生物多样性丧失已经与气候变化、环境污染并列成为了全球三大环境危机。在全球变化背景下，揭示生物多样性的形成和维持机制是生物多样性保护和可持续利用的基石。干旱区占全球陆地面积的41%，支撑着全球约40%的人口，拥有全球约30%的生物多样性热点，为全球28%的濒危物种提供了栖息地。当前生态学家已经就草地生物多样性维持机制开展了大量卓有成效的研究。然而，作为干旱区重要组成部分，戈壁荒漠和山地森林在宏观尺度上的多维度生物多样性形成和维持机制尚不十分清楚。
图1 中国干旱区生物多样性调查样点
生态与自然保护学院李景文和王健铭团队在我国青藏高寒草地荒漠、西北温带草地荒漠、山地针叶林生物多样性维持机制方面开展了系统研究。研究发现，非生物过滤、弱的物种间竞争排除等生态位过程共同决定着高寒和温带草地、荒漠的植物群落多样性和组成；其次，高寒和温带植物群落构建对温度和降水梯度存在差异，区域环境本底可能会调控植物群落对不同气候变化因素的响应。此外，由于功能性状趋同进化，戈壁荒漠植物群落功能性状和系统发育多样性对环境胁迫的响应并不一致，气候变化对戈壁植物多样性的不同维度影响可能存在差异。
图2 青藏高原戈壁荒漠植物多维度多样性
研究也发现，戈壁荒漠土壤微生物群落主要由非生物过滤控制，但不同生态过程对土壤微生物优势种和稀有种多样性相对作用存在显著差异。植物群落性状多样性等生物因素对荒漠土壤微生物多样性具有非常强烈的调控作用，但植物群落属性对土壤微生物稀有种有着比优势种更强烈的影响。
图3 中国荒漠区植物群落构建对土壤微生物群落构建的调控作用
研究进一步发现，干旱山地森林土壤细菌优势种和稀有种群落构建各自由扩散限制和异质选择过程驱动，但真菌优势种和稀有种群落构建均由扩散限制决定。这些差异导致山地森林土壤微生物不同类群多样性地理分布格局存在差异。此外，扩散限制等随机过程对山地森林和荒漠草地的土壤微生物多样性有着不同的作用，山地森林土壤微生物群落具有更快的物种更替速率。
图4 山地森林土壤微生物优势种和稀有种群落构建差异性
该研究从不同生物类群、不同维度和不同生态系统类型等多个角度揭示了干旱区生物多样性维持机制。上述研究结果先后发表于Science of The Total Environment (IF = 10.753)、Frontiers in Microbiology (IF = 6.064)、Frontiers in plant science (IF = 6.627)、Environmental Microbiology Reports (IF =" 4.006)、生物多样性等期刊上。研究得到了国家自然科学基金(32001186、31971538)、第三次新疆综合科学考察项目(2021xjkk0600)、科技部科技基础性工作专项(2019FY101300、2012FY111700)、林业行业公益项目(201404304)等项目的资助。
