VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Роль дождевого червя для плодородия почвы
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность темы исследования. Считается, что дождевые черви удобряют и помогают почве дышать, улучшают рост растений. Однако многие люди, особенно садоводы, недооценивают важную роль дождевого червя. Всем хорошо известны дождевые черви. Иногда в плохую дождливую погоду, они в большом количестве появляются на поверхности , ползают по дорожкам садов и парков, лежат на дне лужиц. В мире существует не менее ста восьмидесяти видов дождевых червей. Только у нас в России их около девяноста. Дождевые черви заселили всю землю: они доходят до далекого, холодного Таймыра и до Новой Земли, живут даже на безжизненных островах вокруг Антарктиды.
Дождевые черви являются важными регуляторами структуры почвы и динамики органического вещества почвы. Oни являются основным компонентом сообществ фауны почв в большинстве экосистем и составляют значительную долю биомассы макрофауны. Их деятельность полезна, потому что они могут повысить уровень питательных веществ в почве.
Земные черви изменяют структуру почвы, движение воды, динамику питательных веществ и рост растений.
Цель исследования. Цель данной работы заключается в изучении влияния дождевого червя на плодородность почвы.
Задачи исследования. Задачами работы являются:
- изучить строение дождевого червя
- изучить чем питается дождевой червь
- определить влияние дождевого червя на почву
Объектом исследования является дождевой червь и его влияние на плодородие почвы.
В ходе исследования были применены следующие методы: эксперимент, изучение литературы по теме, обобщение.
В первой главе изучается строение и органы чувств дождевого червя.
Во второй главе рассматриваются жизнедеятельность дождевого червя, место обитания, влияние погодных условий на жизнь дождевого червя, а также многочисленные враги.
В третьей главе освещается вопрос о роли дождевого червя в плодородие почвы, а также опыт проведенный с дождевыми червями.
К выполнению исследования использовались труды авторов Банникова А.Г., Кузякина А.П., Ковалева В., Дарвина Ч., Малевича И.И , Чекановской О.В.
Пять бьющихся сердец
С эволюционной точки зрения дождевые черви очень старые виды. Они пережили миллионы лет из-за их способности приспосабливаться к различные условия окружающей среды. Их место проживания это сырая почва, обогащенная органическими веществами. Oни очень чувствительных к изменению температуры, света и на ощупь. Зимой они закапываются в более глубокий слой для защиты от низкой температуры и в течение лета и засухи.
Снаружи все дождевые черви устроены очень похоже. Их передний конец легко отличить от заднего – он всегда толще, самый кончик заострен и темнее окрашен. Задний кончик светлый или плоский. На переднем конце у червя маленький ротик. Настоящей головы у червей найти невозможно. Спину от живота отличить не сложно: спинная сторона всегда темная, а живот плоский и светлый. Все тело дождевого червя делится на кольца, их бывает от 90 до 300. Самые мелкие дождевые черви имеют 2-3 см в длину и 1 мм в толщину, а самые большие могут быть 50 см и в толщину 1,5-2 см. (2)
На каждом кольце имеются крохотные крепкие щетинки, хорошо заметные в лупу. Их можно почувствовать, если провести пальцем по брюху червя от хвоста к голове. Если дать червю ползти по листу бумаги, то будет слышен особый шорох от трения щетинок о бумагу. Щетинки очень нужны червю для движения. Он цепляется ими за кусочки земли, отталкивается от неровностей почвы в норках и на поверхности. Червь может подниматься высоко вверх под корой деревьев, легко залезает в кочан капусты под листья. Тело дождевого червя снаружи смазано липкой слизью. Слизь предохраняет тело от высыхания облегчает червю скольжение по земле. Если червя испугать, он моментально окутывается толстым слое клейкой слизи.
Внутри дождевой червь устроен не так уж просто: у него есть кровеносная система, пять бьющихся сердец и крохотный мозг (рисунок 1).
Из всех органов чувств у червя особенно развито осязание. Чтобы убедиться в этом, не надо даже дотрагиваться до него, достаточно слабо дунуть на червя, высунувшегося из норки, и он тотчас спрячется.
