土壤動(dòng)物在生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的作用

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

土壤動(dòng)物在生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中的作用

沈陽(yáng)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(dòng)物的多樣性與分布，土壤動(dòng)物反作用于土壤，它們?cè)谟袡C(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(dòng)物在生態(tài)系統(tǒng)中的功能作用

1. 土壤動(dòng)物對(duì)土壤環(huán)境的營(yíng)造和改變。土壤動(dòng)物活動(dòng)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(duì)土壤形成及土壤肥力發(fā)展有重要作用。

土壤動(dòng)物是土壤中和落葉下生存著的各種動(dòng)物的總稱(chēng)。土壤動(dòng)物作為生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的重要消費(fèi)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(jiàn)的有蚯蚓、螞蟻、鼴鼠、變形蟲(chóng)、輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)、壁虱、蜘蛛、潮蟲(chóng)、千足蟲(chóng)等。有些土壤動(dòng)物與處在分解者地位的土壤微生物一起，對(duì)堆積在地表的枯枝落葉、倒地的樹(shù)木、動(dòng)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(dòng)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(dòng)物是自然界“垃圾”的處理者；另一部分土壤動(dòng)物是以其他動(dòng)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(dòng)物卻會(huì)危害農(nóng)田，如鼴鼠。土壤動(dòng)物對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)敏感，物種組成和生存密度會(huì)隨著環(huán)境的變化而改變。借此可以利用土壤動(dòng)物物種組成和生存密度的變化作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的手段，如蚯蚓便是放射性污的指示生物。

大型土壤動(dòng)物，如蚯蚓、白蟻等的挖洞、筑穴活動(dòng)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(duì)地下環(huán)境起到改造作用，因而被稱(chēng)為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”。另外，通過(guò)大型土壤動(dòng)物的掘穴、垂直運(yùn)動(dòng)和采食活動(dòng)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(dòng)物對(duì)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(diǎn),我國(guó)已有很多學(xué)者研究蚯蚓對(duì)污染土壤的修復(fù)。蚯蚓活動(dòng)可以改變土壤中重金屬的生物有效性。蚯蚓對(duì)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(jià)值，但蚯蚓對(duì)不同重金屬的耐受性和富集能力是有限度的。

跳蟲(chóng)與蚯蚓有相似的特點(diǎn),某些種類(lèi)的跳蟲(chóng)對(duì)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(guò)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(chóng)耐受重金屬的主要機(jī)理是它們能通過(guò)兩條途徑將進(jìn)入體內(nèi)的金屬排出體外：將彌散到整個(gè)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(chǔ)存有毒的金屬物質(zhì)。當(dāng)跳蟲(chóng)蛻皮時(shí)中腸上皮細(xì)胞脫落，金屬物質(zhì)隨之通過(guò)糞便排出體外。

3. 土壤動(dòng)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(guò)程的主要調(diào)節(jié)者。它既是消費(fèi)者又是分解者，通過(guò)其自身的活動(dòng)擔(dān)負(fù)著分解有機(jī)質(zhì)，推動(dòng)自然界物質(zhì)循環(huán)的重要作用。國(guó)內(nèi)很多研究者關(guān)注土壤動(dòng)物群落在凋落物分解過(guò)程中的變化及其數(shù)量和類(lèi)群特征與分解的關(guān)系。土壤動(dòng)物在其生命活動(dòng)中，通過(guò)食物鏈(植物殘?bào)w、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(yíng)養(yǎng)和礦質(zhì)元素，同時(shí)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(dòng)物的殘?bào)w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(dòng)物與其他生物的互作

1. 土壤生物之間的相互作用。土壤動(dòng)物包括大型土壤動(dòng)物如蚯蚓、馬陸、蜈蚣、白蟻等；中型土壤動(dòng)物如，螨類(lèi)、跳蟲(chóng)等和小型土壤動(dòng)物如原生動(dòng)物、線蟲(chóng)等。中型土壤動(dòng)物能夠捕食線蟲(chóng)等小型土壤動(dòng)物；大型土壤動(dòng)物作為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”，通過(guò)改變土壤結(jié)構(gòu)而改變資源的可利用性。線蟲(chóng)和原生動(dòng)物、部分螨類(lèi)、跳蟲(chóng)、線蚓等與微生物也存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。蚯蚓和線蟲(chóng)的關(guān)系更為復(fù)雜,如蚯蚓糞便可刺激食細(xì)菌線蟲(chóng)增加并抑制食植物線蟲(chóng)的數(shù)量。土壤動(dòng)物中的蚯蚓、線蟲(chóng)對(duì)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(yàn)證據(jù)表明，微生物在蚯蚓對(duì)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(dòng),土壤表面的有機(jī)殘?bào)w被運(yùn)到土體內(nèi)部，下層土壤被運(yùn)至土表。蚯蚓的這些活動(dòng)給土壤微生物的傳播提供了條件。螨蟲(chóng)和彈尾蟲(chóng)的數(shù)量最多 、彈尾蟲(chóng)狀如昆蟲(chóng), 這種蟲(chóng)實(shí)際上是用嘴巴開(kāi)道, 在地下植物的洞穴間活動(dòng)的。有八條腿的微小螨蟲(chóng)將卵產(chǎn)在植物上, 當(dāng)幼蟲(chóng)出來(lái)后就吃掉這些植物, 并把它們轉(zhuǎn)化為新的土壤。彈尾蟲(chóng)之所以這樣命名, 是因?yàn)楫?dāng)它們?cè)趯ふ腋癄€植物時(shí), 能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的跳躍。

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

2. 土壤動(dòng)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(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義，而且通過(guò)土壤生物群落的相互作用對(duì)地上群落不同的植物種類(lèi)產(chǎn)生不同的反饋?zhàn)饔茫@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(dòng)物的數(shù)量和組成。

在植物群落的不同演替階段，土壤動(dòng)物群落隨植物群落演替而發(fā)生明顯的變化，凋落物中個(gè)體總數(shù)和類(lèi)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(dòng)物群落與頂極階段最為相似。土壤動(dòng)物對(duì)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(guò)程中，不同演替階段土壤動(dòng)物群落的類(lèi)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(dòng)物區(qū)系的影響。草地土壤的無(wú)脊椎動(dòng)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。