Актори колемболи з ґрунтового життя - Енциклопедія де л; навколишнє середовище

ґрунтового

Несподівана різноманітність безхребетних роїться під нашими ногами, коли ми ступаємо землею в лісі, на лузі чи в саду. Невидимі спільноти активні в землі, як у паралельному світі, з тією різницею, що цей світ дуже реальний і добре зв’язаний на поверхні. Це справді важливо для рослин, які ростуть вище. Серед безхребетних, які мешкають у ґрунті, Колембола посідає важливе місце через їх велику кількість і, отже, здатність впливати на функціонування цілої екосистеми. Вони представляють велику різноманітність форм і живуть у дуже різноманітних середовищах існування. Їх головна роль полягає в регуляції мікроорганізмів, відповідальних за розкладання органічних речовин і переробку поживних речовин, які будуть використовуватися рослинами для їх розвитку. На жаль, багато видів людської діяльності можуть змінити громади Колемболи. Це стосується, наприклад, забруднення ґрунтів металами, пестицидами, ... а також людських практик, таких як інтродукція екзотичних рослин або використання відходів для удобрення ґрунту.

1. Грунтові безхребетні, затінюють робітників

Неймовірна різноманітність існує в землі, під нашими ногами, навіть не підозрюючи про це. Дійсно, більшість великих зоологічних галузей представлені в ґрунтовій фауні. Таким чином, існує велика різноманітність розмірів і форм, починаючи від найпростіших, найменших тваринних організмів, до дощових черв’яків, які є одними з найбільших особин (табл. 1). Грунтових безхребетних класифікують на три категорії відповідно до їх розміру та ролі: мікрофауна (довжина від 4 до 200 мкм), мезофауна (довжина від 0,2 до 4 мм) та макрофауна (довжина від 4 до 80 мм) (таблиця 1).

З точки зору загальних екологічних характеристик, безхребетні макрофауни та мезофауни мають земне життя. Маленькі білі личинки, двоюрідні брати дощових черв'яків, енхітреїди, мають досить водне життя -подібно до безхребетних мікрофауни - тому що вони живуть у воді, яка утримується в порах ґрунту. Ці безхребетні розробили стратегії протистояти висиханню в посушливий період, такі як сповільнене життя або енцистінг.

Основна роль ґрунтової фауни полягає у сприянні розвитку розкладання і в мінералізація органічних речовин, таким чином забезпечуючи циркуляція поживних речовин (азот, фосфор, калій та ін.) та їх доступність для розвитку рослин на поверхні. структурування ґрунту є ще однією фундаментальною дією, що здійснюється грунтовими безхребетними.

Всі ці заходи сприяють циркуляції води і повітря в ґрунті. Таким чином, вони покращують водний режим та аерацію грунту. Вони також стабілізують його структуру, що, як правило, корисно для рослин.

У наступних розділах ми дізнаємось більше про одну з цих груп фауни - Колемболу. Колемболи, як і кліщі, - це невеликі членистоногі, яких дуже багато в грунтах. Вони сприяють функціонуванню наземних екосистем. Однак, на відміну від кліщів або дощових черв'яків, їх назва загалом невідома широкому загалу.

2. Колембола, різноманітність форм і середовищ існування

  • фурка, яка є стрибковим органом, який працює як пружинний важіль;
  • черевна трубка, яка дозволяє їм регулювати свій іонний та водний баланс, поглинаючи воду з ґрунту разом з йонами, що містяться в ній.

Існує чотири порядки Колемболи, що відрізняються своєю морфологією:

  • Ентомобріоморфи (циліндричне тіло, сегментоване довгими придатками)
  • Подуроморфи (циліндричне, сегментоване тіло, з короткими придатками)
  • Симфіплеони (сферичне тіло з довгими придатками)
  • Нееліплеони (сферичні тіла з короткими антенами)

Виставка видів колемболи морфологічні та фізіологічні пристосування до глибини та закритості середовища існування:

  • Великі, пігментовані види з високорозвиненими опорно-руховими органами (ноги, шерсть; напр .: Entomobryomorph, малюнок 4) та чутливі органи, чутливі до повітря (сенсорна щетина) та світла (очі), вибираються з відкритого середовища (наприклад, на лузі) та на поверхня землі [4].
  • У лісі та глибоко в землі переважають дрібні, сліпі, непігментовані або погано пігментовані види з невеликими локомоторними придатками (наприклад, Подуроморф, малюнок 4). Останні часто також мають певний орган чуття, чутливий до хімічних молекул, постантенальний орган, який компенсує відсутність інших органів чуття.

