Горбунов Виктор Владимирович

Дождевые черви для повышения урожая

Виктор Владимирович Горбунов

Дождевые черви для повышения урожая

Предисловие

Дождевых червей видели все. Но многие ли знают, что это гаранты нашего благополучия и здоровья? В умах большинства людей до сих пор бытует невежественное представление, что черви достойны лишь презрения – их можно давить, уничтожать, травить, в лучшей случае использовать как наживку при ловле рыбы.

Дождевые (земляные) черви – крупные беспозвоночные почвенные животные – сапрофаги, питающиеся растительными остатками. В почвах нашей страны их насчитывается около 97 видов. Пропуская через свой кишечник большую массу отмерших растительных тканей, сапрофаги их разрушают, переваривают и перемешивают с землей. Им же принадлежит заслуга в переработке компостов, которые через некоторое время превращаются в сыпучий, рыхлый, состоящий почти исключительно из гранулированных экскрементов червей материал.

Это – водопрочные, водоемкие, гидрофильные структуры, которые составляют в почве наиболее ценные формы гумуса и являются центрами микробиологической активности. Дело в том, что в кишечнике червей развиваются процессы полимеризации низкомолекулярных продуктов распада органических веществ и формируются молекулы гуминовых кислот, образующие комплексные соединения с минеральными компонентами почвы, прежде всего с кальцием (гуматы кальция). Последние долго сохраняются, делают почву структурной, что предупреждает ветровую и водную эрозии.

Роясь в земле, черви поглощают не только перегной, но и бактерии, водоросли, грибы с их спорами, простейшие организмы животного мира и нематод.

Количество бактерий в почве огромно. Один грамм подзолистой почвы на целине содержит их 300–600 млн., а один грамм окультуренных черноземов и сероземов – до 3 млрд. Общая живая масса их на одном гектаре пахотного слоя составляет 5–10 т. В навозных компостах или хорошо удобренной навозом почве количество микроорганизмов еще больше. Почвенная микрофлора и микрофауна являются основным источником белкового питания дождевых червей. Она почти полностью переваривается в их пищеварительном канале и практически отсутствует в копролитах. Зато там содержится огромное количество собственной кишечной флоры.

Почвенная микрофлора и микрофлора копролитов – это не пассивная биомасса. Она содержит много самых разнообразных ферментов, антибиотиков, аминокислот, витаминов, других биологически активных веществ, которые взаимодействуют и саморегулируются, обеззараживая патогенную микрофлору. Этому способствуют не только черви, но они доминируют, составляя 50–72 % всей биомассы почвенных беспозвоночных. На одном гектаре хорошо ухоженных лугов или пастбищ общее их количество (до химизации) составляло от 1 до 200 млн. особей (в среднем около 20 млн.), вес же биомассы – от 2 до 5 т/га, что почти в 100 раз превышает биомассу наземных животных на данной площади.

Почва – это живой организм, где микроорганизмы закрепляют химические элементы в своих клетках, тогда как дождевые черви (и другие почвенные беспозвоночные) способствуют выведению этих элементов из органического вещества растений и микробной биомассы. В этом круговороте веществ они выступают как регуляторы деятельности микроорганизмов, как санитары и дезодораторы почвы, которая при этом обогащается азотом, фосфором, калием, сбалансированными между собой по природной технологии. При высокой численности червей в компостах они перерабатывают его в высокоэффективное гумусное удобрение. В копролитах червей естественных популяций содержание гумуса составляет 11–15 %, а у выведенных искусственно – до 35 %. Такое удобрение – «хлеб» для растений. Оно восстанавливает и повышает плодородие почвы лучше, чем навоз, гарантируя более весомую прибавку урожая.

Есть у червей и другая специфическая особенность, весьма полезная для сельского хозяйства. Связана она с уникальной их способностью образовывать, мелиорировать и структурировать почву, что можно проиллюстрировать следующими примерами. За лето популяция из 100 червей на одном квадратном метре прокладывает в почве километр ходов, делая ее рыхлой, водо– и воздухопроницаемой. Установлено, что червь за сутки пропускает через пищеварительный канал количество земли с органикой, равное весу своего тела. Если принять средний вес червя в 0,5 г, а количество их на 1 м2 – 100 штук (1000000 особей/га), то за сутки они пропустят 50 г на 1 м2, или 0,5 т/га. Активная деятельность червей продолжается в средней полосе 200 дней в году, значит, количество почвы, прошедшей через их пищеварительный канал, выразится массой в 10 кг/м2 (100 т/га). Если же плотность популяции червей больше, то соответственно больше и гумуса.

Какими современными средствами можно создать и переместить на поля в течение года столько гумусных удобрений? Никакие другие животные и даже агромелиоративные приемы не могут в полной мере сравниться здесь с червями. Это они, утилизируя ежегодно несметные количества органической биомассы растений и животных, создавали самые благоприятные условия для всего живущего на земле. В основном их деятельностью сотворены некогда знаменитые наши черноземы.

Из сказанного выше видно, что наличие дождевых червей является самым естественным показателем здоровья и плодородия почвы.

Важная роль дождевых червей в жизни биосферы земли признана совсем недавно. А до этого им была объявлена тотальная химическая война. Суть этой войны обусловлена возможностью резкого повышения урожайности с помощью химических удобрений. На каждый килограмм таких удобрений, внесенных в почву, стали получать по 10 кг зерновых. Так был сделан опаснейший вывод: чем больше минеральных удобрений, тем больше хлеба, овощей, кормов, мяса и молока. Придумали чудо-лозунг: «Коммунизм – это советская власть плюс электрификация, плюс химизация народного хозяйства». И началось! Чем меньше земля с годами давала прибавки урожая (в середине 80-х годов прошлого века только по 2,5 кг зерна на каждый килограмм внесенных химических удобрений), тем больше требовалось вносить химических удобрений. Было предложено удобрять поля обезвоженным аммиаком, аммиачной водой, углекислым аммонием и другими вредными для почвы химическими удобрениями – сильнейшими ядами для всего живого. Стоит заметить, что врачи-хирурги используют 0,25 %-ный раствор аммиака для дезинфекции кожи рук перед операцией. Уже этот слабый раствор практически моментально губит микрофлору и делает руки стерильными.

Такой же стерильной стала почва на полях, обработанных аммиаком. А что урожайность? Она едва окупает затраты. Положение усугубилось с началом широкого использования пестицидов. В результате мы пришли к разрушению почвы, потере гумуса, к уничтожению всего живущего в этих, искусственно созданных зонах бедствия.

Более ста лет назад основоположник научного почвоведения В. Докучаев, называя чернозем величайшей силой и богатырем, предупреждал, что этот богатырь однажды может надорваться. К сожалению, все так и случилось, как и с другими почвами, находящимися длительное время под воздействием химических удобрений, пестицидов и плуга. Страна очутилась в продовольственном кризисе, выйти из которого было крайне трудно, так как почва восстанавливается медленно – около одного сантиметра за сто лет.

Сравнительно быстро могут восстановить или повысить плодородие земли садоводы-любители и владельцы приусадебных участков. Они сегодня дают со своих небольших участков около 30 % овощей и фруктов. Могут давать и больше. Для этого нужно научиться разводить дождевых червей и готовить с их помощью гумусное удобрение из компостов. А ускорить воссоздание плодородия отравленных полей можно путем реконструкции жизни почвенного сообщества животных в почвах.

Роль дождевых червей в сельском хозяйстве

Дождевые черви живут везде, где есть отмершее органическое вещество и подходящая влажность почвы. Они различаются не только по семействам, родам и видам, но и по типам питания и месту обитания в почве.

1. Питающиеся органическим веществом на поверхности почвы, среди них:

– живущие в напочвенной подстилке из опавших листьев, отмерших трав, полуперегнивших веток;

– живущие в подстилке и верхней части почвы;

– роющие глубокие норы (до 1 м и более);

2. Питающиеся почвенным перегноем или собственно почвой, среди них:

– живущие в верхней части почвы;

– живущие на средних глубинах (20–40 см);

– роющие глубокие норы.

