Связь взаимодействий бактерий и грибов с микробным разнообразием и круговоротом питательных веществ в почве

Биоразнообразие важно для поддержания функционирования экосистем. Чтобы оценить факторы, определяющие силу связи между микробным разнообразием и функционированием сложных наземных экосистем, мы обследовали почвы в разных местообитаниях: на сельскохозяйственном поле, в лесу, на водно-болотном угодье, лугу и в пустыне. Совокупное микробное разнообразие почвы оценивали по разнообразию бактерий и грибов. Функционирование почвенной экосистемы оценивали с помощью индекса круговорота нескольких питательных элементов (MNC), учитывающего круговорот углерода, нитратов, фосфора и калия. Во всех местообитаниях, кроме луга и пустыни, выявлена значимая положительная связь между совокупным разнообразием почвенных микроорганизмов и круговоротом нескольких питательных элементов. Состав микробных сообществ был теснее связан с круговоротом питательных элементов, чем альфа-разнообразие, что указывает на важную роль различий в составе микробных сообществ для круговорота питательных веществ в почве. Мы также установили, что изменения в выраженности нейтральных процессов (согласно нейтральной модели Слоуна) и доле отрицательных ассоциаций между бактериями и грибами были связаны с силой и направлением связи между разнообразием и MNC. В местообитаниях, где нейтральные процессы были менее выражены, а отрицательные ассоциации между бактериями и грибами преобладали, связь микробного разнообразия с MNC была сильнее и отрицательной. Полученные данные указывают на связь между балансом положительных и отрицательных ассоциаций бактерий и грибов и взаимосвязью биоразнообразия почвы с функционированием экосистем в сложных наземных системах. Это исследование раскрывает потенциальные факторы, влияющие на связь разнообразия с функционированием экосистем, и создает основу для прогнозирования последствий изменения подземного биоразнообразия для функционирования экосистем.

Значимость: Связь между биоразнообразием почвы и функционированием экосистем важна, но в микробной экологии изучена недостаточно. В этом поисковом исследовании предпринята попытка выявить факторы, определяющие связь между микробным разнообразием и потенциальным круговоротом питательных веществ в почве в сложных наземных экосистемах. Моделирование структурными уравнениями и анализ методом случайного леса показали, что баланс положительных и отрицательных ассоциаций бактерий и грибов явно связан с силой взаимосвязи между разнообразием почвенных микроорганизмов и круговоротом нескольких питательных элементов в разных местообитаниях. Исследование выявляет потенциальные факторы, лежащие в основе связи разнообразия с функционированием экосистем в наземных системах, и помогает управлять микробными сообществами почвы для более эффективного обеспечения ключевых экосистемных услуг.