厲桂香,馬克明
1 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心,城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049
海拔梯度包含了溫度、濕度和光照等各種環(huán)境因子[1],并且環(huán)境因子的變化要比緯度梯度上快1000倍,對(duì)生物多樣性保護(hù)及研究生物多樣性分布格局及其驅(qū)動(dòng)因素具有重要意義。長(zhǎng)期以來,研究人員對(duì)樹木、哺乳動(dòng)物、昆蟲、鳥類等宏觀生物做了大量報(bào)道[2- 5],指出宏觀動(dòng)植物多樣性在海拔梯度上的分布多隨海拔呈現(xiàn)遞減模式或單峰模式[6-7],其驅(qū)動(dòng)機(jī)制可以歸為四大類:氣候環(huán)境因素、空間因素、歷史因素以及生物作用。其中氣候因素、中域效應(yīng)(MDE)被較多的運(yùn)用于解釋大型動(dòng)植物的海拔分布格局[7-8]。
土壤微生物作為重要的分解者,在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)中扮演著重要角色。由于其微小的個(gè)體、較強(qiáng)的擴(kuò)散能力以及極高的多樣性和個(gè)體豐度[9-10],被早期的研究者認(rèn)為是全球隨機(jī)分布的[11-12]。加上當(dāng)時(shí)研究技術(shù)手段的限制,土壤微生物長(zhǎng)期以來被排斥在生物多樣性空間格局研究之外。不過,越來越多的證據(jù)表明土壤微生物群落組成及多樣性隨環(huán)境變量的變化而變異,在空間上呈現(xiàn)規(guī)律性分布[13- 15]。
隨著Bryant等[16]首次揭示了土壤微生物多樣性海拔格局同植物多樣性分布明顯不同,以及伴隨著新的高通量測(cè)序技術(shù)(如Roche FLX 454, Illumina MiSeq)的發(fā)展,涌現(xiàn)出一批關(guān)于微生物海拔分布的研究成果[17- 20]。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新研究報(bào)道,綜述土壤微生物多樣性海拔分布格局與維持機(jī)制的研究進(jìn)展,總結(jié)影響土壤微生物多樣性海拔格局的可能因素,并提出未來研究的相關(guān)方向。
微生物通常認(rèn)為應(yīng)該包括細(xì)菌、古菌以及部分微型真核生物(如單細(xì)胞藻類及微型真菌和原生動(dòng)物)[21-22]。其中細(xì)菌是土壤微生物中數(shù)量最大、種類最多、功能多樣的類群。細(xì)菌在土壤形成、凋落物分解、養(yǎng)分循環(huán)中具有重要作用。
Bryant等[16]首次對(duì)土壤細(xì)菌多樣性沿海拔梯度的分布格局進(jìn)行了研究,表明土壤細(xì)菌物種豐富度隨海拔升高呈現(xiàn)單調(diào)遞減的模式,這與植物多樣性的單峰模式不同。但由于其克隆文庫(kù)方法的限制,其主要針對(duì)酸桿菌(Acidobacteria)這一類群(與土壤pH有很強(qiáng)的相關(guān)性),不足以說明整個(gè)土壤細(xì)菌群落。Fierer等[17]對(duì)3種典型生境(有機(jī)質(zhì)土壤、礦質(zhì)土壤、葉表面)下細(xì)菌多樣性的研究表明細(xì)菌多樣性沒有明顯的海拔梯度格局,而植物與動(dòng)物群落多樣性隨海拔升高明顯下降,據(jù)此得出微生物多樣性的海拔分布模式與動(dòng)植物并不相同。但是其各研究樣點(diǎn)間的空間異質(zhì)性較強(qiáng),有可能削弱了樣點(diǎn)內(nèi)的多樣性水平差異。Shen等[23]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)白山不同海拔植被類型下土壤細(xì)菌群落組成在不同海拔間有差異,然而其多樣性隨海拔并沒有明顯的規(guī)律。而在另一個(gè)研究中卻發(fā)現(xiàn)土壤細(xì)菌多樣性在長(zhǎng)白山苔原沿海拔單調(diào)遞減的規(guī)律[14]。Singh等在日本富士山[18]北坡沿海拔梯度發(fā)現(xiàn)了單峰的分布模式,而在韓國(guó)漢拿山[24]的研究顯示,土壤細(xì)菌多樣性在中海拔較低,而低海拔和高海拔相對(duì)較高,指出山地生態(tài)系統(tǒng)中土壤微生物豐富度和多樣性并沒有一致的分布格局。此外,也有一些最新的研究利用454、MiSeq等高通量測(cè)序技術(shù)揭示了沿海拔下降的細(xì)菌多樣性分布模式[20,25]。
根據(jù)目前的報(bào)道,土壤細(xì)菌多樣性的海拔分布并未明確傾向于某種分布模式,而表現(xiàn)為無趨勢(shì)、下降、單峰或者下凹型等多種海拔分布格局(表1)。但比較清楚的是,其與動(dòng)植物的海拔分布格局并不一致,這意味著兩者的驅(qū)動(dòng)機(jī)制可能不同。