В естественных условиях дождевые черви ведут роющий образ жизни, выползая из почвы ночью или днем, но в сырую погоду. Так как черви населяют все ярусы почвы, следовательно, все отмершее растительное органическое вещество проходит не один раз через пищеварительный тракт червей, и при этом само превращается в плодородную почву благодаря удивительным свойствам дождевых червей.

Черви стимулируют процесс гумусообразования в 52–56 раз. Им свойственна высокая активность потребления растительных остатков (185 % к своей массе).

Почвы, населенные дождевыми червями, обычно очень обильно пронизаны их ходами. Это происходит благодаря тому, что один червь может прорыть целую систему ходов (которая может составить 4000–7000 км/га), сообщающихся друг с другом и выходящих в нескольких местах на поверхность. На одном акре земли может быть до 500 тыс. земляных червей, которые могут перерабатывать до 5 тонн и более почвы в год.

Уже само наличие ходов дождевых червей в почве изменяет ее свойства. Проделывая разветвленную сеть ходов, они увеличивают площадь соприкосновения почвы с воздухом, что обеспечивает проникновение кислорода и воды в глубокие слои почвогрунта. И то, и другое обязательно для ряда химических процессов, 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 корневых систем высших растений необходимыми для них веществами. Воздух в почве является еще и источником получения азотистых соединений.

Кроме того, полости в почве различного происхождения и всевозможных размеров представляют собой основные места обитания разных групп мелких почвенных организмов, принимающих участие как в изготовлении перегноя, так и в его дальнейшей обработке. Ходы червей служат проводниками жизни в глубь почвы.

Железистые клетки дождевых червей выделяют большое количество слизистых веществ, что увеличивает легкость их скольжения по субстрату, предохраняет тело от высыхания. Кроме того, слизистые вещества покрывают стенки ходов червей внутри почвы. Вода их не размывает, а только намачивает и просачивается дальше внутрь почвы. Это придает им гораздо большую прочность по сравнению со случайными трещинами в почве.

Специальные железы внутри пищеварительного тракта червей вырабатывают известь, которая нейтрализует кислоты, образующиеся при разложении органического вещества. Переваривая его, черви перемешивают его с минеральной частью почвы, делают его реакцию нейтральной и создают копролиты.

Так, гигантские дождевые черви эйзениа магнифика (северо-западный Алтай) откладывают огромные массы копролитов только на поверхности почвы: на светло-серых лесных – до 22 т/га, на черноземных типичных – до 15 т/га. А на почвах верещатников в нижнем течении Одера (Польша) черви ежегодно откладывают 6–7 т/га копролитов, на гумусированных песчаных почвах в Саарской области (Германия) – до 24–44 т/га, а в горных саваннах Камеруна – не менее 210 т/га.

Копролиты содержат повышенное количество азота, фосфора и калия. Черви переводят эти необходимые растениям элементы из недоступной формы в доступную. Так черви создают рыхлую, насыщенную воздухом, влагой и доступными растениям питательными веществами плодородную почву. Кроме того, копролиты сбалансированы таким образом, чтобы питательные вещества высвобождались постепенно, обеспечивая тем самым на протяжении длительного периода времени питание растениям.

По наличию дождевых червей в почве, их состоянию и активности легко определить степень ее плодородия. Если при вскапывании земли в ней обнаруживаются черви ярко-красного цвета в большом количестве, активные и крупные, то это верный признак того, что почва высокоплодородна и можно рассчитывать на высокий урожай. Если же червей в почве мало, надо принимать срочные меры по внесению навоза и других органических удобрений в почву.

Чем больше червей в почве, тем больше неразрушенных копролитов, тем рыхлее и плодороднее земля. Червей же будет много, если у них будет в достаточном количестве пища. Такая проблема полностью отсутствует в лесу, где пища есть всегда.

В то же время на пашне, где почвенная структура разрушается тяжелыми машинами и питательные вещества вымываются из почвы, внесение органических удобрений, прежде всего навоза и компоста, совершенно необходимо.

Однако если вносить удобрение на пашню, где черви уничтожены человеком, это не даст желаемого эффекта, так как внесенное удобрение просто некому будет превратить в почву. При этом условия пашни особенно тяжелы для червей: посевы обрабатываются ядохимикатами, что приводит к массовой гибели дождевых червей и другой почвенной фауны. В жару незатененная перепаханная почва легко пересыхает, в результате черви гибнут от недостатка воды. Весной тракторы выворачивают землю с червями на съедение птицам, а поздней осенью вскрывают норки, когда черви уже улеглись на зимовку. Пашня, где уже не живут дождевые черви, состоит из плотных глыб, которые даже после боронования разбиваются на куски, больше напоминающие сланцы, чем комья земли. Почва внутри них плотная, слитая, без каких-либо признаков жизни.

Таким образом, деятельность червей обеспечивает важнейшие факторы почвенного плодородия – аэрацию и дренаж. Невентилированные и недренируемые почвы лишены червей и агрономически очень низкого качества.

Вермитехнология

Вермикомпостирование, вермикомпост и вермикультура – эти новые слова являются наиболее часто употребляемыми терминами среди садоводов, огородников и тех, кто занимается фермерством или рециклингом органических отходов как в промышленном масштабе, так и домашних условиях. В связи с этим возникла необходимость в обеспечении современной научной информацией об основах и аспектах использования дождевых червей в человеческой практике

Вермитехнология – система организационно-технических мероприятий по культивированию дождевых компостных червей на разных субстратах в конкретных экологических условиях, обработке и применению копролита и биомассы червей в сельском хозяйстве. Это новое направление сельскохозяйственной науки. Ее применение позволяет повышать продуктивность, экологическую устойчивость и саморегулирующую способность агроэкосистем. В мировой литературе вермитехнологию рассматривают как элемент экологически чистого сельскохозяйственного производства.

Вермитехнология имеет два направления:

–  вермикультивирование, при котором размножают дождевых компостных червей или получают их биомассу;

–  вермикомпостирование, главной целью которого является экологически безопасная переработка различных органических отходов и получение массы экскрементов дождевых компостных червей – копролита (биогумуса, вермикомпоста) – ценного органического удобрения.

Несмотря на важную роль дождевых червей в обеспечении почвенного плодородия, до 60-х годов прошлого века проблема искусственного их разведения, получения биогумуса и использования биомассы не ставилась перед сельскохозяйственной практикой.

Появление этого направления вызвано неблагоприятными изменениями в окружающей среде, связанными с интенсификацией производства в сельском хозяйстве и промышленности. Так, при создании крупных промышленных комплексов по производству мяса возникла проблема утилизации навозных стоков, которые являются источником загрязнения окружающей среды. Растущие города дают массу бытовых отходов, состоящих большей частью из органических веществ и так называемого канализационного ила, получаемого из отстойников городских сточных вод. Вокруг лесоперерабатывающих комплексов скапливается много опилок. Существуют и другие производства, являющиеся местами образования органических отходов, при наличии которых ухудшается качество почвы, воды и пищи.

Все больше людей сейчас понимают, что продукты питания должны быть экологически чистыми. На Западе овощи, выращенные на биогумусе, стоят намного дороже, чем полученные на навозе или минеральных удобрениях. Известно, что в Арабских Эмиратах на безжизненные пески укладывают до 50 см биогумуса, привезенного из Европы, и, используя искусственное орошение, получают до трех и более урожаев в год экологически чистой продукции, что позволило странам этого региона превратиться из стран-импортеров сельскохозяйственной продукции в страны-экспортеры. Рекордные урожаи собирают в Израиле, где также применяют биогумус.

Широкое применение минеральных удобрений, пестицидов, химической мелиорации приводит к потере почвой гумуса и снижению почвенного плодородия. Чрезмерная химизация ведет к перенасыщению сельскохозяйственных продуктов вредными для человека веществами. Негативное влияние на почву этих процессов успешно преодолевается с помощью внесения биогумуса (вермикомпоста).

Применение технологии переработки навоза и органических отходов промышленных предприятий с помощью дождевых червей поможет восстановить плодородие почв, вернуть им устойчивость к водной и ветровой эрозии.