Більшість видів харчуються мікроорганізмами (грибами, наземними мікроводоростями, бактеріями), найчастіше грибковими нитками. Інші споживають мертві органи рослин або екскременти інших безхребетних. Треті проколюють стінки рослин і грибів і всмоктують рідини, які вони містять. Нарешті, дуже мала частка хижаків відноситься до нематод, коловерток, тардіградів чи інших колембол. Це в основному через їх трофічна активність, тобто їх пошук та споживання їжі, що Колембола буде виконувати різні функції в грунтах і це ми дізнаємось у наступному розділі.

3. Колембола, невелика, але активна

Як і більшість зацікавлених сторін ґрунтової фауни, Колембола має прямий і непрямий вплив на розкладання органічної речовини та переробка поживних речовин.

Деякі види, споживаючи мертві органи рослин (листя, хвоя коренів тощо) або екскременти інших безхребетних, сприяють дроблення відмерлого рослинного матеріалу та мінералізації органічних речовин, а також структура поверхні грунту (OF та OH горизонти гумусу, див. Малюнок 2).

Однак більша частина дроблення відмерлих органів рослин здійснюється макрофауною, а мінералізація значною мірою (70-80%) забезпечується мікроорганізмами. Так це переважно непрямий шлях, що дія пружинних хвостів буде здійснюватися на мінералізацію органічних речовин та переробку поживних речовин, і це регулюючи мікроорганізми ґрунту (бактерії та гриби):

  • Споживаючи мікроорганізми помірним способом, Колембола стимулювати ріст їхньої популяції і, отже, мінералізація органічних речовин. Але залежно від наявного виду, нитки грибів можуть надмірно споживатися колелемболою, таким чином запобігаючи надмірному розвитку певних видів, зокрема патогенних грибів.
  • Колембола поширювати також спори грибів та бактерії або через їх кишковий транзит, або шляхом прикріплення до щетини тіла (Рисунок 5).
  • Нарешті, їхні фекальні гранули є сприятливе середовище існування до розвитку мікроорганізмів.

Нарешті, навіть якщо активність пружинних хвостів загалом корисна для людини та сільськогосподарських культур, все одно необхідно вказати на існування двох видів, які вважаються шкідливими, оскільки вони споживають культурні рослини (як правило, розсаду люцерни та люцерни. Конюшина). Це Sminthurus viridis та Bourletiella hortensis. Але Sminthurus viridis, європейського походження, в основному шкідник на посівах люцерни в Австралії, куди він випадково потрапив людиною і де навряд чи у нього є хижак [3].

4. Як людська діяльність заважає Колемболі ?

Антропогенні порушення, які можуть вплинути на громади весняних хвостів, настільки різноманітні та різноманітні, що не всі з них можна розглянути в цій статті. Це найчастіше забруднення ґрунтів забруднюючими речовинами, такими як метали у високій концентрації, пестицидами, поліциклічними ароматичними вуглеводнями (ПАУ) тощо. Практики людини, такі як внесення в країну екзотичних рослин, використання відходів для удобрення ґрунтів, ущільнення ґрунту або лісу фрагментація також може бути шкідливою, не кажучи вже про руйнування ґрунту, спричинене урбанізацією. І ні! Спрінгтейли не живуть у бетоні !

4.1. Вплив металів

Грунти, забруднені металами, дуже різноманітні. Це, наприклад, старі сортувальні майданчики (кадмій, мідь, нікель, свинець, цинк), старі ливарні цехи (залізо, цинк, кадмій, мідь) або старі шахти (срібло, свинець, цинк тощо) [6], а також сільськогосподарські ґрунти (мідь) [7] або міські парки (кадмій від дорожнього руху). Забруднення ґрунту металами у високих концентраціях може зменшити чисельність та різноманітність весняних хвостів. У будь-якому випадку, це модифікує спільноти, тобто зазвичай наявні види замінюються іншими. Це, як правило, перетворюється на регіональному рівні в сильна стандартизація спільноти, де тоді переважає невелика кількість металестійких видів. Ризик такої стандартизації громад полягає у зменшенні біорізноманіття на регіональному рівні.