表1 土壤微生物海拔分布格局研究總結(jié)
真菌類群是土壤微生物的重要組成部分,在植物凋落物分解和養(yǎng)分循環(huán)中有重要的作用[33]。真菌可以與高等植物形成共生體,為植物生長(zhǎng)提供所需的營(yíng)養(yǎng)元素[34- 36];也可以作為病原菌,影響森林健康[37]。
真菌與植物的共生作用,一直以來是研究的熱點(diǎn)。但對(duì)真菌多樣性海拔梯度格局的研究相對(duì)較少。Lugo等[38]利用顯微鏡計(jì)數(shù)分離叢枝菌根真菌孢子,發(fā)現(xiàn)根際土壤叢枝菌根真菌的數(shù)量隨海拔升高而降低。利用孢子計(jì)數(shù)、克隆文庫(kù)等方法,另外一些研究也發(fā)現(xiàn)了叢枝菌根真菌的物種豐富度與海拔呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[26- 27,39]。Bahram等[40]對(duì)伊朗北部3個(gè)不同森林外生菌根真菌的研究發(fā)現(xiàn)其多樣性隨海拔呈現(xiàn)下降的模式,寄主植物物種和海拔顯著影響其群落物種組成。Miyamoto等[28]用Sanger測(cè)序方法研究了日本富士山海拔梯度上外生菌根真菌的分布,發(fā)現(xiàn)其物種豐富度呈現(xiàn)單峰分布的模式,這一分布模式在大型動(dòng)植物海拔格局中比較常見,推測(cè)可能的原因是受到中域效應(yīng)的影響(mid-domain effect,MDE)。另外還有一些研究并沒有發(fā)現(xiàn)外生菌根真菌物種豐富度隨海拔明顯的分布趨勢(shì),但是群落組成卻在不同的海拔間有明顯差異[29,41]。此外,運(yùn)用454高通量測(cè)序技術(shù),研究者對(duì)土壤中總的真菌多樣性進(jìn)行研究,揭示土壤真菌物種豐富度隨海拔沒有明顯的分布規(guī)律[30]以及存在“hollow”分布模式[31],但土壤真菌群落組成在不同海拔間具有明顯差異。Wu等[42]研究也表明真菌群落在不同海拔梯度下不同林齡的土壤間差異顯著。
土壤真菌物種豐富度呈現(xiàn)不同的海拔分布模式,但其群落組成具有明顯的海拔分異。相比較而言,由于菌根真菌跟植物的關(guān)系密切,因此很多研究都發(fā)現(xiàn)了菌根真菌隨海拔下降或單峰的模式。
古菌不僅生活在極端環(huán)境中,如海底、陸地?zé)崛?、火山口以及鹽堿湖等,也在非極端的土壤環(huán)境中廣泛存在[43-44]。對(duì)土壤古菌群落的相關(guān)海拔格局研究缺乏。Wang等[25]對(duì)青藏高原色季拉山6個(gè)海拔梯度上古菌多樣性進(jìn)行研究,表明其并沒有表現(xiàn)出明顯的海拔格局,但是群落組成卻在不同的森林類型間表現(xiàn)出分異。而Singh等[32]對(duì)日本富士山的研究顯示土壤古菌物種豐富度和多樣性呈現(xiàn)雙峰的模式,即在較低海拔(1500m)達(dá)到1個(gè)峰值,而后下降,隨即又在山頂處出現(xiàn)上升。另一個(gè)針對(duì)氨氧化古菌(AOA)的研究表明其多度隨海拔的上升而下降[45]。
微生物的功能多樣性、功能特性跟生態(tài)系統(tǒng)的過程和功能息息相關(guān)。隨著分子生物學(xué)技術(shù)如基因芯片、宏基因組等的發(fā)展,對(duì)土壤微生物功能基因的研究越來越多。
Yang等[46]利用基因芯片技術(shù)調(diào)查了青藏高原草地4個(gè)海拔梯度上土壤微生物功能基因的分布,發(fā)現(xiàn)碳循環(huán)、氮循環(huán)及壓力相關(guān)基因的相對(duì)豐度在不同海拔間具有明顯差異,海拔越高,壓力相關(guān)的功能基因相對(duì)豐度越高,且不同海拔土壤中存在特有的功能基因。Shen等[47]同樣用基因芯片技術(shù)對(duì)長(zhǎng)白山土壤微生物功能基因海拔分布的研究表明,土壤微生物功能基因的海拔格局同物種多樣性分布并不一致,功能基因多樣性在林線處出現(xiàn)1個(gè)明顯轉(zhuǎn)變,功能基因多樣性在林線之上急劇上升,這對(duì)于預(yù)測(cè)土壤微生物對(duì)氣候變化的響應(yīng)具有重要意義。同樣,Ding等[48]的研究也揭示了林線兩側(cè)灌木林和針葉林土壤微生物功能基因多樣性具有顯著差異。
土壤中蘊(yùn)藏著巨大的功能多樣性,這對(duì)于土壤中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)具有重要意義。隨著新技術(shù)的發(fā)展,對(duì)土壤微生物功能多樣性分布規(guī)律的研究有助于預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)功能對(duì)于地上生物多樣性的喪失以及氣候變化等的響應(yīng)。
綜上研究,無論是土壤細(xì)菌、真菌、古菌,還是功能基因多樣性,目前研究報(bào)道的海拔分布模式并不明確,但群落組成即beta多樣性具有明顯的海拔分異。
