土壤动物在生态循环系统中的作用

沈阳师范大学化学与生命科学学院 王芳

土壤动物在生态循环系统中的作用

沈阳师范大学化学与生命科学学院 王芳

土壤的理化性质也直接影响到土壤动物的多样性与分布，土壤动物反作用于土壤，它们在有机质的分解、养分循环、改善土壤结构和土壤肥力方面扮演着十分重要的角色。

一、土壤动物在生态系统中的功能作用

1. 土壤动物对土壤环境的营造和改变。土壤动物活动使土壤的物理性质(通气状况)、化学性质(养分有效性)以及生物化学性质(微生物活性)均发生变化，对土壤形成及土壤肥力发展有重要作用。

土壤动物是土壤中和落叶下生存着的各种动物的总称。土壤动物作为生态系统物质循环中的重要消费者，在生态系统中起着重要的作用，一方面积极同化各种有用物质以建造其自身，另一方面又将其排泄产物归还到环境中不断改造环境。

常见的有蚯蚓、蚂蚁、鼹鼠、变形虫、轮虫、线虫、壁虱、蜘蛛、潮虫、千足虫等。有些土壤动物与处在分解者地位的土壤微生物一起，对堆积在地表的枯枝落叶、倒地的树木、动物尸体及粪便等进行分解。细菌的繁殖能使枯枝落叶软化，从而增加适口性；枯枝落叶经土壤动物吞食变成粪便排出后，又便于微生物的分解。一部分土壤动物是自然界“垃圾”的处理者；另一部分土壤动物是以其他动物为食物的捕食者，构成土壤中的食物链和食物网。蚯蚓能大量吐食土壤，分解有机质提高土壤肥力，促进土壤团粒结构的形成，改善土壤物理性质。然而，一些土壤动物却会危害农田，如鼹鼠。土壤动物对环境变化反应敏感，物种组成和生存密度会随着环境的变化而改变。借此可以利用土壤动物物种组成和生存密度的变化作为环境监测的手段，如蚯蚓便是放射性污的指示生物。

大型土壤动物，如蚯蚓、白蚁等的挖洞、筑穴活动能够减小土壤容重，增加土壤的持水能力，提高土壤孔隙度，增大土壤水分渗透率，对地下环境起到改造作用，因而被称为“生态系统工程师”。另外，通过大型土壤动物的掘穴、垂直运动和采食活动可以混合不同层次土壤，改变土壤层次，促进土壤整体结构形成。

2. 土壤动物对环境污染的净化。土壤改良和土壤污染的生物修复已成为当前研究的热点,我国已有很多学者研究蚯蚓对污染土壤的修复。蚯蚓活动可以改变土壤中重金属的生物有效性。蚯蚓对重金属有一定的耐受性和富集能力，用蚯蚓修复重金属污染的土壤具有一定的应用价值，但蚯蚓对不同重金属的耐受性和富集能力是有限度的。

跳虫与蚯蚓有相似的特点,某些种类的跳虫对重金属有很强的耐受力，它们能不同程度地吸收这些污染物,并通过改变其形态或形成络合物的方式降低污染物的毒性。跳虫耐受重金属的主要机理是它们能通过两条途径将进入体内的金属排出体外：将弥散到整个身体中的金属慢慢排泄掉；其中肠上皮细胞内可形成不溶性颗粒，储存有毒的金属物质。当跳虫蜕皮时中肠上皮细胞脱落，金属物质随之通过粪便排出体外。

3. 土壤动物在物质分解和养分循环中的作用。 在陆地生态系统中，土壤生物区系是分解者食物网的重要组成部分，并且是分解养分、矿化等生态过程的主要调节者。它既是消费者又是分解者，通过其自身的活动担负着分解有机质，推动自然界物质循环的重要作用。国内很多研究者关注土壤动物群落在凋落物分解过程中的变化及其数量和类群特征与分解的关系。土壤动物在其生命活动中，通过食物链(植物残体、微生物、腐殖质和水等)不断从环境中吸收富集必要的营养和矿质元素，同时不断地将体内未被消化吸收的物质排出。在微生物的分解和综合作用下，土壤动物的残体和其排泄物中的化学元素转化为土壤中的有效成分而被植物吸收利用。

二、土壤动物与其他生物的互作

1. 土壤生物之间的相互作用。土壤动物包括大型土壤动物如蚯蚓、马陆、蜈蚣、白蚁等；中型土壤动物如，螨类、跳虫等和小型土壤动物如原生动物、线虫等。中型土壤动物能够捕食线虫等小型土壤动物；大型土壤动物作为“生态系统工程师”，通过改变土壤结构而改变资源的可利用性。线虫和原生动物、部分螨类、跳虫、线蚓等与微生物也存在竞争关系。蚯蚓和线虫的关系更为复杂,如蚯蚓粪便可刺激食细菌线虫增加并抑制食植物线虫的数量。土壤动物中的蚯蚓、线虫对微生物具有选择性取食作用。微生物广泛分布在蚯蚓消化系统。大量试验证据表明，微生物在蚯蚓对有机物降解及同化中起着重要作用；伴随蚯蚓的取食、排泄和挖掘活动,土壤表面的有机残体被运到土体内部，下层土壤被运至土表。蚯蚓的这些活动给土壤微生物的传播提供了条件。螨虫和弹尾虫的数量最多 、弹尾虫状如昆虫, 这种虫实际上是用嘴巴开道, 在地下植物的洞穴间活动的。有八条腿的微小螨虫将卵产在植物上, 当幼虫出来后就吃掉这些植物, 并把它们转化为新的土壤。弹尾虫之所以这样命名, 是因为当它们在寻找腐烂植物时, 能够进行远距离的跳跃。

土壤生物的主要类型包括：原生生物，包括细菌、放线菌、真菌和藻类；小型动物区系，为体长小于100微米的动物，包括原生动物、线虫、小扁虫、轮虫和缓步类动物，都以微生物为食，在枯枝落叶层和土壤的水膜中活动；中型动物区系，大于微型动物区系，大多数为线虫、螨、弹尾虫、原尾虫，以微生物和腐物等为食；大型动物区系，最普遍的为蚯蚓、蜙蚣、马陆、蛞蝓、蜗牛、蝇类幼虫、甲虫及其幼虫等，其中除蜈蚣类捕食小动物外，大都以腐物为食；巨动物区系。有大蚯蚓、鼹鼠、野兔、獾、蛇和蜥蜴等小脊椎动物，食性各异。

2. 土壤动物与植物之间的相互作用。地下食物网的复杂关系,不仅对土壤生态系统具有重要意义，而且通过土壤生物群落的相互作用对地上群落不同的植物种类产生不同的反馈作用，这样必然造成地上植物群落物种组成和结构的差异，进而影响草食动物的数量和组成。

在植物群落的不同演替阶段，土壤动物群落随植物群落演替而发生明显的变化，凋落物中个体总数和类群总数在演替顶极阶段最高，其次为中期阶段，演替初期最低。演替中期凋落物中土壤动物群落与顶极阶段最为相似。土壤动物对植被的恢复演替阶段具有一定的指示作用。半干旱典型草原地带公路路域植被自然恢复过程中，不同演替阶段土壤动物群落的类群和密度随着植被的恢复明显增加。地上部分物种组成、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动物区系的影响。草地土壤的无脊椎动物的作用不仅可以加快次生演替进程，还可以增加群落的物种多样性。