刘宇教授研究团队在《Journal of Ecology》上揭示地下的奥秘：不同多度的树种如何塑造根际共生关系

华东师范大学-阿尔伯塔大学生物多样研究团队在浙江百山祖森林生态系统国家野外科学观测研究站亚热带常绿阔叶林取得新发现：稀有树种拥有更高多样性的根际真菌。该研究成果近日发表在国际生态学经典期刊Journal of Ecology: https://doi.org/10.1111/1365-2745.70295

森林生态系统是一个错综复杂而又充满生机的生命网络，其中树木与其根系共生的真菌之间，维系着一种精妙而微妙的平衡关系。目前，一个备受关注却尚未完全厘清的科学问题在于：树种的多度(即个体数量)是否会影响其根际真菌群落的组成与结构？如果这种影响确实存在，那么随之而来的一个重要问题是：由树种多度所驱动的根际真菌多样性变化，能否在一定程度上帮助我们理解幼苗生物量差异背后的生态机制？

华东师范大学刘宇教授团队依托百山祖25公顷森林动态监测样地系统开展本项研究，旨在揭示相关自然机制。本研究参照Hubbell和Foster (1986)对稀有树种的界定标准(每公顷个体数小于等于1树种)，发现样地内稀有种占比高达35.58%(刘啸林等, 2024, 生物多样性, 32: 23294)。研究团队对样地内68种森林树种共272株个体进行原位根际土壤采样，并结合温室控制实验，得出以下重要结论：

1 | 稀有树种根际的真菌多样性显著高于常见树种

原位根际土壤的采样结果表明，根际真菌多样性随树种多度的增加而显著降低。温室实验证实了这一模式，显示多度最低的窄叶紫珠(Callicarpa membranacea)幼苗，其根际真菌的总丰富度最高。这反映其对土壤真菌的“挑三拣四”没那么强（即选择性较低），容易接受更多的土壤真菌“援助”，体现出“一方有难，八方支援”的生态协同机制（关注“弱势群体”，土壤微生物亦在践行这一理念）。

图形摘要：稀有树种拥有更高多样性的根际真菌

注：窄叶紫珠(Callicarpa membranacea，CM)，青榨槭(Acer davidii，AD)，白檀 (Symplocos paniculata，SP)，中华石楠(Photinia beauverdiana，PB)和木荷(Schima superba，SS)为五个实验种

2 | 根际真菌多样性促进稀有树种地上生物量积累

物种水平上的分析表明，窄叶紫珠幼苗的地上生物量及其生物量分配比均与根际真菌多样性呈显著的正相关关系。这一结果表明，较高的根际真菌多样性对该稀有树种在野外群落的维持具有重要作用。

图1 温室实验中根际真菌丰富度与幼苗生物量/分配比关系的线性模型结果

注：实线表示效应显著(p < 0.05)，虚线表示效应不显著(p > 0.05)。五个树种分别为窄叶紫珠(CM)、青榨槭(AD)、白檀(SP)、中华石楠(PB)和木荷(SS)。

对于森林保护而言，这些发现不仅凸显了保护树木本身的重要性，也提醒我们：关注并呵护树木根周围那些默默协作的微生物伙伴，同样意义深远。稀有树种较弱的选择效应，或许为更多种类的真菌提供了在根际共存与繁衍的空间，从而有助于维持更为丰富的真菌多样性。倘若多样化的真菌群落能够发挥互补的功能(例如协同促进养分吸收、共同抵御病原菌侵扰)，便可能为宿主提供竞争优势。因此，一个多样化的真菌群落或许能在无形中支持稀有树种种群的长期存续与稳定，并最终塑造整个生态系统的组成。

下次当你漫步于森林时，请记住，你看到的树木并非孤立的个体。它们是庞大而隐秘的真菌网络的一部分，这个网络塑造着树木的生长、健康和生存。理解这种关系对于保护生物多样性至关重要。保护生物多样性就是保护人类未来，是“青山绿水”的根基，支撑宜居环境下的可持续发展。这一研究不仅凸显了生态学者在生物多样性维持机制研究中的学术责任，也为亚热带常绿阔叶林稀有物种保育提供了科学支撑，助力区域生物多样性系统性保护。

华东师范大学生态与环境科学学院生态学专业博士研究生杨佳绒为该论文第一作者，刘宇教授为通讯作者。阿尔伯塔大学可再生资源系Michael Derek MacKenzie教授与何芳良教授，成都理工大学吴宪研究员，中山大学生态学院戴冬博士后，以及华东师范大学生态与环境科学学院张敏华副教授、Lucas dos Anjos博士后、刘啸林硕士及陈俊芳硕士共同参与本项研究。本研究得到了百山祖国家公园科研项目（2022JBGS04、2023JBGS06）及国家自然科学基金面上项目（32071645、32471613）的资助。

杨佳绒，华东师范大学博士研究生，主要研究丛枝菌根真菌对亚热带森林树种多度格局塑造及稀有种维持的影响。相关成果发表于Journal of Ecology和植物生态学报等国内外学术期刊

参考文献

Hubbell S P, Foster R B. Commonness and rarity in a neotropical forest: implications for tropical tree conservation[A]. In: Soulé M E (ed). Conservation Biology: The Science of Scarcity and Diversity[M]. Sunderland (MA): Sinauer Associates, 1986: 205-231.

刘啸林, 吴友贵, 张敏华, 陈小荣, 朱志成, 陈定云, 董舒, 李步杭, 丁炳扬, 刘宇. 浙江百山祖25 ha亚热带森林动态监测样地群落组成与结构特征[J]. 生物多样性, 2024, 32(2): 23294.

供稿：刘宇，杨佳绒