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城市化背景下土壤微生物功能與進(jìn)化靈活性的權(quán)衡策略
城市公園是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，并為土壤微生物提供了獨(dú)特的生境。然而，在快速城市化背景下，微生物群落的功能多樣性和進(jìn)化潛力是否發(fā)生改變，仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)比較了珠三角多個(gè)城市公園與天然森林土壤微生物的差異，揭示出城市化正在深刻重塑土壤微生物的組成、功能及其進(jìn)化軌跡。研究發(fā)現(xiàn)，城市公園微生物多樣性和與碳、氮、磷、硫循環(huán)相關(guān)的功能潛力顯著增強(qiáng)。然而，功能增強(qiáng)并不意味著進(jìn)化潛力同步提升?；蚪M分析揭示出明顯的“功能—進(jìn)化權(quán)衡”：城市公園微生物雖然表現(xiàn)出更強(qiáng)的養(yǎng)分循環(huán)能力和更高的功能基因豐度，但其基因組規(guī)模相對(duì)較小，遺傳趨同增強(qiáng)，顯示出在人為環(huán)境壓力下形成的收縮型進(jìn)化路徑。相反，天然森林微生物通常具有更大的基因組和更強(qiáng)的純化選擇信號(hào)，反映出在資源異質(zhì)且長(zhǎng)期穩(wěn)定的自然環(huán)境中形成的深層遺傳積累和代謝多樣性。這種進(jìn)化儲(chǔ)備有助于其在環(huán)境波動(dòng)中保持更高的適應(yīng)能力和生態(tài)韌性。
總體而言，城市化推動(dòng)土壤微生物群落向“快速周轉(zhuǎn)繁衍而舍棄部分進(jìn)化潛力”的方向轉(zhuǎn)變。城市公園在短期內(nèi)可能提升養(yǎng)分循環(huán)等生態(tài)服務(wù)能力，但其長(zhǎng)期適應(yīng)能力和抗擾動(dòng)潛力值得關(guān)注。研究強(qiáng)調(diào)，在城市綠地規(guī)劃中，應(yīng)在提升功能表現(xiàn)的同時(shí)，關(guān)注微生物多樣性與進(jìn)化潛力的保護(hù)，以支撐城市生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。
相關(guān)研究成果以“The Trade-off between Microbial Functionality and Evolutionary Flexibility under Urbanization”為題，發(fā)表在Nature Cities(《自然-城市》)雜志上。中國(guó)科學(xué)院華南植物園鼎湖山站周曙仡聃副研究員和博士研究生雷朝唐為論文共同第一作者，周曙仡聃副研究員與劉菊秀研究員為本文通訊作者。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金-廣東聯(lián)合基金項(xiàng)目及廣東省科技計(jì)劃支持。
圖1.自然森林與城市公園環(huán)境下微生物基因組變異的比較
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