探秘火山錐與火山口的微生物多樣性差異

火山活動改變着地球的表面，還促進了新生態系統的形成，給研究像微生物構成和植被演替這類土壤形成過程提供了寶貴的範例。

越來越多的證據顯示，土壤微生物在衆多生態及生物地球化學過程裡起着關鍵作用，像碳礦化、腐殖質的形成以及養分的循環等。

鑑於土壤特性、植物的生命以及土壤微生物羣落之間複雜又動態的相互作用，全面地瞭解土壤微生物羣落，對於增進我們對生態系統過程的理解特別重要。

研究顯示，安徽省女山的火山苧麻根際微生物羣落，在多樣性、結構和功能方面存在着明顯的空間差異。

火山土壤在微生物羣落多樣性的形成當中起着關鍵作用，隨後還影響着苧麻根際微生物的多樣性。

研究人員的這一發現於 2024 年 7 月 26 日刊登在《土壤生態快報》上。

安徽農業大學李小玉的團隊針對火山苧麻根際微生物羣落的不同位點開展了一系列研究，並且獲取了許多有意思的發現。

比如說，他們的發現表明，真菌羣落對於地理和環境的變化呈現出更強的脆弱性。

另外，火山坑和火山錐里根際微生物羣落的結構和功能多樣性存在差別，這表明根際微生物羣落主要受火山位點的左右。

陳教授說：“我們選擇研究安徽省的女山地區，這是一座被全球認可爲保存最完好的古火山口之一的休眠火山，位於亞熱帶季風氣候區，年平均降水量爲 939.9 毫米，年平均氣溫爲 15°C。女山火山地區具有明顯的地貌特徵，包括火山口、熔岩臺地、熔岩流和火山錐。

“這座火山在其地質演化過程中經歷了多次噴發，形成了其獨特的地貌景觀。因此，女山火山爲火山活動和環境干擾的研究提供了一個合適的、高質量的平臺，而白芨作爲具有重要經濟和生態價值的植物，在其根際微生物羣落中起着關鍵作用。”

在這項研究中，他們發現，在白芨根際土壤的各個部位，細菌比真菌更易存活，這種現象可能歸因於干擾強度的增加，這可能致使稀有真菌物種消失，進而導致生物多樣性下降。Z-P 圖說明了關鍵物種的關鍵作用。

一個步驟支持了這一觀察結果，表明在火山口（15.5% 對 11.7%）和火山錐（19.2% 對 13.9%）中，細菌中的廣佈種的比例均高於真菌。放線菌和酸桿菌在細菌羣落中占主導地位，而子囊菌和擔子菌在真菌羣落中占主導地位。

放線菌在腐殖質的分解中起着關鍵作用，因爲它們具有多種酶介導的降解能力，並且能夠在營養受限的條件下生長良好。相比之下，與細菌相比，真菌在分解複雜的有機聚合物（如多酚、半纖維素和難降解的纖維素）方面表現出更強的能力。

陳教授補充說：“我們還使用了 RMT 隨機矩陣理論來建立細菌和真菌的共現網絡，以研究火山坑和火山錐中微生物羣落的共現模式。”

相較於細菌網絡，真菌網絡的微生物羣落結構更爲複雜，模塊性更強，節點連接也更緊密。

和火山口相較而言，圓錐體在各自的細菌網絡裡，平均 CC 值較低，平均 K 值較高。

然而，在各自的真菌網絡中，圓錐體的平均 K 值和平均 CC 值都較低，這意味着它降低了微生物共生的複雜性。

另外，依據 SEM 結果，我們發現微生物α多樣性對微生物多功能性的影響要比微生物β多樣性更爲顯著。

火山口中微生物的α多樣性對其各自的多功能能力有着直接且積極的影響。

通過對火山給苧麻根際微生物羣落所帶來影響的研究，能夠深入知曉火山活動對於土壤生態系統的作用機制，並且能爲火山周邊的生態環境保護以及土地資源的合理利用提供科學依據。

此外，針對苧麻根際微生物羣落展開的研究，有助於探尋微生物在植物生長和土壤生態系統裡的作用機制，並且能爲農業生產和土壤健康管理給予理論支持與技術指導，”研究人員說道。