4.2. Ефекти відходів

Використання органічних відходів може мати велику користь для удобрення сільськогосподарських ґрунтів, лісових насаджень або для відновлення деградованих ґрунтів. Цей тип поправок покращує структуру ґрунту та утримання води, а також збільшує концентрацію поживних речовин та органічних речовин. Ці відходи можуть бути або сільськогосподарськими відходами рослинного (компосту) або тваринного (гною) походженнями, або мулом з очисних споруд або промислового походження, або сумішшю цих різних відходів. Проблема полягає в тому, що ці відходи в кінцевому підсумку можуть виявитись несприятливими для спільнот весняного хвоста або навіть дуже шкідливими, оскільки можуть значно зменшити чисельність певних видів, а також швидкість їх розмноження. Вони часто мають достатньо високі концентрації металів або амонію, щоб вони стали токсичними, навіть коли вміст металів нижче законодавчих норм [8].

4.3. Вплив пестицидів

Пружинні хвости часто є об’єктом побічної шкоди, спричиненої обробкою посівів інсектицидами для знищення комах-шкідників. Таким чином, ми вже змогли показати, що застосування інсектицидів на полях у звичайному сільському господарстві спричиняє зменшення чисельності та різноманітності колемболи. Ми також спостерігаємо a модифікація структури громад пов’язане з тим, що одні види більш чутливі, ніж інші [9]. Дослідження особливостей пружинних хвостів (розвиток очей, шерсть, вусики та наявність пігментації та щетини) показало, що види, пристосовані до глибини, є найбільш вразливими. Причина, мабуть, полягає в тому, що ці види не можуть вирватися з навколишнього середовища під час обробки, на відміну від поверхневих видів, які можуть дістатися до сховищ, а потім повернутися. Слід також зазначити, що ущільнення сільськогосподарських ґрунтів можливо також шкідливий, для грунтових безхребетних - інсектицидне забруднення.

4.4. Вплив «екзотичних» видів рослин

Про якийсь вид кажуть екзотичний, коли спостерігається в географічному районі, де він не є рідним, на відміну від місцевих рослин (Прочитайте, коли інвазійні рослини також бродять полями). Екзотичні види, як правило, заносяться людиною в географічну зону, яка не входить до їх ареалу природного розподілу. Отже, ці види не розвивалися спільно з іншими видами, що населяють те саме середовище, що може спричинити порушення екосистеми там, де вони впроваджені. Наприклад, вони можуть спричинити місцеві винищення місцевих видів. Вторгнення в середовище існування екзотичних видів рослин вже показало значний вплив на характеристики ґрунту, такі як зміна кількості та якості органічної речовини [10].

Вони також можуть безпосередньо впливати на тваринні спільноти в ґрунті. Таким чином, плантація Евкаліпта замінить Дуби в Португалії призвело до зменшення питомого багатства колемболи та заміни спеціалізованих видів видами загального профілю здатні колонізувати велику кількість середовищ. Плантація Pinus radiata в Австралії [11] також спричинила заміщення декількох видів місцевих хвостів екзотичними видами ярого хвоста.

4.5. Наслідки гомогенізації громад та зменшення питомого багатства

Усі ці фактори, що змінюють спільноти весняних хвостів, також завдають шкоди іншим групам грунтових безхребетних.

Коли чисельність та/або різноманітність фауни зменшується, вона більше не може належним чином виконувати свої функції, такі як переробка поживних речовин або регулювання патогенних мікроорганізмів (див. Розділ 3). Насправді функції, що виконуються ґрунтовими організмами, розподілені на великій кількості видів. Коли кілька видів зникають, функції, які виконували ці види, вже не виконуються. Функціонування екосистеми може бути змінено. Наприклад, якщо переробка поживних речовин не здійснюється належним чином, рослинам стає важко розвиватися на поверхні, що в кінцевому підсумку призводить до ерозії ґрунту.

Крім того, заміна місцевих видів загальнолюдськими видами і наслідком цього є гомогенізація великомасштабних спільнот змінюють стійкість і стійкість екосистем (див. Що таке біорізноманіття?). Тобто, у разі порушення екосистеми, вона не зможе чинити опір, ані повернутися до свого початкового стану. Візьмемо як приклад порушення прихід фітопатогенного гриба. Якщо грибоїдні види, які харчуються цим грибом, зникли з екосистеми, їх розвиток більше не регулюється, і нападаючі види рослин можуть бути повністю знищені.