Вермикомпост может использоваться в почвосмесях для комнатных растений и в качестве добавки для улучшения внешнего вида газонов, а также для любых сельскохозяйственных культур. Вермикомпост, смешанный с различными смесями или с почвой, представляет собой идеальную среду для проращивания растений, а также их роста практически на всех стадиях. Вермикомпост можно также применять в качестве мульчи, поскольку он не содержит семян сорняков, а также как отличный кондиционер для сада.

Развитие вермитехнологии

Еще земледельцы Древнего Египта видели в дождевых червях залог будущих урожаев. Здесь с успехом использовали переработанный дождевыми червями наносной ил реки Нил для выращивания сельскохозяйственных культур. Древние египтяне обожествляли дождевого червя, считали его святым животным и запрещали вывозить из страны.

Аристотель называл червей «кишечником земли». И это действительно так: пропуская через свой кишечник землю и растительные остатки, черви обогащают почву.

В 30-е годы XX столетия в Калифорнии были предприняты первые научные попытки по выращиванию червей промышленным способом. Они увенчались успехом лишь 20 лет спустя, когда в США были созданы первые хозяйства по культивированию червей на отходах. Выращенных червей использовали как наживку для рыбной ловли, как корм для рыб (главным образом аквариумных), комнатных животных и животных в зоопарках, а также лабораторных животных. Позднее многие из этих хозяйств перешли на товарное производство биогумуса и биомассы червя.

Именно этот этап исследований дождевого червя можно назвать началом зарождения вермикультивирования как биотехнологического направления сельскохозяйственной науки.

В настоящее время в США насчитывается около 700 хозяйств промышленного типа, в которых различные органические отходы перерабатываются в биогумус с помощью дождевых червей. В Европу красный калифорнийский дождевой червь был завезен в 1978 году незадолго до введения в США запрета на вывоз червей и их коконов.

Наибольшее распространение в европейских странах культивирование дождевых червей на отходах получило в Италии. В начале 80-х годов прошлого века в этой стране из отходов вырабатывали около 18 тысяч тонн биогумуса в год. Самое крупное из хозяйств, использующих вермикультуру, занимает площадь 16 га. Кормом служат отходы бумаги, целлюлозы, древесины, листья и стебли растений. Методом вермикомпостирования перерабатываются в компост отходы в Капри: из 60 тысяч тонн твердых бытовых отходов и 25 тысяч тонн ила сточных вод на площадке 600 м2 получают около 30 тысяч тонн вермикомпоста.

Во Франции, которая одной из первых в Европе занялась вермикультивированием и достигла при этом больших успехов, насчитывается свыше 2 тысяч хозяйств по переработке отходов этим методом. В их числе отдельные фермы и кооперативные объединения, включая и сбытовые. Вырабатываемый компост используется как для собственных нужд, так и для продажи. Отходы подвергают предварительному разложению в специальных биореакторах, а затем заселяют коконами червей. По сравнению с традиционными методами при компостировании в биореакторах ускоряется созревание компоста. В производимой продукции (вермикомпосте) отмечено повышенное содержание доступных для растений азота и фосфора.

В Тулузе черви использовались для переработки жировых отходов, содержащих большое количество воды, что исключало возможность их сжигания. Захоронение указанных отходов на специально оборудованных полигонах требует больших затрат. Были проведены опыты, показавшие, что после смешивания с илом сточных вод жировые отходы вполне пригодны для разведения червей. Однако в полученном таким образом компосте содержится большое количество тяжелых металлов, что исключает возможность его последующего применения в качестве удобрения под овощи и другие продовольственные культуры; им можно подкармливать цветы.

Есть товарные хозяйства по производству биогумуса в Великобритании, Нидерландах, ФРГ и других странах Западной Европы. Переработкой отходов на биогумус с помощью дождевых червей занимаются и в странах Восточной Европы: в Польше, Венгрии, Чехии.

В Великобритании (например, на Ротамстедтской опытной станции) ведутся интенсивные исследования в области экологии и физиологии дождевых червей, а также использования их для переработки различных отходов, в частности ила, накапливающегося на очистных сооружениях. При этом вермикомпостирование рассматривается как один из способов быстрой переработки осадка на удобрения. Создана компания, которая поставляет фермерам маточную культуру червей, дает консультации по вопросам разведения, организует сбыт вермикомпоста и корма для червей.

Накоплен большой опыт вермикультивирования в странах Азии (Япония, Китай, Филиппины, Тайвань), Южной Америки и Австралии. За рубежом созданы фирмы, которые поставляют предпринимателям оборудование и маточную культуру червей, оказывают консультативную помощь по их разведению, организуют сбыт биогумуса и корма из червей.

В России приемы земледельческой культуры, называемой теперь органическим земледелием, начали использоваться давно. В Псковской губернии, например, удобрение почвы навозом стало постоянным еще в XVII веке. Если крестьянин не вывозил навоз на поля, это воспринималось соседями как знак скорого бегства.

В наше время в Америке и Европе после бума сельскохозяйственной химизации взоры обратились к органическому земледелию, основанному на внимании к обитателям почвы и их роли в ее создании. В США идея органического земледелия широко пропагандируется, превратившись уже в подобие философской системы, включающей в себя стремление к жизни в максимально возможной гармонии с природой, внимательное отношение ко всем природным компонентам и их взаимосвязям.

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) в 1980 году установила, что дождевые черви могут сыграть существенную роль в разрешении актуальных продовольственных проблем современного мира.

В результате перехода на новую биотехнологию в сельскохозяйственном производстве в развитых и многих развивающихся странах резко возросли производство экологически чистой сельскохозяйственной и животноводческой продукции, урожайность полей. На полях, удобряемых червекомпостом (биогумусом), урожайность зерновых достигает 56–70 ц/га (Англия, Голландия, ФРГ), а картофеля – 500–800 ц/га (Голландия, Англия). Новая биотехнология производства червекомпоста позволяет в кратчайшие сроки повысить плодородие почв в 5–10 раз и во столько же сократить посевные площади.

Что такое вермикомпост (биогумус)

Увеличение народонаселения при ограниченном пространстве суши, которым располагает человечество, неминуемо должно привести к недостатку питания, если последнему не противопоставить интенсификацию сельского хозяйства. Одним из неиспользованных резервов в этом отношении является искусственное разведение дождевых червей и контроль над их биологией.

В целом процесс переработки органических отходов с использованием дождевых червей называется вермикомпостированием, а полученный продукт – вермикомпостом, или биогумусом. Характерной чертой этой биотехнологии является возможность переработки красным калифорнийским червем широкого ассортимента органических отходов: навоз всех видов животных, помет, осадки очистных сооружений, отходы сельскохозяйственного и перерабатывающих производств.

Биогумус – это экологически чистое, живое удобрение, полезное для земли и безвредное для получаемой с нее продукции. Биогумус – основной источник энергии для процессов превращения в почве минеральных соединений, биосинтетических реакций, жизнедеятельности микроорганизмов, роста и формирования растений и т. д. Он активизирует биохимические и физиологические процессы, повышает обмен веществ и общий энергетический уровень процессов в растительном организме, способствует усиленному поступлению в него элементов питания, что сопровождается повышением урожая и улучшением его качества.

Вермикомпост содержит не только копролиты червя, но и органические отходы в различных стадиях разложения, червей в различной стадии развития (если предварительно не был просеян) и целый комплекс микроорганизмов, которые принимают активное участие в компостировании органики. Копролиты земляного червя в саду часто содержат в 5–11 раз больше азота, фосфора и калия, чем окружающая почва. Выделения кишечного тракта земляных червей, наряду с почвой, через них проходящей, делают питательные вещества более концентрированными и доступными для потребления растением, а также включают питательные микроэлементы, которые достаточно сложно произвести обычным способом. Одним словом, черви разлагают сложные органические соединения на более простые, доступные растениям.

По сравнению с традиционными компостами биогумус содержит большое количество ферментов, витаминов, почвенных антибиотиков, гормонов роста растений и других биологически активных веществ. Макро– и микроэлементный состав является важной характеристикой вермикомпоста как экологически чистого удобрения.

