The detritus-based microbial-invertebrate food web contributes disproportionately to carbon and nitrogen cycling in the Arctic
The detritus-based microbial-invertebrate food web contributes disproportionately to carbon and nitrogen cycling in the Arctic
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以碎屑为基础的微生物-无脊椎动物食物网对北极的碳和氮循环做出了不成比例的贡献
DOI：
10.1007/s00300-017-2201-5
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
1.7
通讯作者：
Moore, John C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Koltz, Amanda M.;Asmus, Ashley;Gough, Laura;Pressler, Yamina;Moore, John C.
北极是世界上最大的土壤有机碳库，由于对气候的潜在反馈，了解该地区的土壤地球化学循环至关重要。然而，我们对北极碳（C）和氮（N）循环的了解是不完整的，因为研究主要集中在植物，碎屑和微生物上，但在很大程度上忽略了它们的消费者。在这里，我们构建了一个全面的北极食物网的基础上功能群的微生物（例如，细菌和真菌）、原生动物和无脊椎动物（以下称为无脊椎动物食物网），它们生活在来自阿拉斯加北方潮湿酸性苔原区域的土壤中、土壤表面上和植物冠层内。我们使用了一个充满活力的食物网建模框架来估计通过食物网的C流和组特定的C和N循环速率。我们发现，99.6%的无脊椎动物食物网处理的C来自碎屑资源（又名“棕色”能量通道），而0.06%来自活植物的消费（又名“绿色”能量通道）。这种模式主要是由真菌，食真菌无脊椎动物及其捕食者在土壤和表面居住的社区（又名真菌能量通道）。同样，无脊椎动物对C和N循环的直接贡献中，有99%以上来自土壤和地表微生物及其直接消费者。我们的研究结果表明，真菌能量通道内的无脊椎动物是C和N循环的主要驱动力，其结构和组成的变化可能会影响苔原生态系统内的营养动态。
The Arctic is the world’s largest reservoir of soil organic carbon and understanding biogeochemical cycling in this region is critical due to the potential feedbacks on climate. However, our knowledge of carbon (C) and nitrogen (N) cycling in the Arctic is incomplete, as studies have focused on plants, detritus, and microbes but largely ignored their consumers. Here we construct a comprehensive Arctic food web based on functional groups of microbes (e.g., bacteria and fungi), protozoa, and invertebrates (community hereafter referred to as the invertebrate food web) residing in the soil, on the soil surface and within the plant canopy from an area of moist acidic tundra in northern Alaska. We used an energetic food web modeling framework to estimate C flow through the food web and group-specific rates of C and N cycling. We found that 99.6% of C processed by the invertebrate food web is derived from detrital resources (aka ‘brown’ energy channel), while 0.06% comes from the consumption of live plants (aka ‘green’ energy channel). This pattern is primarily driven by fungi, fungivorous invertebrates, and their predators within the soil and surface-dwelling communities (aka the fungal energy channel). Similarly, >99% of direct invertebrate contributions to C and N cycling originate from soil- and surface-dwelling microbes and their immediate consumers. Our findings demonstrate that invertebrates from within the fungal energy channel are major drivers of C and N cycling and that changes to their structure and composition are likely to impact nutrient dynamics within tundra ecosystems.
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