生物多樣性喪失已經與氣候變化、環境污染并列成為了全球三大環境危機。在全球變化背景下，揭示生物多樣性的形成和維持機制是生物多樣性保護和可持續利用的基石。干旱區占全球陸地面積的41%，支撐著全球約40%的人口，擁有全球約30%的生物多樣性熱點，為全球28%的瀕危物種提供了棲息地。當前生態學家已經就草地生物多樣性維持機制開展了大量卓有成效的研究。然而，作為干旱區重要組成部分，戈壁荒漠和山地森林在宏觀尺度上的多維度生物多樣性形成和維持機制尚不十分清楚。
圖1 中國干旱區生物多樣性調查樣點
生態與自然保護學院李景文和王健銘團隊在我國青藏高寒草地荒漠、西北溫帶草地荒漠、山地針葉林生物多樣性維持機制方面開展了系統研究。研究發現，非生物過濾、弱的物種間競爭排除等生態位過程共同決定著高寒和溫帶草地、荒漠的植物群落多樣性和組成；其次，高寒和溫帶植物群落構建對溫度和降水梯度存在差異，區域環境本底可能會調控植物群落對不同氣候變化因素的響應。此外，由于功能性狀趨同進化，戈壁荒漠植物群落功能性狀和系統發育多樣性對環境脅迫的響應并不一致，氣候變化對戈壁植物多樣性的不同維度影響可能存在差異。
圖2 青藏高原戈壁荒漠植物多維度多樣性
研究也發現，戈壁荒漠土壤微生物群落主要由非生物過濾控制，但不同生態過程對土壤微生物優勢種和稀有種多樣性相對作用存在顯著差異。植物群落性狀多樣性等生物因素對荒漠土壤微生物多樣性具有非常強烈的調控作用，但植物群落屬性對土壤微生物稀有種有著比優勢種更強烈的影響。
圖3 中國荒漠區植物群落構建對土壤微生物群落構建的調控作用
研究進一步發現，干旱山地森林土壤細菌優勢種和稀有種群落構建各自由擴散限制和異質選擇過程驅動，但真菌優勢種和稀有種群落構建均由擴散限制決定。這些差異導致山地森林土壤微生物不同類群多樣性地理分布格局存在差異。此外，擴散限制等隨機過程對山地森林和荒漠草地的土壤微生物多樣性有著不同的作用，山地森林土壤微生物群落具有更快的物種更替速率。
圖4 山地森林土壤微生物優勢種和稀有種群落構建差異性
該研究從不同生物類群、不同維度和不同生態系統類型等多個角度揭示了干旱區生物多樣性維持機制。上述研究結果先后發表于Science of The Total Environment (IF = 10.753)、Frontiers in Microbiology (IF = 6.064)、Frontiers in plant science (IF = 6.627)、Environmental Microbiology Reports (IF =" 4.006)、生物多樣性等期刊上。研究得到了國家自然科學基金(32001186、31971538)、第三次新疆綜合科學考察項目(2021xjkk0600)、科技部科技基礎性工作專項(2019FY101300、2012FY111700)、林業行業公益項目(201404304)等項目的資助。