高等動(dòng)植物多樣性海拔格局的維持機(jī)制可歸為四大類:氣候環(huán)境因素、空間因素、歷史因素以及生物作用。對(duì)微生物的空間分布的認(rèn)識(shí)可以追溯到Bass Becking于1934年提出的“Everything is everywhere, but the environment selects”[49],也就是說微生物的空間分布完全受環(huán)境條件的影響,但是此后很多研究也證實(shí)了空間距離對(duì)微生物存在影響。然而,在局域的海拔尺度上,鑒于微生物的高擴(kuò)散能力,研究者多從氣候環(huán)境因素方面探討土壤微生物群落分布的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,對(duì)空間及歷史因素的研究較少,集中在以下幾個(gè)方面。
土壤形成的微環(huán)境是土壤微生物賴以生存的空間,其理化性質(zhì)會(huì)對(duì)生活其中的微生物群落產(chǎn)生直接或間接的影響。土壤pH是目前公認(rèn)的驅(qū)動(dòng)微生物分布的關(guān)鍵因子。其作用發(fā)生于不同的取樣尺度上和不同的土壤環(huán)境中。無論是在大尺度的緯度梯度上[50-51],還是在局域的海拔梯度上[23];無論是在森林土壤環(huán)境[31],還是在草地土壤環(huán)境中[52]。
在海拔梯度上,土壤pH對(duì)土壤微生物群落的分布具有重要影響。Bryant等[16]的研究指出土壤pH是微生物海拔格局的重要影響因素。Fierer等[17]指出Bryant等得出的微生物下降模式可能就是因?yàn)橥寥纏H沿海拔下降,而非海拔或溫度的影響。Shen等[23]在長(zhǎng)白山開展的工作顯示土壤pH跟細(xì)菌物種豐富度以及系統(tǒng)發(fā)育多樣性都成顯著的正相關(guān)關(guān)系,土壤中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門也與土壤pH呈顯著的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系。不僅如此,土壤pH對(duì)不同海拔間的細(xì)菌群落組成也有顯著影響。對(duì)于真菌群落,土壤pH也對(duì)其海拔分布發(fā)揮著顯著作用。如Shen等[30]對(duì)長(zhǎng)白山真菌群落的研究顯示土壤pH不僅影響多樣性的海拔格局,也影響了群落組成的海拔分異。后續(xù)很多研究也證明了土壤pH的重要影響[15]。
除土壤pH外,在一些pH變異較小的地區(qū),其他土壤因子也具有重要影響。如Li等[15]在北京東靈山發(fā)現(xiàn)土壤有效磷和碳氮比的重要作用;Shen等[14]在長(zhǎng)白山苔原發(fā)現(xiàn)土壤碳和氮的顯著影響。此外,Singh等[53]對(duì)云南3個(gè)山區(qū)不同海拔森林土壤細(xì)菌群落的研究發(fā)現(xiàn)土壤碳氮比和可交換鈣離子、鉀離子濃度對(duì)細(xì)菌群落組成的重要影響。此外,土壤的一些物理結(jié)構(gòu)(如粒度等)也可能對(duì)土壤微生物的海拔分布造成影響[15]。
隨海拔上升,溫度下降,降水增加,氣候被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)高等動(dòng)植物沿海拔下降格局的重要因素。很多研究指出溫度是驅(qū)動(dòng)土壤微生物海拔分布的一個(gè)重要因素。Singh等[24]在對(duì)韓國(guó)漢拿山不同海拔土壤細(xì)菌群落的研究中指出,年均溫和降水等氣候因子是影響土壤細(xì)菌海拔分布的重要因子。Jarvis等[29]對(duì)外生菌根真菌群落的研究也指出,土壤水分和溫度是驅(qū)動(dòng)外生菌根真菌群落在不同海拔間變異的主要因子。
植物群落通過多種途徑與土壤微生物發(fā)生聯(lián)系。一是通過凋落物的輸入以及根系分泌物的分泌來改變土壤理化性質(zhì)[48,54],改變微生物生存的微環(huán)境。二是可以與土壤微生物形成菌根互惠共生體[55]。雖然大部分研究沒有發(fā)現(xiàn)土壤微生物多樣性和植物多樣性的相關(guān)關(guān)系,但植物群落組成可以預(yù)測(cè)土壤微生物的群落組成,這在海拔梯度和緯度梯度上都已得到了驗(yàn)證[15, 52]。
土壤微生物多樣性表現(xiàn)為無趨勢(shì)、下降、單峰或者下凹型等多種海拔分布模式,出現(xiàn)這種狀況的原因可能有多種。
微生物的物種概念與大型動(dòng)植物不同,微生物物種的定義依靠克隆和測(cè)序分析,一般是指rRNA基因序列相似性大于97%的一組微生物,用可操作分類單元(operational taxonomic unit,OTU)來表示。這種較為粗略的劃分標(biāo)準(zhǔn)會(huì)影響土壤微生物空間分布格局的研究結(jié)果。
