土壤动物的现状及发展趋势

沈阳师范大学化学与生命科学学院 王鸣达

土壤动物的现状及发展趋势

沈阳师范大学化学与生命科学学院 王鸣达

一、我国土壤动物生态地理研究发展现状

我国古代就有一些涉及土壤动物的零星资料，如在《尔雅》、《本草纲目》等资料中对蝼蛄、蚯蚓(地龙)、蚁和蛴螬等动物的描述，散见于一些古籍中，但未进行系统的整理。新中国成立以后，虽然有一些涉及土壤动物的报道，如蚯蚓、跳虫、螨类、蜘蛛、线虫、金龟子等，主要注重种的描述、区系调查和生活史等方面，没有真正从土壤动物生态学的角度开展研究。关于土壤动物的生态研究即生态地理研究，国际上已有50多年的历史，我国开始土壤动物生态研究时，国外土壤动物研究已形成较完整的学科体系。我国学者借鉴国外先进的经验和方法，使土壤动物的生态研究得到迅速发展。

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。

常见的土壤动物有蚯蚓、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染的指示生物。

二、土壤动物与全球变化

全球变暖的趋势日益显著，而土壤动物对生态系统的碳循环有着重要的调节作用。目前，关于全球气候变化背景下不同土地利用方式下土壤呼吸的研究较多，但关于土壤动物对土壤呼吸影响的报道较少，而这又是查明土壤温室气体（CO2、CH4、NO2）排放机制的关键。另外，气候变化已经导致土壤动物群落发生了相应的变化。从全球角度分析，气候变暖、CO2浓度升高、酸雨、氮沉降等对土壤动物群落产生了相应的影响，土地覆被与土地利用变化改变土壤动物生存环境，并对土壤动物群落结构产生影响。提高CO2浓度可以增加小麦田杂食线虫的多度及线虫的成熟度指数（MI）和结构指数（SI）。鼎湖山生物圈保护区模拟野外氮沉降样地进行的土壤动物群落对氮施加的响应研究发现土壤动物的密度、类群多度和多样性指数随林型不同而异，所有变量在常绿阔叶季雨林增加氮量情况下均降低了，而在针阔混交林恰恰相反。在持续大量氮沉降的作用下，土壤动物向土壤深层趋避，显示了氮处理的负效应。氮沉降的阈值效应和累积效应也都符合中度干扰理论。线虫和蚯蚓对土壤示踪气体（CO2和N2O）的影响研究，发现线虫或蚯蚓的个体数量增加都会增加土壤两种气体的排放量。长江河口潮间带开垦对线虫群落的影响研究显示线虫密度没有显著变化，但是群落结构变化显著。开垦后植食和杂食线虫比例增加，而食细菌和捕食性线虫比例减少。开垦陆地环境比潮间带湿地线虫斑块分布现象更显著。下辽河平原不同土地利用方式下(撂荒、林地、旱田、水田)土壤微节肢动物群落结构受季节变化影响，但土地利用方式不影响群落结构的季节变化规律。尽管土壤动物在生物地球化学循环中起到重要的作用，且欧洲和美洲已经进行了较多土壤动物对全球变化的响应研究，但是国内却很少有相关研究，主要是由于缺乏全球变化研究所需的野外设备和试验设计。

三、未来研究展望

当前，地下生态系统作为系统结构、功能与过程研究中最不确定的因素，已引起越来越多的学者关注。土壤动物作为地下生态系统中的重要组成部分，其相关研究具有紧迫性和必要性。未来土壤动物生态地理研究将在以下几个方面亟须关注。

1. 分子生物学技术在土壤生物多样性研究中的应用。提高土壤动物分类精度，深入研究土壤动物分布与地理环境的密切关系，并能在受损系统中通过土壤动物物种乃至耐受物种的生理学变异进一步揭示土壤动物的环境指示意义。

作为生命存在的基础，生物分子的结构、功能、数量及存在部位的异常和一些重要的生化反应或过程紊乱均可导致疾病的发生。所以说，生物化学与分子生物学在基础医学和临床医学中起着重要作用。 随着现代科学的迅速发展，生物化学与分子生物学的课程已经从以物质代谢为中心的传统教学模式转移到了以基因信息传递以中心的现代分子生物学的新型知识框架。为此，生物化学的教学除了交代物质代谢之外，还应重点地介绍分子生物学的基本知识和实验技能，介绍生物大分子的结构与功能的关系，基因信息传递。同时联系临床实践，介绍如何在分子水平上认识、诊断和治疗人类疾病。生物化学与分子生物学既是生命科学的基础，又是生命科学的前沿。生物化学与分子生物学在分子水平探讨生命的本质，即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节。生物化学与分子生物学是目前自然科学中进展最迅速、最具活力的前沿领域。

2. 土壤动物多样性在生态系统中的功能及机理研究。土壤动物物种丰富，从物种角度揭示其功能作用的难度较大，不同土壤动物类群的功能和作用机理也有待于进一步研究。此外，相关研究方法也有待发展和完善。

3. 地上与地下生态系统的交互作用研究，揭示微观自然地理系统中的过程和机制。包括土壤动物对微生物及食物网中其他生物类群间的正、负反馈机制研究，土壤动物对地上部分植物、植食动物的影响，以及土壤动物对地上部分变化的响应等。

4. 干扰、污染、生物入侵、全球气候变化等对土壤动物群落及其功能的影响研究，预测和实现生态系统中物质循环的可持续性。

此外，我国土壤动物生态研究虽然取得了可喜的进展，但从研究成果来看，由于其起步较晚，与其他研究领域相比还很薄弱。从全国范围来看，对土壤动物生态研究的地域不平衡，已有的研究主要集中在东部，西部较少，因此，应加强我国西部地区，尤其是西藏、新疆、青海、甘肃等地的土壤动物生态研究。