Введение
Ежегодно в России выбрасывается около 17,9 миллионов тонн не съеденных продуктов, при этом на 1 жителя страны приходится в среднем 88 килограмм. Такое большое количество отходов получается из продуктов, которые долгое время лежали и испортились, очистков, например от картошки или яблочных огрызков, продуктов, которые не купили в магазине или не смогли продать производители. В своем интервью министр природных ресурсов и экологии Российской Федерации сообщил, что 71% пищевых отходов образуется от конечных потребителей, то есть обычных людей. [1]
Практически все не съеденные нами продукты оправляются на свалку, а лежат они там достаточно долго и при гниении отравляют водоемы и воздух, а для размещения этих свалок ежегодно используют новые природные территории. [2]
В школе я заметил, что не все ребята доедают свой обед из-за того, что, не все любят кашу или некоторые овощи, иногда из-за того, что, утром плотно позавтракали или просто нет аппетита, и тогда все эти не съеденные продукты превращаются в большие объемы пищевых отходов.
Ранее мы проводили исследования по сравнению эффективности использования красных калифорнийских и дождевых червей для переработки пищевых отходов. По рекомендации членов жури ряда научных конференций, данная работа была продолжена в направлении расширения видов исследуемых кольчатых червей и более точной оценки биологической продуктивности производимого биогумуса.
Исследование было направлено на сравнение скорости переработки растительных отходов червями разных видов, разводимых на вермифермах России. Для исследования были использованы черви трех видов: красные калифорнийские, дендробена и червь старатель.
Актуальность: По данным ООН, ежегодно в мире производится более 1,33 миллиарда тонн пищевых отходов и это количество увеличивается ежегодно. По прогнозам ученых, при сохранении такой скорости роста пищевых отходов, к 2023 году их количество может достигнуть 2,1 миллиарда тонн. [3]
В России объем производимых пищевых отходов составляет 17,9 миллионов тонн, таким образом на каждого жителя нашей страны в среднем приходится около 88 килограммов выброшенной еды в год [4]. Такое количество отходов складывается их продуктов, которые мы купили, но не съели в течении срока годности, из недоеденной каши на завтрак и супа на обед, очистков овощей и фруктов, а так же из продуктов, которые произвели, но не продали во время в магазине.
Вторым не маловажным производителем растительных отходов являются сельскохозяйственные производители, от деятельности которых получается большое количество растительных отходов, не реализованных и испорченных овощей и фруктов, а также продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и птицы. Кроме того, производимый на фермах навоз требует соблюдения определенных требований к хранению и обеззараживанию, сегодня его нельзя просто взять и использовать на полях, а нужно сначала обезвредить, путем переработки, например в биогумус, если же не соблюдать эти правила, то можно получить штраф до 80 тысяч рублей. [5]
Для переработки растительных отходов и отходов с ферм, могут использоваться кольчатые черви. Сейчас на территории Пермского края действует достаточно крупная вермиферма, специализирующаяся на производстве биогумуса из навоза и пищевых отходов с использованием красных калифорнийских червей и червей вида «дентробена».
Цель исследования: сравнить скорость переработки растительных отходов кольчатыми червями видов: красный калифорнийский, дендробена и старатель, оценить биологическую продуктивность пучвогрунта промышленного производства, перегноя и производимого кольчатыми червями биогумуса.
Задачи исследования:
Изучить литературу по исследуемой теме.
Оценить скорость переработки пищевых отходов червями видов: красный калифорнийский, дендробена и старатель.
Сравнить биологическую продуктивность биогумуса и почвогрунта промышленного производства и перегноя.
Оценить экономическую эффективность использования кольчатых червей для утилизации пищевых отходов.
Проблематика: каждый житель нашей страны ежегодно производит около 81 кг пищевых отходов, которые попадают на свалку и отравляют окружающую среду. Сегодня существуют некоторые способы по переработке пищевых отходов, но их недостаточно. Один из способов переработки пищевых отходов – это производство биогумуса с использованием кольчатых червей. Но все ли кольчатые черви одинаково быстро и качественно перерабатывают пищевые отходы?
