《Journal of Fungi》：Sustaining Ecological Functional Zones: The Stabilizing Role of Common Fungi Against Warming Revealed by Altitudinal Transect
Litao Lin,
Guixiang Li and
Keming Ma
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为揭示气候变化背景下生态功能区的稳定性维持机制，本研究以燕太行山生态功能区栎林为对象，沿海拔梯度（-0.6°C/100m递减率）探究了常见与稀有真菌对气候、植被及土壤因子的响应差异及其在维持系统稳定性中的作用。研究发现，高海拔下共生营养型真菌在中海拔丰度最高，而腐生营养型在高海拔占优；稀有真菌的多样性对环境变化更敏感，而常见真菌则通过增强种间负相互作用（中、高海拔负/正相互作用比分别为0.69%和0.61%，模块性达0.73、0.77）提升了群落稳定性。该研究阐明了常见与稀有真菌在维持生态功能稳定中的差异化策略，为应对全球气候变化提供了微生物学依据。
全球环境变化，特别是气候变暖，正持续威胁着生态功能区的存续。这些变化通过影响资源可利用性和充当环境过滤器，改变着生物群落的组成与功能。土壤真菌作为土壤生物区系的核心组分，与植物通过菌根共生、致病关系和养分循环等维持着紧密的相互作用，并对环境胁迫表现出高恢复力，因而在环境变化背景下，对维持生态系统多功能性和稳定性发挥着关键作用。然而，在气候变化加剧的今天，我们对于真菌群落，特别是其中的常见物种和稀有物种，如何响应海拔梯度所代表的温度等环境变化，以及它们各自在维持生态系统稳定性中扮演何种角色，仍知之甚少。理解这些机制，对于预测和应对未来气候变化对陆地生态系统的影响至关重要。
近期，一篇发表在《Journal of Fungi》上的研究，以燕太行山生态功能区为舞台，为我们揭开了这一谜题的一角。研究人员巧妙地利用了山区海拔每升高100米温度约降低0.6°C的自然规律，在栎树主导的森林中建立了一条从1020米到1770米的海拔梯度带，旨在探究常见真菌和稀有真菌对气候、植物和土壤变化的响应，以及它们在低、中、高海拔维持稳定性方面的潜在作用。研究结果不仅揭示了这两类真菌截然不同的“生存策略”，更凸显了常见真菌之间精密的相互作用网络，可能是生态系统在气候变暖冲击下保持韧性的“稳定锚”。
为开展此项研究，作者团队运用了多项关键技术。首先，他们在北京森林生态系统研究站的119个样地进行系统采样，获取了土壤及植被数据。其次，利用分子生物学技术，对土壤样品中的真菌内部转录间隔区2（ITS2）区域进行扩增和高通量测序，并通过生物信息学流程获得真菌操作分类单元（OTU）数据。再次，基于物种的丰度-频率数据，使用Fuzzyq包对真菌OTU进行分类，区分出常见和稀有类群。最后，通过构建物种共现网络和共占网络，并结合模块性、负/正相互作用比、连接度等网络拓扑指标，量化了真菌群落的稳定性及其沿海拔梯度的变化。
真菌群落沿海拔梯度的变化格局
研究结果显示，海拔显著影响了真菌的群落组成而非其多样性。具体而言，共生营养型真菌的丰度在中海拔达到峰值，而腐生营养型真菌的丰度则在高海拔最高。这表明，随着环境条件的变化，不同功能型的真菌展现了差异化的分布策略。
常见与稀有真菌对环境因子的响应差异
在揭示环境驱动因子方面，研究发现稀有真菌的群落组成受环境变量解释的比例较低，但其多样性对土壤pH、总磷和电导率的变化比常见真菌更为敏感。这提示稀有真菌可能作为一个“有韧性的基因库”，在环境扰动下为群落提供潜在的适应能力。相反，常见真菌的分布和丰度模式则更多地与稳定的环境条件相关联。
种间相互作用网络与群落稳定性
为了探究稳定性维持的机制，研究构建了不同海拔的物种相互作用网络。引人注目的是，真菌群落的稳定性通过常见真菌之间的相互作用得到了进一步增强。与低海拔（模块性=0.67， 负/正相互作用=0.13%）相比，中海拔（模块性=0.73， 负/正相互作用=0.69%）和高海拔（模块性=0.77， 负/正相互作用=0.61%）的相互作用网络表现出更高的模块化程度和更多的负相互作用。高度的模块性可以将物种种群波动对环境胁迫的影响局部限制在相互作用的模块内部，而高比例的负相互作用可以通过减少物种类群对环境变化的同步响应，来限制物种灭绝的级联效应。这两种网络特性共同增强了群落在应对扰动时的稳定性。
研究结论与意义
综上所述，这项研究揭示了常见真菌和稀有真菌在沿海拔梯度组装过程中的不同策略。稀有真菌对环境变化表现出更高的敏感性，可能作为生物多样性的动态储备；而常见真菌则通过构建更具模块化和更多负相互作用的稳定网络，在维持生态功能区持久性方面扮演了核心角色。该研究结果强调了在气候变化背景下，保护和研究土壤中常见真菌类群及其相互作用网络的重要性。这些常见的“基石”物种及其复杂的互作关系，可能是生态系统抵御气候变暖等环境压力、维持其关键功能和服务的内在稳定器。这一认识为未来基于微生物的生态保护与恢复实践提供了新的理论视角。
