真菌残体分解过程中次级分解者与捕食者的互作机制：分解阶段与基质质量共同调控微生物棕色食物网结构

这篇研究揭示了真菌残体（necromass）作为土壤有机质（SOM）重要来源的分解机制，首次系统研究了微生物捕食者（protists和nematodes）在真菌残体分解过程中的群落动态及其对次级分解者（细菌和真菌）的调控作用。通过控制不同黑色素含量的真菌残体在森林表层土壤中的分解过程，发现微生物捕食者群落结构与分解阶段和基质质量显著相关，并通过结构方程模型（SEM）证实了捕食者可能通过调控分解者丰度间接影响真菌残体分解速率。

　　

真菌残体分解过程中的微生物互作网络

微生物分解者与捕食者的动态平衡

在森林生态系统中，真菌残体（necromass）是土壤有机质（SOM）的重要来源，可贡献超过50%的土壤有机碳（SOC）库。最新研究聚焦于真菌残体分解过程中微生物群落的结构与功能，特别关注了次级分解者（细菌和真菌）与其捕食者（原生生物和线虫）之间的互作关系。通过使用不同黑色素含量的Hyaloscypha bicolor真菌残体在明尼苏达州森林表层土壤中进行分解实验，揭示了这一复杂生态过程的动态特征。

真菌残体质量损失与微生物丰度变化

实验设置了低黑色素（71 mg g^-1）和高黑色素（229 mg g^-1）两种真菌残体，在4周和12周两个时间点取样分析。结果显示，高黑色素残体表现出更强的质量保留能力，这与黑色素作为复杂芳香族化合物的生化抗性一致。定量PCR（qPCR）检测发现，真菌残体中的细菌和真菌丰度比周围土壤高出20-80倍，其中低黑色素残体支持更高的微生物丰度。值得注意的是，高黑色素残体中真菌与细菌的比例显著更高，暗示真菌在降解复杂基质方面可能具有优势。

微生物群落结构与功能分化

高通量测序分析揭示了显著的栖息地差异：与土壤相比，真菌残体中的细菌、真菌和原生生物操作分类单元（OTU）丰富度降低约50%，但线虫OTU丰富度在分解早期反而升高。细菌群落从土壤到残体的转变表现为富营养型（copiotrophic）类群（如Chitinophaga、Dyella）的增加和寡营养型（oligotrophic）类群的减少。真菌群落则显示出从外生菌根真菌（ectomycorrhizal）主导向腐生菌（saprotrophic）和真菌寄生菌（mycoparasitic）为主的转变。

捕食者群落的时空动态

线虫群落表现出明显的演替模式：早期以食细菌线虫（如Rhabditis、Mesorhabditis）为主，后期逐渐被食真菌线虫取代。相比之下，原生生物群落的变化更为渐进，主要由Cercozoa和Lobosa类群主导，其OTU丰富度随分解时间延长而增加。特别值得注意的是，原生生物群落对残体黑色素含量更为敏感，而线虫群落则主要响应分解阶段的变化。这种分化可能反映了不同捕食者的食性特异性：原生生物可能更专一于特定微生物猎物，而线虫具有更广的食性范围。

捕食-分解互作网络的结构方程分析

通过结构方程模型（SEM）揭示了潜在的级联效应：在分解早期（4周），线虫群落结构与细菌丰度呈负相关；而在后期（12周），原生生物和线虫群落共同影响微生物丰度。这些关联最终可能间接调节真菌残体的分解速率，特别是在高黑色素残体中，捕食者群落解释了40%的细菌丰度变异，而细菌丰度又与质量损失显著相关。这一发现支持了"自上而下"（top-down）调控在真菌残体分解过程中的重要性。

生态学意义与研究展望

该研究首次将微生物捕食者纳入真菌残体分解的研究框架，揭示了棕色食物网（brown food web）中多营养级互作的重要性。研究结果表明，真菌残体作为短暂的"微生物热点"，其分解过程受到基质质量和分解阶段的双重调控，同时受到捕食者-分解者互作的显著影响。这些发现为理解土壤碳循环提供了新的视角，强调了在生态系统模型中整合微生物捕食者动态的必要性。未来研究可通过控制实验进一步验证这些互作关系，并为土壤碳汇管理提供理论依据。