Влияние дождевых червей на структуру и химический состав почв

Введение

Поверхность большей части  суши покрыта почвами. Свойства почв (наряду с климатическими условиями) определяют возможность заселения их той или иной растительностью, а последняя в свою очередь определяет характер населения животных, обитающих в почве и на ее поверхности в данном участке суши. Таким образом, почва – это в полной мере “основа жизни”. Наличие плодородных почв является также необходимой предпосылкой для появления и развития земледелия и скотоводства.

Образование почв из горных пород и изменение свойств  уже существующих почв, т.е. почвообразование, - совокупность процессов, начавшихся одновременно с возникновением суши и идущих непрерывно повсюду до настоящего времени. Первый этап процесса почвообразования совершается силами неорганической природы: солнечные лучи, вызывающие неравномерное нагревание горных пород, атмосферный воздух и вода являются главными геологическими факторами  почвообразования. Но параллельно с  этим действуют и постепенно выходят  на передний план биологические факторы. В настоящее время общепризнано, что почва представляет собой  целостный комплекс минеральных  и органических веществ с живыми организмами. Ее неживые составные  части, взятые отдельно от населяющих почву организмов, уже не являются почвой, и равным образом почвенное  население без среды его обитания – только отвлеченное понятие. Совокупность результатов жизнедеятельности  почвенных организмов составляет комплекс биологических факторов почвообразования.

Цель данной работы –  проследить роль дождевых червей в  процессе почвообразования с целью  дальнейшей разработки методов полезного  использования этих животных в земледелии, а также в утилизации органических отходов городского и сельского  хозяйства (вермикультивирование).

Литературный  обзор

О том, что дождевые черви  улучшают качество почвы, было известно еще в древние времена. Однако роль дождевых червей как животных - почвообразователей была впервые освещена научно и понята во всем ее значении Чарльзом Дарвином. В результате своих замечательных исследований, посвященных этому вопросу, он пришел к выводу, что “вряд ли найдутся другие животные, которые играли бы столь большую роль в истории мира, как дождевые черви”. Впоследствии сведения о дождевых червях и их роли в почвообразовании были значительно углублены и расширены трудами таких ученых, как Н.А. Димо, М.С. Гиляров, Г.Н. Высоцкий.

Однако если вопрос о важном значении дождевых червей для процесса почвообразования не вызывает сомнений у специалистов, то эти сведения еще недостаточно далеко проникли в среду биологов и почвоведов, не говоря о широких массах лиц, так или иначе связанных с земледелием, садоводством и лесоводством. Довольно распространено мнение, что дождевые черви якобы могут причинить какой-то вред растениям. По крайней мере многие хозяева старательно выбирают из огородных гряд и уничтожают, не зная того, что их присутствие не может принести ничего, кроме пользы.

Для того чтобы понять как  следует процесс почвообразования и правильно оценить роль дождевых червей в этом процессе, нужно было бы учесть деятельность других животных и растительных организмов, связанных  с почвой, а также рассмотреть  и другие факторы почвообразования. Но сделать это мы не в состоянии, так как проблема почвообразования составляет основное содержание всего  современного почвоведения – обширной науки, которая при решении этой проблемы пользуется данными смежных  наук: геологии, бактериологии, ботаники и почвенной зоологии.

В научной литературе мысль  о положительной роли дождевых червей в почвообразовании была впервые  высказана английским натуралистом Гилбертом Уайтом в его книге, опубликованной в 1789 г., где он пишет, что земля без дождевых червей была бы “холодной и непитательной”. Однако основными исследованиями этого  вопроса до сих пор являются работы Дарвина (Darwin, 1881), который заинтересовался дождевыми червями еще в молодые годы. В 1837 г. он сделал в Лондонском геологическом обществе доклад на тему: “Об образовании почвенного слоя”, в котором изложил теорию, согласно которой частицы почвы все время выносятся дождевыми червями из глубины на поверхность, благодаря чему предметы, лежащие на земле, оказываются по прошествии немногих лет на глубине 6-10 см под дерном. Таким образом, весь почвенный слой оказывается прошедшим через желудок червей.

Влияние дождевых червей на проветривание и дренаж почв.

Уже самое наличие ходов  дождевых червей в почве изменяет ее свойства. Ранее мы отметили значение скважинности почвы. Совершенно ясно, что чем больше дождевые черви проделают ходов в почве, тем более благоприятные условия будут созданы для проникновения в нее воздуха и воды. И то, и другое обязательно для ряда химических процессов в почве, а, главное, воздух и вода составляют непременные условия для жизни почвенных организмов, в первую очередь бактерий и грибков, деятельность которых играет выдающуюся роль в снабжении коневых систем высших растений необходимыми для них веществами. Вещества перегноя почвы превращаются микроорганизмами в растворимые химические соединения, и с помощью корней растения имеют необходимые для них азот, фосфор, калий и другие элементы. Воздух в почвеимеет значение еще и как источник получения азотистых соединений, что совершается особыми почвенными бактериями. Таким образом, дождевые черви содействуют осуществлению и этого существенного звена в процессе круговорота азота, облегчая циркуляцию воздуха в почве и проникновение его в глубокие почвенные слои.

Кроме того, полости в  почве, различного происхождения и  всевозможных размеров, представляют собой основные места обитания разных групп мелких почвенных животных, принимающих участие как в изготовлении перегноя, так и в его дальнейшей обработке.