Гипотеза: Какие кольчатые черви лучше перерабатывают пищевые отходы? Какой грунт обладает лучшей биологической продуктивностью, биогумус, почвогрунт купленный в магазине, перегной или смесь грунтов?
Предмет исследования: скорость переработки пищевых отходов кольчатыми червями, биологическая продуктивность биогумуса, почвогрунта и торфа.
Объект исследования: кольчатые черви.
Методы исследования: Исследование проводилось сравнительным методом скорости переработки пищевых отходов кольчатыми червями трех видов, а также качественных и количественных показателей роста растений на субстрате из биогумуса, готового почвогрунта и перегноя.
Практическая значимость работы. Проведенное исследование позволяет оценить эффективность использования кольчатых червей для переработки пищевых отходов и оценить качественные показатели биогумуса в сравнении с другими видами почв.
Глава 1 Обзор литературы
На территории нашей страны в последние десятилетия активно развивается технология биологического земледелия, предполагающая отказ от химических удобрений в пользу биологических технологий. Одной из таких технологий является применение верми-культуры. Верми-культура — это различные технологии, направленные на разведение кольчатых червей для получения биогумуса.
Верми-культура является новым и популярным экологическим направлением в нашей стране. Данное направление позволяет не только быстро и без ущерба для окружающей среды утилизировать пищевые отходы и отходы с дачи или фермы, и производить при этом безопасное качественное удобрение, но также продавать получившихся червей. [6]
Дождевые черви, которых многие называют просто дождевыми, на самом деле не 1 вид, к этим червям относится около 2700 разных видов. Все мы привыкли к тому, что после дождя на поверхности почвы появляется большое количество этих червей, это происходит по тому, что дождевая вода затапливает норки червей, которые находятся на глубине до 1 метра, спасаясь от воды, червям приходится выползать на поверхность.
Все эти дождевые черви хоть и похожи, но при этом относятся к разным видам и имеют свои отличия, многие из которых смогут разглядеть только ученые – вермиологи, изучающие кольчатых червей.
Мы привыкли видеть дождевых червей, размер тела которых не превышает 6-7 сантиметров, но при этом в Австралии живут гигантские дождевые черви, которые выглядят как обычные дождевые, длинна их тела больше 6 метров, но они такие же безобидные, как и наши дождевые. Но в той же Австралии обитают и другие кольчатые черви, дальний родственник наших дождевых червей — это австралийский пурпурный червь, обитающий на дне океана, длинна его тела может достигать 3 метра, а на голове расположены огромные страшные челюсти, которыми он хватает проплывающих мимо рыб и утаскивает к себе в нору, где съедает. Дальним родственником дождевых червей являются и пиявки, которые питаются кровью и могут переносить заболевания, но сегодня в лабораториях разводят специальных медицинских пиявок, при помощи которых людей лечат от различных заболеваний.
Большинство кольчатых червей все же очень миролюбивые и могут жить очень большими группами, если им хватает пищи, то в 1 кубическом метре почвы могут отлично сосуществовать до 500 червей, а при разведении на фермах, при идеальных условиях, количество червей на той же площади может быть в разы больше.
Большинство кольчатых червей имеют длину тела от 6 до 10 см, а их вес редко превышает 1 грамм. Норы червей располагаются на глубине около 1 метра под землей, а сами черви активно перемещаются в почве для поиска пищи, благодаря чему почва становится мягче и более однородной, а слизь, которую выделяют черви содержит большое количество азота, который повышает плодородие почвы.
Питаются черви органическими отходами, после переваривания которых получается биогумус, обладающий высокой питательностью для растений.
Несмотря на то, что кольчатые черви не требовательны к пище и питаются любыми отходами, они плохо переносят цитрусовые и могут от них погибнуть, поэтому не стоит выбрасывать корки от лимонов и апельсинов в компостную кучу на своем огороде.
В древние времена крестьяне заметили, что где почва удобряется там лучше растут растения, а где много удобрений там много червей, со временем люди обратили внимание, на то, что чем больше червей в почве, тем больше урожая получается вырастить, а чем больше червей в компосте, тем быстрее получается гумус.
