整合生态位与中性过程解释生物多样性的维持－理论与实证研究

对生物多样性的维持机制已有基于生态位或中性思想的多种解释。生态位理论强调的确定性过程与中性理论关注的随机过程可以共同发挥作用，决定了多样性的维持及分布格局；但二者的相对重要性尚不清楚。中性与生态位理论的整合是今后发展的一个重要方向。本项目计划以申请者先行研制的近中性模型为基础，提出一个综合中性与生态位过程解释多样性维持的理论框架；以土壤微生物为研究对象在局域和区域尺度上验证模型结果（近来成熟和廉价化的大规模平行测序技术使我们能够获得自然微生物群落的详细数据，且与高等动植物系统相比，数据量更大、获取速度更快）；并在同一系统开展交互移植等一系列操纵实验来评价随机性与确定性过程对群落组装的相对重要性（该系统的易操控性与快生长特点允许开展局域和集合群落尺度上的长期实验）。综合观察和实验结果探讨多样性的分布格局与维持过程之间是否存在对应关系，并考察多样性与生态系统功能的关系。

本项目原计划的研究内容大部分已完成或正在进行；也根据研究中发现的新问题增加了部分研究内容。重要研究进展如下。（1）发现生物多样性近中性模型预测的物种多度分布是幂率分布，这是中性模型预测的对数级数的一般化形式；这和近中性前提假设是中性前提假设的一般化形式这一事实构成对应关系。发现扩散限制和生活史权衡两个中性共存机制结合在一起时物种随机共存的发生会受到影响，但可维持更高的物种数量。（2）内蒙古草地多个尺度上土壤微生物多样性的分布格局可以由近中性模型给出最好的预测。操纵土壤微生物多样性的实验发现稀有种丧失导致常见种多样性进一步丧失，无法由竞争共存理论给出很好解释；可能需要综合竞争共存理论和捕食系统稳定性理论对此进行解释。另外土壤微生物多样性丧失会导致土壤异养呼吸速率加快，土壤微生物群落结构的完整性对土壤碳库稳定性至关重要。（3）使用一些模式微生物进化系统开展的实验发现物种间关系协同进化会影响它们对变化环境的进化适应。迄今在Evolution、Ecology Letters等SCI收录刊物发表论文近10篇。有1篇文章获得F1000推荐。