Настоящих глаз у червей нет, но свет они видят. По всей поверхности тела рассеяны крохотные глазки, они не способны определить форму предметов и лишь отличают свет от темноты. Больше всего глазков на переднем конце тела. Сильный свет пугает червей. Способность дождевых червей чувствовать свет очень важна для них, так как солнечные лучи могут их легко убить. Уход в темноту спасает им жизнь. Подмечен удивительный факт: очень слабый свет, наоборот, привлекает червей. Ушей у червя нет, звуки он ощущает всем своим телом по сотрясению почвы.(5)
Чувство вкуса у червей развито великолепно, а обоняние слабо. Некоторые запахи они вообще не чувствуют, например, запахи духов, табака и уксуса; зато капусту и лук, которые они очень любят, черви легко находят по запаху.
Головной мозг у дождевого червя развит очень слабо. Животное долгое время может обходиться без него. Если червя разрезать, то обе его половинки через некоторое время восстановятся, восстановится и мозг.
Несмотря на необычное восприятие, дождевые черви используются как пища для людей. Благодаря высокому содержанию белков они являются основой здорового питания. Согласно литературным данным, дождевой червь содержат около 60-70% белков. Помимо человеческой диеты, дождевые черви использовались при кормлении рыбы, а также птицы. В Венесуэле люди едят их сырыми или после обработки в воде при температуре около 60 -70 ° C или после высыхания в дыму. Эти копченые дождевые черви рассматриваются как деликатес, а стоимость очень высокая. Помимо использования дождевых червей в качестве продуктов питания, народная медицина рекомендуют использовать их против малярии и анемия. Многие рестораны в Мексике имеют в своем меню разнообразие дождевых червей, а в Японии дождевых червей употребляют в пищу в сочетании с соей или добавок в соках. С другой стороны, в Азии, Африки и Южной Америки дождевые черви были введены в повседневную диету.
Жизнь дождевого червя
Дождевые черви наиболее многочисленны в лугопастбищных угодьях и мульчируют почвы, относительно редки в кислых (или морских) почвах. Большинство из них не могут выжить в песчаных, сухих, кислых почвах, и все они нуждаются в органическом веществе для производства продуктов питания.
На место обитания и на количество дождевых червей влияют такие факторы как, текстура почвы, влажность, температура и питание. Популяции земляных червей варьируются не только от одной почвы к другой, но и в течение всего года, наиболее многочисленны весной и в начале лета (рис 2).
В теплое время года дождевые черви откладывают в своих норках маленькие коконы. Из каждого кокона выходит прозрачный червячок, всего в сантиметр длиной, и сразу начинает есть землю, как взрослый. Живут дождевые черви долго – до десяти лет; наблюдался даже такой случай, когда червяк прожил в неволе пятнадцать лет.
Осенью каждый червь уходит в глубь земли и готовится к спячке. Обычно они зимуют на глубине в один – два метра. Червяк свертывается в плотный клубок, одевается пленкой слизи и спит всю зиму.(6)
На юге, где не бывает морозов, у червей спячка наступает летом, в самое жаркое и сухое время. Чтобы не погибнуть от засухи, животные уходят глубоко в почву. Червь Мариупольская дендробена, например, зарывается на глубину до восьми метров.
Питаются дождевые черви землей, опавшими полусгнившими листьями. Чтобы насытиться, червю нужно почти беспрерывно пропускать землю через кишечник. Изо дня в день червь сверлит почву в разных направлениях, пронизывает ее норками.
Когда жара спадает, черви поднимаются в верхние слои почвы. По ночам эти осторожные и пугливые существа вылезают на поверхность, ищут и затаскивают в норку гниющие листья, хвою и другие «вкусные вещи». Задний конец обычно остается спрятанным в норку. Только появится какая-нибудь опасность, червяк сразу втягивает свое тело в землю.(5)
У бескорыстных тружеников земли масса врагов, которые подстерегают их на каждом шагу. Самый страшный их враг — прожорливый крот. На зиму он делает запасы пищи в своих ходах. Он откусывает у запасенных червей передние концы тела. Изуродованный червь не может никуда уползти несколько месяцев, пока у него снова не отрастет головной конец, но и не умирает. Так кроты обеспечивают себя свежим кормом на всю зиму. По ночам у выхода из норок червей подстерегают жабы и лягушки, во тьме подземных ходов на них нападают многоножки. Из воды выползают конские пиявки, они охотятся на червей и заглатывают их целиком. Дождевые черви—главная пища дроздов, грачей и множества других птиц.