Химический состав биогумуса значительно варьирует, что связано с широким набором органического сырья, из которого он получается, а также от суточной температуры, влажности и других параметров вермикультивирования. Химический состав компоста и вермикомпоста, произведенных из пищевых отходов и органических отходов из сада, приведены в таблице. При этом качественные характеристики обоих субстратов, произведенных из навоза животных, гораздо лучше указанных в таблице. Кроме того, тенденция к содержанию вермикомпостом большего количества питательных микро– и макроэлементов сохраняется.

По содержанию гумуса вермикомпост в 4–8 раз превосходит навоз и компосты. В отличие от них он не обладает инертностью действия (то есть растения реагируют сразу на него) и способствует резкому повышению урожайности (до 30 %), вегетационный период у растений при этом сокращается на две-три недели. Так, например, добавление биогумуса по сравнению с перегноем увеличивает урожай свеклы на 27 %, картофеля – на 19,7 %, а в сравнении с торфом – на 15 %.

Применение биогумуса ускоряет развитие растений («биогумусный» картофель проходит все фазы развития раньше картофеля, выращенного с использованием стандартных минеральных удобрений, на 3–5 дней), усиливает их рост, способствует развитию более мощной корневой системы, формированию большего количества стеблей у картофеля, увеличению площади листовой поверхности. Это является определяющим фактором для формирования урожая.

Биогумус увеличивает продуктивность салатных культур на 30 %, свеклы – на 45 % и картофеля – более чем на 50 %. При этом улучшаются качественные показатели урожайной продукции, усиливается синтез ценных питательных веществ: сахаров, крахмала, аскорбиновой кислоты. До 50 % снижается содержание нитратов в свежей продукции.

При этом доказано, что гуматы, содержащиеся в биогумусе, нетоксичны, неканцерогенны и немутагенны. Весьма существенно отличие биогумуса от простых органических удобрений: в нем содержится большое количество водорастворимых форм азота, фосфора и калия – самых необходимых веществ. Микроэлементы тоже переходят в более подвижную форму. Содержание доступных водорастворимых фракций в биогумусе также очень высокое. Это особенно важно в первый период роста и развития растений. Однако повышенное содержание азота, если использовать биогумус в чистом виде, может отрицательно повлиять на проростки, то есть задержать и даже угнетать их развитие. Таким образом, биогумус надо смешивать с торфом либо с почвой.

Таблица

Химические характеристики компоста и вермикомпоста

Биогумус обладает также полезными технологическими свойствами: не горит, имеет оптимальные параметры порозности и водоудержания, не имеет запаха, его приятно держать в руках. Механическая структура позволяет обращаться с ним так, как с сыпучим сухим веществом. Когда биогумус попадает в почву, даже если она глинистая, плотная и тяжелого механического состава, происходит ее ускоренное структурирование. Создается благоприятный водно-воздушный режим для развития корневой системы. Продолжительность действия биогумуса – 5 лет. При этом за время хранения биогумус может даже высохнуть, но не потеряет своих качеств.

Кроме того, биогумус обладает бактерицидными свойствами и отличается биологической чистотой, так как при его использовании картофель меньше поражается проволочником и инфекционными заболеваниями. И еще одно важное качество биогумуса: он не засоряет почву. Черви способны не только перерабатывать органическое вещество, но и семена сорняков, которые находятся в навозе. В процессе вермикомпостирования семена проходят через организм червя и теряют свою всхожесть. Кроме того, в биогумусе уменьшается содержание тяжелых металлов. В процессе вермикомпостирования тяжелые металлы переходят в комплексные труднорастворимые соединения и становятся практически недоступными для растений.

Биогумус используется без ограничений как удобрение для выращивания овощных и плодовых культур, цветов, кустарников и деревьев на дачных и садовых участках, в тепличных хозяйствах, питомниках; в городском природоохранном комплексе – для озеленения парков, зон отдыха.

Применение биогумуса в сельском хозяйстве резко сокращает использование минеральных макро– и микроудобрений, снижает засоренность полей, улучшает экологическую обстановку, дает возможность получить здоровую и экологически чистую продукцию.

Вермикультура играет положительную роль в сохранении и оздоровлении окружающей среды. В Нидерландах и США широко изучают вермикультуру в качестве средства утилизации бытовых отходов, осадков сточных вод. Полученный в этом случае компост используют для удобрения почв парков, газонов, цветочных хозяйств.

В Италии переработку городских отходов на удобрения осуществляют вместе с илом сточных вод в стальном конусообразном бункере высотой 10 м, диаметром в верхней части 2 м и в нижней – 0,5 м. Отходы, заселенные червями, загружают в бункер. В верхней части бункера их перемешивают с помощью шнека для улучшения аэрации и создания благоприятных условий жизнедеятельности червей. В нижней неаэрируемой части бункера собирается готовый компост. Производительность такой установки – 1 т копролита в сутки.

Во Франции для вермикомпостирования отходов сконструирована установка в виде цилиндрической башни, состоящей из 24 пластиковых поддонов диаметром 230 см, поставленных один на другой. Поддоны заполняют субстратом и заселяют червями.

Кроме того, биогумус более конкурентоспособен по сравнению с любыми другими искусственными минеральными удобрениями, тем более с подстилочным навозом и компостом. Это удобрение не теряет рентабельности при перевозках на многие сотни километров от мест производства и поэтому может являться предметом экспорта-импорта.

Под влиянием биогумуса возрастает полевая всхожесть озимой пшеницы, кукурузы, огурцов, моркови, ускоряется развитие растений, интенсивно накапливаются зеленая масса и сухое вещество, увеличивается содержание микроэлементов, наблюдается улучшение фитосанитарного состояния посевов и посадок. Внекорневые подкормки растений жидким биогумусом (водная вытяжка) оказывают прямой «терапевтический» эффект на пораженные мучнистой росой, бурой ржавчиной, ложной мучнистой росой органы растений и дают хороший оздоровительный эффект. Кроме того, в перечисленных культурах повышается содержание белковых веществ и аскорбиновой кислоты.
Дробное внесение под овощные культуры дает более высокие прибавки урожая, особенно сильный эффект отмечен на капусте, огурцах и картофеле. Внесение биогумуса в почву под основную обработку улучшает ее физические свойства, при этом возрастает количество гумусовых веществ, усиливается деятельность нитрифицирующих и целлюлозоразрушающих бактерий.

Отличительные особенности дождевых червей

Польза и вред дождевых червей

Естественно, что столь распространенные и столь многочисленные животные, как дождевые черви, не могут не иметь отношения к человеческой культуре.

Поговорим сначала о вреде, который могут наносить дождевые черви.

В первую очередь это распространение некоторых паразитов домашних животных. Так, люмбрициды являются промежуточными хозяевами опасных паразитов свиней, червей из класса нематод – так называемых метастронгилид (три вида рода Metastrongylus). Во взрослом состоянии эти черви паразитируют в легких свиней, где часто насчитываются тысячи этих мелких червячков. В таких случаях животные заболевают, так как у них расстраивается функция дыхания и, кроме того, червями выделяются ядовитые вещества, отравляющие организм хозяев. Борьба с этим заболеванием свиней (метастронгилезом) очень трудна. Особенно опасны эти паразиты для поросят, уже начавших самостоятельно питаться. Для них заражение метастронгилидами часто оказывается гибельным.

Личинки метастронгилид развиваются в дождевых червях, которые проглатывают вместе с почвой яйца и личинок этих червей, попавших туда с мокротой и испражнениями зараженных свиней. В пищеводе червей крошечные личинки метастронгилид (длина их 0,2–0,3 мм) задерживаются и, прободая его стенку, попадают в сосуды кровеносной системы червя, где очень скоро вырастают до 0,60–0,65 мм. Однако половой зрелости они могут достигнуть только в легких свиней. В кровеносных сосудах червей личинки могут жить годами. Свиньи и поросята заражаются метастронгилидами, поедая дождевых червей. Таким образом, черви содействуют расселению этих паразитов.

Зараженность червей зависит от количества свиней, больных метастронгилезом. В очагах заболевания свиней от 20 до 90 % червей могут содержать личинок метастронгилид. По-видимому, все распространенные виды люмбрицид фауны могут быть промежуточными хозяевами метастронгилид, но наиболее легко подвергаются заражению ими виды рода Lumbricus и навозный червь.