另外,微生物可能由于其個(gè)體微小、擴(kuò)散能力強(qiáng)以及較高的多樣性和個(gè)體豐度而在局域尺度上擴(kuò)散不受限制,從而使其多樣性隨海拔梯度的變異較小。
微生物可能更易受土壤微環(huán)境的影響,從而受到不同的山地系統(tǒng)中土壤因素對(duì)其海拔分布格局的影響。Li等[15]指出土壤微生物在樹線兩側(cè)的森林和草甸中表現(xiàn)為不同的海拔格局,主要原因可能是驅(qū)動(dòng)微生物的土壤因子在樹線兩側(cè)沿海拔分布規(guī)律的不同。
取樣點(diǎn)的異質(zhì)性、海拔尺度不同、取樣點(diǎn)的數(shù)量與密集程度、多樣性研究的技術(shù)等都會(huì)造成影響。尤其是微生物研究的技術(shù)手段,比如測(cè)序深度,可能會(huì)對(duì)微生物的alpha多樣性格局造成重要影響。雖然新測(cè)序手段的發(fā)展極大促進(jìn)了對(duì)于土壤微生物多樣性的認(rèn)識(shí),但即使是用較新的二代高通量測(cè)序也只能測(cè)得土壤微生物的一小部分。加上土壤微生物海拔格局的研究中用到的序列數(shù)差別顯著,雖然這些研究都對(duì)序列數(shù)做了標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一,仍然很難剔除序列數(shù)對(duì)最終結(jié)果的影響。
我們用已發(fā)表的土壤微生物海拔格局的高通量測(cè)序數(shù)據(jù)[15],選取了樹線之上的草甸中的21個(gè)點(diǎn),對(duì)所有樣品分別抽取1000、4000、8000、15000條測(cè)序序列統(tǒng)計(jì)每個(gè)海拔樣點(diǎn)的土壤微生物OTU總數(shù)(圖1)。當(dāng)序列數(shù)為1000時(shí),OTU隨海拔上升沒有呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律。序列數(shù)為4000、8000和15000時(shí),OTU隨海拔上升出現(xiàn)明顯的下降格局,并且調(diào)整的R平方隨序列數(shù)的增加而增大。這表明,雖然對(duì)序列數(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的處理,但序列數(shù)仍會(huì)對(duì)揭示土壤微生物物種豐富度的海拔格局產(chǎn)生影響。序列數(shù)較少時(shí)(1000條)會(huì)有比較大的隨機(jī)性,從而觀察不到明顯的海拔規(guī)律。
圖1 不同測(cè)序深度下土壤細(xì)菌物種豐富度(OTU)隨海拔的變化Fig.1 Changes of soil bacterial species richness (OTU) along elevation under different sequencing depth
由于技術(shù)手段等的限制,以往的很多研究中標(biāo)準(zhǔn)化的序列數(shù)僅設(shè)定為幾百條或幾千條[17- 18,24],結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)土壤微生物多樣性隨海拔呈現(xiàn)明顯的規(guī)律。最近的1個(gè)研究將其設(shè)定為2萬條[20],卻發(fā)現(xiàn)了土壤細(xì)菌多樣性隨海拔上升而下降的分布模式。目前還沒有研究就序列數(shù)對(duì)土壤微生物海拔格局的可能影響進(jìn)行評(píng)估。不過,隨著新技術(shù)的發(fā)展及測(cè)序深度的增加,這一可能影響將會(huì)被減弱。
除了微生物自身屬性以及測(cè)序技術(shù)限制之外,土壤微生物的海拔格局還可能與地域有關(guān)。比如不同的研究者對(duì)日本富士山的土壤細(xì)菌群落[18]、古菌群落[32]以及外生菌根真菌[28]進(jìn)行了研究,三者都表現(xiàn)為在中海拔豐富度較高,而在其他地方并未發(fā)現(xiàn)土壤微生物多樣性沿海拔的單峰分布模式。還有在對(duì)長(zhǎng)白山細(xì)菌[23]以及真菌[30]的研究中,都沒有發(fā)現(xiàn)明顯的海拔分布規(guī)律。同時(shí)也有研究指出,在同樣的山地系統(tǒng)的不同樣帶也會(huì)呈現(xiàn)不同的海拔格局[24]。因此,還需要更多的深入研究來揭示土壤微生物群落沿海拔的分布格局。
