蚯蚓多样性在介导环境变化对山地生态系统功能影响中的核心作用

这篇综述通过结构方程模型（SEM）揭示了蚯蚓多样性如何作为气候-土壤-植被级联效应的关键枢纽，驱动山地生态系统功能（如碳氮循环）。研究基于法国阿尔卑斯山17个海拔梯度的环境DNA（eDNA）数据，证实植被策略（如高比叶面积SLA）是蚯蚓多样性的首要驱动因子，而蚯蚓多样性显著调控微生物碳限制（EEC/EEN）和碳储量（SOC），其作用强度因生境（森林vs.草地）异质性分化。

　　

蚯蚓多样性的分布格局

研究团队在法国阿尔卑斯山17个海拔梯度（2016-2021年）的77个样地中，通过环境DNA（eDNA）代谢条形码技术量化蚯蚓多样性。数据显示蚯蚓香农多样性指数随海拔升高呈微弱下降（R²=0.08），但该趋势仅存于草地生境（p<0.01），封闭生境（森林/灌丛）中不显著。值得注意的是，封闭生境的蚯蚓多样性整体高于草地（p<0.01），暗示植被类型对地下生物群落的塑造作用。

环境驱动因子的级联效应

通过结构方程模型（SEM）解析发现：

1. 植被主导性：植物 acquisitive策略（高SLA、低LDMC）直接促进蚯多样性，封闭生境中植物多样性额外贡献34%解释度。例如，高氮含量的凋落物为蚯蚓提供优质资源。
2. 土壤介质作用：封闭生境中土壤有机质（SOM）直接正向影响蚯蚓（R²=0.24），而草地中土壤物理性质（如石砾含量）成为关键限制因子。有趣的是，pH（4.5-6.0区间）未显示显著效应，可能因未达蚯蚓耐受阈值（pH>7.4）。
3. 气候的间接调控：年均温（MAT）和生长度日（GDD）通过改变植被和土壤间接作用。例如，升温促进acquisitive植物生长，进而提升蚯多样性，但极端冻融事件（FDD）会削弱这一效应。

生态系统功能的生境特异性响应

蚯蚓多样性对四类功能的影响呈现生境分化：

• 封闭生境：蚯多样性增加使微生物碳限制降低47%（通过减少碳水解酶EEC活性），碳储量提升35%。这与epigeic蚯蚓促进凋落物掺入土壤、形成团聚体保护有机碳（SOC）密切相关。
• 草地生境：蚯蚓缓解微生物氮限制（EEN活性下降55%），可能因蚯蚓活动加速细菌主导的氮矿化。
• 植物初级生产（NDVI指标）未受蚯蚓显著影响，主要受气候和植被直接调控。

对全球变化的启示

研究强调蚯蚓作为"生物桥梁"的生态价值——气候变暖可能通过植被-土壤级联效应改变蚯蚓群落，进而重塑碳氮循环格局。例如，升温驱动的acquisitive植物扩张或增强森林碳汇，但草地中蚯蚓对氮循环的调控可能加剧养分流失风险。未来模型需整合蚯蚓多样性参数以提升预测精度。

（注：全文数据基于233个子样方的eDNA、土壤理化及微酶活测定，采用piecewise SEM和d-separation检验因果路径，所有结论均源自原文量化分析。）