Хищников много, но паразитов еще больше — бактерии, крохотные червячки. Самый злостный из паразитов — муха Полления, серая, похожая на обычную комнатную муху. Она откладывает внутрь червя яйца, из которых развиваются личинки, выедая червя изнутри.(5)
Список врагов дождевых червей можно продолжать до бесконечности, но самое обидное, что к ним присоединяется и человек. Огородники иногда старательно выбирают червей из земли и разрубают их лопатой на мелкие кусочки! До сих пор многие почему-то уверены, что черви приносят вред посевам.
В культивируемых сельскохозяйственных породах обычно сокращаются популяции земляных червей. Было предложено несколько объяснений снижения и потери дождевых червей:
Повреждения почвы приводят к физическому повреждению дождевых червей, что приводит к смертности.
Сокращение количества остатков и органического вещества почвы, связанное с длительной обработкой почвы, ограничивает поставки продовольствия.
Изменение температуры почвы в результате потери изоляции, обеспечиваемой растительностью.
Увеличение хищных птиц .
Есть загадка, которую еще не могли разгадать. Обычно дождевые черви очень осторожны и появляются на поверхности земли только ночью. Но иногда после сильного дождя, мы видим их на открытой поверхности. Они больше не возвращаются в свои норки, а просто погибают. После сильного дождя в жизни червя наступает катастрофа. Сотнями умирающие животные выползают на поверхность. Именно из того что после дождя они вылезают из земли, люди стали называть их дождевыми – на всех языках мира. Ученые это явление объяснить не могут. Может быть, черви не переносят воды в норках? Нет, они могут прожить в банке с водой целый год. Черви несколько часов могут жить совсем без кислорода. А вдруг после дождя появляются какие-либо болезни, отравления? Тоже нет. Что же заставляет червей вылезать из нор и губит их – никто не знает...
Роль дождевых червей в плодородии почв
Известно ли вам, что первым ученым, изучавшим дождевых червей, их образ жизни и сделавшим вывод об очень большой их роли в процессе почвообразования, был английский биолог Чарлз Дарвин? Результаты своих исследований он описал в книге «Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей и наблюдения над образом жизни последних». По Ч. Дарвину, на одном гектаре почвы обитает 60— 133 тысячи дождевых червей, а в некоторых местах численность их значительно выше — 2 миллиона (в отдельных случаях даже 20 миллионов!) на 1 га. ...что за сутки каждый дождевой червь пропускает через себя количество земли, равное массе его тела?
Общая масса дождевых червей в 1 га плодородной земли составляет 2—3 т. За сутки они могут перерыть 10—11 т земли. В природе встречается гигантский морской червь длиной до 15 м (некоторые зоологи указывают — до 30 м). Обычно этот тонкий и длинный червь лежит на дне в прибрежной зоне, свернувшись в плотный клубок.
Часто в связи с неправильным использованием сельскохозяйственных земель, верхний плодородный слой почвы истощается. Чтобы восстановить слой плодородной почвы в один сантиметр природе необходимо от 500 до 1000 лет. Однако в благоприятных условиях дождевые черви, низменные существа для многих людей, которые могут ускорить этот процесс только до пяти лет. Поскольку сельское хозяйство и, в конечном счете, цивилизация, зависят от содержания плодородного верхнего слоя почвы , в наших интересах поощрять дождевых червей в их деятельности по строительству почв.(2)
До изобретения сельскохозяйственных орудий земляные черви пахали почву, смешивали, обрабатывали и строили верхний слой почвы, когда они прорывались по земле. Их значимость была четко признана почти 200 лет, и даже в четвертом веке до нашей эры, Аристотель, назвал дождевых червей «кишечником земли», хотя он вполне мог ссылаться на их внешний вид, а не на их функции.
