2024年5月，上海市生态环境局、上海市环境科学院、区生态环境局联合复旦大学专家团队在崇明本岛开展了一场意义非凡的土壤动物生物多样性调查，共记录土壤动物4302种，其中采用eDNA技术调查到的土壤动物占比98%以上。此次调查不仅是华东地区县级行政区的首次土壤动物调查，更是一次全面系统地揭示崇明岛土壤动物多样性及其生态功能的科学探索，填补了崇明岛在该研究领域的空白。
土壤动物作为陆地生态系统的重要组成部分，包括原生动物、线虫、螨类、跳虫、蚯蚓、蜘蛛等众多类群，它们与土壤微生物和植物根系共同构成了地下生物群落，是生态系统物质循环和能量流动的关键驱动者。而春末夏初，正是土壤动物活动最为活跃的时期，气温适宜、降雨充沛、土壤湿度适中的环境条件，为它们提供了绝佳的生存舞台，也为此次调查提供了最佳时机。
崇明岛土壤动物调查样点地理位置
为了确保调查的科学性，工作团队依据生态环境部颁布的相关技术导则，将崇明岛划分为25个10×10千米的网格，涵盖了绿林地、城市公园、农田、河湖滨岸等不同土地利用类型，共计50个样区。在调查过程中，团队采用了系统采样与形态学鉴定相结合的方法，设置了标准样方，挖取一定体积的土壤，通过手筛法与分离漏斗法筛分出大中型土壤动物，并详细记录了土壤湿度、pH值等环境因子，同时在实验室分析了土壤有机质含量、重金属浓度等，力求全方位掌握土壤动物的生存环境。
“土壤动物的种群密度和物种多样性在春末夏初达到高峰，许多土壤无脊椎动物如蚯蚓、蜈蚣、甲虫幼虫等正处于生长繁殖的活跃阶段，能够最大程度地代表该区域的土壤动物群落结构。”复旦大学二级教授、生命科学学院副院长、长江学者特聘教授聂明说，“此外，这个季节的土壤理化条件相对稳定，避免了冬季土壤冻融、夏季干旱等极端环境对土壤动物分布和活动模式的影响，从而提高调查结果的代表性和可信性。”
环毛蚓Pheretima tschiliensis
环毛蚓（Pheretima sp.）是此次调查记录到的最具代表性的土壤动物之一。这种属于单向蚓目的生物，体长10-15厘米，呈长圆筒状，体色多为红褐色或深褐色，具有明显的环带，偏好湿润、富含有机质的环境，广泛分布于农田和绿林地。环毛蚓在土壤生态系统中发挥着关键作用，它广泛参与土壤有机质的分解和养分循环，对于改善土壤通气性、促进养分循环、增强土壤肥力具有重要生态价值，是土壤健康的指示物种，反映出农田、绿地土壤状况良好。
除了环毛蚓，绿林地中还以鞘翅目昆虫的高丰度为特点，如金龟子，它们通过捕食小型动物或分解有机残渣，为生态系统的稳定性作出贡献；河湖滨岸区域的纤毛虫类十分丰富，这些微小生物在水土交界面参与了重要的养分循环过程；而在城市公园，由于环境压力较大，土壤动物的多样性整体较低，膜翅目蚂蚁等适应性强的物种在此扮演了重要角色，其构建的巢穴有助于优化局部土壤结构。
为了弥补形态学方法的不足，提升土壤动物生物多样性调查的全面性，工作团队还利用了eDNA（环境DNA）技术，纪录到了4250种土壤动物。eDNA技术是一种通过检测环境中遗留的皮屑、粪便、组织碎片等DNA片段来识别物种的方法，能够在不直接捕捉生物的情况下识别物种，尤其适用于传统方法难以检测的微小生物或隐匿性生物。
Scolopendra pinguis
在实验室中，工作人员通过收集、过滤、提取，利用特定引物扩增，并通过高通量测序比对数据库，最终确认了大量物种存在于土壤的隐藏世界。其中，Scolopendra pinguis（蜈蚣的一种，相关文献未见中文名称）是利用eDNA方法记录到的代表性物种之一。该物种属于蜈蚣目，体长可达10-15厘米，呈红棕色或深棕色，具有21-23对步足，最后一对特别粗大，头部具发达的毒腭，能够捕食小型节肢动物。S. pinguis通常生活在湿润的落叶层、腐殖质丰富的土壤或石块下，具有极强的隐蔽性和攻击性，是土壤生态系统中的顶级捕食者，在维持食物链平衡方面发挥重要作用。该物种的发现，反映了绿林地的生态完整性，并揭示了崇明岛绿林地的高物种丰富度，表明森林生态系统健康状况良好，绿林地的土壤动物种类较丰富，崇明生态系统相对稳定，具备较好的生物多样性保护价值。
据了解，本次调查是第一次全面覆盖崇明岛的土壤动物多样性调查，通过形态学记录到中大型土壤动物52种，采用eDNA技术调查到土壤动物4250种。首次全面系统地揭示了崇明岛主要土地利用类型下的土壤动物多样性，填补了崇明岛在土壤生物多样性研究领域的空白，并揭示了不同土地利用类型下土壤动物的群落结构存在显著差异。
调查结果显示，农田的土壤动物多样性高于绿林地和城市公园，在所有土地利用类型中，节肢动物门的种类和个体数量均占据主导地位，充分展示了其在分解有机质、捕食以及生态调节中的关键作用；此外，有机质含量和土壤湿度，对土壤动物群落结构也具有重要影响。这些研究结果为土壤生态系统的管理和保护提供了科学依据。
“与其他地区相比，崇明岛的土壤动物群落生境具有明显的差异化。调查显示，崇明农田的蚯蚓密度更高，这可能与岛屿土壤肥力管理的独特方式有关，而在城市公园和河湖滨岸，需通过减少人为活动的干扰，创造更多自然化的土壤生境。”聂明教授说。
据介绍，崇明岛生物多样性调查是上海全市生物多样性调查项目中率先启动的项目，更是崇明世界级生态岛第五轮三年行动计划“守护湿地生态系统”项目中的重要部分。此次土壤动物多样性调查，不仅整合了新型eDNA技术与传统方法，还揭示了人类活动对土壤动物的影响以及土壤动物多样性的区域特征，阐明了环境因子对土壤动物分布格局的影响，为土壤生态系统的健康评估和长期监测提供了基线数据，对优化土地利用政策提供参考，进一步增强了人们对生物多样性和生态系统服务重要性的认识。
聂明教授还透露，接下来，工作团队将持续建立土壤动物多样性的动态监测机制，对土壤动物及其生境进行长期监测，同时，针对关键生境如城市公园、河湖滨岸等优化管理措施，持续推进土壤生态系统的健康，为崇明世界级生态岛的建设贡献更多科学力量。
记者：杨佳祺
编辑：焦倩倩
责编：李琳、焦倩倩
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