土壤生物是陆地生态系统功能的基本驱动力，介导土壤碳固存、养分循环和有机物降解等关键过程。土壤中的生物并非独立存在，它们构建了复杂的生物共存网络，通过维持新陈代谢途径来促进陆地生态系统的复杂功能。尽管对土壤生物网络的研究越来越多，但土壤生物网络关系如何影响土壤生物多样性的维持仍存在极大地未知。
由此，实验室褚海燕研究员团队联合西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所、西班牙加迪斯大学等研究单位，对分布于全球六大洲151个生态系统和615个土壤样本进行了标准化调查，研究土壤生物多样性（细菌、真菌、原生生物和无脊椎动物），并构建得到全球土壤多域生物类群的生态网络。研究发现，成对的和三元（motifs）的土壤分类群之间的正向关联支配着全球土壤生物关联网络。通过线性模型和结构方程模型建模，我们发现，即使控制了土壤特性、气候因素、空间因素和网络架构性质等因素，具有更高水平正向关联的生物网络能够支持更丰富的土壤生物类群和更稳定的生物共存模式。此外，我们也识别了网络motifs的驱动因子，揭示了温度季节性能够解释和预测全球土壤正向关联型网络motifs的全球分布规律。该研究揭示了土壤生物之间广泛存在的正向关联，以及它们在维持全球土壤生物多样性和生态网络关系中的关键作用。这种全球一致的模式强调了在复杂的土壤生物类群网络中合作群体的重要性，在面对持续的全球变化时，它们是维持生物多样性和功能性的桥梁。
该研究成果发表在美国国家科学院院刊（PNAS）上，柳旭博士为论文第一作者，褚海燕研究员与Manuel Delgado-Baquerizo教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2308769121
图 1. 网络motifs从复杂网络科学到微生物生态学的应用与定义
图2 网络motifs与土壤生物多样性和网络脆弱性的关系
