Животный мир почв многообразен по видовому составу, а его биомасса намного превышает массу всего животного населения Земли. Наиболее многочисленна группа членистоногих, среди которых постоянно открываются все новые и новые виды, ранее неизвестные науке. Среди членистоногих наибольшее распространение имеет класс насекомых, на долю которого приходится более 70% всех видов. Взрослые насекомые (имаго) и их личинки являются постоянными обитателями всех типов почв. В сообществе с разнообразными группами всех живых организмов они способны обеспечивать устойчивое равновесие биологических процессов в почве, обуславливающих ее плодородие.
Именно деятельности животных почва часто бывает обязана своей зернистой структурой. Начало изучения вопроса участия животных в формировании почвенного плодородия относится к концу 70-х началу 80-х годов XIX века. Одна из первых работ, в которой было продемонстрировано значение животных (термитов) в разложении растительных остатков принадлежит английскому энтомологу В. Кирби [18]. Особого внимания заслуживают исследования деятельности дождевых червей и их роль в образовании плодородного слоя почвы, результаты которых практически одновременно были опубликованы В. Гензеном [16], Ч. Дарвиным [15]. Именно Ч. Дарвин впервые оценил деятельность почвообитающих беспозвоночных, как один из важнейших факторов формирования почвенного покрова Земли. В этой связи следует отметить работы российского ученого лесовода А. Полимпсестова [10], в которых впервые указывалось на то, что в почвообразовательных процессах немаловажную роль, кроме дождевых червей, играют другие беспозвоночные, например мокрицы и многие виды насекомых. Параллельно с ним почвовед В.В. Докучаев в своей основополагающей работе «Русский чернозем» [6], отмечая огромное количество животных, которые населяют почву, обращал внимание на их роль в улучшении структуры почвенного слоя, повышении ее плодородия. Современник Докучаева П.А. Костычев [8], опираясь на результаты экспериментальных исследований, отводил животным более значительную роль в формировании черноземов.
Подобный комплексный подход к изучению почвы способствовал реальной оценке роли биологического фактора в процессах гумусообразования и развитию тесных связей между почвоведением и зоологией и способствовало формированию современного взгляда на почву, как совокупность абиотических и биотических факторов.
Однако оценка реальной роли животных в почвообразовательных процессах произошла значительно позже и была связана с решением практических задач защиты сельскохозяйственных и лесных культур, сохранения плодородия почвы и повышения урожайности.
Почвенный покров вместе с его обитателями играет роль универсального биологического сорбента и нейтрализатора загрязнений, минерализатора различных органических веществ [7]. На одном квадратном метре почвы обитает более двух тысяч крупных беспозвоночных [2] и до двести тысяч особей мелких артропод, нематод и коловраток [19].
В комплексах почвообитающих беспозвоночных сапрофаги, питающиеся органическими остатками, составляют до 80% и более общей зоомассы. Пропуская через свой кишечник большую массу растительных и животных тканей, сапрофаги осуществляют их механическое разрушение и перемешивают с минеральной массой. Они принимают участие не только в образовании гумифицированного слоя почвы, но и играют большую роль в распределении органического вещества по почвенному профилю. Сапрофаги также ускоряют разложение растительных остатков. Они не только непосредственно перерабатывают растительный опад, но и стимулируют активность микроорганизмов. При отсутствии животных микробы разлагают опад в два–шесть раз медленнее. Рассеивая экскременты по поверхности и в толще почвы, животные разносят и микробов, создают благоприятные очаги для их размножения и деятельности. В кишечнике сапрофагов создаются благоприятные условия для массового развития тех или иных представителей микрофлоры. В результате многократно увеличивается суммарная поверхность субстрата, доступная для воздействия атмосферных осадков и почвенной влаги. Причем, эти функции не дублируются другими группами живых организмов [14].
В процессе трансформации органического вещества большое значение имеет деятельность микроорганизмов – аммонификаторов, фиксаторов молекулярного азота и разрушителей клетчатки. Почвенные беспозвоночные успешно сожительствуют с представителями всех этих групп микрофлоры.
