本文首发于“生态学者”滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统是连接陆地与海洋的关键生态界面涵盖红树林、盐沼和海草床等典型生态系统。凭借高效的碳捕获与长期封存能力该蓝碳生态系统不仅是全球碳循环的重要组成部分也是应对气候变化、维系生物多样性和维护海岸带生态安全的重要自然基础。在气候变化和人类活动双重压力不断加剧的背景下深入理解海岸带滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统“韧性如何产生”已变得极为重要。围绕这一科学问题中国科学院土壤研究所骆永明研究团队和中国科学院烟台海岸带研究所韩广轩研究团队以及国内外科研人员依托全国蓝碳生态系统调查于2026年9月22日在《Nature Communications》发表题为“Resilience of blue carbon microbiomes in response to ecological and anthropogenic filtering”的研究论文。该研究构建了中国滨海土壤和沉积物蓝碳微生物目录CBCMC系统解析了我国红树林、盐沼和海草床三种蓝碳生态系统微生物群落结构对生态变化和人类活动过滤的响应规律及功能韧性。研究团队基于 116 个代表性样点建立了中国滨海土壤和沉积物蓝碳微生物基因组目录CBCMC图 1并系统解析了典型蓝碳生态系统微生物的生物地理格局和功能特征。结果表明中国滨海土壤和沉积物典型蓝碳生态系统微生物群落组成与陆地、海洋、临近水域及其他水生生态系统相比具有明显的独特性不同生态系统类型和地理区域之间的微生物组成也存在显著差异。因此构建的CBCMC为深入认识滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统微生物群落组成、空间分布及其生态功能奠定了重要基础。图1 中国典型滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统微生物基因组生态特征滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统微生物群落受到显著的环境筛选作用图2。地球化学性质、有机碳特征、气候条件和人类活动均影响微生物群落组成。重要的是尽管群落组成变异显著生态功能却保持相对稳定。比如研究涉及的19类主要代谢过程中有17类广泛存在于全部采样点。沿碳氮比、温度、农业用地和人口密度等环境梯度微生物分类组成发生明显周转而功能组成的变化幅度总体较小。其重要原因在于滨海土壤和沉积物蓝碳微生物群落存在较强的“功能冗余”。不同进化谱系的微生物承担相似的代谢功能因此发生物种丰度改变后整体功能维持相对稳定。图2 滨海土壤和沉积物环境梯度下微生物群落组装及功能周转特征以微生物碳固定为例具有较高碳固定潜力的微生物分属于不同的进化谱系图3。不同位点间碳固定微生物的分类组成差异显著高于碳固定功能差异0.55 vs. 0.18。因此即使执行碳固定功能的微生物发生替换微生物碳固定仍可以保持相对稳定。这为理解蓝碳生态系统在复杂环境压力下维持固碳功能提供了新的微生物学解释。这种功能韧性可能是维持蓝碳生态系统碳汇功能长期稳定的重要机制之一。但是研究进一步发现微生物结构和功能受到高扰动强度的制约。在物种大量丧失情况下比如2/3盐沼微生物系统表现出最高的脆弱性。因此功能冗余为蓝碳生态系统提供了一定“缓冲能力”但并不意味着其可以无限承受环境扰动。这一发现也为理解滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统长期碳汇功能提供了重要基础。图3 不同系统发育谱系间微生物碳固定功能的冗余性相关研究从微生物功能维度揭示了滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统应对环境变化和人类活动压力的重要韧性机制微生物群落虽然随环境变化发生显著的物种周转但不同微生物类群之间的功能冗余在一定程度上维持关键生态功能的稳定。同时这种韧性具有明确的生态边界高强度扰动仍可能导致系统功能受损。研究深化了对滨海土壤和沉积物蓝碳生态系统“韧性如何产生、又如何丧失”的认识为评估全球变化背景下蓝碳生态系统碳汇稳定性以及制定更具针对性的海岸带土壤和沉积物生态保护与修复策略提供了新的科学依据。相关研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、ONCE国际大科学计划等项目支持。论文信息Xiao, L., Liu, J., Tanentzap, A. J., Duarte, C. M., Fu, C., Zhou, L., Dang, R., Zhou, M., Luo, M., Zhang, P., Yu, J., Xu, Y., Rosentreter, J., Spencer, R. G. M., Lichtfouse, E., Luo, Y., Han, G. (2026a) Resilience of blue carbon microbiomes in response to ecological and anthropogenic filtering. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-026-77867-5