Наиболее плодородным видом почвы является чернозем, который содержит в своем составе большое количество гумуса. Но чернозем и гумус содержатся не везде, поэтому для повышения плодородия почв в 1950-х годах люди начали искать методы улучшения качества почв.
Одним из рассматриваемых способов улучшения почвы был метод по использованию кольчатых червей. Для использования данного метода необходимо было определить какие черви качественнее перерабатывают органические отходы.
Изучением возможности использования кольчатых червей для улучшения свойств почвы занимались ученые из разных стран. В результате их исследований были определены несколько видов кольчатых червей, отличающихся рядом положительных свойств, таких как скорость переработки органических отходов, способность к переработке разных видов отходов, устойчивость к различным факторам внешней среды.
В процессе работы с кольчатыми червями ученые вывели несколько новых видов кольчатых червей и ввели новое понятие «Верми-культура». Верми-культура – направление разведения червей.
Работами по выведению новых видов кольчатых червей занимались ученые из разных стран, но наибольших успехов в этом направлении достигли ученые из СССР и США.
В 1982 году профессором государственного Владимирского педагогического университета А.М. Игониным был выведен уникальный гибрид компостного червя «Старатель» в результате селекции южного (Чуйского) и северного (Владимирского) дождевых червей.
Выведенный червь используется для получения органического удобрения биогумуса и животного белка для откорма сельскохозяйственных животных.
Визуальное червя старателя можно отличить от других видов по желтому кончику задней части червя.
Поиском способов повышения плодородия почвы с использованием кольчатых червей помимо, Советского Союза, занимались и в других странах. В 1959 году в университете штата Калифорния, США был выведен красный калифорнийский червь, путем скрещивания нескольких видов кольчатых червей. Получившиеся при скрещивании черви достигали длинны тела 10 сантиметров и весили около 1 грамма. [7, 8]
Сегодня у людей, занимающихся верми-культурой большей популярностью, пользуется красный калифорнийский червь, так как у него есть ряд отличий, позволяющих получить большую прибыль:
Красный калифорнийский червь живет до 16 лет, тогда как червь старатель только 5;
Красный калифорнийский червь быстрее развивается, благодаря чему молодые черви начинают размножаться уже в возрасте 2 месяца, а старатель только в 3, в связи с чем красный калифорнийский червь приносит потомство за год до 1500 новых особей, а старатель только 1000;
Красный калифорнийский червь отличается от старателя «усидчивостью», то есть, если есть корм, то он не уползет из компостной кучи;
Красный калифорнийский червь хорошо переносит температуры от 0°С до 40°С, а старатель только 0-30°С, при этом теплое время года на солнце и в процессе гниения отходов температура в компостной куче может повышаться достаточно сильно и менее приспособленные черви старатели могут погибнуть.
В процессе жизнедеятельности кольчатые черви производят биогумус и способствуют более интенсивному гниению растительных отходов. Получаемый биогумус представляет собой чистое длительно действующее удобрение, обеспечивающее растения азотом, фосфором, калием, кальцием, магнием и железом. При использовании биогумуса, в качестве удобрения, не возникает риска гибели растений по причине излишнего его потребления, он не повышает уровень нитратов и сохраняет свои питательные свойства даже при активном использовании грунта до 5 лет. [9]
Вывод. При изучении литературы я узнал, что одним из популярных направлений биологического земледелия в России является использование биогумуса для повышения продуктивности почв. Биогумус - это настоящий черноземом, производимый кольчатыми червями из органических остатков. В России для производства биогумуса в промышленном производстве применяются 3 искусственно выведенных человеком вида кольчатых червей: дендробена, красный калифорнийский червь и червь старатель.
Глава 2 Методика исследований
Исследование проводилось с сентября 2024 года по январь 2026 года.
Осенью 2024 года нами было проведено исследование по сравнению скорости переработки пищевых отходов красными калифорнийскими червями и дождевыми червями, а также по сравнению роста редиса на субстрате из покупного грунта для рассады и биогумуса. Доклады на эту тему вызвали интерес среди участников конференций и жури, а также нам было рекомендовано продолжить развитие этой темы. Так на конференции в Гимназии 31 нам рекомендовали сравнить красного калифорнийского червя и червя старателя, а на конференции Пермском государственном аграрно-технологическом университете – рекомендовали оценить биологическую продуктивность биогумуса в сравнении с грунтом для рассады и перегноем.
