論土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物多樣性與穩(wěn)定性關(guān)系

駱天歌

摘 要：長期以來，微生物相關(guān)研究都是生物科學的前沿內(nèi)容，是影響農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護、工業(yè)進步等的重要因素。其中，土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物的研究更為重要，特別是在當前生態(tài)環(huán)境保護工作變得越來越重要的情況下，研究其微生物多樣性與穩(wěn)定性之間的關(guān)系，能夠從根本上改善生態(tài)保護現(xiàn)狀，防止環(huán)境問題進一步惡化。本文簡單介紹土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物的多樣性及穩(wěn)定性，并就二者的關(guān)系展開探討。

關(guān)鍵詞：土壤生態(tài)系統(tǒng) 微生物 多樣性 穩(wěn)定性

中圖分類號：S154.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（c）-0115-02

一直以來，全球科學家都在致力于生態(tài)系統(tǒng)的研究工作。而隨著相關(guān)研究工作的不斷推進與深入，對生態(tài)系統(tǒng)中更細微部分的研究逐漸成為重要內(nèi)容，土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物研究即是其中的典型。對土壤微生物進行研究，不但能對整個生態(tài)系統(tǒng)有一個更加細致的認知，更能強化對土壤生態(tài)系統(tǒng)的保護，進而從微生物層面落實生態(tài)保護工作，促進生態(tài)環(huán)保工作的進步與發(fā)展。毫無疑問，保護土壤微生物的多樣性及穩(wěn)定性是極為關(guān)鍵的研究目的，故而相應(yīng)的多樣性及穩(wěn)定性關(guān)系也成為了重要研究內(nèi)容。

1 土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物多樣性概述

生物多樣性作為描述自然界多樣性程度的一個內(nèi)容廣泛的概念，其往往能夠從不同方面進行定義。因此要想充分認知土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物多樣性，有必要從各個方面對其多樣性進行綜合性研究。而在明了其多樣性之后，可以采取合理措施進行保護，進而有效保障土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與和諧。

一般情況下，生物多樣性是從遺傳、物種及生態(tài)系統(tǒng)等方面進行定義和研究。不過對土壤微生物而言，其研究層面通常是保留前二者，同時增添功能及結(jié)構(gòu)方面的研究內(nèi)容。這是因為微生物的生態(tài)系統(tǒng)很難進行細致研究，但不同微生物確實在功能與結(jié)構(gòu)方面有著明顯的差異和不同。從遺傳的層面看，其多樣性是指微生物遺傳物質(zhì)及信息的總和程度；從物種的層面來看，其多樣性主要是指物種的豐富度及均一度；而從功能的層面來看，其多樣性則是指微生物能夠執(zhí)行的功能范圍以及相應(yīng)的過程。最后從結(jié)構(gòu)層面來看，其多樣性是指其在細胞結(jié)構(gòu)組分上的多樣化程度。

雖說土壤微生物的多樣性有著四大體現(xiàn)層面，但在對其進行研究時，往往是從兩大類方法著手：一類較為常規(guī)，也就是微生物純培養(yǎng)、生物標記物等；另一類則是以環(huán)境轉(zhuǎn)錄為輔助而展開，如微生物分子生物學技術(shù)。在對其多樣性進行研究時，往往需要研究人員結(jié)合實際情況，先確定研究方法的大類，再選擇相應(yīng)的、合適的技術(shù)與方法。

在研究土壤微生物多樣性時，往往有著不同的指標要求，由小及大可以劃分為微生物群落內(nèi)、群落間以及區(qū)域3種類型，不同類型對應(yīng)著相應(yīng)指標。這樣一來，只要通過合適的檢測類型與指標，就能有效反映微生物群落數(shù)量及種類之間的關(guān)系，從而展示相應(yīng)多樣性信息。

2 土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物穩(wěn)定性概述

所謂生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，實質(zhì)上是指生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力。對土壤微生物而言，穩(wěn)定性從某種層面上可以視作其抵抗及恢復能力，也就是穩(wěn)定性越高，其抵抗及恢復能力也就越強。因此在進行相關(guān)研究時，也往往是圍繞這兩點來展開。鑒于穩(wěn)定性與微生物結(jié)構(gòu)、功能等有著密切聯(lián)系，故而在實際研究過程中，決不能脫離微生物自身特性及周圍環(huán)境來進行研究，否則研究的準確程度將會大打折扣。所以不管是對微生物的抵抗力還是恢復力展開研究，都必須結(jié)合實際情況而展開，盡可能避免結(jié)果出現(xiàn)巨大偏差。另外，土壤微生物的穩(wěn)定性研究不得不涉及到敏感度，也就是微生物在面對外界刺激時的敏感程度，其與抵抗力呈負相關(guān)的關(guān)系。通常來說，穩(wěn)定性較低的微生物群落，很容易在外界影響與刺激下出現(xiàn)功能乃至結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的情況，從而會對整個土壤生態(tài)系統(tǒng)的正常運行造成影響甚至破壞。

