球分异及其对生态保护的启示

为解决地上与地下生物多样性保护策略的脱节问题，研究人员通过整合维管植物、丛枝菌根真菌(AMF)和外生菌根真菌(ECM)的全球α多样性空间数据，揭示了二者多样性关联的尺度依赖性及驱动机制。研究发现仅有8.8%的AMF和1.5%的ECM多样性热点与植物热点重叠，证实传统保护策略可能遗漏关键地下生物多样性区域，为全球生态系统保护提供了新视角。

　　

在生态保护领域，长期以来存在一个显著矛盾：尽管土壤微生物驱动着90%以上的陆地生态系统功能，但保护规划却过度依赖可见的地上生物指标。这种"地上偏见"可能导致关键的地下生物多样性被忽视，特别是与植物形成共生关系的菌根真菌——它们不仅是碳氮循环的核心媒介，更通过庞大的菌丝网络连接整个生态系统。然而，植物与菌根真菌的多样性是否存在协同分布规律？全球哪些区域可能因保护策略偏差面临地下生物多样性流失风险？这些问题的解答对实现"全生态系统保护"至关重要。

瑞士联邦理工学院苏黎世分校(ETH Zurich)的Laura G. van Galen团队联合多国研究人员，通过整合维管植物、丛枝菌根真菌(AMF)和外生菌根真菌(ECM)的全球α多样性空间预测模型，首次绘制了植物-真菌多样性关联的多尺度图谱。这项发表在《Nature Communications》的研究揭示：植物与菌根真菌的多样性热点存在显著空间分异，仅8.8%的AMF和1.5%的ECM热点与植物热点重叠，表明传统保护策略可能遗漏大量地下生物多样性关键区域。

研究团队运用了四项关键技术方法：(1)整合Sabatini和Cai等发布的维管植物多样性地理空间层与GlobalFungi数据库的真菌序列数据；(2)建立共识丰度模型以降低单模型预测偏差；(3)通过Spearman秩相关和广义加性模型(GAMs)分析多尺度多样性关联；(4)结合气候稳定性指数和人类开发强度评估历史干扰效应。

多样性关联的尺度依赖性
通过分析10,000个随机网格单元，研究发现植物-AMF的全球相关性(r=0.4)强于植物-ECM(r=0.04)，但区域尺度呈现更复杂的模式。在生态区尺度，热带湿润森林中植物-AMF呈显著负相关(r=-0.76)，而温带草原则显示正相关(r=0.89)。

这种 biome-specific 的分异模式提示生物群落类型是关联强度的重要调节因子。

驱动机制的三重证据
研究验证了三个假设驱动机制：(1)共生效应：AMF与植物的关联性强于ECM，支持宿主范围差异的影响；(2)环境协变：当植物与真菌对温度响应方向一致时，73%的生态区呈现正相关；(3)遗留效应：气候稳定区域植物-AMF相关性提升21%。

值得注意的是，土壤pH在热带森林中驱动了负相关——植物多样性随pH降低而增加，AMF却呈现相反趋势。

保护优先区的空间错位
基于95%分位数的热点分析显示，维管植物热点集中在亚马逊和东南亚，而ECM热点主要分布在北半球 boreal 森林。全球仅1.5%的ECM热点与植物热点重叠，这种分异在温带阔叶林最为显著(重叠面积<3%)。通过NEON地面数据验证，证实地理空间层预测与实地观测相关性达r=0.37。

这项研究首次系统量化了地上-地下多样性关联的全球格局，其核心贡献在于：(1)揭示共生特异性与环境筛选的交互作用塑造多样性关联；(2)证明传统保护策略可能遗漏83%的地下生物多样性关键区；(3)建立多尺度评估框架为"全生态系统保护"提供工具。研究建议将菌根真菌多样性纳入保护规划，特别是在负相关主导的森林生态区，需采用独立于植物的保护指标。未来随着宿主植物分布数据的完善，将进一步解析共生网络结构对多样性维持的贡献。