#凋落物分解# 【Ecology Letters：微生物群落動態變化緩解凋落物分解期間的化學計量限制】
#微生物# #化學計量#
【Ecology Letters：微生物群落動態變化緩解凋落物分解期間的化學計量限制】
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ele.12269/abstract
①理論模型表明，造成有機物分解的C或N限制的主要原因是由底物和微生物化學計量比的不平衡造成的。這個理論認為，不管微生物的底物基質是什麼，微生物必須將其營養元素組成比保持在一定的邊界內。因此，假如一個營養元素受限，那麼微生物要麼減緩對其的分解活動，要麼「排出」過量的元素（比如N礦化或土壤呼吸增加）。然而，這種化學計量調節更多發生在單個微生物細胞的水平，而不是在群落水平。因為在群落水平，微生物之間的資源競爭可能改變群落組成，從而影響群落的C、N利用效率，進而改變分解活動對底物化學計量的總體反應。然而，到目前為止，尚未在群落水平探討這一化學計量機制。而且我們還不清楚微生物功能多樣性及其群落組成變化如何調節分解活動及其如何響應底物的化學計量比。
②為了解底物（凋落物）可利用性、微生物群落組成和分解過程間的聯繫，研究人員開發了一個基於單個微生物和生物地球化學(C和N)的空間顯式模型，模擬了1立方毫米體積內10000個微生物之間的相互作用。而且該模擬對微生物功能群的生活史特徵（life‐history traits）進行了劃分，比如詳細區分了細胞大小及其相關的最大周轉率，生物量C:N比，胞外酶（影響底物降解能力）的生產能力等。
③模型發現，微生物群落動態會改變凋落物分解過程中的C和N的相對限制，從而引起群落水平上的一系列反應，而這一現象是無法從化學計量理論中預測的。而且，模型顯示，不同功能群微生物之間的相互作用將會導致微生物群落對底物的適應性，使其加快對高初始C:N凋落物的N循環，從而緩解微生物的N限制。這一機制使得微生物可以克服底物和微生物化學計量之間的不平衡，從而無需降低C利用率，而這與傳統的化學計量質量平衡方程的預測相反。
④研究表明，在生物地球化學模型中識別和應用微生物群落水平上的反饋機制對於準確預測陸地C通量對環境變化的響應是非常重要的。
一作：通訊：Christina Kaiser [International Institute for Applied Systems Analysis (國際應用系統分析研究所)]，2014-3-17。
Figure 1 微生物功能群模型（microbial functional groups model）的概念示意圖
Figure 2 使用實測數據驗證模型
Figure 3 模型顯示，凋落物分解過程中，微生物功能群的動態變化和多個化學指標密切相關
Figure 4 底物化學計量控制了具有不同生活史特徵的微生物功能群之間的競爭，而後者反過來控制了凋落物的分解速率
Figure 5 初始凋落物C：N比影響特定底物功能群的微生物群落動態，而後者反過來影響凋落物分解過程中各種化合物（包括複雜化合物和DOM）的動態
Figure 6 將微生物群落動態應用到模型可以使得凋落物分解對化學計量條件的變化進行響應（左邊沒有應用微生物功能群的曲線過於平坦）
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