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Science Advance | 美国科罗拉多大学研究揭示城市绿地土壤微生物群落结构和功能的全球同质化!

知今 Ad植物微生物 2022-11-03

公园并不是我们认为的那种同质化的生态沙漠,它们是活生生的生态系统,能发挥一些令人意想不到的作用。城市绿地孕育着重要的微生物,所以如果想维持一系列生态系统功能,就需要有大量的公园和绿地。

2021年7月,国际权威学术期刊Science Advance发表了美国科罗拉多大学Noah Fierer领导的国际团队合作的最新相关研究成果,题为Global homogenization of the structure and function in the soil microbiome of urban greenspaces的研究论文。这项研究发现,即使是路边的灌木丛也贡献了一系列重要的微生物群落,这些群落对于维持生产性生态系统功能至关重要,例如过滤污染物和封存二氧化碳。



该研究从六大洲17个国家的56个城市不同类型的城市绿地和可比较的邻近自然生态系统中提取土壤样本。研究的城市绿地包括北京的奥林匹克公园、布里斯班的昆士兰大学校园、西班牙马德里的Retiro,以及瑞典乌普萨拉的乌普萨拉城堡周围的公园。

到2050年,全球68%的人口将生活在城市,该研究表明,城市绿地对于促进人类精神和身体健康至关重要。研究报告说,公园和花园构成了大多数可用于体育和社会参与等娱乐活动的开放空间,并在遏制污染、减少噪音和降低空气温度方面发挥了重要作用。此外,人类接触土壤中的微生物已被证明是有益于人类健康的,可以促进有效的免疫调节功能和减少过敏。该研究发现绿地支持许多快速生长的微生物,它们利用肥料和灌溉水,并能在裸露的土壤中定殖。这些微生物包括重要的植物根系病原真菌,如镰刀菌,能够从下水道中去除氮的微生物,以及许多以细菌为食的变形虫。但该研究发现,绿地还藏有更大比例的真菌和植物病原体,而这些通常是经济上重要的有害生物。一些绿地也有与人类病原体有关的微生物。

真正有趣的是,一个国家的生产总值和引起人类疾病的微生物的丰富程度之间存在着强烈的联系。其中一个原因可能是发展中国家更多地使用抗生素,因此微生物对抗生素的耐药性更强。含有抗生素的下水道水被用来浇灌绿地。因此,虽然公园是好的,但这些城市绿地中的一些土壤确实藏有一些这样的有害微生物,特别是在较贫穷的城市。这些结果反映了在纽约中央公园的一项研究,该研究发现城市公园中的微生物多样性与全球一样多。城市公园里有一系列的微生物群落,与自然生态系统不同。该研究发现,即使是路边也充满了重要的微生物。虽然路边看起来是荒芜的,但是在一些路边的绿化带中发现了大量不同的微生物;因此它们根本不是荒芜的荒地。研究还发现世界各地的城市绿地都非常相似。它们通常有草坪和类似的管理方法,这往往会使生活在全球不同城市中的微生物同质化。未来的研究将考察城市绿地中的苔藓对于支持健康土壤和微生物的重要栖息地的重要性。


图 1 全球城市绿地土壤微生物群落的多样性和结构


图 2 城市绿地土壤微生物群落的全球同质化


图 3 古细菌、细菌、真菌和原生生物群落内(城市或自然)群落相似度的关系


图 4 城市绿地土壤微生物群落的系统发育


图 5 城市绿地土壤微生物群落的社会经济、管理和环境驱动因素


图 6 Spearman 相关性分析旨在确定城市绿地(n = 56 个城市绿地)土壤微生物群落的分类学和功能特性的最重要的社会经济因素、管理实践和环境驱动因素

图 7 全球城市绿地土壤微生物群落的功能属性


图 8 社会经济、管理和环境驱动因素与城市绿地(A 到 E)(n = 56 个城市绿地)中所选功能基因的比例丰度或丰富度之间的选定关系

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