Відповідно, ми повинні захищати наші ґрунти, обмежуючи урбанізацію, забруднення (пестицидами, надлишковими добривами, відходами, металами) та ущільнення ґрунту (глибокою та інтенсивною оранкою чи трелюванням).

Дякую Жан-Франсуа Понжу, почесному професору Національного музею природознавства, та Шарлотті Фром, моїй дочці, за коректуру цього тексту.

Посилання та примітки

[1] Gobat J.-M., Aragno M. & Matthey W., 2003. Живий грунт. Основи педології - біологія ґрунту, 2-е вид. Преси Polytechniques et Universitaires Romandes, Лозанна.

[2] Франс Янссенс, http://www.collembola.org/

[3] Хопкін С.П., 1997. Біологія пружинних хвостів (Insecta: Collembola). Oxford University Press, Oxford.

[4] Salmon S., Ponge J.F., Gachet S., Deharveng L., Lefebvre N. & Delabrosse F., 2014. Пов’язування видів, ознак та характеристик середовища існування колемболи в європейському масштабі. Біологія та біохімія ґрунту 75, 73-85.

[5] Schrader S., Wolfarth F. & Oldenburg E., 2013. Біологічний контроль ґрунтових фітопатогенних грибів та їх мікотоксинів ґрунтовою фауною: огляд. Вісник Університету сільськогосподарських наук та ветеринарної медицини Клуж-Напока Сільське господарство 70, 291-298.

[6] Russell D.J. & Alberti G., 1998. Вплив тривалого, геогенного забруднення важкими металами на ґрунтові органічні речовини та мікрогрупоподібні спільноти, зокрема Колембола. Прикладна екологія ґрунтів 9, 483-488.

[7] Santorufo L., Cortet J., Nahmani J., Pernin C., Salmon S., Pernot A., Morel JL & Maisto G., 2015. Відповіді функціональної та таксономічної структури громади колемболанів на управління територіями в середземноморських містах та прилеглих територій. Європейський журнал біології ґрунтів 70, 46-57.

[8] Renaud M., Chelinho S., Alvarenga P., Mourinha C., Palma P., Sousa J.P. & Natal-da-Luz T., 2017. Органічні відходи як зміна ґрунту: оцінка впливу на ґрунтових безхребетних. Журнал небезпечних матеріалів 330, 149-156.

[9] Челіньо С., Домене X., Андрес П., Натал-да-Луз Т., Норте К., Руфіно С., Лопес І., Качада А., Еспіндола Е., Рібейро Р., Дуарте А.С. Sousa JP, 2014. Тестування ґрунтових мікроартропод: новий підхід для підвищення екологічної актуальності даних про вплив для оцінки ризику пестицидів. Прикладна екологія ґрунтів 83, 200-209.

[10] Maurel N., Salmon S., Ponge J.F., Machon N., Moret J. & Muratet A., 2010. Чи впливає інвазивний вид Reynoutria japonica на ґрунт та флору на міських пустирях? Біологічні вторгнення 12, 1709-1719.

[11] Greenslade P., 2007. Потенціал Колемболи діяти як показник ландшафтного стресу в Австралії. Австралійський журнал експериментального сільського господарства 47, 424-434.

Екологічна енциклопедія видається Асоціацією енциклопедій захисту навколишнього середовища та енергетики (www.a3e.fr), яка за контрактом пов'язана з Університетом Гренобля Альпи та Греноблем INP, і фінансується Академією наук.

Цитувати цю статтю: САЛМОН Сандрін (2021), Les Collemboles: учасники життя ґрунту, Encyclopédie de l'Environnement, [Інтернет ISSN 2555-0950] url: https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/springtails- актори-життя-грунт /.

Статті в Екологічній енциклопедії доступні на умовах ліцензії Creative Commons BY-NC-SA, яка дозволяє відтворення за умови: цитувати джерело, не використовувати комерційне використання, однаково ділити ініціали умов, відтворювати при кожному повторному використанні або розповсюдженні згадування цієї ліцензії Creative Commons BY-NC-SA.