文章：《非生物环境因子干扰对微生物群落演替影响的研究进展》
期刊：北京航空航天大学学报，2024年第9期
作者：胡大伟、李帅帅、刘光辉
评荐：丁立（北京航空航天大学生物与医学工程学院教授）
全球气候变化和人类活动使得生态保护议题日益成为全球关注的焦点。微生物群落作为生态系统中的关键组成部分，对干扰具有极高的敏感性，容易发生显著变化，进而影响整个生态系统。然而，目前对于非生物环境因子干扰如何驱动微生物群落演替，尚缺乏系统性的认识与深入理解。文章梳理了当前多种非生物环境因子干扰影响的研究成果，提出了非生物环境因子干扰下微生物群落多样性演替机制亟待解决的关键问题，并展望了未来的研究方向，给出了研究建议。
明确非生物环境因子不同作用形式的干扰影响机制，有助于在理论生态学模型中更清晰地区分和表示这些因素，从而深入理解微生物多样性、结构与功能之间的关系。
该文指出，作用形式为非特异性的非生物环境因子，包括稀释和空间因素。稀释率的上升会使得群落中的优势物种转变为快速生长者，稀释频率的上升会加速微生物种群灭绝并降低进化率；空间环境物理性质会通过间接改变生物体或营养物质的扩散交换来改变演替的方向，生物体的直接空间位置变换则会对原有适应环境的微生物进行重新组合从而引发次生演替的“重新洗牌”。
作用形式为特异性的非生物环境因子，包括各种自然环境参数、重金属和有机物等。温度、氧气、盐分和pH等自然环境参数，通过调节微生物物种之间的相互作用，推动了微生物群落结构演替尺度上的变化；人类活动释放的重金属和有机物最初会降低微生物的生物多样性，但随后又促使耐受能力强的微生物物种迅速适应环境，成为优势种群。
在某些特殊环境中还存在特定限制微生物生长的关键因子，例如碳源、水和氮等。在这些特殊生态系统中，限制因子本身即成为演替过程的主导力量，使之成为研究微生物群落演替的理想原型。该文还指出，除了沙漠、极地等自然特殊环境，外太空环境中也存在着空间站这类人造特殊环境，其中的低剂量电离辐射显著提升了微生物群落的生物多样性，使其远高于地面人体与室内环境；以往航天员在国际空间站使用的季铵盐类杀菌剂，由于细菌耐药性的差异，以及季铵盐在低剂量电离辐射环境中的分解作用，无法彻底杀菌，反而引发更复杂的群落演替，形成“生态意外”现象；空间微重力环境主要影响的是微生物种群的生长速率，而非直接影响群落演替本身。
该文强调，目前的研究多集中于定性的、短期的或单一因素的干扰效应；未来应更加强调干扰的量化分析，关注微生物群落长期演替过程以及多种干扰因素的协同作用，从而揭示干扰作用下微生物群落多样性演替模式背后的生态学机制。这一研究有助于形成对微生物群落如何响应复杂多变的环境更全面的认识，为生态保护、环境管理乃至航天安全提供理论支持。
专栏主持人：姜 靖
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