隨著生物信息學(xué)的發(fā)展,系統(tǒng)進(jìn)化的研究方法廣泛的滲透到生態(tài)學(xué)研究中。群落系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)能反應(yīng)出群落組成的進(jìn)化歷史及不同物種在進(jìn)化歷史上的親緣關(guān)系[56-57]。群落系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)是指群落內(nèi)部物種在親緣關(guān)系上的遠(yuǎn)近程度[58],可能受多種生態(tài)過程的影響,例如競(jìng)爭(zhēng)排斥、生境過濾、散布限制、生物地理歷史因素等。群落的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)為理解不同生態(tài)過程在物種共存中的相對(duì)重要性提供了一個(gè)全新的視角。
系統(tǒng)發(fā)育方法在探討土壤微生物群落構(gòu)建與維持機(jī)制的研究中被廣泛應(yīng)用[59- 63],但有關(guān)海拔梯度上土壤微生物系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)的研究并不多見。Bryant等[16]揭示了美國(guó)洛基山脈土壤中酸桿菌群落在整個(gè)海拔梯度上都傾向于系統(tǒng)發(fā)育聚集,預(yù)示著環(huán)境過濾作用在其群落構(gòu)建中起著更為重要的作用。值得一提的是,Wang等[64]對(duì)于云南老君山水體中細(xì)菌的研究,也同樣揭示了細(xì)菌群落系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)沿著海拔梯度顯示為譜系聚集(phylogenetic clustering)特征,物種間的親緣關(guān)系隨海拔增加而增加,表明隨海拔增加環(huán)境限制逐漸增強(qiáng)。Shen等[14]對(duì)長(zhǎng)白山苔原細(xì)菌群落的研究也表明細(xì)菌群落在高海拔系統(tǒng)親緣關(guān)系較近,在每個(gè)海拔物種系統(tǒng)發(fā)育都趨向于更近的親緣關(guān)系。
諸多研究都表明土壤微生物群落對(duì)于動(dòng)植物來說更傾向于系統(tǒng)發(fā)育聚集,這意味著環(huán)境過濾作用在土壤微生物群落的維持機(jī)制中起著更為重要的作用。系統(tǒng)發(fā)育分析有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)土壤微生物群落構(gòu)建和對(duì)環(huán)境的響應(yīng)機(jī)制。
土壤微生物海拔格局研究還處于起步階段。土壤微生物多樣性海拔分布模式并不明確,但其海拔分布格局與大型動(dòng)植物不同。未來的研究重點(diǎn)應(yīng)該集中在土壤微生物多樣性及其群落構(gòu)建的驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面,重點(diǎn)揭示全球氣候變化、生物多樣性喪失等過程對(duì)土壤微生物群落,乃至整個(gè)土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。著重關(guān)注以下幾個(gè)方面:(1)依托最新的基因測(cè)序技術(shù),增加測(cè)序深度,減小因?yàn)榧夹g(shù)方法對(duì)土壤微生物多樣性認(rèn)識(shí)的影響。運(yùn)用最新的宏基因組技術(shù),開展土壤微生物功能多樣性的研究。(2)增加取樣點(diǎn)的精度和密度。避免取樣的異質(zhì)性,用樣帶取樣的方法增加取樣點(diǎn)的密度,并可從多個(gè)尺度分析土壤微生物多樣性的海拔格局,深入認(rèn)識(shí)其維持機(jī)制。(3)加強(qiáng)土壤微生物海拔格局的beta多樣性、系統(tǒng)發(fā)育方面的研究,有助于認(rèn)識(shí)土壤微生物群落沿海拔的構(gòu)建機(jī)制,并嘗試運(yùn)用大型動(dòng)植物群落構(gòu)建的生態(tài)學(xué)理論(如中性理論和生態(tài)位理論)去驗(yàn)證土壤微生物群落的維持機(jī)制。(4)微生物不同類群間存在食物鏈與相互作用關(guān)系,且與地下-地上動(dòng)植物存在緊密的聯(lián)系。未來應(yīng)加強(qiáng)各類群間的協(xié)同變化及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制。利用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等的方法揭示不同類群的相互關(guān)系,為探討不同生物類群相互作用及生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)全球變化提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)(References):
[1] K?rner C. The use of ‘a(chǎn)ltitude’ in ecological research. Trends in Ecology & Evolution, 2007, 22(11): 569- 574.