Дождевые черви являются также промежуточными хозяевами паразитов птиц – сингамид (род Syngamus с шестью видами, в пределах – преимущественно Syngamus trachea), также относящихся к классу нематод. Сингамиды паразитируют в организме разных птиц, в том числе и домашних (курица, утка, индейка).

Цикл развития их очень сходен с таковым у метастронгилид. Они также живут в легких и в дыхательных путях своих хозяев.

Яйца этих паразитов с мокротой и пометом попадают в почву и проходят дальнейшее развитие в теле дождевых червей (Eisenia foetida, Lumbricus terrestris). Из яиц сингамид, проглоченных дождевыми червями, вылупляются подвижные личинки, которые прободают стенку кишечника, попадают в полость тела, живут там некоторое время, а потом проникают в мускулатуру и там переходят в состояние покоя, окружаясь капсулами. В таком виде они могут жить в теле червя несколько лет. Половозрелости же сингамиды достигают только в случае заглатывания их птицами. Из кишечника они пробираются в кровяное русло, с током крови разносятся по телу и, попав в легкие, задерживаются там. Паразиты вызывают у кур болезнь, называемую сингамозом. Особенно опасно это заболевание для цыплят, которые погибают при симптомах удушья, при этом они часто раскрывают рот, как бы зевая. Поэтому англичане и называют сингамоз «зевательной болезнью». Очень страдают от этих паразитов индюшата.

Главную роль в заражении дождевых червей сингамидами играют скворцы, легкие которых очень часто поражаются ими. Как известно, эти птицы прилетают ранней весной, и чаще всего роются в земле в поисках корма (их излюбленной пищей являются дождевые черви). Но они не только уничтожают червей, но и наносят им другой вред: расхаживая по земле и роясь в ней клювом, они разбрасывают яйца сингамид, которые черви проглатывают. А несколько позже, к тому времени, когда куры-наседки выведут потомство и цыплята начинают рыться клювами в земле, в теле червей их ждут уже готовые инкапсулированные личинки сингамид. Глотая таких червей, цыплята подвергаются смертельной опасности заражения этими паразитами.

Еще одним паразитом домашних и охотничьих промысловых птиц, которым они заражаются, поедая дождевых червей, является нематода Capillaria. Образ жизни ее, равно как и поражения, наносимые ею птицам (капилляриоз), в целом сходны с таковыми у сингамид.

Болезнь домашних уток – порроцекоз – вызывается нематодой порроцеком (Porrocaecum crassum), паразитирующей в тонких кишках различных видов уток (Мозговой, 1952). Массовое заражение этими паразитами может привести к непроходимости кишечника уток. Промежуточными хозяевами порроцека служат дождевые черви (Lumbricus terrestris). Личинки, вылупляющиеся из яиц, проникают в кровеносные сосуды дождевых червей, где встречаются иногда массами.

Дождевые черви служат промежуточными хозяевами для некоторых ленточных червей.

Личинки порроцека в спинном кровеносном сосуде дождевого червя (по А. А. Мозговому)

Так, в навозном черве (Eisenia foetida) нередко встречаются финны (стадия развития ленточных глистов в виде пузырька) цепеня Amoebotaenia sphenoides, паразитирующего в половозрелом состоянии в кишечнике домашних кур, не принося им особенного вреда.

А большой красный червь (Lumbricus terrestris) и длинная аллолобофора (Allolobophora longa) служат промежуточными хозяевами для ленточного червя Dilepis undula, попавшего из кишечника разных птиц (вороны, грачи, скворцы, дрозды и др.).

Следует отметить, что хотя некоторый вред, приносимый человеку дождевыми червями, как промежуточными хозяевами паразитов свиней и птиц, несомненен, но все меры борьбы с этими заболеваниями домашних животных должны быть направлены на уничтожение паразитов внутри животных, а также на охрану пастбищ от заражения паразитами. Борьба с метастронгилидами, сингамидами и другими перечисленными выше паразитами имеет значение и как освобождение от них численности дождевых червей, что не может в конечном счете благоприятно не сказаться на растительности. Охрана пастбищ от сингамид имеет значение и как защита страдающих от них диких птиц, так как червей едят преимущественно полезные птицы, уничтожающие вредных насекомых. В итоге, как ни полезна почвообразовательная деятельность дождевых червей, все же вполне допустимо пожертвовать некоторым их количеством для сохранения здоровья птиц, особенно скворцов.

Не исключена возможность, что дождевые черви могут приносить вред очень молодым растениям, корневая система которых может пострадать в результате перекапывания червями подземных ходов возле поверхности. Например, некоторые кустики только что пикированной цветочной или огородной рассады, а также отдельные всходы после посева и посадки семян могут быть повреждены или уничтожены проползающими люмбрицидами. Но в целом вред этого рода ничтожен.

Что же касается вреда, якобы приносимого червями хорошо укоренившимся растениям, – научных данных по этому вопросу не имеется (Heuschen, 1956). Указания А. О. Лаврентьева (1958) на вред, наносимый дождевыми червями огородным культурам и садам, нуждаются в проверке. Например, бытует мнение, что трава под деревьями не растет потому, что там водится много дождевых червей. Однако это связано с совершенно иными причинами. Вымышленным является также мнение о вреде, наносимом люмбрицидами грядковым культурам. Изобретено даже несколько способов для уничтожения червей в садах. Дарвин пишет об «уничтожении дождевых червей садовниками» как о регулярном бытовом явлении: «Когда садовники намереваются уничтожать дождевых червей, то прежде всего они сгребают с поверхности земли упомянутые куски извержений для того, чтобы раствор негашеной извести получил возможность свободно проникнуть в ходы червей». Дарвин ссылается при этом на изданные инструкции по уничтожению дождевых червей. Эти инструкции издавались за границей еще совсем недавно.

Департамент сельского хозяйства США опубликовал популярную брошюру в серии «Бюллетень фермера» под названием «Дождевые черви как наш бич и прочие их свойства» (Walton, 1928), в которой описываются способы борьбы с этими «вредителями» при помощи поливки земли раствором извести, табачным настоем и даже сулемой. Правда, там в качестве вреда, наносимого дождевыми червями, на первом месте приводятся неровности, возникающие на площадках для игры в гольф, на местах кучек извержений червей, а далее следуют сомнительные данные о повреждении цветов на клумбах. И тем более странно, что Министерство сельского хозяйства в Америке нашло возможным пропагандировать среди фермеров уничтожение дождевых червей, т. е. проведение борьбы с их лучшими союзниками в обработке почв!

Методы уничтожения дождевых червей можно найти также в брошюрах по культуре комнатных растений (см., например, Шипчинский, 1949). В горшечных культурах крупные черви могут приносить некоторый вред растениям; однако в общем, как показали многочисленные опыты, черви оказывали положительное влияние на рост растений и в этих условиях.

Пастер указывал на возможность разнесения спор бактерий сибирской язвы дождевыми червями с трупов животных, павших от этой болезни и зарытых в землю.

Такое мнение – образец ошибок, в которые иногда впадают даже великие люди. Пастер думал, что люмбрициды питаются трупами. Разумеется, возможность попадания спор бактерий сибирской язвы в кишечник червя после того, как трупы окончательно разложатся и превратятся в гумус почвы, не исключена, но трудно назвать животных, которые имели бы меньшее отношение к разделке трупов, попавших в почву, нежели дождевые черви. Этой работой занято множество совсем иных животных. Но и им в цивилизованных странах не удается разносить бактерии сибирской язвы, так как повсюду закапывание в землю трупов животных, павших от этой болезни, производится только после дезинфекции.

Более серьезны данные о значении дождевых червей в распространении эпидемий вирусного гриппа. После эпидемии этого заболевания в 1918 г. в США возникла гриппозная эпидемия у свиней. Полагают, что свиньи получают вирус от дождевых червей, в теле которых действительно он был обнаружен в межэпидемические периоды (Гражуль, 1957). Однако этот вопрос нуждается в дальнейшем исследовании.

Говоря о положительном значении дождевых червей для человека, прежде всего следует отметить, что использование дождевых червей в быту и народной медицине известно давно. В Новой Зеландии, например, туземцы раньше употребляли их в пищу. Использовались черви и как лекарственное средство в народной медицине в разных странах, однако рациональных оснований для применения их с целью лечения не имеется.

