土壤動物在生態循環系統中的作用

沈陽師范大學化學與生命科學學院 王芳

土壤動物在生態循環系統中的作用

沈陽師范大學化學與生命科學學院 王芳

土壤的理化性質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，它們在有機質的分解、養分循環、改善土壤結構和土壤肥力方面扮演著十分重要的角色。

一、土壤動物在生態系統中的功能作用

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

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

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，構成土壤中的食物鏈和食物網。蚯蚓能大量吐食土壤，分解有機質提高土壤肥力，促進土壤團粒結構的形成，改善土壤物理性質。然而，一些土壤動物卻會危害農田，如鼴鼠。土壤動物對環境變化反應敏感，物種組成和生存密度會隨著環境的變化而改變。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境監測的手段，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，對地下環境起到改造作用，因而被稱為“生態系統工程師”。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，促進土壤整體結構形成。

2. 土壤動物對環境污染的凈化。土壤改良和土壤污染的生物修復已成為當前研究的熱點,我國已有很多學者研究蚯蚓對污染土壤的修復。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，用蚯蚓修復重金屬污染的土壤具有一定的應用價值，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,并通過改變其形態或形成絡合物的方式降低污染物的毒性。跳蟲耐受重金屬的主要機理是它們能通過兩條途徑將進入體內的金屬排出體外：將彌散到整個身體中的金屬慢慢排泄掉；其中腸上皮細胞內可形成不溶性顆粒，儲存有毒的金屬物質。當跳蟲蛻皮時中腸上皮細胞脫落，金屬物質隨之通過糞便排出體外。

3. 土壤動物在物質分解和養分循環中的作用。 在陸地生態系統中，土壤生物區系是分解者食物網的重要組成部分，并且是分解養分、礦化等生態過程的主要調節者。它既是消費者又是分解者，通過其自身的活動擔負著分解有機質，推動自然界物質循環的重要作用。國內很多研究者關注土壤動物群落在凋落物分解過程中的變化及其數量和類群特征與分解的關系。土壤動物在其生命活動中，通過食物鏈(植物殘體、微生物、腐殖質和水等)不斷從環境中吸收富集必要的營養和礦質元素，同時不斷地將體內未被消化吸收的物質排出。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元素轉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“生態系統工程師”，通過改變土壤結構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系。蚯蚓和線蟲的關系更為復雜,如蚯蚓糞便可刺激食細菌線蟲增加并抑制食植物線蟲的數量。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。大量試驗證據表明，微生物在蚯蚓對有機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,土壤表面的有機殘體被運到土體內部，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在植物上, 當幼蟲出來后就吃掉這些植物, 并把它們轉化為新的土壤。彈尾蟲之所以這樣命名, 是因為當它們在尋找腐爛植物時, 能夠進行遠距離的跳躍。

土壤生物的主要類型包括：原生生物，包括細菌、放線菌、真菌和藻類；小型動物區系，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；中型動物區系，大于微型動物區系，大多數為線蟲、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。地下食物網的復雜關系,不僅對土壤生態系統具有重要意義，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構的差異，進而影響草食動物的數量和組成。

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生明顯的變化，凋落物中個體總數和類群總數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程，還可以增加群落的物種多樣性。