微生物生態

我們利用網絡分析和系統發育分析探討了森林演替的不同階段中土壤微生物群落的結構，並使用排序和回歸分析探討微生物、環境因素以及它們的生境變化之間的相關性。研究發現，不同的造林方式導致不同的微生物組成。苗木造林與成熟森林相似，對地下微生物的組成有顯著影響。相反，播種造林對土壤微生物的變化影響較小，呈現出尚未造林前草地土壤的遺留效應。根系圈對微生物組成的影響在三種森林類型中保持一致。總體來說，本研究強調了森林分布變化在塑造土壤微生物群落中的重要性，並強調了在森林管理和恢復工作中考慮這些動態的必要性。 

中國西北荒漠的土壤品質受人為影響嚴重惡化，不同的土地管理方法，如草坪整地，被用於土壤修復。儘管廣泛認為可改善土壤品質，但在特定環境下，未經影響評估的草坪整地卻可能導致土壤惡化。此研究旨在了解草坪整地通過改變真菌群落如何影響土壤。通過研究土壤理化性質和核ITS條碼定序，探討了雙子葉植物長夏石竹(Dianthus plumarius)和單子葉植物草地早熟禾(Poa pratensis)在乾燥、寒冷和高鹼性土壤中的真菌群落多樣性和生態功能差異。我們發現土壤遺留物有助於維持土壤α多樣性和營養位，但草坪整地導致土壤氨化作用增加、土壤磷流失、土壤pH升高，並在乾冷環境中提高了土壤腐生菌比例，對土壤功能產生負面影響。 

本研究與內蒙古林業大學合作，我們在內蒙古的受損 (工業汙染) 裸地進行植被復耕試驗，比較未植地 (CTL)、本地單子葉草本 (早熟禾Poa pratensis) 與外來雙子葉花卉 (長夏石竹 Dianthus plumarius) 復耕周圍之裸地與復耕植栽根圈土壤細菌組成。結果顯示復耕顯著改變了土壤理化性 (如 Na、Zn、P、C 及沙-塵比)，且植被種類與根圈作用共同塑造細菌組成。重要的是，復耕後的土壤細菌在群落親緣層次上呈現「更均勻」的趨勢 (phylogenetic evenness)，也就是群落的親緣結構伴隨物種豐富度增加，由原本較聚集 (clustering) 轉向更分散 / 均勻。統計分析指出 Na、K、NOx 對群落組成有強烈選擇作用，而 Zn 與粉-塵比例則與群落親緣結構 (NTI) 負相關，說明土壤顆粒與某些元素改變是促成 phylogenetic evenness 的關鍵機制。我們因此提出以下觀點：植被復耕不僅改善土壤物理化學條件，也透過資源重新分配與根圈過濾，降低微生物間競爭壓力、擴展生態棲位，進而提升微生物多樣性與潛在功能性。這些發現對乾旱區土壤恢復與微生物驅動的生態服務評估具實務意義。 

在溫帶草原種樹造林，看似是增加碳吸存的環保行動，但對地底下的細菌社群來說，這卻是一場翻天覆地的大洗牌。本研究深入調查了造林如何改變土壤生理狀態，進而重塑微生物生態。我們發現，草原轉變為森林後，土壤的化學性質如酸鹼值（pH）與養分比例會發生顯著變動，這些變化正是操縱細菌社群走向的幕後推手。有趣的是，細菌中的廣適型物種對環境變動較不敏感，能在不同棲地間穿梭自如；然而，數量稀少的成員（稀有物種）則對土壤性質極度敏感，這群微小的隱者才是反映生態變化的關鍵指標。研究結果強調，造林並非只是地表植物的置換，更會透過土壤養分的調控，引發地底微觀世界的連鎖反應。這種由土壤化學性質所主導的細菌社群分化，提醒我們在進行生態復育時，必須更全面地考慮地底微生物的動態平衡，才能確保人工林與土壤生態系統的長期健康與穩定。 

青蛙的腸道不僅是消化器官，更是一面反映棲地品質與人類活動影響的鏡子。我們調查了棲息於自然森林與受農業干擾環境中的青蛙，發現牠們腸道內的細菌群落存在顯著差異。研究結果指出，棲地的類型直接決定了青蛙腸道菌相的組成，森林中的青蛙擁有較高的微生物多樣性，而農業區的青蛙腸道則出現了明顯的菌相傾斜。最令人關注的是，在受到農業活動影響的區域，青蛙腸道中與代謝農藥或抗藥性相關的「功能專一性細菌」比例顯著上升，顯示環境中的化學物質正在悄悄改變青蛙的體內微生態。這種現象被稱為「宿主與微生物的協同反應」，當外在環境改變時，腸道菌群會透過調整成員結構來協助宿主適應新挑戰。雖然這種靈活性可能在短期內幫助青蛙在受污染的環境中生存，但長期的菌相失衡仍可能對其免疫系統與健康造成潛在威脅。本研究強調，保育兩棲類不能僅關注棲地面積的保存，更應深入理解農業化學物質如何透過改變地底與體內的微觀世界，進而干預生物的生理機能。

在自然界中，地表上的植被類型與地底下的微生物世界其實有著深厚的跨界聯繫。我們比較了溫帶針葉林與草原的土壤環境，發現地表的植物種類與土壤的理化性質（如酸鹼度與養分）共同決定了地底細菌社群的組成與「社交模式」。我們的研究發現，森林土壤中的細菌互動比草原更為頻繁且複雜，且多數呈現正向的合作關係。更有趣的是，雖然科學家通常認為植物根系周邊的根際 (rhizosphere) 是微生物最活躍的社交區，但這項研究卻顯示，地表植被類型對細菌社群整體的影響力，有時甚至超越了單一植物根系的效應。這意味著森林或草原的環境特徵，如同不同的城市文化，形塑了地底居民獨特的互動網絡。這種由上而下的生態調控機制，讓我們理解到地底微生物並非隨機生存，而是與地表植物緊密協作，共同維持著生態系統的平衡。透過解密這些地底社交圈，我們能更精準地評估土地利用改變後對生態系統穩定性的長遠影響。 

當自然棲地轉變為農田，不僅改變了地表的景觀，更深刻地影響了澤蛙的飲食習慣與腸道微生態。我們對比了自然棲地與農田環境中的澤蛙，發現農業活動顯著改變了牠們的食物組成。農田裡的澤蛙攝取的食物種類較少，這種飲食結構的單一化直接反映在牠們的腸道健康上。研究發現，農田澤蛙腸道內微生物的種類豐富度與多樣性均顯著下降，顯示出微觀生態系統的失衡。雖然腸道中的前三大類群——擬桿菌門 (Bacteroidetes)、厚壁菌門 (Firmicutes) 與變形菌門 (Proteobacteria) 在兩者中依然存在，但其相對比例已發生劇變。更值得注意的是，農田環境中特殊的土地利用方式，如施肥或噴灑藥劑，可能引發了腸道菌相的異質化，讓原本穩定的益生菌社群面臨挑戰。這種由飲食改變觸發的腸道微生態失調，反映了人類干預如何從食物鏈底層向上影響野生動物的生理機能。本研究揭示了農田生態系統中，環境、飲食與微生物之間環環相扣的關係，提醒我們在發展農業的同時，應警惕看不見的微觀生態危機，為兩棲類的健康保育提供更全面的思維。