Исследование проводилось в 2 этапа, на первом этапе сравнивалась скорость переработки органических отходов тремя видами кольчатых червей: красный калифорнийский червь, дендробена и старатель, задачей второго этапа исследования явилась сравнительная оценка биологической продуктивности почвогрунта, купленного в магазине, биогумуса, перегноя, а также двух смесей субстрата, первый из которых состоял из ¼ части биогумуса и ¾ части перегноя, а второй из ¼ части биогумуса и ¾ грунта для рассады.
Для проведения исследования по скорости переработки пищевых отходов мы взяли 3 одинаковые банки и поместили в первую банку 30 красных калифорнийских червей с биогумусом, в котором они жили до этого, во вторую банку поместили 30 червей дендробена с биогумусом в котором они ранее жили, а в третью 30 червей старатель с биогумусом, в котором они ранее жили. В каждую банку с червями добавили по 150 грамм смеси измельченных растительных отходов, которые состояли из очистков моркови, свеклы и картофеля, а также кожуры банана, и разместили банки в темном месте. Ежедневно вели оценку скорости переработки пищевых отходов червями, методом визуального контроля.
Оценку биологической продуктивности грунтов проводили с использованием двух проращивателей, разделенных на 3 поля. Первое поле проращивателя заполнили перегноем, второе почвогрунтом, третье биогумусом, четвертое смесью почвогрунта и биогумуса, а пятое смесью перегноя и биогумуса, на каждом поле было посеяно по 100 семян пшеницы, после чего все поля увлажнили и оставили прорастать. Оценку биологической продуктивности проводили по всхожести пшеницы (сила роста) на третий день после посева и массе ростков на 7 день проращивания.
Вывод. Исследование основано на научных методах, позволяющих получить обоснованно достоверные данные.
Глава 3 Результаты исследований
В первой части исследования, как было указано выше, проводилась оценка скорости переработки органических отходов кольчатыми червями в прозрачном контейнере (Фотография 1). Контроль скорости переработки проводился ежедневно в вечернее время, все результаты заносились в дневник наблюдений (Приложение 1).
Фотография 1
Контейнер с кольчатыми червями и органическими отходами.
В процессе наблюдения за ходом эксперимента (Фотография 2) было установлено, что молодые красные калифорнийские черви и молодые черви старатели первыми переползли в ту часть контейнера, где находились измельченные органические отходы. Молодые черви видов красные калифорнийские и старатель были обнаружены в органических отходах уже на второй день после начала эксперимента, черви дендробена к этому времени не проявляли интереса к предложенному им корму.
Фотография 2
Контроль хода эксперимента.
На четвертый день эксперимента взрослы черви старатели начали переползать в ту часть контейнера, где были размещены органические отходы, на пятый день эксперимента такая активность была замечена и в группе красных калифорнийских червей.
Исследование по скорости переработки органических отходов кольчатыми червями завершилось на 18 день после начала эксперимента, к этому времени красные калифорнийские черви и черви старатели переработали все отходы, при этом черви дендробена так и не переползли в ту часть контейнера, где были органические отходы. Анализируя полученные результаты, мы узнали, что червей дендробена разводят на субстрате, состоящем из торфа, при этом не перегнившие части торфа являются пищей для червя. Еще одной особенностью дендробены является то, что червь использует в пищу только тое корма, которые попробовал первыми после выползания из кокона, а соответственное данного червя невозможно использовать для переработки пищевых отходов, так как их состав каждый раз разный.
Вторым этапом исследования явилась оценка биологической продуктивности грунта. Исследование, согласно рекомендации доцента кафедры растениеводства Пермского ГАТУ кандидата сельскохозяйственных наук, доцента Скрябина А.А.
Фотография 3
Оценка биологической продуктивности почвы. Начало эксперимента.