Многие почвенные животные заглатывают вместе с органическими пищевыми веществами минеральные частицы почвы, способствующие перетиранию в кишечнике пищи. В кишечниках дождевых червей, личинок пластинчатоусых, типулид и более крупных обитателей почвы, а также в кишечниках более мелких животных – энхитреид, коллембол – происходит перемешивание минеральных частиц почвы с органическими – создаются водопрочные структурные отдельности, обеспечивающие благоприятные для растений аэрацию почвы и ее водный режим, наиболее благоприятные условия поступления элементов минерального питания в корни растений [3].
С помощью собственных ферментов и ферментов симбиотических микроорганизмов беспозвоночные расщепляют целлюлозные компоненты клеток и высвобождают лигнин, который находится в сложном соединении с клетчаткой, что имеет большое значение для развития процессов гумификации органических остатков в почве. В ходе пищеварения в кишечнике почвенных беспозвоночных происходит частичная минерализация растительных остатков, а у некоторых групп – и частичная гумификация. Экскременты животных – одна из составляющих почвенного гумуса.
Почвенная фауна имеет большое значение в обогащении почвы ферментами, витаминами и микроэлементами [17; 20; 13; 11]. В процессе жизнедеятельности беспозвоночные обогащают почву биологически активными веществами, обладающими высоким стимулирующим влиянием на проростание семян и развитие растений [1].
Значительную часть населения почвы составляют насекомые. Достаточно сказать, что около 98 % свободно живущих представителей этого класса в какой-то период своей жизни связаны с почвой [2].
Более примитивные группы (прежде всего, первично-бескрылые насекомые) связаны с почвой в течение всего жизненного цикла. Особое место в них занимают клещи (Acari) и ногохвостки (Collembola), отличающиеся разнообразием видового состава, широким спектром жизненных форм, а также значительной численностью и биомассой в большинстве местообитаний. Общепризнана их роль в регуляции жизни почвенных сообществ, минерализации и гумификации органического вещества.
Экологическое значение этих групп мелких членистоногих в жизни почвы разнообразно. Вместе с нематодами и микрофлорой микрооартроподы выполняют важную роль в процессах трансформации органического вещества в почве. Пропуская через кишечник остатки растений, они увеличивают поверхность потребляемых веществ, что значительно ускоряет влияние микроорганизмов на минерализацию и гумификацию органики. Питаясь бактериями, спорами грибов, микроартроподы не только регулируют численность последних, но способствуют расселению их в почве [4; 5]. Большая роль в этих процессах принадлежит клещам-сапрофагам: панцирным, акароидным, тарсонемоидным [4; 9].
Сапрофагия, микрофагия, альгофагия и микофагия – наиболее типичные способы питания микроартропод, что объясняет их тесную связь с почвой, практическое отсутствие у них прямой зависимости от типа растительного покрова. Потребление грибов и бактерий, ускоряющее их минерализацию, а также способность захватывать с пищей минеральные частицы делает микроартропод важными почвообразователями, их экскременты становятся мелкими структурными отдельностями почвы. Микроартроподы играют существенную роль в цепях питания почвенного яруса биогеоценоза, так как сами являются кормовой базой для многих представителей более высоких трофических уровней [5].
Микроартроподы быстро реагируют на интегральные изменения микробиологической обстановки, вызываемые различными факторами.
Интенсивное изменение биологии и экологии микроартропод [14] позволило раскрыть богатые диагностические возможности этой группы. Мелкие членистоногие являются хорошей индикаторной группой для решения задач экологического мониторинга. Полученные количественные показатели вклада почвенной биоты в деструкционные процессы способствуют более адекватной оценке ее роли в биогеохимических циклах и могут быть использованы при построении количественных моделей основных процессов биологического круговорота [12].
Биологическое разнообразие почвенных животных – основа стабильности и расширенного воспроизводства плодородия почв. Однако в результате неразумной и непрограммируемой деятельности человека происходит обеднение видового состава и уменьшение плотности населения, снижение общей биомассы.