首页自然科学
   首页生物学
0


森林食物网动态,特别强调土壤生物群

Forest food web dynamics with special emphasis on soil biota / Dinamika gozdne prehranske mreže s poudarkom na življenjski združbi tal
课程网址: http://videolectures.net/bzid2011_setala_biota/  
主讲教师: Heikki Setälä
开课单位: 赫尔辛基大学
开课时间: 2011-10-21
课程语种: 其它
中文简介:
森林的动态通常是从地上的角度考虑的,植物,主要是树木,被认为起着调节作用。然而,越来越多的证据表明,地下食物网的生物可以有力地控制森林中的各种现象,最重要的是森林生产力。由于土壤腐生微生物,如真菌和细菌,占森林土壤食物网站总生物量的98%,它们通常被认为在影响死亡有机物的分解率和释放生长限制营养素(如氮和磷)供森林树木吸收方面发挥着决定性作用。然而,这种信念并不一定是正确的,而且在实验室条件下进行的大量小规模实验对其提出了挑战。根据我自80年代末以来与我的研究小组进行的研究,我将提供证据表明,通过以土壤腐生微生物为食,土壤动物群刺激了土壤微生物的活动,因此对森林土壤的分解过程产生了强烈影响。我还将表明,以土壤真菌为食的动物群会影响外生菌根真菌在植物根部的生长和活性,这种相互作用对树木生长有益。这些研究的结果表明,控制地下过程和植物生长的是土壤动物和微生物的功能群(如真菌饲养者、细菌饲养者、碎屑饲养者、捕食者)多样性,而不是这两个群体的物种多样性。然而,一些物种,如enchytraeid蠕虫Cognettia sphagnetorum,比其他物种更具影响力,值得成为森林中的关键石物种。缺乏这样的分类群会导致植物营养成分的变化,这可以反映在地面上以植物叶为食的昆虫的表现中。结论是,为了充分了解森林生态系统的动态和福祉,必须认识到这些生态系统是由土壤生物群和地面生物之间存在的互惠反馈机制驱动的。 森林生态系统的动力学通常是从地表事件和过程的角度来考虑的,在这些事件和过程中,植物,特别是树木,在调节系统方面发挥着关键作用。然而,最近的深入研究表明,地下食物网中的生物对森林过程的影响更大,最重要的是对树木生产力的影响。考虑到腐生微生物,特别是细菌和真菌,占森林土壤总生物量的98%,我们可以合理地预期它们在分解死有机质和释放营养素、氮和磷方面的决定性作用,而氮和磷对树木生长至关重要,但在土壤中的数量往往有限。然而,这一假设并不一定成立,并且已经在许多小型实验室实验中得到了验证。根据我自己从20世纪80年代开始的研究,我将提供土壤动物在森林土壤中关键作用的证据。通过喂养腐生微生物,土壤动物实际上刺激了微生物活动,从而对土壤中的降解过程产生了极其大的影响。我们还将看到,土壤动物通过吞噬根上的外生真菌,影响这些真菌的生长和活动,而这种联系网对树木的生长至关重要。研究表明,对于地下过程和植物生长来说,土壤动物群中功能群的多样性(如以真菌或细菌为食的微生物、碎屑、捕食者)比实际的生物多样性(即物种和群体的数量)更重要。然而,个别物种,如白蚯蚓Cognettia sphagnetorum,已被证明比其他物种更强大,因此可以被合理地视为关键的森林生态系统物种。土壤中缺乏此类物种会导致土壤中一些基本营养物质的含量发生变化,这也反映在地表食草动物的数量上。因此,为了了解森林生态系统的动态和稳定性,了解土壤和地表生物之间的互惠反馈机制至关重要。
课程简介: The dynamics of forests are commonly considered from the above-ground point of view, where plants, mostly trees, are believed to play a regulative role. Accumulating amount of evidence suggests, however, that the organisms of the below-ground food webs can pose a strong control over the various phenomena in the forests, most importantly forest productivity. As soil saprophytic microbes, such as fungi and bacteria, comprise up to 98% of the total biomass of the forest soil food webs they are often considered to play a decisive role as affecting the decomposition rate of dead organic matter and liberating growth-limiting nutrients, such as nitrogen and phosphorus, for the uptake by forest trees. This belief is, however, not necessarily true and it has been challenged by a multitude of experiments conducted in small-scale experiments under laboratory conditions. Based on the studies that I have conducted with my research group since late eighties, I will present evidence showing that, by feeding upon soil saprophytic microbes, soil fauna stimulate the activity of soil microbes and thereby pose a strong effect on decomposition processes in forest soils. I will also show that soil fungal-feeding fauna can affect the growth and activity of ectomycorrhizal fungi on the plant roots and that this interaction can be beneficial for tree growth. Results of these studies suggest that it is the functional group (such as fungal feeders, bacterial