CHƯƠNG 6: BẠC MÀU ĐẤT SINH HỌC
6.1.3. Động vật đất (Fauna)
6.1.3.1. Khái niệm về động vật đất
Nói một cách chung nhất, thì tất cả những động vật có hoạt động sống phụ thuộc hoặc có liên quan ít hay nhiều tới môi trường đất đều gọi là động vật đất.
Như vậy thì thế giới của động vật đất vô cùng phong phú và đa dạng. Chúng gồm đại diện của hầu hết các ngành động vật không xương sống từ đơn bào đến đa bào và cả đại diện của động vật có xương sống.
Tuỳ thuộc vào thời gian và mức độ gắn bó vào môi trường đất và tuỳ theo vai trò của chúng đối với các quá trình sinh học trong môi trường này mà có thể xếp động vật đất theo các nhóm đặc trưng, không đặc trưng hay tạm thời. Cấu trúc của động vật đất được chia ra theo nhiều dạng. Ngoài chia theo nhóm ra còn có các dạng chia khác: theo phân loại tự nhiên, theo đặc điểm dinh dưỡng, theo đặc điểm hô hấp…Hiện nay, việc phân chia động vật đất theo kích thước của chúng chưa thống nhất nhưng có ưu điểm là dễ diễn tả sự thích nghi của chúng đối với môi trường sống trong đất. Các nhà khoa học chia động vật đất ra động vật bé (microfauna), động vật trung bình (mezofauna) và động vật lớn (macrofauna).
6.1.3.2. Quan hệ giữa động vật đất và môi trường đất
Đất là môi trường đặc thù gồm 3 thể rắn, lỏng và khí, trong đó thể rắn là chủ yếu. Thể
rắn gồm các hạt vô cơ và các hạt hữu cơ. Đối với động vật đất đây là môi trường sống đa hạt, với hệ thống khe hở chiếm 20- 30 % thể tích chung của đất. Trong hệ thống khe hở này luôn luôn chứa không khí và nước. Nước chứa các chất vô cơ và hữu cơ hoà tan; không khí luôn gần như bão hoà hơi nước và các chất khí đặc biệt khí cacbonic và ôxy. Như vậy rõ ràng đất là môi trường 3 thể cho động vật đất.
Do cấu tạo của đất mang đặc thù riêng như một môi trường trung gian cho nhiều sinh vật chuyển từ môi trường nước sang môi trường cạn. Thực vậy, nhiệt độ trong đất biến thiên liên tục nhưng không lớn như không khí khí quyển, ngược lại ổn định hơn trong môi trường nước. Trong đất sinh vật sống theo một chế độ nhiệt khá ổn định và giữ cho sinh vật không bị mất nhiệt - khác với sự sống trong môi trường nước hay môi trường cạn. Trong đất ánh sáng trực tiếp từ mặt trời giảm đi nhiều làm cho chức năng như sinh sản, hô hấp, dinh dưỡng không bị thay đổi đột ngột. Chính nhờ tính chất trung gian này mà các động vật nguyên thuỷ cổ đại dần dần thích nghi với môi trường sống trên cạn để sau đó chiếm lĩnh khoảng không gian bao la.
Để tồn tại, phát triển và tiến hoá các động vật phải có biến đổi thích nghi với môi trường đất. Trước hết là thích nghi về sự thiếu hụt nước so với môi trường thuỷ vực, động vật đất cần có biện pháp chống lại mất nước như vỏ cứng, dầy;
thức ăn chứa nhiều nước đồng thời chất thải ít nước như vón hòn, tạo khối… Để chống mất nhiệt thì cơ thể của chúng phải tích luỹ nhiều mỡ.
Hướng thích nghi cho di chuyển của động vật đất rất cao. Chính vì thế để di chuyển thụ động trong hang chúng biến đổi cơ thể cho phù hợp với chui luồn.
Cũng có thể để di chuyển chủ động như vậy chúng cần tự làm các đường đi như đào hang. Cũng có loài kết hợp cả 2 phương thức di chuyển trên như giun đất.
