PNAS | 微生物生物圈：生态系统功能与演化的实验研究
推荐：江舜尧
编译：艾奥利亚
编辑：董小橙
柏林自由大学（Freie Universität Berlin）的Matthias C. Rillig以及弗吉尼亚大学（University of Virginia）的Janis Antonovics两人于2019年5月20日在《PNAS》上共同发表题目为《Microbial biospherics: The experimental study of ecosystem function and evolution》的文章，并共同担任该研究通讯作者。该研究建立了一种基于微生物（微生物生物圈）水平上的研究框架，同时结合对简化后的封闭微环境的大量进行重复研究以及理论计算等方式，可以使这种框架在研究中产生更好的效果；这种方法的建立，可以使人们更好地了解生态系统的稳定性和持久性、养分和碳循环以及生态系统对微观进化的变化作出的响应。
文章摘要
我们的星球是一个以阳光为主要生命能源的自给自足的生物圈，这导致人们对自给自足的生态系统的工作方式产生了长期的历史迷恋。然而，对这类系统的研究从来没有进入生态或进化工具的范畴，这导致了生命支撑系统工程和太空旅行之间的联系处于边缘状态。笔者在此介绍了一个基于在微生物水平上（微生物生物圈），探究物质封闭、能量开放的生态系统的生物生态学研究框架。基因组学、机器人和传感器技术等技术的发展使得对封闭系统的研究比过去更容易掌握，因此笔者认为，现在是把对封闭系统的研究从这一边缘状态中解放出来并使其成为研究生态系统过程的主流方法的时候了。通过允许对微生物生物圈高度重复的长期研究，特别是关于预定和简化系统的研究，为检验和发展关于生态系统功能以及长期系统失效或持久性的生态位和进化决定因素的有力假设提供了机会。与许多科学不同的是，生态学从来没有把生态系统完全还原的方法，而且一直把重点放在自然界的所有复杂性上。我们认为，基于微生物生物圈还原生态系统的方法，同时结合理论和对简化后的自我封闭微系统的重复研究，将会使这种方法产生巨大的效益。
文中重要图片说明
图1 | “微生物生物圈”研究框架，这是对物质封闭、能量开放的微生物生态系统的研究，可以被看作是利用改进的方法通过实验解决一系列过程及其在自给自足的系统中的相互作用。
图2 | 体系遭到破坏也是微生物生物圈的组成部分之一，系统遵循与个体生存曲线类似的生存曲线；评估这种生存曲线需要在微生物生物圈水平上进行更加广泛的重复。不同的存活曲线表明导致体系紊乱的不同机制。第一类存活曲线可能是由于非循环池中的养分被锁定，第二类可能是由于整个系统生命周期中随机性占主导地位，第三类可能表明初始不稳定，然后通过进化或群落动力学的稳定来改变这一不稳定性。
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