Общеизвестно использование дождевых червей в качестве приманки для рыбной ловли. По-видимому, ужение рыбы на червя представляет один из древнейших способов рыбной ловли. В XV в. в Англии появилось руководство по рыбной ловле на удочку. В настоящее время ловля рыбы на крючки с приманкой имеет не только спортивное, но и серьезное промысловое значение. На Средней Волге, например, ловля переметом занимает важное место в промысловой добыче рыбы. При этом лучшей приманкой считается большой красный червь (Lumbricus terrestris).

Все народные названия дождевые черви получили от рыбаков. Особенно многочисленны они в Англии, где очень развита спортивная ловля рыбы на удочку. Английский исследователь Фрэнд (Friend, 1924) приводит 53 народных названия дождевых червей! Это не означает, однако, что английские рыбаки различают 53 вида люмбрицид. В народной номенклатуре один и тот же вид может иметь много разных наименований, и, наоборот, разные виды носят одно и то же наименование. Некоторые из названий очень любопытны: например, «беличий хвост» (Lumbricus terrestris), «лососевый червь» (Lumbricus rubellus) и др.

Черви являются кормом для аквариумных рыб и комнатных птиц. Поэтому в Западной Европе и в США дождевые черви – обычный товар на рынке. Появились промышленники, занимающиеся сбором и разведением дождевых червей. Так, например, город Ноттингам (Англия) издавна известен как центр промышленности и оптовой торговли дождевыми червями. В последнее время, когда уже научно доказано значение дождевых червей в почвообразовании, вопрос о их разведении стал привлекать серьезное внимание.

Не так давно дождевыми червями начали интересоваться птицеводы. На многих птицефермах стали применять кормление птиц дождевыми червями и разводить их с этой целью. По-видимому, это начинание имеет серьезные хозяйственные перспективы. Следует только иметь в виду, что, прежде чем давать червей в корм птицам, необходимо проверять их на наличие в них сингамид.

Наконец, получены современные данные о возможной роли дождевых червей в самоочистке почв от загрязнения радиоактивными изотопами.

Как известно, такое загрязнение может происходить в результате неосторожного обращения с радиоактивными веществами при мирном их использовании. Растения, выросшие на такой почве, становятся опасными для человека и животных, так как питание ими может иметь грозное последствие в виде лучевой болезни; хозяйственное же использование такой почвы становится невозможным.

Искусственные приемы очистки почв неизвестны, но автоматическая их очистка происходит путем промывания дождевой водой, путем эрозии и, главное, путем накопления радиоактивных веществ в теле растений, произрастающих на загрязненных почвах. Опыты показали, что поглощение радиоактивных веществ растениями совершается несравненно интенсивнее в почвах с дождевыми червями, нежели в почвах, лишенных червей (Передельский, 1958; Передельский и др., 1958).
И все же приведенные выше примеры практического значения дождевых червей говорят о весьма небольшой его ценности по сравнению с участием их в почвообразовании.

Строение и основные функции дождевых червей

Строение тела – основа знаний о животных. Хотим ли мы разобраться в разнообразии форм интересующей нас группы животных или ознакомиться с образом их жизни, связью со средой обитания, или подойти к решению тех или иных практических вопросов, связанных с этими животными, – вопрос о строении тела является основной предпосылкой для решения любых других. В частности, что касается дождевых червей, то для того, чтобы определить род и вид какого-либо их представителя, недостаточно знать его наружные признаки, а необходимо путем вскрытия установить ряд особенностей строения внутренних органов.

Lumbricus terrestris (вид сбоку): 1 – головная лопасть; 2 – поясок; 3 – мужское половое отверстие

В теле дождевого червя можно отличить передний (или головной) конец тела, более толстый, с более сильной мускулатурой и обычно темнее окрашенный, и задний (или хвостовой), более тонкий и более бледный. Задний конец червя часто бывает плоским. На головном конце тела помещается рот, на хвостовом – заднепроходное отверстие. Хорошо отличаются друг от друга также спинная сторона, более выпуклая и обычно более темная, и брюшная – более светлая и более плоская. У червей, законсервированных в спирту или формалине, брюшная сторона может быть вогнутой местами или по всей длине.

Все тело дождевого червя поделено поперечными перетяжками на отдельные участки, которые называются члениками, или сегментами. Эта кольчатость, или сегментация, – ведущая черта их организации: каждый из сегментов в принципе имеет одно и то же строение и содержит в основном весь комплекс органов, свойственных этим животным. В передней части тела сегменты более крупные, по направлению кзади их размер постепенно убывает.

Число сегментов у обычных видов варьирует в пределах от 90 до 300; оно подвержено значительным колебаниям у разных экземпляров одного и того же вида, но с возрастом в отличие от многих их водных родичей не меняется. Только у некоторых тропических видов число сегментов достигает 600.

Внимательно приглядевшись к поверхности тела, можно увидеть, что каждый сегмент подразделен на три части двумя неглубокими бороздками. Это так называемая вторичная кольчатость, которая также отражает некоторые черты внутренней организации каждого сегмента. Сегменты тела нумеруются, причем первым сегментом считается головной.

Формы головной лопасти: а – эпилобическая; б – танилобическая
У дождевых червей головной сегмент может быть двоякого рода: либо головная лопасть, вдаваясь на спинной стороне в область первого сегмента, отделена от него поперечной бороздкой, либо она доходит до борозды между первым и вторым сегментами. В первом случае головной сегмент называют эпилобическим, во втором – танилобическим. Эти различия в форме головной лопасти имеют важное значение при определении видов червей. Головная лопасть – орган осязания и обоняния; ею червь исследует встречающиеся на его пути предметы.

В передней части тела у взрослых особей имеется так называемый поясок, Х– утолщение, охватывающее от 5 до 12 сегментов, обычно иначе окрашенное по сравнению с остальной частью тела. Кожные покровы в области пояска содержат большое количество желез, выделяющих питательное вещество для яиц при откладке яйцевых коконов. Поэтому в период размножения поясок выглядит сильно набухшим, а тогда, когда откладки коконов нет, область пояска отличается от соседних участков только цветом и иным характером поверхности тела. Форма пояска может быть кольцевой, если он развит одинаково сильно со всех сторон, или седлообразной, если с брюшной стороны он мало развит.

По бокам брюшной стороны пояска находятся удлиненные утолщения, которые называют валиками зрелости. У некоторых видов эти валики заменены несколькими парами бугорков зрелости. Форма, длина, цвет и расположение пояска, валиков и бугорков служат существенными видовыми признаками дождевых червей.

Передний отдел тела дождевого червя Lumbricus terrestris со спинной стороны: 1 – спинные поры; 2 – поясок
По всей длине тела червя можно заметить маленькие щетинки, которые хорошо видны через лупу. Они находятся на всех сегментах тела, кроме первого. У дождевых червей фауны щетинки расположены по восемь на каждом сегменте, попарно или поодиночке. Щетинки образуют с каждой стороны тела червя по четыре продольных ряда, которые принято обозначать буквами латинского алфавита – а, b, с, d. Их расположение имеет большое значение при определении червей. Ряды щетинок а и b, с и d обычно сближены попарно. Степень их сближения у разных видов различна. При определении червей обязательно учитывается также отношение расстояний между рядами щетинок. Эти расстояния обозначаются буквами аа, ab, be, cd и dd (как принято обозначать отрезки линий в геометрии). Имеет значение также отношение расстояний между щетинками к величине наружного контура поперечного разреза через червя.

Щетинки – важные органы движения: червь может зацепляться ими за частицы грунта или отталкиваться от них при передвижении в почвенных норках и на поверхности земли. Можно также убедиться в их наличии, проведя пальцем вдоль брюшной стороны тела от хвостового конца к головному. Если живого червя поместить на лист бумаги, то будет хорошо слышен характерный шорох при его перемещении, обусловленный трением твердых щетинок. На некоторых сегментах щетинки видоизменены в особые половые щетинки, имеющие значение при спаривании червей.

На брюшной стороне тела, впереди от пояска, помещаются половые отверстия. Сюда относится пара мужских половых пор, обычно находящихся на возвышениях – так называемых железистых подушках, и пара женских половых пор, снаружи плохо различимых.