Оценка биологической продуктивности (Фотография 3) почвы проводилась в 2 этапа, на первом оценивалась энергия роста пшеницы на третий день, а на втором этапе непосредственно биологическая продуктивность, т.е. средняя длинна ростков и их масса.
Первое исследование по оценке биологической продуктивности проводилось только на трех образцах почвы: перегной, грунт для рассады и биогумус, по результатам которого было установлено, что пшеница, выращиваемая на чистом биогумусе, практически не растет, а полученный результат значительно отличался от остальных в худшую сторону. Изучая причину этой ситуации, мы узнали, что биогумус в чистом виде не применяется для выращивания растений, по причине того, что в нем содержится слишком много азота, избыточное количество которого губительно для растений. В литературных источниках мы так же нашли информацию о том, что биогумус необходимо использовать в качестве удобрения, добавляя его к другому грунту. В результате полученной информации и после консультации с сотрудниками Пермского аграрно-технологического университета исследование было скорректировано и для сравнения в опыт были добавлены еще две площадки, первая состояла из смеси ¼ биогумуса + ¾ перегноя и на второй площадке применялась смесь из ¼ биогумуса + ¾ грунта для рассады.
Для получения более достоверных результатов исследование повторялось три раза.
На основании проведенного исследования по этении роста за первые три дня выращивания (Диаграмма 1) установлено, что лучшие результаты прорастания были у семян пшеницы, выращиваемой на смеси, состоящей из ¼ биогумуса и ¾ почвы для рассады, здесь всхожесть составила 83% и ростки были равномерными, на втором месте было поле с посевами на почвогрунте, здесь всхожесть составила 60%, но всходы были не равномерными, на третьем месте был участок со смесью, состоящей из ¼ биогумуса и ¾ перегноя – 55% всхожесть и равномерное развитее ростков, на 4 месте было поле с чистым биогумусом, на нем всхожесть была 53% и ростки были не равномерно развиты, на последнем месте оказался участок с перегноем, здесь всхожесть составила лишь 43%, при этом развитие ростков было самым не равномерным.
Диаграмма 1
Результат оценки прорастания пшеницы на разных видах грунта, %
Во второй части исследования грунта, оценили его биологическую продуктивность или питательность для растений. Для оценки питательности грунта на седьмой день эксперимента срезали все ростки, выросшие на экспериментальных участках. Все срезанные ростки взвешивали, после чего сравнили массу ростков, выросших на разных полях (Диаграмма 2).
Диаграмма 2
Сравнение массы ростков пшеницы, выросших на разных типах почвы, г.
По результатам оценки биологической продуктивности за 7 дней эксперимента можно отметить, что лучшая продуктивность была у пшеницы, выращенной на смеси, состоящей из ¼ биогумуса и ¾ почвы для рассады, на этом участке продуктивность составила 9,038 г, на втором месте про продуктивности оказался перегной, продуктивность пшеницы на котором составила 3,890 г, на третьем месте – почвогрунт с продуктивностью пшеницы на котором – 3,759 г, на четвертом – биогумус с продуктивностью 3,510 г и на последнем месте оказалась смесь, состоящая из ¼ части биогумуса и ¾ перегноя, здесь продуктивность была на уровне 3,258 г.
При сравнении роста пшеницы можно отметить (Фотография 4), что пшеница выращиваемая на смети биогумуса и почвогрунта отличалась равномерностью развития, в отличии от пшеницы, выращиваемой на других видах грунта.
Фотография 4
Результат выращивания пшеницы на разных видах грунта.
Выводы. При проведении исследования установлено, что для переработки пищевых отходов в биогумус наиболее эффективно использовать искусственно выведенных червей видов красный калифорнийский и старатель, при этом дендробена для переработки пищевых отходов в биогумус не подходит. При сравнении продуктивности биогумуса с другими видами почв установлено, что биогумус в чистом виде не пригоден для использования в растениеводстве, так как содержит в своем составе много азота, избыток которого губителен для растений, при этом смесь грунтов, состоящая из ¼ биогумуса и ¾ покупного грунта для рассады, повышает продуктивность отдельно используемых этих видов грунта почти в 3 раза.