在研究方法層面，穩(wěn)定性的研究方法主要是圍繞結(jié)構(gòu)與功能而展開。簡單來說就是研究微生物在外界影響與刺激下，其結(jié)構(gòu)與功能的變化是體現(xiàn)其穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標。而要對微生物穩(wěn)定性進行科學、合理判定，那么不但需要以定性的方式弄清楚其中關(guān)系，也需要以定量的方式進行測定和計算。其中，對樣品差異進行對比與分析，是進行定量分析與計算的有效途徑，能夠取得較好的實際實驗下效果。不過需要注意的是，這種方法對時間節(jié)點有著較為嚴格的要求，否則不同時間節(jié)點下的土壤環(huán)境會有所不同，從而干擾最終結(jié)果。隨著研究方法的不斷發(fā)展，有科學家提出以生物入侵的形式來研究土壤微生物穩(wěn)定性，并取得了一定進展，有望成為能夠得以廣泛實踐應(yīng)用的研究方法。

3 土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物多樣性與穩(wěn)定性關(guān)系分析

土壤微生物穩(wěn)定性與多樣性有著極為密切的聯(lián)系，二者可謂是相互獨立，但同時也保持著相互作用關(guān)系。之所以說二者相互獨立，是因為他們之間沒有直接而必然的聯(lián)系；而說他們之間的相互作用，則主要體現(xiàn)在二者的互為基礎(chǔ)上。也就是說，二者但凡出現(xiàn)相互脫離的情況，那么自身都將受到巨大影響。從更加具體的角度來看，穩(wěn)定性越強，那么在受到外界影響尤其是物種侵襲時，土壤微生物群落往往具有極強的抵抗力，故而不會受到嚴重影響。如此一來，其生存繁衍都能得到一定保障，進而不會導致多樣性下降。而多樣性的存在，則能為微生物群落帶來難以比擬的修復力，這樣即便是在巨大的外界作用及破壞下，微生物也能快速進行自我修復，進而保障穩(wěn)定性。因此對土壤微生物來說，多樣性與穩(wěn)定性就像是良性循環(huán)中的兩大關(guān)鍵點，是保證微生物能夠在土壤生態(tài)系統(tǒng)中始終保持功能、結(jié)構(gòu)的完整、有用的重要基礎(chǔ)。如果缺失了其中一點，那么這個良性循環(huán)就會被打破，并容易在外界影響下出現(xiàn)惡性循環(huán)。

不過，雖說微生物的多樣性及穩(wěn)定性有著互為基礎(chǔ)的關(guān)系，但其實這種關(guān)系并不明顯，而且二者也絕不是簡單的正相關(guān)關(guān)系。這是因為對微生物來說，功能冗余同樣是不可忽視的基礎(chǔ)特性，正是該特性的存在，在很大程度上使得微生物多樣性及穩(wěn)定性之間的關(guān)系變得更加模糊。簡單來說，該特性就是指微生物的功能存在一定的重合度，那么在將其中的一些微生物從整個生態(tài)系統(tǒng)中除去后，剩余微生物的功能依舊可以維持不變或者與之前的正常狀態(tài)相近，也就是不會產(chǎn)生大的變化或缺失。不難發(fā)現(xiàn)，功能冗余這一特性實質(zhì)上與微生物的穩(wěn)定性有著強烈的內(nèi)在聯(lián)系，大量研究都對此進行了解釋，認為土壤微生物的穩(wěn)定性實際上就是功能冗余的結(jié)果。但這同時也引出了一個新的問題，那就是如果微生物不存在功能冗余，那么其還具有穩(wěn)定性嗎？針對這一問題，也有科學家設(shè)計了相關(guān)實驗進行研究，最終結(jié)果表明當前已知的土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物群落均有著一定的功能冗余，也就是說微生物的穩(wěn)定性是肯定存在的，當可接受范圍內(nèi)的環(huán)境條件發(fā)生變化。

4 結(jié)語

近年來，關(guān)于地球生態(tài)系統(tǒng)的研究越來越多，其中就包括以極為細微的土壤生態(tài)系統(tǒng)為對象的研究。而在此之中，又以微生物多樣性及穩(wěn)定性的研究較為中央，可以說是保障土壤生態(tài)系統(tǒng)完整、平衡及和諧的重要研究。以此研究為基礎(chǔ)，可以進一步拓展到整個地下生態(tài)系統(tǒng)的研究中，進而為地球生態(tài)環(huán)境的保護提供良好支持。

參考文獻

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