[2] Sanders N J, Rahbek C. The patterns and causes of elevational diversity gradients. Ecography, 2012, 35(1): 1- 3.
[3] McCain C M. Elevational gradients in diversity of small mammals. Ecology, 2005, 86(2): 366- 372.
[4] Fu C Z, Hua X, Li J, Chang Z, Pu Z C, Chen J K. Elevational patterns of frog species richness and endemic richness in the Hengduan Mountains, China: geometric constraints, area and climate effects. Ecography, 2006, 29(6): 919- 927.
[5] Grytnes J A. Species-richness patterns of vascular plants along seven altitudinal transects in Norway. Ecography, 2003, 26(3): 291- 300.
[6] Guo Q F, Kelt D A, Sun Z Y, Liu H X, Hu L J, Ren H, Wen J. Global variation in elevational diversity patterns. Scientific reports, 2013, 3: 3007
[7] Rahbek C. The elevational gradient of species richness: a uniform pattern? Ecography, 1995, 18(2): 200- 205.
[8] Colwell R K, Rahbek C, Gotelli N J. The Mid-domain effect and species richness patterns: what have we learned so far? The American Naturalist, 2004, 163(3): E1-E23.
[9] Torsvik V, Goks?yr J, Daae F L. High diversity in DNA of soil bacteria. Applied and Environmental Microbiology, 1990, 56(3): 782- 787.
[10] Van Der Heijden M G A, Bardgett R D, Van Straalen N M. The unseen majority: soil microbes as drivers of plant diversity and productivity in terrestrial ecosystems. Ecology Letters, 2008, 11(3): 296- 310.
[11] Finlay B J. Global dispersal of free-living microbial eukaryote species. Science, 2002, 296(5570): 1061- 1063.
[12] O′Malley M A. The nineteenth century roots of ′everything is everywhere′. Nature Reviews Microbiology, 2007, 5(8): 647- 651.
[13] Fierer N, Jackson R B. The diversity and biogeography of soil bacterial communities. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2006, 103(3): 626- 631.
[14] Shen C C, Ni Y Y, Liang W J, Wang J J, Chu H Y. Distinct soil bacterial communities along a small-scale elevational gradient in alpine tundra. Frontiers in Microbiology, 2015, 6: 582.
[15] Li G X, Xu G R, Shen C C, Tang Y, Zhang Y X, Ma K M. Contrasting elevational diversity patterns for soil bacteria between two ecosystems divided by the treeline. Science China Life Sciences, 2016, 59(11): 1177- 1186.
[16] Bryant J A, Lamanna C, Morlon H, Kerkhoff A J, Enquist B J, Green J L. Microbes on mountainsides: contrasting elevational patterns of bacterial and plant diversity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(S1): 11505- 11511.
[17] Fierer N, McCain C M, Meir P, Zimmermann M, Rapp J M, Silman M R, Knight R. Microbes do not follow the elevational diversity patterns of plants and animals. Ecology, 2011, 92(4): 797- 804.
[18] Singh D, Takahashi K, Kim M, Chun J, Adams J M. A hump-backed trend in bacterial diversity with elevation on Mount Fuji, Japan. Microbial Ecology, 2012, 63(2): 429- 437.
[19] Ren L J, Jeppesen E, He D, Wang J J, Liboriussen L, Xing P, Wu Q L. pH influences the importance of niche-related and neutral processes in Lacustrine bacterioplankton assembly. Applied and Environmental Microbiology, 2015, 81(9): 3104- 3114.
[20] Zhang Y G, Cong J, Lu H, Li G L, Xue Y D, Deng Y, Li H, Zhou J Z, Li D Q. Soil bacterial diversity patterns and drivers along an elevational gradient on Shennongjia Mountain, China. Microbial Biotechnology, 2015, 8(4): 739- 746.
[21] Woese C R. Bacterial evolution. Microbiological Reviews, 1987, 51(2): 221- 271.
[22] Martiny J B H, Bohannan B J M, Brown J H, Colwell R K, Fuhrman J A, Green J L, Horner-Devine M C, Kane M, Krumins J A, Kuske C R, Morin P J, Naeem S, Ovre?s L, Reysenbach A L, Smith V H, Staley J T. Microbial biogeography: putting microorganisms on the map. Nature Reviews Microbiology, 2006, 4(2): 102- 112.
[23] Shen C C, Xiong J B, Zhang H Y, Feng Y Z, Lin X G, Li X Y, Liang W J, Chu H Y. Soil pH drives the spatial distribution of bacterial communities along elevation on Changbai Mountain. Soil Biology and Biochemistry, 2013, 57: 204- 211.
