NEE新文-农业用地和热带气候下土壤动物群落的更高营养多样性

德国哥廷根大学周正博士联合多国研究机构，2026年3月发表于《Nature Ecology & Evolution》。该研究基于全球456个样地、超1.7万个土壤动物样本数据，系统揭示了土壤动物营养多样性的全球格局及其驱动因素。

核心发现

以往研究多关注土壤动物的分类多样性，而对其在食物网中的营养生态位结构缺乏系统认知。本研究利用稳定同位素（δ¹³C和δ¹⁵N）技术，首次在全球尺度上量化了土壤动物群落的“营养多样性”。

主要结果：

①不同功能群中，微生物取食者的营养多样性最高，显著高于碎食者和捕食者；

②农业用地土壤动物营养多样性较林地高出32%，热带地区较温带高出40%，这一结果挑战了“农业用地导致生物多样性下降”的传统认知；

③温暖湿润的气候通过促进生态位分化和扩张提升营养多样性，而资源丰富则导致生态位趋同、多样性降低。

上述发现表明，土壤动物可能通过拓宽营养生态位来应对资源短缺和气候变暖，这种觅食灵活性或可缓冲生态系统功能的丧失，但也可能伴随着特化种的消失与群落同质化风险。

本文亮点

（1）什么是“营养多样性”？

土壤动物群落中“营养生态位的异质性”，衡量的是动物在“基础资源范围”（δ¹³C反映）和“营养级位置”（δ¹⁵N反映）两个维度的分化程度。

虽然理论框架不新奇，但在全球尺度上量化土壤动物群落的营养多样性，是一大亮点。

（2）营养多样性的计算方法

基于稳定同位素的二维椭圆面积法（R语言SIBER包）：

1)获取δ¹³C（X轴）和δ¹⁵N（Y轴）值

2)将同组样本绘制于二维散点图，每个点代表一个动物个体

3)围绕散点绘制标准椭圆

4)椭圆面积越大，表明该群体在资源利用和营养级上的分化程度越高

（3）δ¹³C如何反映食物来源？

原理：消费者δ¹³C值与其食物高度接近，而不同来源的有机质δ¹³C值差异显著。

如：C3植物δ¹³C ≈ -27‰，C4植物δ¹³C ≈ -13‰

因此，可判断其碳源来自新鲜植物、凋落物或稳定土壤有机质。本研究中“微生物取食者δ¹³C变异性高”表明该类群包含取食根际真菌、凋落物真菌和腐生细菌的不同物种——基础资源多样化。

（4）δ¹⁵N如何反映营养级位置？

原理：每上升一个营养级，δ¹⁵N富集约3-4‰（动物排泄时优先排出较轻的¹⁴N）

如：植物（基线）→ 植食动物（+3‰）→ 一级捕食者（再+3‰）

本研究中“微生物取食者δ¹⁵N变异性高”表明该类群营养级分化：部分物种直接取食细菌（营养级≈1），部分捕食其他微生物取食者（营养级≈2）。