Động vật đất có các hình thái di chuyển khác nhau như bầy đàn, riêng lẻ, xuống thẳng đứng hay trên mặt đất, vào ban đêm hay ban ngày…
6.1.3.3. Các nhóm động vật đất
Trong phần này chúng tôi giới thiệu các nhóm động vật đất có vai trò nhất định đối với sự hình thành đất và độ phì nhiêu của đất mà ta hay gặp.
a. Động vật nguyên sinh (Protozoa)
Động vật nguyờn sinh là nhúm sinh vật đơn bào, kớch thước từ vài àm đến vài cm thuộc động vật bé (microfauna). Có động vật nguyên sinh tự dưỡng, dị dưỡng (lấy thức ăn hoà tan) như trùng roi, cũng có loài giống như động vật - tiêu hoá xác vi sinh vật, tảo (tiêm mao). Kiểu sống của chúng đa dạng, trong nước (trùng bánh xe - Habrotrochapusilla mimetica) hoặc hô hấp ôxy tự do như tuyến trùng (Nemada). Trong đất có rất nhiều động vật nguyên sinh, ta có thể dễ dàng gặp như: amip (Amoeba polydia), trùng chân giả vỏ cứng (Cyclopyxis kahli), tiêm trùng mao (Monas vivipara), trùng bào tử (Mnolia tetraodon), trùng đế dày (Clopidium colpada)…(Hình 3.8).
Trong đất canh tác và đất đồng cỏ vùng ôn đới tiêm mao amip (Amoeba) không nhiều (khoảng trên dưới 5 g/ m2 đất, ngược lại trong đất vùng khí hậu lạnh có khá nhiều (đến 20 g/ m2 đất). Động vật nguyên sinh không đóng vai trò lớn trong quá trình phân huỷ chất hữu cơ thông qua ăn và trung chuyển vật chất trong quá trình hình thành đất như hấp thu nitơ và nhào trộn các hợp chất chứa đạm.
Động vật nguyên sinh ăn vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tảo và xác vụn hữu cơ. Nhờ cộng sinh với vi khuẩn nên chúng có thể tiêu hoá được cenlulo. Chúng cũng tham gia trực tiếp vào quá trình giải phóng nitơ qua phân huỷ thân giả của nấm. Sản phẩm cuối cùng của quá trình trao đổi nitơ là amôniắc. Hoạt động tiêu hoá của động vật nguyên sinh đồng thời cũng kích thích quá trình giải phóng phosphat.
Hình 6.8. Nguyên sinh động vật (Phan Trọng Cung, 1979)
1 - Trùng amip (Amoeba polypodia) 4 - Trùng bào tử (Mnobia tetraodon)
2 - Trùng chân giả có vỏ cứng (Cyclopyxis kahli) 5 - Trùng đế giày (Colpidium colpada)
3 - Trùng tiêm mao (Monas vivipara)
b. Giun tuyến trùng (nematoda)
Tuyến trùng thuộc động vật bé. Sự phát triển của chúng trong đất phụ thuộc vào lượng xác hữu cơ và thực vật với bộ rễ của chúng. Tuyến trùng thường tập trung ở vùng có nhiều xác hữu cơ thối rữa và số lượng của chúng phụ thuộc vào cường độ giải phóng axit cacbonic. Tuyến trùng có loài ăn vi thực vật hoại sinh, tảo và các xác hữu cơ từ thực vật bậc cao. Có loài ký sinh, ăn thịt, ăn động vật nguyên sinh khác. Khả năng ăn và tiêu hoá của tuyến trùng nói riêng giun tròn nói chung là rất lớn. Ví dụ loài Rhabditis mỗi ngày tiêu hoá lượng thức ăn lớn gấp 10 lần cơ thể chúng (15 mg).
Hơn 1/3 lượng tuyến trùng ăn vi thực vật, tham gia trực tiếp phá huỷ mô tế bào thực vật (tiết dịch) mở đường cho động vật không xương sống xâm nhập vào cơ thể cây xanh gây bệnh (Banuge, 1963).
c. Bọ nhảy
Bọ nhảy thuộc lớp chân khớp, về kích thước thuộc động vật bé. Có ý nghĩa hơn cả là nhện và côn trùng. Về số lượng của chúng không có nhiều trong đất so với những động vật khác.Trên hình (3. 9) là một số động vật bé trong đất.
Vai trò của bọ nhảy đối với đất là nghiền nhỏ xác sinh vật thông qua ăn và tích luỹ phần thải ra ngoài dưới dạng các cục hay hạt chứa nhiều chất dinh dưỡng trong tầng đất mùn (A1, A2). Đặc biệt, các nghiên cứu cho thấy vi sinh vật phân giải cenlulo có nhiều trong hệ thống tiêu hoá cũng như trong phần thải của bọ nhảy.
Chế độ nước- không khí ảnh hưởng rất lớn tới bọ nhảy, nhìn chung là nhện thích ứng với môi trường thiếu nước tốt hơn là côn trùng. Điều này có thể thấy rõ qua số liệu ở bảng 3.4.