[24] Singh D, Lee-Cruz L, Kim W S, Kerfahi D, Chun J H, Adams J M. Strong elevational trends in soil bacterial community composition on Mt. Halla, South Korea. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 68:140- 149.
[25] Wang J T, Cao P, Hu H W, Li J, Han L L, Zhang L M, Zheng Y M, He J Z. Altitudinal distribution patterns of soil bacterial and archaeal communities along Mt. Shegyla on the Tibetan Plateau. Microbial Ecology, 2015, 69(1): 135- 145.
[26] Gai J P, Tian H, Yang F Y, Christie P, Li X L, Klironomos J N. Arbuscular mycorrhizal fungal diversity along a Tibetan elevation gradient. Pedobiologia, 2012, 55(3): 145- 151.
[27] Liu L, Hart M M, Zhang J L, Cai X B, Gai J P, Christie P, Li X L, Klironomos J N. Altitudinal distribution patterns of AM fungal assemblages in a Tibetan alpine grassland. FEMS Microbiology Ecology, 2015, 91(7): fiv078.
[28] Miyamoto Y, Nakano T, Hattori M, Nara K. The mid-domain effect in ectomycorrhizal fungi: range overlap along an elevation gradient on Mount Fuji, Japan. The ISME Journal, 2014, 8(8): 1739- 1746.
[29] Jarvis S G, Woodward S, Taylor A F S. Strong altitudinal partitioning in the distributions of ectomycorrhizal fungi along a short (300 m) elevation gradient. New Phytologist, 2015, 206(3): 1145- 1155.
[30] Shen C C, Liang W J, Shi Y, Lin X G, Zhang H Y, Wu X, Xie G, Chain P, Grogan P, Chu H Y. Contrasting elevational diversity patterns between eukaryotic soil microbes and plants. Ecology, 2014, 95(11): 3190- 3202.
[31] Wang J T, Zheng Y M, Hu H W, Zhang L M, Li J, He J Z. Soil pH determines the alpha diversity but not beta diversity of soil fungal community along altitude in a typical Tibetan forest ecosystem. Journal of Soils and Sediments, 2015, 15(5): 1224- 1232.
[32] Singh D, Takahashi K, Adams J M. Elevational patterns in archaeal diversity on Mt. Fuji. PloS One, 2012, 7(9): e44494.
[33] Warcup J H. The ecology of soil fungi. Transactions of the British Mycological Society, 1951, 34(3): 376- 399.
[34] Bruns T D, Bidartondo M I, Taylor D L. Host specificity in ectomycorrhizal communities: what do the exceptions tell us? Integrative and Comparative Biology, 2002, 42(2): 352- 359.
[35] 梁宇, 郭良棟, 馬克平. 菌根真菌在生態(tài)系統(tǒng)中的作用. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2002, 26(6): 739- 745.
[36] 陳偉立, 李娟, 朱紅惠, 陳杰忠, 姚青. 根際微生物調(diào)控植物根系構(gòu)型研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 36(17): 5285- 5297.
[37] Maron J L, Marler M, Klironomos J N, Cleveland C C. Soil fungal pathogens and the relationship between plant diversity and productivity. Ecology Letters, 2011, 14(1): 36- 41.
[38] Lugo M A, Ferrero M, Menoyo E, Estévez M C, Sieriz F, Anton A. Arbuscular mycorrhizal fungi and rhizospheric bacteria diversity along an altitudinal gradient in south American puna grassland. Microbial Ecology, 2008, 55(4): 705- 713.
[39] Shi Z Y, Wang F Y, Zhang K, Chen Y L. Diversity and distribution of arbuscular mycorrhizal fungi along altitudinal gradients in Mount Taibai of the Qinling Mountains. Canadian Journal of Microbiology, 2014, 60(12): 811- 818.
[40] Bahram M, P?lme S, K?ljalg U, Zarre S, Tedersoo L. Regional and local patterns of ectomycorrhizal fungal diversity and community structure along an altitudinal gradient in the Hyrcanian forests of northern Iran. New Phytologist, 2012, 193(2): 465- 473.
[41] Coince A, Cordier T, Lengellé J, Defossez E, Vacher C, Robin C, Buée M, Mar?ais B. Leaf and root-associated fungal assemblages do not follow similar elevational diversity patterns. PloS one, 2014, 9(6): e100668.
[42] Wu Y T, Wubet T, Trogisch S, Both S, Scholten T, Bruelheide H, Buscot F. Forest age and plant species composition determine the soil fungal community composition in a Chinese subtropical forest. PloS one, 2013, 8(6): e66829.
[43] 郭良棟. 中國(guó)微生物物種多樣性研究進(jìn)展. 生物多樣性, 2012, 20(5): 572- 580.
[44] 賀紀(jì)正, 沈菊培, 張麗梅. 土壤中溫泉古菌研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(9): 5047- 5055.
