横断山区微生物群落研究揭示“逆天空岛”效应

生物地理学中的天空岛效应描述了孤立山峰上，生物群落因地理隔离而演化出独特遗传结构的生态格局。这一理论最初基于北美简单山地系统提出，但在复杂垂直景观的大型山地应用存在局限性。横断山作为全球生物多样性热点，其复杂的垂直生态系统为验证该理论提供了理想研究对象。

近期，中国科学院昆明植物研究所研究团队在横断山区开展系统采样研究，聚焦河谷、森林、高山草甸和冰缘带四个典型生态系统。通过标准化采样和多组学分析，团队揭示了微生物生物地理隔离与分化的驱动机制，发现低海拔河谷区的微生物群落表现出最强的地理隔离信号，而高海拔区域则呈现环境选择主导的群落构建特征。

研究发现，河谷生态系统中微生物群落的形成主要受扩散限制和随机漂变影响，不同采样点间微生物差异显著。相比之下，高山草甸和冰缘带微生物群落的空间隔离信号显著减弱，环境因素（尤其是气候条件）成为群落组成的主要决定因素。在功能基因层面，河谷区富集能量代谢相关基因，而冰缘带微生物则特化于抗逆与修复机制。

该研究颠覆了传统天空岛效应的认知框架，提出“逆天空岛”效应概念：在大型山地中，低海拔河谷因地形破碎化成为微生物生物地理隔离的“孤岛”，而高海拔区域则通过环境选择实现群落趋同。这一发现为理解复杂山地生态系统中微生物分布规律提供了新视角。

相关研究成果发表在Ecography上。相关研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、第二次青藏高原综合科学考察研究以及云南省基础研究专项等的支持。

论文链接

横断山景观

逆天空岛效应示意图