Hình 6.9. Động vật đất nhỏ
a- Bọ nhảy Rhagidia ; b 1,2- Bọ nhảy Haploderma; c- Bọ cạp Neobisium;
d, e- Rết Polychaeta; f, g- Thân đốt Collembola; h- Bò vừng Anisophia; i- Izopoda
Bảng 6.4. Quan hệ giữa độ ẩm và tỷ số số lượng côn trùng và bọ nhảy trong đất Độ ẩm đất (%) Tỷ số côn trùng: nhện
63 61 57 23 19 11
1: 1,5 1: 2,3 1: 2,4 1: 3,2 1: 5,3 1: 8,8
Nguồn: Margowski và Prusinkiewicz d. Ve giáp và ve bét
Ve giáp (Oribatei) cùng với bọ nhảy là thành phần động vật nhỏ tham gia vào quá trình phá huỷ xác thực vật, ăn nấm và các thành phần của cây xanh.
Trong đất ve giáp có mật độ khá lớn hàng chục ngàn cơ thể trên một mét vuông đất. Chúng di chuyển theo chiều thẳng đứng và chiều nằm ngang. Theo đặc điểm dinh dưỡng các ve giáp được chia ra các nhóm: hoại sinh, ăn nấm, ăn thịt, ăn xác chết hay tạp dưỡng. Chúng tiêu hoá lượng thức ăn chỉ bằng 1/ 10 trọng lượng cơ thể. Do số lượng lớn nên phần mà chúng thải là không ít.
Ve bét gồm nhiều nhóm, ví dụ: Mosostigmata, Astigmata…Chúng là những động vật ăn thịt, ăn xác chết. Trong số các thức ăn của ve bét có cả bọ nhảy, bọ đuôi nguyên thuỷ, giun tròn, giun trắng…Vai trò quan trọng của ve bét là phân huỷ xác thực vật tạo chất dinh dưỡng trong tầng thảm mục dưới rừng và trong hệ sinh thái đồng ruộng.
e. Giun trắng (Enchytraeidae)
Giun trắng là động vật trung gian giữa động vật nhỏ và động vật trung bình (giữa tuyến trùng và giun đất), có thể xếp là động vật trung bình. Chúng đòi hỏi có môi trường giống tuyến trùng nhưng hoạt động giống giun đất. Chúng có vai trò nhào trộn chất hữu cơ với phần khoáng của đất và tích luỹ lượng lớn các cục đất thải với tỷ lệ hữu cơ cao. Chúng nghiền các mô tế bào và tiếp tục biến đổi trong thành ruột. Trong đất canh tác có thể đạt 8- 14 ngàn cá thể trên 1 m2. Ở đất trồng cỏ thâm canh còn cao hơn nhiều (hơn 20- 30 ngàn cá thể trên 1 m2). Đặc biệt, giun trắng có thể phát triển trong đất chua, nghèo dinh dưỡng như đất sa mạc, đất potzon. Cũng có thể thấy chúng bám theo tảo thành đám ở vùng đất ngập thuỷ triều.
f. Giun đất
Giun đất là động vật hoại sinh, thuộc động vật trung bình (mezofauna).
Theo vị trí cư trú, ta thấy có loài chuyên sống ở lớp đất mặt, có loài sống sâu dưới đất và có loài sống lưng chừng giữa những loài trên.
Giun đất tham gia vào quá trình phân huỷ xác hữu cơ, chuyển hoá thành mùn và chất khoáng. Trong ống tiêu hoá của giun người ta thấy có nhiều loại dịch và men tiêu hoá, chính nhờ vậy mà xác hữu cơ sau khi được nghiền nhỏ tiếp tục được phân huỷ.
Giun yêu cầu đất có độ ẩm phù hợp, giàu thức ăn, phản ứng trung tính hoặc ít chua. Khi đất có pH nhỏ hơn 4,5 giun đất phát triển rất kém. Sự phân bố của giun đất trong các loại đất rất khác nhau (hình 3.10). Trong đất đồng cỏ vùng ôn đới khối lượng giun đất có thể lên 1000- 4000 kg/ ha. Ngược lại ở đất trồng trọt chỉ đạt 50- 500 kg/ ha.
Hình 6.10. Mật độ quần thể giun đất Lumbricus terrestris trong các loại đất (Theo Guilda)
Hình 6.11. Lát cắt hang giun (theo Tischlerim) a. Trứng b. Ấu trùng
Rất có ý nghĩa là việc giun đào hang lấy đất ăn và thải "phân giun" (hình 3.
