生物多样性及其影响的生态过程是陆地生态系统健康的重要基础，不同体型的动物作为生物的重要组成部分，其地理分布格局、生态功能的时空变化特征以及草-畜-虫-土互作关系已成为地学､生态学和全球变化研究的热点问题。我院吴东辉教授团队长期致力于动物多样性研究，主要在我国东北的森林与草地生态系统建立大尺度野外原位观测平台（图1），针对螨虫、跳虫、蚯蚓、蚂蚁、蜘蛛等主要土壤动物类群，在其群落构建、功能性状变异以及生态位分化等方面开展了系列基础理论研究，并深入探讨了动物互作关系对生态系统植物群落结构和功能的潜在影响。

研究团队首次揭示了长白山的土壤动物群落具有早于山地隆起的古老物种系统发育谱系，海拔梯度作为“环境过滤器”，可能是造成这些古老的系统发育谱系间功能性状差异的主要原因（Xie et al., 2022 图2）。土壤动物功能性状的进化是群落构建的先决条件，种间与种内性状变异的相对贡献对于理解群落构建机制至关重要。例如，跳虫的体型沿海拔梯度的变化受种内变异和物种更替的共同驱动，二者的相对重要性又受到跳虫生活型的调控。随着海拔升高，跳虫的营养生态位向高营养位置转移，进一步表明了跳虫的体型与生活型影响其获取替代食物资源的能力（Lux et al., 2024 图3）。此外，对蚯蚓隐存种的研究发现其种内性状变异（体型、生物量、化学计量等）甚至超过海拔梯度间变异，进一步支持了土壤动物种内的生态功能划分（Xiao et al., 2023 图4），挑战了以往“物种更替驱动了大环境梯度中的功能性状变化”的观点，并呼吁研究者们应更多地考虑种内性状变异在土壤动物群落构建中的作用。

研究团队在草地生态系统中探讨了牛-蚂蚁互作对植物生产力的作用效应。结果发现：牛和蚂蚁对土壤有效N含量和植物生产力具有交互作用。总体而言，放牧降低了草地生产力，但是这种负作用在蚂蚁存在的条件下被大大弱化了。这是因为放牧导致蚂蚁数量快速上升，蚂蚁通过提高土壤有效N，提高了放牧草地中植物的补偿生长能力所致。本研究表明，关键的土壤动物类群，其通过对土壤理化性质的改善，可以调节大型食草动物对植物生产力的下行作用强度(Zhong et al., 2021 图5)。另外，通过解析病原真菌在草食动物-植物互作关系中的调控作用，进一步揭示了草地生态系统中远缘物种之间相互作用存在的普遍性，对丰富食物网理论具有重要意义。同时为保护草地生物多样性，维持草地生态系统稳定性及多功能性提供一定的理论依据（Li et al., 2023 图6）。

该团队在PNAS，Ecology，Soil Biology and Biochemistry，Science of The Total Environment，Journal of Biogeography，Geoderma等环境生态学领域权威期刊上发表了系列具有代表性的文章，为深刻理解生物多样性形成与维持、互作关系及其生态功能提供了全新的视角，并得到了国际知名期刊主编、副主编等国内外同行专家的一致好评。

图1 长白山海拔穿越样带区位图

图2 长白山跳虫群落系统发育参数的线性混合模型

图3 长白山土壤微节肢动物营养级位置随海拔梯度变化

图4 蚯蚓的功能性状的种内变异及海拔梯度变化

图5 松嫩草原牛-蚂蚁互作对植物生产力的影响与机制

图6 病原真菌调控的草食动物-植物互作关系