[45] Zhang L M, Wang M, Prosser J I, Zheng Y M, He J Z. Altitude ammonia-oxidizing bacteria and archaea in soils of Mount Everest. FEMS Microbiology Ecology, 2009, 70(2): 208- 217.
[46] Yang Y F, Gao Y, Wang S P, Xu D P, Yu H, Wu L W, Lin Q Y, Hu Y G, Li X Z, He Z L, Deng Y, Zhou J Z. The microbial gene diversity along an elevation gradient of the Tibetan grassland. The ISME Journal, 2014, 8(2): 430- 440.
[47] Shen C C, Shi Y, Ni Y Y, Deng Y, Van Nostrand J D, He Z L, Zhou J Z, Chu H Y. Dramatic increases of soil microbial functional gene diversity at the treeline ecotone of Changbai Mountain. Frontiers in Microbiology, 2016, 7: 1184.
[48] Ding J J, Zhang Y G, Deng Y, Cong J, Lu H, Sun X, Yang C Y, Yuan T, Van Nostrand J D, Li D Q, Zhou J Z, Yang Y F. Integrated metagenomics and network analysis of soil microbial community of the forest timberline. Scientific reports, 2015, 5: 7994.
[49] Baasbecking L G M. Geobiologie of Inleiding Tot de Milieukunde. Van Stockum & Zoon, The Hague, 1934.
[50] Griffiths R I, Thomson B C, James P, Bell T, Bailey M, Whiteley A S. The bacterial biogeography of British soils. Environmental Microbiology, 2011, 13(6): 1642- 1654.
[51] Lauber C L, Hamady M, Knight R, Fierer N. Pyrosequencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale. Applied and Environmental Microbiology, 2009, 75(15): 5111- 5120.
[52] Prober S M, Leff J W, Bates S T, Borer E T, Firn J, Harpole W S, Lind E M, Seabloom E W, Adler P B, Bakker J D, Cleland E E, DeCrappeo N M, DeLorenze E, Hagenah N, Hautier Y, Hofmockel K S, Kirkman K P, Knops J M, La Pierre K J, MacDougall A S, McCulley R L, Mitchell C E, Risch A C, Schuetz M, Stevens C J, Williams R J, Fierer N. Plant diversity predicts beta but not alpha diversity of soil microbes across grasslands worldwide. Ecology Letters, 2015, 18(1): 85- 95.
[53] Singh D, Shi L L, Adams J M. Bacterial diversity in the mountains of south-west China: climate dominates over soil parameters. Journal of Microbiology, 2013, 51(4): 439- 447.
[54] De Deyn G B, Van der Putten W H. Linking aboveground and belowground diversity. Trends in Ecology & Evolution, 2005, 20(11): 625- 633.
[55] 高程, 郭良棟. 外生菌根真菌多樣性的分布格局與維持機(jī)制研究進(jìn)展. 生物多樣性, 2013, 21(4): 488- 498.
[56] Webb C O, Ackerly D D, McPeek M A, Donoghue M J. Phylogenies and community ecology. Annual Review of Ecology and Systematics, 2002, 475- 505.
[57] Webb C O. Exploring the phylogenetic structure of ecological communities: an example for rain forest trees. The American Naturalist, 2000, 156(2): 145- 155.
[58] Cadotte M W, Davies T J, Regetz J, Kembel S W, Cleland E, Oakley T H. Phylogenetic diversity metrics for ecological communities: integrating species richness, abundance and evolutionary history. Ecology Letters, 2010, 13(1): 96- 105.
[59] Horner-Devine M C, Bohannan B J M. Phylogenetic clustering and overdispersion in bacterial communities. Ecology, 2006, 87(S7): S100-S108.
[60] Pommier T, Canb?ck B, Riemann L, Bostr?m K H, Simu K, Lundberg P, Tunlid A, Hagstr?m ?. Global patterns of diversity and community structure in marine bacterioplankton. Molecular Ecology, 2007, 16(4): 867- 880.
[61] Barberán A, Casamayor E O. Global phylogenetic community structure and β-diversity patterns in surface bacterioplankton metacommunities. Aquatic Microbial Ecology, 2010, 59(1):1- 10.
[62] Pontarp M, Canb?ck B, Tunlid A, Lundberg P. Phylogenetic analysis suggests that habitat filtering is structuring marine bacterial communities across the globe. Microbial Ecology, 2012, 64(1): 8- 17.
[63] Barberán A, Casamayor E O. A phylogenetic perspective on species diversity, β-diversity and biogeography for the microbial world. Molecular Ecology, 2014, 23(23): 5868- 5876.
[64] Wang J J, Soininen J, He J Z, Shen J. Phylogenetic clustering increases with elevation for microbes. Environmental Microbiology Reports, 2012, 4(2): 217- 226.