Активность земляных червей наиболее легко оценивается по сравнению с ситуацией в регионах, где они отсутствуют: разложение органического вещества происходит медленно, так что на поверхности почвы накапливаются слои подстилки и не могут быть включены в почву. Более конкретно, активность земляных червей важна для земледельца в четырех аспектах, поскольку они:
улучшить структуру почвы
смешивают почвы
помощь в формировании гумуса
увеличить доступность питательных веществ для растений
Зарывание земляных червей улучшает физическую структуру почвы, создавая каналы, через которые корни растений легче проникают в почву. В дополнение к увеличению пористости и аэрации почв эта активность также улучшает дренирование почвы и проникновение воды, одновременно устраняя условия твердения. Дождевые черви также могут усиливать структуру почвы за счет образования агрегатов. Секреции в дождевых червях связывают частицы почвы цемента вместе в агрегаты, которые помогают в борьбе с эрозией. Человек, используя сельскохозяйственные методы, такие как выращивание, может временно улучшить структуру почвы, но дождевой червь имеет долгосрочные последствия для поддержания почвы.(7)
Когда земляные черви прорываются сквозь землю, они потребляют большое количество почвы и свежего или частично разлагающегося органического вещества с поверхности почвы, осаждая его как фекальное вещество или отливки в нижних горизонтах почвы. Аналогичным образом, почва из подпочвенного горизонта перемещается этими животными на верхние уровни, где она смешивается с поверхностным почвом, что приводит к более равномерному распределению питательных веществ в растениях.
При проглатывании органического вещества дождевые черви важны для первоначального разрушения, а также для последующего разложения органического вещества. На самом деле, дождевые черви могут потреблять больше поверхностного органического вещества, чем все другие почвенные животные вместе. Подводя почвенные питательные вещества к верхним горизонтам из нижнего подпочвы, дождевые черви противодействуют воздействию выщелачивания, в результате чего многие питательные вещества вымываются из корневой зоны и, следовательно, оказываются недоступными растениям.
«Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человека; но еще задолго до его изобретения почва регулярно обрабатывалась червями и всегда будет обрабатываться ими»,— писал Чарлз Дарвин. Дождевые черви из века в век непрерывно и неутомимо буравят землю.
В хорошей почве число червей доходит до пяти миллионов на один гектар. Сквозь ходы, прорытые ими, течет в почву дождевая вода, без которой нет жизни, проникает воздух, нужный для жизни почвенных бактерий и грибов- микроорганизмов, перерабатывающих вещества почвы в природные удобрения для растений. Ходы червей — настоящая система вентиляции почвы. На один квадратный метр, как подсчитали ученые, приходится более полутора тысяч ходов. Они идут вглубь до нескольких метров.
Не только воздух и вода проникают через сложную сеть ходов. Уже на глубине двух Астров корни растений не могут сами пробить себе дорогу в твердой, слежавшейся почве: они идут вдоль нор червей.(5)
Отходы жизнедеятельности дождевого червя обогащают почву питательными веществами, которые стимулируют рост растений. Дождевой червь способствует разложению мертвых органических веществ. Массовые беспозвоночные играют ключевая роль в улучшению плодородия почв
Дождевой червь также увеличивают азот путем прямого и косвенного воздействия на микробного сообщества. Исследования показали что количество почвенного азота, доступного для растений был произведен больше по активности дождевых червей, чем общий ввод через добавление разреженной растительности, неорганический и органический навоз, переработанная культура остатки и сорняки
Ходы, прорытые червями, не разрушаются очень долго, потому что их стенки покрыты слоем слизи, склеивающей накрепко частицы почвы.
Дождевые черви не только буравят землю, они и заглатывают ее, пропускают через себя, как сквозь мясорубку. Вы видели, конечно, выбросы, состоящие из гладких склеенных комочков земли, пропущенных через кишечник червя,— «орехи». Эти выбросы на поверхности земли обычно закрывают вход в норку, их можно найти и в подземных ходах. Почва, которую черви заглотнули на большой глубине, переносится наверх и наоборот.
Сквозь «ореховую» почву прекрасно проходят и вода и воздух, в ней развиваются полезные микробы. «Орехи» долго не разрушаются дождевой водой, так как мелкие частицы почвы в них склеены слизью и словно нанизаны на каркас из тонких волоконец растений. В такой почве корни растений чувствуют себя особенно хорошо.(2)
Наконец, последние исследования раскрывают нам удивительные факты: в выбросах червей есть вещества, повышающие всхожесть и скорость прорастания семян деревьев и овощных культур.