Схема типов расположения щетинок на поперечных разрезах через сегменты: 1 – щетинки не сближены попарно; 2 – щетинки слабо сближены попарно; 3 – щетинки сильно сближены попарно; а – брюшные щетинки; b – брюшно-боковые; с – спинно-боковые; d – спинные; аа – брюшной интервал; ab – брюшно-боковой; bс – боковой; cd – спинно-боковой; dd – спинной
Кроме того, у большинства видов имеется 2–3 пары пор семеприемников. О значении всех этих отверстий будет сказано далее.

На спинной стороне у консервированных червей хорошо видны в межсегментных бороздах спинные поры, передняя граница расположения которых имеет значение при определении видов червей.

Цвет тела дождевых червей зависит, с одной стороны, от цвета их крови, с другой – от кожных пигментов. Следует строго различать окраску тела червей, о которой можно говорить только в отношении живых особей и которая зависит от комбинации кожного пигмента и цвета крови, от пигментации кожи, которая обусловлена только наличием пигментов. Черви, лишенные пигмента, имеют при жизни розовую или красную окраску тела, а в консервированном состоянии становятся белыми или сероватыми; пигментированные же виды могут быть красных, бурых, коричневых, желтых и синих тонов.

Длина тела дождевых червей колеблется от 2 до 30 см при толщине от 2 до 12 мм. В тропических странах есть виды, достигающие в длину 3 м. Основная масса червей, населяющих почвы во всем мире, представлена видами, имеющими в длину 5–20 см.

Все дальнейшее изложение относится к дождевым червям семейства люмбрицид (Lumbricidae). Черви других семейств (если не считать ботанических садов, куда черви иногда заносятся вместе с тропическими растениями) могут встретиться только в Уссурийском крае, Средней Азии и в южной части Черноморского побережья Кавказа.

Строение кишечника и функция пищеварения

Рот, находящийся на переднем конце тела, ведет в небольшую ротовую полость со складчатыми стенками, за которой следует мускулистая глотка. Благодаря тому, что глотка соединена сложным переплетом мышечных волокон со стенкой тела, она не только совершает глотательные движения и прессует заглатываемые вещества, но может также выворачиваться наружу через широко открытый рот. Эти движения допускают захватывание таких предметов, как листья, камешки и пр., употребляемых для питания или для других целей.

В толще глоточной стенки и за ее пределами находятся многочисленные глоточные железы, протоки которых открываются непосредственно в глотку или в особый карман в спинной утолщенной части ее стенки. Глоточные железы выделяют слизистую жидкость, обволакивающую заглатываемые пищевые частицы. В этом отношении их функция сходна с деятельностью слюнных желез у других животных. Но, кроме того, глоточные железы вырабатывают вещество, переваривающее белки; оно активно в щелочной среде и сходно по своему действию с ферментом, поступающим в кишечник из поджелудочной железы у позвоночных. Таким образом, химическая обработка белков начинается у дождевых червей уже в ротовой полости, что, вероятно, связано с необходимостью возможно более полного извлечения белковых веществ из пищи (как правило, исключительно бедной этими веществами).

Схема строения переднего конца тела дождевого червя: 1 – надглоточный ганглий; 2 – рот; 3 – глотка; 4 – брюшная нервная цепочка: 5 – пищевод с отверстиями известковых желез в 9–11-м и 13 сегментах; 6 – зоб; 7 – мышечный желудок; 8 – средняя кишка; 9 – брюшной; 10 – спинной сосуд; 11 – кожный эпителий; 12 – мышцы стенки тела; 13 – места ответвлений кольцевых сосудов от спинного сосуда в 7–11 сегментах; 14 – глоточный карман (половая система не изображена)
Глотка переходит в пищевод. Это довольно узкая цилиндрическая трубка, стенки которой обладают хорошо развитой мускулатурой. По бокам пищевода имеются 1–3 пары боковых карманов – так называемые известковые железы. У некоторых видов они расположены в толще стенки пищевода и потому снаружи незаметны. Эти железы называются известковыми вследствие того, что в них под микроскопом находят кристаллы углекислой извести. То, что эти железы вырабатывают известь, доказывает факт значительного обогащения ею пищевых масс при прохождении их через кишечник (количество углекислой извести в содержимом кишечника может возрастать от 0,8 до 1,3–1,8 %). Предполагалось, что роль этих желез состоит в нейтрализации кислот, содержащихся в заглатываемом грунте. Это предположение основано на хорошем соответствии с указанной выше необходимостью наличия щелочной среды для деятельности пищеварительных ферментов. Однако вряд ли этим исчерпывается роль известковых желез. Относительно их функции существует много других предположений, притом самых разнообразных; уже это показывает, что функцию известковых желез приходится считать невыясненной.

За пищеводом находится объемистое расширение кишечной трубки – так называемый зоб, занимающий 2–3 сегмента. В нем накапливается заглоченная пища, которая оттуда порциями поступает в следующие отделы кишечника. При отсутствии такого приспособления организм не успевал бы справиться с переработкой поступающего материала. Зоб имеет довольно тонкие эластичные стенки, благодаря чему он хорошо растягивается.

Непосредственно сзади зоба находится другое расширение кишечной трубки – мышечный желудок. Внутри он выстлан эпителием с толстой кутикулой, а стенка его состоит из кольцевого и продольного слоев мускулатуры, причем особенно сильно развит внутренний кольцевой слой, имеющий «перистую» структуру, наподобие продольного слоя мускулатуры стенки тела. Задача желудка – растирание пищи; в этом процессе главную роль играет, так же как у кур и других зерноядных птиц, трение друг о друга минеральных частиц грунта, между которыми находятся органические пищевые вещества. Дарвин наблюдал, что песчинки и кусочки кирпича, прошедшие через кишечник дождевых червей, принимают вместо угловатой окатанную форму. Имеются новые наблюдения и опыты, доказывающие значение минеральных частиц грунта для перетирания пищи в кишечнике червей; при их отсутствии (например, если поместить червей в торф) они голодают, несмотря на обильный корм в виде листьев.

За мышечным желудком следует средняя кишка, которая идет до заднего конца тела.

Поперечный разрез через спинную часть кишечника дождевого червя с тифлозолом (из Штольте): 1 – хлорагогенная ткань; 2 – продольная мускулатура кишечника; 3 – кольцевая мускулатура кишечника; 4 – эпителий кишечника; 5 – кровеносный сосуд; 6 – мелкие кровеносные сосуды; 7 – спинной кровеносный сосуд; 8 – кольцевые сосуды
По всей длине средней кишки тянется глубокая спинная складка, или тифлозол, благодаря которой на поперечных разрезах контур полости кишечника принимает подковообразные очертания. Физиологическое значение этой своеобразной черты организации кишечника ясно: таким путем достигается увеличение всасывающей поверхности кишечника.

Стенка кишечника содержит большое количество железистых клеток, вырабатывающих слизистый секрет и пищеварительные ферменты. Среди последних, как и в глотке, имеются ферменты, переваривающие белки и, кроме того, ферменты, превращающие крахмал в сахара (мальтозу и глюкозу); в кишечнике происходит также превращение жиров в растворимое состояние.

Таким образом, у червей, как и у позвоночных, питательные вещества в виде растворов всасываются стенкой кишечника. Продвижение пищи совершается действием мускулатуры кишечника, которая состоит из внутреннего кольцевого и наружного продольного слоев мышц (следует обратить внимание на то, что расположение слоев здесь обратное таковому в стенке тела). У некоторых видов имеется несколько слоев мышц в стенке кишечника.

На последних 10–15 сегментах тела кишечник лишен спинной складки, а его эпителий приобретает реснички. Эта часть называется задней кишкой. Всасывания в ней уже не происходит, а только совершается процесс формирования комочков испражнений, т. е. тех копролитов, которые имеют столь важное значение для почвенной структуры. На последнем сегменте тела кишечник открывается наружу заднепроходным отверстием, имеющим вид вертикальной щели.

