土壤動物的多樣性及對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的意義

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

土壤動物的多樣性及對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的意義

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

近年來隨著地下生態(tài)學(xué)的崛起，土壤動物的相關(guān)研究引起更大的關(guān)注。目前，土壤動物生態(tài)學(xué)的研究不論從學(xué)科的發(fā)展、資料的積累、過程研究和實(shí)際應(yīng)用等方面，都有了長足的進(jìn)展。主要涉及土壤動物區(qū)系組成、多樣性和生態(tài)分布及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系，土壤動物在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中的作用及土壤動物與微生物、植物及草食動物的關(guān)系等。

一、土壤動物群落多樣性和生態(tài)地理分布

土壤動物群落分布是土壤動物生態(tài)學(xué)研究的基礎(chǔ)，經(jīng)過近30年的努力，我國土壤動物區(qū)系調(diào)查和研究工作取得了較大的進(jìn)展。很多學(xué)者對不同地區(qū)的土壤動物群落進(jìn)行了大量的研究，到目前為止，我國從熱帶、亞熱帶到溫帶，從森林、草地、沙漠到濕地、農(nóng)田乃至城市等諸多生態(tài)系統(tǒng)都開展了土壤動物生態(tài)分布和時(shí)空動態(tài)方面的研究。大量研究表明，不同氣候帶的土壤動物群落其類群數(shù)、種類組成及個體數(shù)量存在明顯差異。 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(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(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)。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。藉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。

從我國典型生態(tài)系統(tǒng)中土壤動物群落的數(shù)量特征（表1）來看，土壤動物群落的個體數(shù)量從高緯度向低緯度有逐漸增加的趨勢，但群落指數(shù)隨緯度變化所代表的熱量、土壤、植被等環(huán)境條件變化的影響不明顯，而主要與局地環(huán)境條件具有相關(guān)性。同緯度地帶不同水分條件的森林與草地生態(tài)系統(tǒng)比較，草地生態(tài)系統(tǒng)中小型土壤動物數(shù)量較多，個體數(shù)和群落指數(shù)受水分條件的限制并不明顯。在充分發(fā)育和未擾動的土壤中，土壤動物的組成和數(shù)量具有明顯的分層性，一般隨著土層的加深而呈現(xiàn)出遞減的趨勢 ，并且類群數(shù)和個體數(shù)隨著海拔高度的增加而遞減。

二、土壤動物對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的指示意義

生態(tài)是指生物（原核生物、原生生物、動物、真菌、植物五大類）之間和生物與周圍環(huán)境之間的相互聯(lián)系、相互作用。當(dāng)代環(huán)境概念泛指地理環(huán)境，是圍繞人類的自然現(xiàn)象總體，可分為自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境和社會文化環(huán)境。當(dāng)代環(huán)境科學(xué)是研究環(huán)境及其與人類的相互關(guān)系的綜合性科學(xué)。生態(tài)與環(huán)境雖然是兩個相對獨(dú)立的概念，但兩者又緊密聯(lián)系、“水乳交融”、相互交織，因而出現(xiàn)了“生態(tài)環(huán)境”這個新概念。它是指生物及其生存繁衍的各種自然因素、條件的總和，是一個大系統(tǒng)，是由生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)中的各個“元素”共同組成。生態(tài)環(huán)境與自然環(huán)境在含義上十分相近，有時(shí)人們將其混用，但嚴(yán)格說來，生態(tài)環(huán)境并不等同于自然環(huán)境。

表1 我國典型生態(tài)系統(tǒng)土壤動物群落的數(shù)量特征

自然環(huán)境的外延比較廣，各種天然因素的總體都可以說是自然環(huán)境，但只有具有一定生態(tài)關(guān)系構(gòu)成的系統(tǒng)整體才能稱為生態(tài)環(huán)境。僅有非生物因素組成的整體，雖然可以稱為自然環(huán)境，但并不能叫做生態(tài)環(huán)境。中國生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基本原則：堅(jiān)持生態(tài)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)并舉。在加大生態(tài)環(huán)境建設(shè)力度的同時(shí)，必須堅(jiān)持保護(hù)優(yōu)先、預(yù)防為主、防治結(jié)合，徹底扭轉(zhuǎn)一些地區(qū)邊建設(shè)邊破壞的被動局面。

土壤動物群落的多樣性與土壤環(huán)境特征密切相關(guān)。不同的土壤類型中土壤動物的組成不同。土壤水文環(huán)境不同，土壤動物群落和分布也發(fā)生變化，極端的水文條件如洪水或干旱會導(dǎo)致土壤動物消失。一般來說，土壤動物和土壤有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)，與pH呈負(fù)相關(guān)。地表植被覆蓋較好的土壤中土壤動物數(shù)量較多，草地土壤動物多樣性隨退化程度加重而降低 。紫莖澤蘭入侵后，土壤動物類群數(shù)量及部分類群個體數(shù)量減少，針葉林和草地土壤動物群落多樣性、均勻度有所降低。強(qiáng)度干擾如火燒、放牧、耕作、施肥等會造成土壤動物群落多樣性降低，尤其是敏感類群(稀有類群)數(shù)量減少乃至消失，而對優(yōu)勢種數(shù)量影響不大。蚯蚓等大型土壤動物受重金屬污染的影響，產(chǎn)生毒理響應(yīng)，并且對重金屬元素具有富集作用，可以作為重金屬的有效指示生物 ，其對重金屬毒性的響應(yīng)能力為土壤污染提供早期警示信號。土壤的重金屬污染還可以導(dǎo)致土壤動物群落數(shù)量急劇減少，敏感類群消失，造成土壤動物群落結(jié)構(gòu)簡單和不穩(wěn)定。土壤動物類群和群落能夠?qū)Νh(huán)境變化做出敏感響應(yīng)，因此應(yīng)用土壤動物群落和敏感物種進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測已引起人們的重視。特別是土壤線蟲已被看作是生態(tài)系統(tǒng)變化和干擾的敏感性指示生物。