Дождевой червь — надежный помощник человека в его борьбе за высокие урожаи. Черви-земледельцы ведут свою незаметную, но важную работу в поле, в лесу, в саду...
Дождевые черви имеют огромное значение в почвообразовательных процессах. Убедится в этом можно на опыте, который я провела совместно со своим научным руководителем..
Эксперимент № 1.
Я взяла стеклянную литровую банку до половины наполнила ее сырой землей (рисунок 3).
Поместила в банку 3—4 дождевых червей (рисунок 4).
Насыпала сверху слой песка, смешанного с землей (толщиной 1—2 см). (рисунок 5)
4. В результате опыта я увидела, что дождевой червь перемешал землю с песком. Это означает, что дождевой червь способствует тому, чтобы удобренная почва с верхней части попадала вниз - к корням растений. (рисунок 6, 7)
Эксперимент № 2.
Поместила в стеклянную банку 3-4 дождевых червей (рисунок 8) и насыпала до половины банки чистый песок (без черной земли). (рисунок 9)
Поддерживала песок влажным, кормила червей различными растительными веществами (опавшими листьями, ботвой) (рисунок 10).
Поставила банку в полутемное место, поддерживая песок в умеренно влажном состоянии. В течении месяца( с 5 октября по 5 ноября) я наблюдала за тем, как будут жить дождевые черви.
Я увидела, что листья были затащены под землю, в песке появились элементы плодородной почвы. Так как дождевой червь пропукает все через свой желудок в песке начал появляться гумус. ( рисунок 11, 12).
После данных экспериментов я сделала выводы: дождевые черви улучшают плодородие почв; за счет многочисленных ходов почва становится рыхлой, что способствует лучшему орошению почвы; наличие дождевых червей в почве увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур.
Заключение
Дождевые черви играют важную роль в почве, поскольку они перераспределяют органическое вещество, влияют на плодородие почвы и влияют на физические свойства почвы. В то время как дождевые черви не являются существенными для образования хорошо агрегированной почвы, их присутствие может в значительной степени способствовать образованию и стабилизации агрегатов и улучшению структуры почвы. Линия земляных червей - выделяемая смесь почвы и органического вещества - может превращаться в стабильные почвенные агрегаты. В зависимости от вида литой материал может осаждаться в норе или на поверхности почвы. Земные черви перераспределяют органические материалы в почве, повышают проницаемость почвы.
Дождевые черви наиболее многочисленны в лугопастбищных угодьях и мульчируют почвы, относительно редки в кислых (или морских) почвах. Большинство из них не могут выжить в песчаных, сухих, кислых почвах, и все они нуждаются в органическом веществе для производства продуктов питания.
Более конкретно, активность земляных червей важна для земледельца в четырех аспектах, поскольку они:
улучшить структуру почвы
смешивают почвы
помощь в формировании гумуса
увеличить доступность питательных веществ для растений
Результаты эксперимента показали, что дождевые черви улучшают плодородие почв; за счет многочисленных ходов почва становится рыхлой, что способствует лучшему орошению почвы; наличие дождевых червей в почве увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур.
Список использованной литературы
Биология: Учебник 6 класс/ Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Кучменко В.С.-М.: ВЕНТАНА-ГРАФ, 2017
Зенкевич Л.А. Беспозвоночные. – М.: Просвещение, 1968. – 576 с
Какая польза от земляных червей?//Фидиуаг, - 2019. - № 124-125, с. 5
Книга для чтения по зоологии: Учебник/ Молис С.А.- М.: Просвещение, 1986. – 224 с 5.
Ковалев В. Загадки дождевого червя// Наука и жизнь. – 1968. - № 5, с. 137-140.
Природоведение: Учебник/ Плешаков А.А., Сонин Н.И. – М.:Дрофа, 2000. – 184 с.
Прохоров А.М. Дождевые черви// БСЭ. – 3-е изд. М., 1972. – Т.8. – с.390-391.
Приложение
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 8
Рисунок 9
Рисунок 10
Рисунок 11
Рисунок 12