Почвы, населенные дождевыми  червями, бывают очень обильно пронизаны  их ходами. Это происходит благодаря  тому, что один червь может прорыть  целую систему ходов, сообщающихся друг с другом и выходящих в  нескольких местах на поверхность. Например, наблюдения за работой в почве  одного пашенного червя в специально сделанном для этой цели террариуме со стеклянными стенками показали, что червь, сначала углубившись в землю, вышел из нее обратно, проделав другое наружное отверстие. На другой день червь вернулся в глубину, сделал там горизонтальный ход и опять вышел на поверхность. Дальше он то пользовался старыми ходами, то прорывал новые, и через 21 день образовалась сложная система частью заброшенных и засыпавшихся, частью действующих ходов, идущих в разных направлениях и под любым углом к горизонту. Стенки ходов покрыты слоем слизи и испражнений червя, которые с большим трудом поддаются разрушению водой. Это придает им гораздо большую прочность по сравнению со случайными трещинами в почве.

Таким образом, деятельность червей обеспечивает важнейшие факторы  почвенного плодородия - аэрацию и  дренаж. Невентилированные и недренируемые почвы лишены червей и агрономически – очень низкого качества. Разумеется, не отсутствие червей делает их такими. Наоборот, червей там нет в силу химических особенностей почвы. Но если почва пригодна для жизни червей, то ее ценность несомненно повышается пробуравливанием червями.

Нельзя не отметить еще  одно важное следствие наличия ходов  в почве. В степных засушливых районах растениям приходиться  добывать влагу с больших глубин и корням, чтобы достигнуть воды, необходимо пробиваться через толщу  совершенно высохшего грунта. Как  установлено Г.Н. Высоцким, корни  дорастают до водоносных слоев, пользуясь  ходами червей. На глубине 2 м нет  ни одного корня, который бы пробил себе дорогу самостоятельно; они идут внутри ходов дождевых червей. Часто  корни спаиваются вместе внутри хода, так как они оказываются сдавленными  окружающим их сухим грунтом.

По ходам червей проникают  в глубокие слои почвы не только воздух, вода и корни растений: стенки ходов и граничащие с ними участки  почвы заселяются микробами и  другими почвенными организмами; ходы червей служат проводниками жизни вглубь почвы.

Таблица 1

Количество ходов червей в поле и в лесу. (из М.Е.Ткаченко,1908)

Влияние дождевых червей на перемешивание земли и вынос  ее на поверхность.

Черви не только дренируют  почву. Многочисленными экспериментами подтверждена немалая роль червей в  процессах перемешивания земли  и ее выноса на поверхность. В свое время этими процессы серьезно изучал Чарльз Дарвин. Он заметил, что предметы, лежащие на поверхности земли, оказываются  через некоторое время под  нею, причем скорость их погружения не зависит от их удельного веса. Одно из наблюдений Дарвина показывает, что куски каменноугольных шлаков, которые были рассыпаны по участку пустоши, оказались через 15 лет покрытыми слоем почвы толщиной в 6,25 см, не считая дерна. Еще шесть с половиной лет спустя поле было вторично исследовано, и слой шлака был найден на глубине от 10 до 12,5 см. Таким образом, почвенный слой ежегодно утолщался приблизительно на 0,5 см. Выявляя причины этого явления, Дарвин хорошо сознавал, что кроме деятельности червей здесь действуют и другие факторы, такие как ветер, потоки дождевой воды, деятельность других животных (особенно кротов и муравьев). Однако в условиях влажного климата и на ровных местах главная роль в этом процессе несомненно принадлежит роющим животным, и в основном дождевым червям.

Этот вывод подтверждают многочисленные опыты, воспроизводящие  в искусственных условиях явления, которые наблюдал Дарвин. Один из опытов состоял в том, что в одну половину стеклянного сосуда с плоскими стенками была насыпана земля, а в другую –  крупный гравий, не проходимый для  червей. Сверху почва и гравий были покрыты прямоугольными пластинками  из фаянса. В земле содержались  дождевые черви, которым давалась пища, и в ней поддерживалась необходимая  влажность. По прошествии времени фаянсовые пластинки оказались глубоко под поверхностью почвы, а в части сосуда, недоступной для червей, они остались в прежнем положении на поверхности.

Описанные выше явления являются результатом заглатывания почвы  дождевыми червями. После прохождения  почвы через кишечник червей комочки  почвы выбрасываются в виде копролитов (от. греческих слов kopros – “навоз”, и lithos – “камень”). Копролиты представляют собой сферические или удлиненные комочки земли размером 1-5 мм. У свежевыброшенных копролитов- гладкая поверхность; они могут склеиваться друг с другом в агрегаты размером до 20 мм и более. Копролиты выбрасываются червями в виде кучек высотой 3 – 15 мм, закрывающих обычно наружное отверстие хода червя, хотя значительная часть копролитов откладывается и в подземных ходах.

Таким образом, благодаря  дождевым червям происходит перемешивание  слоев почвы. Заглатывание червями  почвы и вынос ее на поверхность  представляет собой непрерывно идущий процесс образования нового поверхностного слоя, в котором частицы почвы  с разных глубин оказываются тщательно  перемешанными друг с другом.

Перемешивание слоев почвы  идет не только благодаря вынесению  частиц почвы с глубины на поверхность; не меньшее значение имеет перемещение  частиц из поверхностных слоев в  глубину. Это может происходить  путем стекания вместе с водой размоченного дождем гумусного слоя по ходам дождевых червей, а также непосредственно путем откладывания извержений в подземных ходах, подчас на большой глубине. Следует заметить, что перед свертыванием в клубок при впадении в спячку в зимних и летних камерах обязательно опоражнивается кишечник, причем это происходит обычно неподалеку от камер, т.е. на значительной глубине.

Большое количество извержений червей нходится ткже в дерновом слое почвы. Об этом свидетельствуют данные С.И.Пономаревой:

Таблица 2. Количество выбросов дождевых червей на различных участках дерново-подзолистой почвы в Московской области (1953г.)