科技日報記者 于滿斌
旱地生态系統極其脆弱，穩定性低，使其成為地球上對氣候變化和人類活動最敏感的陸地生态系統之一。
近幾十年來，在全球變化的背景下，幹旱地區的幹旱程度有所上升，幹旱地區的生态系統面臨嚴重退化的危險。是以，生物多樣性與生态系統功能的内在關系與其控制機制特别多樣，長期有效維護幹旱地區生态系統的功能多樣性，為人類社會提供服務，一直是生态學研究的核心熱點問題之一，也是國内外生态學家一直在努力克服的重大科學問題。
自2013年以來，蘭州大學鄧建明團隊在中國北方幹旱區建立了橫跨東西向近5000公裡的天然樣本帶，收集了2萬多個樣本/資料，在現場收集了2萬多個樣本/資料，結合室内對照實驗，并利用第二代高通量測序技術揭示了植物和土壤微生物多樣性對生态系統多功能性和調控模式的影響。 将随着氣候和環境條件而變化。不遵循通用的監管模式。
研究發現，土壤多功能性對幹旱響應比單個土壤功能更敏感，是以個體功能或過程分析的結果往往低估了幹旱對土壤功能的負面影響;
針對這種轉化機制，研究人員創新性地提出了以下科學假設：（1）生态系統多樣性的動态變化主要受植物（即生産者）多樣性及其生産力和土壤微生物（即分解物）多樣性的調控，以及（2）在半幹旱和幹旱半濕潤地區等低幹旱水準，随着幹旱水準的增加， 由于植物多樣性及其生産力的快速下降，土壤微生物多樣性及其功能服務相對多餘，成為土壤多功能性的關鍵限制因素。即土壤的多特性遵循自下而上（自下而上）的調控原則，是以可以預見植物多樣性和多性将表現出較強的正相關關系，（3）相反，在幹旱和極端幹旱地區的高幹旱水準下，随着幹旱程度的增加，由于土壤微觀生物多樣性的急劇下降及其生物量和生物碎片分解難度顯着增加，分解速率顯著增加， 導緻土壤微生物多樣性成為土壤多功能性的關鍵限制因素，即土壤多功能性遵循自上而下的調控原則，是以可以預見土壤微生物（特别是土壤真菌和腐爛真菌）的多樣性和多功能性将呈正相關。本研究通過野外調查實驗和室内對照實驗，對上述科學假設進行了很好的驗證。
此外，研究小組還發現，随着幹旱脅迫的增加，植物和土壤微生物多樣性在約0.8幹旱水準（即幹旱和半幹旱氣候之間的分界線）的多功能調節機制将從自下而上的監管模式轉變為自上而下的監管模式。此外，筆者還預測了未來中等排放情景（RCP4.5）和高排放情景（RCP8.5）下中國北方幹旱和極端幹旱地區（幹旱水準在0.8以上）的面積變化特征，發現在高排放情景下，該地區面積與1970-2000年相比，到21世紀末将擴大28%。 主要分布在内蒙古自治區中部和東部地區。
以上研究表明，在全球變化的背景下，根據國情制定我國幹旱地區生态管理和保護政策，具有重大的科學意義。例如，在低幹旱地區，植物多樣性及其生産力是影響生态系統功能和穩定性的關鍵限制因素，這意味着該地區的生态保護應優先考慮對植物多樣性的保護，而在高幹旱地區，土壤微生物多樣性是影響生态系統功能和穩定性的關鍵限制因素，是以高度重視保護該地區的土壤微觀生物多樣性具有重要意義。 如土皮。
編輯：黃磊
稽核：嶽亮