Заключение
При изучении литературы я узнал, что в России наиболее распространенным видом кольчатых червей, применяемых для производства биогумуса, являются красные калифорнийские черви благодаря их усидчивости, способности переносить высокие температуры и высокой плодовитости.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что червь старатель и красный калифорнийский червь перерабатывают пищевые отходы с одинаковой скоростью, при этом червь дендробена не подходит для переработки органических отходов.
При проведении исследования по сравнению биологической продуктивности грунта установлено, что биогумус в чистом виде не пригоден для выращивания растений, но его смесь в соотношении ¼ биогумуса и ¾ почвогрунта позволяет повысить продуктивность почвы до 30%.
Использование красных калифорнийских червей для переработки пищевых отходов имеет экономическую эффективность на уровне 23,55%.
Дальнейшие перспективы исследования будут направлены на создание оптимальной смеси почвогрунта и биогумуса для выращивания рассады овощей и цветов.
Список литературы
Хыдыров П., Аллакулыева Г.А., Сиников Р. Роль красных калифорнийских червей в утилизации полимерных отходов // Вестник науки. 2023. №6 (63). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rol-krasnyh-kaliforniyskih-chervey-v-utilizatsii-polimernyh-othodov (дата обращения: 12.09.2025).
Кощаев А.Г., Кощаева О.В., Елисеев М.А. Биотехнология вермикультивирования органических отходов // Научный журнал КубГАУ. 2014. №95. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biotehnologiya-vermikultivirovaniya-organicheskih-othodov (дата обращения: 12.09.2025).
Глущенкова Д. Треть еды — на свалке: как выбрасывать меньше продуктов и что такое фудшеринг // Московские новости. URL: https://www.mn.ru/smart/tret-edy-na-svalke-kak-vybrasyvat-men-she-produktov-i-chto-takoe-fudshering (дата обращения: 12.09.2025).
Глава Минприроды: в среднем каждый россиянин выбрасывает 88 кг еды в год // Аргументы и Факты. URL: https://aif.ru/society/ecology/glava_minprirody_v_srednem_kazhdyy_rossiyanin_vybrasyvaet_88_kg_edy_v_god (дата обращения: 12.09.2025).
Россельхознадзор разъясняет, как избежать загрязнения почвы в результате неправильного обращения с навозом и птичьим пометом // Управление Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору по Красноярскому краю. URL: https://24.fsvps.gov.ru/news/rosselhoznadzor-razjasnjaet-kak-izbezhat-zagrjaznenija-pochvy-v-rezultate-nepravilnogo-obrashhenija-s-navozom-i-ptichim-pometom/ (дата обращения: 12.09.2025).
Выгузова М.А. Разработка технологии производства биогумуса в установке непрерывного действия // Научный журнал КубГАУ. 2012. №81. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-tehnologii-proizvodstva-biogumusa-v-ustanovke-nepreryvnogo-deystviya (дата обращения: 15.09.2025).
Абдуразакова И.А. Экономическая эффективность производства красных дождевых червей в калифорнии // Экономика и социум. 2023. №12 (115)-1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ekonomicheskaya-effektivnost-proizvodstva-krasnyh-dozhdevyh-chervey-v-kalifornii (дата обращения: 20.09.2025).
Журазода Ф.М. Жураева М.К. Искусственное размножение популяции калифорнийского дождевого червя // ORIENSS. 2022. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/iskusstvennoe-razmnozhenie-populyatsii-kaliforniyskogo-dozhdevogo-chervya (дата обращения: 20.09.2025).
Лящев А.А. Экологическая оценка популяций дождевых компостных червей // АВУ. 2009. №10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskaya-otsenka-populyatsiy-dozhdevyh-kompostnyh-chervey (дата обращения: 20.09.2025).
Постановление Правительства РФ от 28 января 2006 г. N 47 «Об утверждении Положения о признании помещения жилым помещением, жилого помещения непригодным для проживания, многоквартирного дома аварийным и подлежащим сносу или реконструкции, садового дома жилым домом и жилого дома садовым домом» (с изменениями и дополнениями) // Информационно-правовое обеспечение «Гарант» URL: https://base.garant.ru/12144695/ (дата обращения: 25.09.2025).