论土壤生态系统微生物多样性与稳定性关系

骆天歌

摘 要：长期以来，微生物相关研究都是生物科学的前沿内容，是影响农业发展、环境保护、工业进步等的重要因素。其中，土壤生态系统微生物的研究更为重要，特别是在当前生态环境保护工作变得越来越重要的情况下，研究其微生物多样性与稳定性之间的关系，能够从根本上改善生态保护现状，防止环境问题进一步恶化。本文简单介绍土壤生态系统微生物的多样性及稳定性，并就二者的关系展开探讨。

关键词：土壤生态系统 微生物 多样性 稳定性

中图分类号：S154.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（c）-0115-02

一直以来，全球科学家都在致力于生态系统的研究工作。而随着相关研究工作的不断推进与深入，对生态系统中更细微部分的研究逐渐成为重要内容，土壤生态系统微生物研究即是其中的典型。对土壤微生物进行研究，不但能对整个生态系统有一个更加细致的认知，更能强化对土壤生态系统的保护，进而从微生物层面落实生态保护工作，促进生态环保工作的进步与发展。毫无疑问，保护土壤微生物的多样性及稳定性是极为关键的研究目的，故而相应的多样性及稳定性关系也成为了重要研究内容。

1 土壤生态系统微生物多样性概述

生物多样性作为描述自然界多样性程度的一个内容广泛的概念，其往往能够从不同方面进行定义。因此要想充分认知土壤生态系统微生物多样性，有必要从各个方面对其多样性进行综合性研究。而在明了其多样性之后，可以采取合理措施进行保护，进而有效保障土壤生态系统的稳定与和谐。

一般情况下，生物多样性是从遗传、物种及生态系统等方面进行定义和研究。不过对土壤微生物而言，其研究层面通常是保留前二者，同时增添功能及结构方面的研究内容。这是因为微生物的生态系统很难进行细致研究，但不同微生物确实在功能与结构方面有着明显的差异和不同。从遗传的层面看，其多样性是指微生物遗传物质及信息的总和程度；从物种的层面来看，其多样性主要是指物种的丰富度及均一度；而从功能的层面来看，其多样性则是指微生物能够执行的功能范围以及相应的过程。最后从结构层面来看，其多样性是指其在细胞结构组分上的多样化程度。

虽说土壤微生物的多样性有着四大体现层面，但在对其进行研究时，往往是从两大类方法着手：一类较为常规，也就是微生物纯培养、生物标记物等；另一类则是以环境转录为辅助而展开，如微生物分子生物学技术。在对其多样性进行研究时，往往需要研究人员结合实际情况，先确定研究方法的大类，再选择相应的、合适的技术与方法。

在研究土壤微生物多样性时，往往有着不同的指标要求，由小及大可以划分为微生物群落内、群落间以及区域3种类型，不同类型对应着相应指标。这样一来，只要通过合适的检测类型与指标，就能有效反映微生物群落数量及种类之间的关系，从而展示相应多样性信息。

2 土壤生态系统微生物稳定性概述

所謂生态系统稳定性，实质上是指生态系统所具有的保持自身结构和功能相对稳定的能力。对土壤微生物而言，稳定性从某种层面上可以视作其抵抗及恢复能力，也就是稳定性越高，其抵抗及恢复能力也就越强。因此在进行相关研究时，也往往是围绕这两点来展开。鉴于稳定性与微生物结构、功能等有着密切联系，故而在实际研究过程中，决不能脱离微生物自身特性及周围环境来进行研究，否则研究的准确程度将会大打折扣。所以不管是对微生物的抵抗力还是恢复力展开研究，都必须结合实际情况而展开，尽可能避免结果出现巨大偏差。另外，土壤微生物的稳定性研究不得不涉及到敏感度，也就是微生物在面对外界刺激时的敏感程度，其与抵抗力呈负相关的关系。通常来说，稳定性较低的微生物群落，很容易在外界影响与刺激下出现功能乃至结构发生变化的情况，从而会对整个土壤生态系统的正常运行造成影响甚至破坏。

在研究方法层面，稳定性的研究方法主要是围绕结构与功能而展开。简单来说就是研究微生物在外界影响与刺激下，其结构与功能的变化是体现其稳定性的关键指标。而要对微生物稳定性进行科学、合理判定，那么不但需要以定性的方式弄清楚其中关系，也需要以定量的方式进行测定和计算。其中，对样品差异进行对比与分析，是进行定量分析与计算的有效途径，能够取得较好的实际实验下效果。不过需要注意的是，这种方法对时间节点有着较为严格的要求，否则不同时间节点下的土壤环境会有所不同，从而干扰最终结果。随着研究方法的不断发展，有科学家提出以生物入侵的形式来研究土壤微生物稳定性，并取得了一定进展，有望成为能够得以广泛实践应用的研究方法。

3 土壤生态系统微生物多样性与稳定性关系分析

土壤微生物稳定性与多样性有着极为密切的联系，二者可谓是相互独立，但同时也保持着相互作用关系。之所以说二者相互独立，是因为他们之间没有直接而必然的联系；而说他们之间的相互作用，则主要体现在二者的互为基础上。也就是说，二者但凡出现相互脱离的情况，那么自身都将受到巨大影响。从更加具体的角度来看，稳定性越强，那么在受到外界影响尤其是物种侵袭时，土壤微生物群落往往具有极强的抵抗力，故而不会受到严重影响。如此一来，其生存繁衍都能得到一定保障，进而不会导致多样性下降。而多样性的存在，则能为微生物群落带来难以比拟的修复力，这样即便是在巨大的外界作用及破坏下，微生物也能快速进行自我修复，进而保障稳定性。因此对土壤微生物来说，多样性与稳定性就像是良性循环中的两大关键点，是保证微生物能够在土壤生态系统中始终保持功能、结构的完整、有用的重要基础。如果缺失了其中一点，那么这个良性循环就会被打破，并容易在外界影响下出现恶性循环。

不过，虽说微生物的多样性及稳定性有着互为基础的关系，但其实这种关系并不明显，而且二者也绝不是简单的正相关关系。这是因为对微生物来说，功能冗余同样是不可忽视的基础特性，正是该特性的存在，在很大程度上使得微生物多样性及稳定性之间的关系变得更加模糊。简单来说，该特性就是指微生物的功能存在一定的重合度，那么在将其中的一些微生物从整个生态系统中除去后，剩余微生物的功能依旧可以维持不变或者与之前的正常状态相近，也就是不会产生大的变化或缺失。不难发现，功能冗余这一特性实质上与微生物的稳定性有着强烈的内在联系，大量研究都对此进行了解释，认为土壤微生物的稳定性实际上就是功能冗余的结果。但这同时也引出了一个新的问题，那就是如果微生物不存在功能冗余，那么其还具有稳定性吗？针对这一问题，也有科学家设计了相关实验进行研究，最终结果表明当前已知的土壤生态系统微生物群落均有着一定的功能冗余，也就是说微生物的稳定性是肯定存在的，当可接受范围内的环境条件发生变化。

4 结语

近年来，关于地球生态系统的研究越来越多，其中就包括以极为细微的土壤生态系统为对象的研究。而在此之中，又以微生物多样性及稳定性的研究较为中央，可以说是保障土壤生态系统完整、平衡及和谐的重要研究。以此研究为基础，可以进一步拓展到整个地下生态系统的研究中，进而为地球生态环境的保护提供良好支持。

参考文献

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