11) Các hạt đất đã qua bụng giun là những đoàn lạp lớn (macroaggregates) rất giàu và đầy đủ thành phần dinh dưỡng (N, P, K, Ca, Mg…) đến mức ta có thể xem là những viên phân. Các nhà khoa học đã tính rằng nếu trong đất có 150 cá thể trên 1 m2 thì hàng năm có tới hơn 120 tấn viên phân giun trong đó 20 tấn được đùn lên khỏi mặt đất (theo Nguyễn Kim Vũ). Giun đất tạo ra một hệ thống "hang"
có thể chiếm tới 2/ 3 thể tích khe hở chung của đất (Uggla, 1976), rất có lợi cho chế độ không khí - nước - nhiệt nhất là trong đất nặng. Do có nhiều tác dụng như vậy nên giun đất được ví là "anh thợ cày cần mẫn".
g. Cuốn chiếu (Diplopoda)
Cuốn chiếu là động vật hoại sinh, kích thước trung bình (mezofauna), có nhiều chân (chân kép). Chân kép giữ vai trò di chuyển nhưng đồng thời tham gia vào quá trình nghiền thức ăn ban đầu tạo thuận lợi cho quá trình tiêu hoá và phân huỷ tiếp theo dưới hình thức cộng sinh với vi khuẩn khác nhau. Nhiều chất khoáng trong quá trình phân huỷ này cuối cùng cũng được tích luỹ trong cơ thể và trên bộ vỏ bao quanh cơ thể. Thức ăn của cuốn chiếu chủ yếu là mùn thực vật.
Cuốn chiếu rất phát triển ở vùng nhiệt đới và nhiệt đới ẩm trong lớp thảm mục. Chúng cũng phát triển mạnh ở cả nơi khô và nóng như vùng đất xám bán khô hạn ở Việt Nam hay vùng sa mạc.
h. Mọt ẩm (Oniscoidea) và ấu trùng bọ cánh cứng (Diptera)
Mọt ẩm thuộc động vật trung bình, phần lớn là hoại sinh, có vai trò quan trọng trong quá trình phân huỷ bước đầu tầng thảm mục (gồm thân, cành, lá rụng) của rừng lá rộng.
đất thịt nặng đất thịt t/bình đất thịt nhẹ phù sa cát rời
a
b
Mọt có đặc điểm dinh dưỡng và sinh thái gần giống cuốn chiếu (Hình 3.7) nhưng khả năng tiêu hoá lớn hơn nhiều, đạt hiệu suất cao (30- 70 %). Phương thức phân huỷ xác thực vật của mọt giống giun đất, tuy nhiên chúng chỉ tập trung ở lớp trên đất mặt, mà không kéo sâu xuống.
Nhiều nhóm sâu bọ hai cánh cứng không gắn bó suốt vòng đời trong đất nhưng ở giai đoạn ấu trùng (Hình 3.12) lại sống trong đất và có vai trò nhất định trong môi trường này. Đó là các họ ruồi, họ muỗi (Tipulidae, Bibionidae, Lycoriidae…). Chúng hoạt động mạnh ở lớp đất mùn, ảnh hưởng tới thành phần hoá học của các hợp chất hữu cơ.
Hình 3.12. Ấu trùng sâu bọ cánh cứng k. Kiến và mối
Kiến và mối là những động vật đất trung bình và nhỏ.
Vai trò của kiến và mối đối với đất là "gặm" xác thực vật và nhào nặn với phần khoáng của đất và tích luỹ chất hữu cơ. Trong ống tiêu hoá của chúng tiết ra các chất men tiêu hoá phân huỷ cenlulo đồng thời lại có cả vi khuẩn cộng sinh do đó hiệu suất tiêu hoá rất cao (60- 80 %). Ngoài ra trong quá trình sống hệ thống đường đi mà chúng tạo ra cũng là điều kiện vật lý có lợi cho cây trồng và các sinh vật khác phát triển.
l. Động vật lớn (macrofauna)
Trong số động vật lớn có ý nghĩa nhất là các động vật máu lạnh như chuột chù, chuột chũi…thậm chí cả thỏ rừng. Vai trò chính của chúng đối với đất là làm rời các khối đất, di chuyển vật liệu đất xuống đôi khi rất sâu, đồng thời làm tơi đất. Đường đi của các động vật này trong đất được gọi là hang chứa nhiều chất hữu cơ do chúng nhào lẫn trên xuống. Những hạt đất chúng đào lên vừa có tính dính cao hơn bình thường vừa là những hạt kết tốt. Chất thải của các động vật này rất giàu và cân đối chất dinh dưỡng dễ tiêu góp phần làm tăng độ phì nhiêu của đất..