沈陽師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 王芳

土壤動物在生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的作用

沈陽師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 王芳

土壤的理化性質(zhì)也直接影響到土壤動物的多樣性與分布，土壤動物反作用于土壤，它們在有機(jī)質(zhì)的分解、養(yǎng)分循環(huán)、改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤肥力方面扮演著十分重要的角色。

一、土壤動物在生態(tài)系統(tǒng)中的功能作用

1. 土壤動物對土壤環(huán)境的營造和改變。土壤動物活動使土壤的物理性質(zhì)(通氣狀況)、化學(xué)性質(zhì)(養(yǎng)分有效性)以及生物化學(xué)性質(zhì)(微生物活性)均發(fā)生變化，對土壤形成及土壤肥力發(fā)展有重要作用。

土壤動物是土壤中和落葉下生存著的各種動物的總稱。土壤動物作為生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的重要消費者，在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用，一方面積極同化各種有用物質(zhì)以建造其自身，另一方面又將其排泄產(chǎn)物歸還到環(huán)境中不斷改造環(huán)境。

常見的有蚯蚓、螞蟻、鼴鼠、變形蟲、輪蟲、線蟲、壁虱、蜘蛛、潮蟲、千足蟲等。有些土壤動物與處在分解者地位的土壤微生物一起，對堆積在地表的枯枝落葉、倒地的樹木、動物尸體及糞便等進(jìn)行分解。細(xì)菌的繁殖能使枯枝落葉軟化，從而增加適口性；枯枝落葉經(jīng)土壤動物吞食變成糞便排出后，又便于微生物的分解。一部分土壤動物是自然界“垃圾”的處理者；另一部分土壤動物是以其他動物為食物的捕食者，構(gòu)成土壤中的食物鏈和食物網(wǎng)。蚯蚓能大量吐食土壤，分解有機(jī)質(zhì)提高土壤肥力，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤物理性質(zhì)。然而，一些土壤動物卻會危害農(nóng)田，如鼴鼠。土壤動物對環(huán)境變化反應(yīng)敏感，物種組成和生存密度會隨著環(huán)境的變化而改變。借此可以利用土壤動物物種組成和生存密度的變化作為環(huán)境監(jiān)測的手段，如蚯蚓便是放射性污的指示生物。

大型土壤動物，如蚯蚓、白蟻等的挖洞、筑穴活動能夠減小土壤容重，增加土壤的持水能力，提高土壤孔隙度，增大土壤水分滲透率，對地下環(huán)境起到改造作用，因而被稱為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”。另外，通過大型土壤動物的掘穴、垂直運動和采食活動可以混合不同層次土壤，改變土壤層次，促進(jìn)土壤整體結(jié)構(gòu)形成。

2. 土壤動物對環(huán)境污染的凈化。土壤改良和土壤污染的生物修復(fù)已成為當(dāng)前研究的熱點,我國已有很多學(xué)者研究蚯蚓對污染土壤的修復(fù)。蚯蚓活動可以改變土壤中重金屬的生物有效性。蚯蚓對重金屬有一定的耐受性和富集能力，用蚯蚓修復(fù)重金屬污染的土壤具有一定的應(yīng)用價值，但蚯蚓對不同重金屬的耐受性和富集能力是有限度的。

跳蟲與蚯蚓有相似的特點,某些種類的跳蟲對重金屬有很強(qiáng)的耐受力，它們能不同程度地吸收這些污染物,并通過改變其形態(tài)或形成絡(luò)合物的方式降低污染物的毒性。跳蟲耐受重金屬的主要機(jī)理是它們能通過兩條途徑將進(jìn)入體內(nèi)的金屬排出體外：將彌散到整個身體中的金屬慢慢排泄掉；其中腸上皮細(xì)胞內(nèi)可形成不溶性顆粒，儲存有毒的金屬物質(zhì)。當(dāng)跳蟲蛻皮時中腸上皮細(xì)胞脫落，金屬物質(zhì)隨之通過糞便排出體外。

