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从热带到北方温度推动了生态系统的运作

亚利桑那大学生态和进化生物学处理器Brian Enquist和前博士生Vanessa Buzzard在美洲各地徒步旅行:从巴拿马湿润的热带丛林到科罗拉多州寒冷的北方森林,再到太平洋西北部的湿润温带森林。在此过程中,他们收集土壤样本,用带状树木包裹树木以精确测量生长,并种植传感器,继续收集土壤湿度和温度的数据,这些数据在森林之间差异很大。

“温度影响了许多生态过程,并用于解释一个多世纪以来的生物多样性模式;但是,我们仍然没有清楚地了解温度如何影响生态系统的功能,”Buzzard说。

但是,通过测量和比较不同物种的特性来了解它们如何在一系列温度下在其环境中发挥作用,该团队发现了温度如何影响生态系统。他们发现,温度驱动了影响生态系统的植物和微生物之间功能特性的协调变化,Buzzard是8月19日发表于“自然生态学和进化论”的论文的第一作者。

“这项工作代表了对从炎热的热带森林到寒冷的北方森林的土壤和森林的前所未有的监测,并填补了我们对生态系统食物链中不同层次的生物如何通过温度相关联的生态理解中的重要空白,”Enquist谈到该项目从2011年开始。“这项工作涉及远程地区的大量实地工作,与分析土壤微生物DNA相关的实验室工作以及使用大型数据集的计算机分析。”

例如,某些社区内的细菌具有通过进化定制的基因,用于循环其生态系统中天然可用的营养物。随着不同地点的温度不同,研究小组发现细菌养分循环的基因发生了变化。

“当你增加纬度 - 因此,温度更低 - 我们有氮限制。我们希望这会影响这些群落的结构,包括植物和微生物,”Enquist说。

另一方面,在热带森林中,树木迅速生长并且叶子非常宽阔。这意味着正如Buzzard所说的那样,这些“扔掉的叶子”不断落到地上让微生物消耗掉。该研究小组发现,当地微生物中的基因丰富程度较低,无法处理碳。在松树发芽并落下密集,狭窄的叶子的森林中,当地的细菌具有不同的功能特征:它们具有更多丰富的碳循环基因来处理复杂 - 难以进入温带地区的大型碳库。据Buzzard说,这就像吃生菜(热带)一样吃树皮(温带地区)。

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