feeders, detritus feeders, predators) diversity of soil fauna and microbes, rather than species diversity of the two groups, that control below-ground processes and plant growth. However, some species, such as the enchytraeid worm Cognettia sphagnetorum, are more influential than others and can deserve the status of a key-stone species in the forest. The absence of such taxa can lead to changes in the nutrient content of plants which can reflect in the performance of plant foliage-eating insects above the ground. It is concluded that to fully understand the dynamics and well-being of forest ecosystems it is essential to recognise that these ecosystems are driven by the mutualistic feedback apparatus existing between soil biota and the organisms living above the ground. Dinamiko gozdnih ekosistemov navadno obravnavamo s stališča površinskega dogajanja in procesov, v katerih odigrajo rastline, predvsem drevesa, ključno vlogo pri uravnavanju sistema. Vendar pa so nedavne intenzivne raziskave pokazale, da imajo predvsem organizmi v prehranskih mrežah (food web) pod zemljo še veliko večji vpliv na procese v gozdovih, najpomembneje na produktivnost dreves. Glede na to, da predstavljajo saprofitski mikrobi, zlasti bakterije in glive, kar 98 % vse biomase v gozdnih tleh, lahko upravičeno pričakujemo njihovo odločilno vlogo pri razgradnji odmrle organske mase in pri sproščanju sicer za rast dreves ključnih, a pogosto v količinah omejenih hranil, dušika in fosforja, v tleh. Ta domneva pa ni nujno resnična in je bila preverjena v mnogih manjših laboratorijskih poskusih. Na podlagi lastnih raziskav, ki so se začele že v osemdesetih letih, bom predstavil dokaze o ključni vlogi talne favne v gozdnih tleh. S hranjenjem s saprofitskimi mikrobi talna favna pravzaprav spodbuja aktivnost mikrobov in ima tako izjemno velik vpliv na proces razgradnje v tleh. Videli bomo tudi, da talna favna z obžiranjem ektomikoriznih gliv na koreninah vpliva na rast in aktivnost teh gliv in da je ta splet povezav ključen za drevesno rast. Pokazalo se je, da je za podzemeljske procese in rast rastlin pomembna pestrost funkcionalnih skupin znotraj talne favne (npr. mikrobivori, ki se hranijo z glivami ali bakterijami, detritivori, plenilci) in ne dejanska biotska pestrost, torej število vrst, skupin. Kljub temu so se posamezne vrste, denimo beli deževnik vrste Cognettia sphagnetorum, izkazale za bolj vplivne od drugih, zato jih lahko upravičeno štejemo za ključne vrste gozdnega ekosistema. Odsotnost takih vrst v tleh ima namreč za posledico spremembe v vsebnosti nekaterih za rastline ključnih nutrientov v tleh, kar se odrazi tudi na populacijah rastlinojedih žuželk na površju. Zaradi tega je za razumevanje dinamike in stabilnosti gozdnega ekosistema neobhodno potrebno poznavanje pozitivne povratne zanke (mutualistic feedback apparatus) med življenjsko združbo tal in površinskimi organizmi.
关 键 词: 地下食物网; 森林土壤; 物种多样性
课程来源: 视频讲座网
数据采集: 2023-07-20:chenjy
最后编审: 2023-07-20:chenjy
阅读次数: 28