3. 土壤動物在物質(zhì)分解和養(yǎng)分循環(huán)中的作用。 在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤生物區(qū)系是分解者食物網(wǎng)的重要組成部分，并且是分解養(yǎng)分、礦化等生態(tài)過程的主要調(diào)節(jié)者。它既是消費者又是分解者，通過其自身的活動擔(dān)負(fù)著分解有機(jī)質(zhì)，推動自然界物質(zhì)循環(huán)的重要作用。國內(nèi)很多研究者關(guān)注土壤動物群落在凋落物分解過程中的變化及其數(shù)量和類群特征與分解的關(guān)系。土壤動物在其生命活動中，通過食物鏈(植物殘體、微生物、腐殖質(zhì)和水等)不斷從環(huán)境中吸收富集必要的營養(yǎng)和礦質(zhì)元素，同時不斷地將體內(nèi)未被消化吸收的物質(zhì)排出。在微生物的分解和綜合作用下，土壤動物的殘體和其排泄物中的化學(xué)元素轉(zhuǎn)化為土壤中的有效成分而被植物吸收利用。

二、土壤動物與其他生物的互作

1. 土壤生物之間的相互作用。土壤動物包括大型土壤動物如蚯蚓、馬陸、蜈蚣、白蟻等；中型土壤動物如，螨類、跳蟲等和小型土壤動物如原生動物、線蟲等。中型土壤動物能夠捕食線蟲等小型土壤動物；大型土壤動物作為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”，通過改變土壤結(jié)構(gòu)而改變資源的可利用性。線蟲和原生動物、部分螨類、跳蟲、線蚓等與微生物也存在競爭關(guān)系。蚯蚓和線蟲的關(guān)系更為復(fù)雜,如蚯蚓糞便可刺激食細(xì)菌線蟲增加并抑制食植物線蟲的數(shù)量。土壤動物中的蚯蚓、線蟲對微生物具有選擇性取食作用。微生物廣泛分布在蚯蚓消化系統(tǒng)。大量試驗證據(jù)表明，微生物在蚯蚓對有機(jī)物降解及同化中起著重要作用；伴隨蚯蚓的取食、排泄和挖掘活動,土壤表面的有機(jī)殘體被運到土體內(nèi)部，下層土壤被運至土表。蚯蚓的這些活動給土壤微生物的傳播提供了條件。螨蟲和彈尾蟲的數(shù)量最多 、彈尾蟲狀如昆蟲, 這種蟲實際上是用嘴巴開道, 在地下植物的洞穴間活動的。有八條腿的微小螨蟲將卵產(chǎn)在植物上, 當(dāng)幼蟲出來后就吃掉這些植物, 并把它們轉(zhuǎn)化為新的土壤。彈尾蟲之所以這樣命名, 是因為當(dāng)它們在尋找腐爛植物時, 能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的跳躍。

土壤生物的主要類型包括：原生生物，包括細(xì)菌、放線菌、真菌和藻類；小型動物區(qū)系，為體長小于100微米的動物，包括原生動物、線蟲、小扁蟲、輪蟲和緩步類動物，都以微生物為食，在枯枝落葉層和土壤的水膜中活動；中型動物區(qū)系，大于微型動物區(qū)系，大多數(shù)為線蟲、螨、彈尾蟲、原尾蟲，以微生物和腐物等為食；大型動物區(qū)系，最普遍的為蚯蚓、蜙蚣、馬陸、蛞蝓、蝸牛、蠅類幼蟲、甲蟲及其幼蟲等，其中除蜈蚣類捕食小動物外，大都以腐物為食；巨動物區(qū)系。有大蚯蚓、鼴鼠、野兔、獾、蛇和蜥蜴等小脊椎動物，食性各異。

2. 土壤動物與植物之間的相互作用。地下食物網(wǎng)的復(fù)雜關(guān)系,不僅對土壤生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義，而且通過土壤生物群落的相互作用對地上群落不同的植物種類產(chǎn)生不同的反饋作用，這樣必然造成地上植物群落物種組成和結(jié)構(gòu)的差異，進(jìn)而影響草食動物的數(shù)量和組成。

在植物群落的不同演替階段，土壤動物群落隨植物群落演替而發(fā)生明顯的變化，凋落物中個體總數(shù)和類群總數(shù)在演替頂極階段最高，其次為中期階段，演替初期最低。演替中期凋落物中土壤動物群落與頂極階段最為相似。土壤動物對植被的恢復(fù)演替階段具有一定的指示作用。半干旱典型草原地帶公路路域植被自然恢復(fù)過程中，不同演替階段土壤動物群落的類群和密度隨著植被的恢復(fù)明顯增加。地上部分物種組成、土壤微生物、根系生物量和菌根真菌的繁殖等均受到起始土壤動物區(qū)系的影響。草地土壤的無脊椎動物的作用不僅可以加快次生演替進(jìn)程，還可以增加群落的物種多樣性。