一、摘要
土壤动物多样性及其影响的地表过程是陆地生态系统健康的重要基础。中国的土壤动物研究已走过70余春秋, 在土壤动物群落的物种组成及地理分布格局等方面取得了丰硕成果。随着土壤动物生态功能日益受到重视, 土壤动物生态地理学——作为土壤动物地理格局与生态系统服务的联系桥梁, 迎来了新的发展契机。
土壤动物地理学研究可分为4个维度:
1) 土壤动物群落表观特征的时空格局;
2) 土壤动物群落食性与习性等群落内在特征的时空格局;
3) 土壤动物相关的生物和非生物互作关系的时空格局;
4) 土壤动物相关或调控的关键生态过程的时空格局。
传统的土壤动物地理学研究以土壤动物本身及其地理分布为焦点, 为使其能更直接地与生态系统服务相联系, 建议:
1) 从纯粹的生物地理学研究转向土壤动物群落相关或主导的重要“ 关系” 和“ 生态过程” 的时空格局研究;
2) 拓展土壤动物地理学研究的时空尺度;
3) 探究多尺度⁃多因子⁃多过程土壤动物相关数据的整合分析方法;
4) 构建土壤动物生态地理学研究的标准参照系。
土壤动物生态地理学的研究目标是揭示土壤动物群落“ 生态位” 变化规律, 实现对土壤动物群落及其生态功能的精准调控, 进而服务于生态系统健康和人类福祉。
二、引言
土壤生物多样性及其影响的地表过程是陆地生态系统健康的重要基础。植物、脊椎动物和土壤都有明显的地理分布特征且都与能量、水分和纬度等因素密切相关。土壤动物是否有不同的地理分布格局?它们的驱动力和机制是什么?土壤动物的生态功能的时空变化特征如何?这些问题目前都尚未有一致的答案。
最近20年,土壤动物及其与植物和土壤微生物的联系已成为地学、生态学、农学和全球变化研究的共同焦点之一 。代表性土壤动物的全球地理分布规律 及生态功能也相继得到了初步的总结;最近,基于土壤动物的土 壤健康评价体系也得到较系统的梳理。
但是, 即使对于线虫、跳虫、螨类和蚯蚓等国内外均有较多研究的土壤动物类群, 人们对其地理分布格局仍只有初步的认识,而对土壤动物生态功能的时空变化规律及其驱动因素的了解更加有限, 制约了土壤动物相关的生态系统服务功能的发挥。
作为土壤动物地理分布格局与生态系统服务之间的桥梁, 土壤动物生态地理学迎来了新的发展机遇, 也面临巨大的挑战。一般说来, 生物地理学研究主要有3方面的科学意义 :
1) 通过综合分析生物物种组成和分布、生物当前所处的生态条件及与生物相关的地质和地理事件, 揭示地球演变和生命分化的内在联系;
2) 通过生物地理区划和区系研究,摸清生物资源本底和分布状况,为生物资源利用奠定基础;
3)通过生物地理学的理论( 如岛屿生物地理学) 指导生物多样性保护。但是,面对持续增强的人类活动和全球变化的干扰,陆地生态系统健康和生产力面临多重威胁。
当今比任何时候都更需要揭示植物⁃土壤( 包括土壤生物) 反馈的时空格局和驱动因素,以实现对关键生态过程的精准调控。在方法论层面,如何使土壤动物生态地理研究与生态系统服务切实联系起来?亟待探讨。
本文在简述我国土壤动物地理分布格局研究现状的基础上,分析了土壤动物生态地理学的研究瓶颈,并赋予其新的内涵,凝练了发展方向,进而展望了未来需要着重开展的工作,以期更好地将土壤动物研究与生态系统服务相结合。
三、结论
鉴于土壤动物可以通过对碳⁃养分⁃水资源利用效率和生物互作过程的调控而提升生态系统的“ 固碳增效” 潜力,其在全球变化背景下的经济社会的绿色发展转型中的作用值得关注 。当今的土壤动物生态地理学研究,需要在土壤动物分类、分布和生物区划的研究基础上,突破固有范畴,在探究土壤动物⁃微生物⁃植物⁃土壤环境的网络联系中理解土壤动物的生态功能。
同时,为促使土壤动物生态地理研究更直接地与生态系统服务相联系,建议着力加强对土壤动物所调控的关键生态过程的时空格局之研究,并依托基于典型生态系统建立的标准参照系网络,拓展研究的时空尺度,融合多尺度⁃多因子⁃多过程数据,进而揭示土壤动物群落“ 生态位” 变化规律,逐步实现土壤动物群落及其生态功能的精准调控,服务于生态系统健康和人类福祉。
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