Size-trophic spectrum in soil food webs across ecto- and arbuscular mycorrhiza-dominated deciduous forests
尽管丛枝菌根和外生菌根主导的森林之间存在明显的微生物资源利用差异，但土壤食物网表现出大致相似的总能量通量，并具有一致的尺寸-营养级谱，即从特定资源向特定动物体型级次的能量传递在这些级次中达到峰值。
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在森林地表之下，隐藏在视线之外，存在着一个驱动整个生态系统健康的繁忙生命世界。这个地下社区是一个复杂的网络，能量从植物和微生物开始，通过一层层的消费者向上流动，从微小的蠕虫到较大的昆虫和蚯蚓。科学家早已知晓，地面上生长的树木类型会影响下方的土壤。有些树木与一种真菌合作，而另一些则与另一种真菌合作，这些伙伴关系改变了营养循环的方式以及枯叶分解的速度。一个自然的问题随之而来：这些不同的地下基础是否创造了完全不同的食物网，还是生活在那里的动物无论上方的树木如何，都能找到以相似模式组织自己的方式？理解这一点有助于我们掌握森林是如何运作的，以及它们如何应对环境的变化。
为了回答这个问题，研究人员前往了丹麦和德国二十四个配对的森林样点，对比了由与丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi）合作的树木主导的森林，与由与外生菌根真菌（ectomycorrhizal fungi）合作的树木主导的森林。他们不仅统计了动物的数量，还测量了每个群体消耗了多少能量，并精确追踪了这些能量究竟来自何处。通过分析土壤生物体内的氨基酸化学特征，研究团队可以分辨出一种动物是在吃植物物质、细菌、真菌还是其他动物。他们将这些饮食数据与每平方米生活着的动物数量以及它们的体重相结合，从而能够计算出流经土壤食物网的总能量流。其目标是观察：是地上的树木伙伴关系决定了地下的能量流向，还是动物本身的大小才是系统的真正构建者。
结果揭示了一种令人惊讶的一致性。尽管两种森林类型之间存在已知的土壤化学成分和分解速率的差异，但流经食物网的总能量几乎是相同的。来自植物、真菌和细菌的能量比例在两种森林类型中也保持稳定。研究人员原本预期会发现一种森林类型更依赖细菌能量，而另一种则更倾向于真菌能量，但数据并未显示出这样的分歧。相反，能量分配的方式几乎完全取决于进行摄食的动物的体型。森林类型并没有改变游戏规则；改变的是玩家的大小。
当科学家们仔细观察不同的体型组时，出现了一个清晰且可预测的模式，他们称之为“尺寸-营养谱”（size-trophic spectrum）。最小的生物——线虫（nematodes），即微小的圆线虫，主要从细菌中获取能量。随着体型增加到下一组，即像跳虫和螨类这样的微型节肢动物（microarthropods），能量来源转向了真菌。最大的分解者组——如马陆和鼠妇之类的巨型节肢动物（macroarthropods），则主要依赖植物物质，特别是粗大的枯叶和根部。最后，蚯蚓作为该系统中最大的无脊椎动物，回归到了以真菌和细菌为主的饮食，摄取土壤及其中的有机物。无论森林是由哪种类型的树木伙伴关系所主导，这一模式都保持不变。
捕食，即一个动物吃另一个动物的行为，也遵循这种基于体型的结构。最小的线虫相对于其总能量摄入量而言，表现出最高频率的捕食行为，这可能是因为它们生活在微小的水膜空间中，经常遇到其他小型生物。随着动物变大，捕食的相对重要性下降，随后在较大的巨型节肢动物中趋于稳定，此时蜘蛛和蜈蚣维持着稳定的猎手身份。这表明，在土壤中，动物的体型是预测其摄食行为以及如何融入能量流的一个强力指标。研究人员发现，虽然上方的树木可能会改变土壤的化学组成，但土壤动物会根据自身的物理尺寸，将这些不同的资源重新组织成一致的能量流。
这一发现改变了我们看待地下世界的方式。它表明，土壤动物的体型是其在生态系统中角色的可靠指标，充当了能量流动的通用地图。无论是在山毛榉林还是橡树林，最小的动物处理细菌，中等大小的动物处理真菌，而较大的动物则处理植物残骸。这种一致性意味着，如果我们知道土壤样本中动物的体型分布，我们就可以预测能量是如何在该系统中流动的，甚至无需了解每一个具体的物种。这为理解森林健康提供了一种新途径，将动物群落的物理结构直接与维持森林生命的分解和营养循环等关键过程联系起来。
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