土壤動物的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

沈陽師范大學化學與生命科學學院 王鳴達

土壤動物的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

沈陽師范大學化學與生命科學學院 王鳴達

一、我國土壤動物生態(tài)地理研究發(fā)展現(xiàn)狀

我國古代就有一些涉及土壤動物的零星資料，如在《爾雅》、《本草綱目》等資料中對螻蛄、蚯蚓(地龍)、蟻和蠐螬等動物的描述，散見于一些古籍中，但未進行系統(tǒng)的整理。新中國成立以后，雖然有一些涉及土壤動物的報道，如蚯蚓、跳蟲、螨類、蜘蛛、線蟲、金龜子等，主要注重種的描述、區(qū)系調(diào)查和生活史等方面，沒有真正從土壤動物生態(tài)學的角度開展研究。關(guān)于土壤動物的生態(tài)研究即生態(tài)地理研究，國際上已有50多年的歷史，我國開始土壤動物生態(tài)研究時，國外土壤動物研究已形成較完整的學科體系。我國學者借鑒國外先進的經(jīng)驗和方法，使土壤動物的生態(tài)研究得到迅速發(fā)展。

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。

常見的土壤動物有蚯蚓、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行分解。細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)成土壤中食物鏈和食物網(wǎng)。蚯蚓能大量吐食土壤，分解有機質(zhì)提高土壤肥力，促進土壤團粒結(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染的指示生物。

二、土壤動物與全球變化

全球變暖的趨勢日益顯著，而土壤動物對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有著重要的調(diào)節(jié)作用。目前，關(guān)于全球氣候變化背景下不同土地利用方式下土壤呼吸的研究較多，但關(guān)于土壤動物對土壤呼吸影響的報道較少，而這又是查明土壤溫室氣體（CO2、CH4、NO2）排放機制的關(guān)鍵。另外，氣候變化已經(jīng)導致土壤動物群落發(fā)生了相應(yīng)的變化。從全球角度分析，氣候變暖、CO2濃度升高、酸雨、氮沉降等對土壤動物群落產(chǎn)生了相應(yīng)的影響，土地覆被與土地利用變化改變土壤動物生存環(huán)境，并對土壤動物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。提高CO2濃度可以增加小麥田雜食線蟲的多度及線蟲的成熟度指數(shù)（MI）和結(jié)構(gòu)指數(shù)（SI）。鼎湖山生物圈保護區(qū)模擬野外氮沉降樣地進行的土壤動物群落對氮施加的響應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)土壤動物的密度、類群多度和多樣性指數(shù)隨林型不同而異，所有變量在常綠闊葉季雨林增加氮量情況下均降低了，而在針闊混交林恰恰相反。在持續(xù)大量氮沉降的作用下，土壤動物向土壤深層趨避，顯示了氮處理的負效應(yīng)。氮沉降的閾值效應(yīng)和累積效應(yīng)也都符合中度干擾理論。線蟲和蚯蚓對土壤示蹤氣體（CO2和N2O）的影響研究，發(fā)現(xiàn)線蟲或蚯蚓的個體數(shù)量增加都會增加土壤兩種氣體的排放量。長江河口潮間帶開墾對線蟲群落的影響研究顯示線蟲密度沒有顯著變化，但是群落結(jié)構(gòu)變化顯著。開墾后植食和雜食線蟲比例增加，而食細菌和捕食性線蟲比例減少。開墾陸地環(huán)境比潮間帶濕地線蟲斑塊分布現(xiàn)象更顯著。下遼河平原不同土地利用方式下(撂荒、林地、旱田、水田)土壤微節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)受季節(jié)變化影響，但土地利用方式不影響群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化規(guī)律。盡管土壤動物在生物地球化學循環(huán)中起到重要的作用，且歐洲和美洲已經(jīng)進行了較多土壤動物對全球變化的響應(yīng)研究，但是國內(nèi)卻很少有相關(guān)研究，主要是由于缺乏全球變化研究所需的野外設(shè)備和試驗設(shè)計。

三、未來研究展望

當前，地下生態(tài)系統(tǒng)作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與過程研究中最不確定的因素，已引起越來越多的學者關(guān)注。土壤動物作為地下生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，其相關(guān)研究具有緊迫性和必要性。未來土壤動物生態(tài)地理研究將在以下幾個方面亟須關(guān)注。

1. 分子生物學技術(shù)在土壤生物多樣性研究中的應(yīng)用。提高土壤動物分類精度，深入研究土壤動物分布與地理環(huán)境的密切關(guān)系，并能在受損系統(tǒng)中通過土壤動物物種乃至耐受物種的生理學變異進一步揭示土壤動物的環(huán)境指示意義。

作為生命存在的基礎(chǔ)，生物分子的結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)量及存在部位的異常和一些重要的生化反應(yīng)或過程紊亂均可導致疾病的發(fā)生。所以說，生物化學與分子生物學在基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學中起著重要作用。 隨著現(xiàn)代科學的迅速發(fā)展，生物化學與分子生物學的課程已經(jīng)從以物質(zhì)代謝為中心的傳統(tǒng)教學模式轉(zhuǎn)移到了以基因信息傳遞以中心的現(xiàn)代分子生物學的新型知識框架。為此，生物化學的教學除了交代物質(zhì)代謝之外，還應(yīng)重點地介紹分子生物學的基本知識和實驗技能，介紹生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，基因信息傳遞。同時聯(lián)系臨床實踐，介紹如何在分子水平上認識、診斷和治療人類疾病。生物化學與分子生物學既是生命科學的基礎(chǔ)，又是生命科學的前沿。生物化學與分子生物學在分子水平探討生命的本質(zhì)，即研究生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)。生物化學與分子生物學是目前自然科學中進展最迅速、最具活力的前沿領(lǐng)域。

2. 土壤動物多樣性在生態(tài)系統(tǒng)中的功能及機理研究。土壤動物物種豐富，從物種角度揭示其功能作用的難度較大，不同土壤動物類群的功能和作用機理也有待于進一步研究。此外，相關(guān)研究方法也有待發(fā)展和完善。

3. 地上與地下生態(tài)系統(tǒng)的交互作用研究，揭示微觀自然地理系統(tǒng)中的過程和機制。包括土壤動物對微生物及食物網(wǎng)中其他生物類群間的正、負反饋機制研究，土壤動物對地上部分植物、植食動物的影響，以及土壤動物對地上部分變化的響應(yīng)等。

4. 干擾、污染、生物入侵、全球氣候變化等對土壤動物群落及其功能的影響研究，預測和實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的可持續(xù)性。

此外，我國土壤動物生態(tài)研究雖然取得了可喜的進展，但從研究成果來看，由于其起步較晚，與其他研究領(lǐng)域相比還很薄弱。從全國范圍來看，對土壤動物生態(tài)研究的地域不平衡，已有的研究主要集中在東部，西部較少，因此，應(yīng)加強我國西部地區(qū)，尤其是西藏、新疆、青海、甘肅等地的土壤動物生態(tài)研究。