Интересен спор двух знаменитых натуралистов прошлого века по вопросу о пище дождевых червей – Этьена Клапареда (Франция), превосходного знатока беспозвоночных (в частности, кольчатых червей), и Чарльза Дарвина (Англия). Клапаред нашел в разных частях кишечника дождевых червей остатки измельченных листьев, перемешанных с землей, и на этом основании полагал, что землю черви заглатывают только с той целью, чтобы заглоченные ими растительные остатки лучше растирались. Дарвин, не отрицая того, что черви питаются опавшими листьями и другими растительными остатками, в то же время утверждал, что и заглатываемая земля используется ими для питания. Он наблюдал, что обильно заселены червями и те места, где они могут питаться только землей, богатой органическими веществами (например, аккуратно выметаемые дворы). Все дальнейшие исследования подтвердили правильность наблюдений Дарвина.

Большое значение имеет количество земли, поглощаемой и перерабатываемой в кишечнике дождевых червей. Оно оказалось огромным: взвешиванием копролитов установлено, что черви, населяющие культурные почвы, пропускают через кишечник за 24 часа количество грунта, равное весу их тела.

Следует также упомянуть о характерной ткани, облекающей снаружи всю среднюю кишку и спинной кровеносный сосуд и заполняющей спинную складку кишечника. При вскрытии живого или только что убитого дождевого червя привлекают внимание желтый цвет и рыхлая бархатистая поверхность средней кишки, на которой контрастно выступают красные кровеносные сосуды. Эта ткань называется хлорагогенной, или желтой. Связь ее с кишечником чисто топографическая: она – измененная часть выстилки полости тела (перитонеального эпителия), прилегающая к кишечнику.

Желтая ткань состоит из крупных клеток, плазма которых заполнена каплями веществ, имеющих желтоватую окраску. Происхождение и природа этого вещества, а вместе с тем и функция самой ткани, не вполне ясны. Некоторые исследователи считают эту ткань местом накопления запасных питательных материалов, наподобие жировой ткани позвоночных. И действительно, включения клеток желтой ткани содержат жир, белок и вещество, сходное с гликогеном (животным крахмалом). В то же время известно, что эта ткань содержит большое количество мочевой кислоты, что инородные вещества, введенные в виде растворов в полость тела (краски), скапливаются в клетках хлорагогенной ткани, и что конечные азотистые продукты обмена веществ, подлежащие выведению из организма, обычно имеют желтый или бурый цвет. Все это заставляет думать о выделительной функции этой ткани.

Очень вероятно, что наряду с накапливанием запасных питательных веществ клетки желтой ткани имеют способность извлекать из циркулирующей в ней крови и жидкости, заполняющей полость тела, отбросы, образующиеся в процессе обмена веществ. Попадая внутрь клеток желтой ткани, эти вещества выключаются из тока крови и делаются безвредными. Постепенно накапливаясь в клетках этой ткани, они могут длительно там оставаться. Но могут и выделяться из организма, так как клетки желтой ткани часто отрываются и попадают в полость тела, а оттуда выводятся наружу вместе с выбрызгиванием полостной жидкости через спинные поры.

Органы выделения

Функция выделения выполняется у дождевых червей (как у всех кольчецов) трубчатыми органами, расположенными попарно в каждом сегменте, кроме самых передних. Эти органы называются нефридиями, что означает по-гречески «орган, подобный почке». Нефридии расположены в полости тела по бокам от кишечника. Каждый из них представляет собой извитую трубку, начинающуюся внутри тела отверстием в полость тела, расположенным на головчатом расширении, клетки которого снабжены ресничками. Это расширение называют, по аналогии со сходными образованиями у более примитивных кольчецов, воронкой. Почти непосредственно за воронкой нефридий прободает межсегментную перегородку и проникает в следующий сегмент тела.

Там он сначала образует сильно извитую тонкую трубку, которая переходит в более широкую среднюю часть нефридия, снабженную ресничками. Затем нефридий, делая несколько петель, переходит в выводную часть, которая кончается на брюшной стороне тела наружным отверстием, или нефридиальной порой. Снаружи ее найти очень трудно, так как края ее всегда плотно сомкнуты. Недалеко от нефридиальной поры имеется расширение нефридиальной трубки, представляющее собой нечто вроде мочевого пузыря. Нефридии снабжены очень богатой сетью кровеносных сосудов. Кровь, выходящая из нефридия, поступает в поперечный, а из него – в спинной сосуд.

Строение нефридия дождевого червя:  1 – воронка; 2 – диссепимент; 3 – извитая часть трубки нефридия; 4 – ресничная часть трубки нефридия; 5 – «мочевой пузырь»; 6 – пора нефридия; 7 – наружная петля
Следует заметить, что у одного из дождевых червей (Allolobophora autipae) нефридиальные трубки не открываются независимыми друг от друга порами, а их наружные части впадают в продольные выделительные каналы, которые проходят справа и слева вдоль всего тела и на заднем его конце впадают в кишечник недалеко от анального отверстия. Таким образом, здесь намечается соединение выделительного аппарата в одно анатомическое целое и устанавливается связь с задним отделом кишечника.

Клетки тонкой части нефридиальной трубки улавливают из крови, циркулирующей вне сети нефридиальных капилляров, продукты азотистого обмена, подлежащие выведению из организма.

Эти вещества попадают в полость нефридиальной трубки и здесь смешиваются с полостной жидкостью, поступающей через воронку на внутреннем конце нефридия. Полостная жидкость также содержит продукты выделения, отмершие клетки, туда попадают сношенные щетинки и т. д. Жидкость нефридиальной трубки биением ресничек гонится по направлению к выводному концу, откуда периодически выбрасывается через наружную пору сокращением мускулатуры стенки тела (Roots, 1955).

Имеются данные о том, что опорожнение концевого пузыря нефридия происходит один раз в три дня. Другие наблюдения говорят о том, что за сутки червь весом в 1–1,8 г выделяет 0,82 см экскрета. Такие количества его должны выделяться из тела несколько раз в сутки.

В экскрете содержатся в общем те же вещества, что и у млекопитающих, а именно: мочевина, аммиак, креатинин, соли и пр., но в значительно более низких концентрациях. Однако нормальный экскрет червей содержит 0,3 % белка, тогда как у высших животных белок в продуктах выделения отсутствует.

Клетки средней части нефридиальной трубки обладают способностью к фагоцитозу, т. е. к активному заглатыванию из полости тела нерастворимых в воде веществ (отмершие клетки, свернувшийся белок, бактерии и пр.). Эти вещества накапливаются там неопределенно долгое время. Санитарную службу этого рода несут и другие клетки внутри организма: амебоидные клетки крови, клетки полости тела и вышеупомянутые клетки хлорагогенной, или желтой, ткани.

Особенно много амебоидных клеток, наглотавшихся посторонних телец, встречается в полости тела. Сюда они попадают, активно выползая из сосудов, протискиваясь между клетками сосудистой стенки. Из полости тела эти клетки удаляются разными путями. Во-первых, они проползают через стенку кишечника и, попадая в его полость, выводятся наружу вместе с испражнениями (это наблюдалось много раз). Во-вторых, как уже упоминалось, они могут с полостной жидкостью выходить через нефридии. И, в-третьих, могут выходить вместе с полостной жидкостью, выбрызгиваемой через спинные поры.

Кровеносные сосуды нефридия дождевого червя: 1 – воронка; 2 – брюшной кровеносный сосуд; 3 – диссепимент; 4 – брюшная нервная цепочка; 5 – поднервный сосуд; 6 – трубка нефридия с кровеносными сосудами
Вообще можно предположить, что полостная жидкость довольно быстро сменяется. Поэтому она и приобретает у червей такое большое значение в процессе выделения.

Вода в тело червей непрерывно поступает и выводится обратно в наружную среду указанными выше путями. Таким образом, тело червя и, в частности, полость тела все время прополаскиваются водой. Поэтому для нормального протекания этих физиологических функций червям необходимы условия среды, которые обеспечивали бы поступление в их тело воды в значительно большем количестве, чем у большинства наземных животных.

Каким образом вода поступает в тело червей?

Необходимо отметить, что черви никогда не пьют. Они поглощают воду всей поверхностью тела; вода проходит сквозь покровы и мускулатуру, накапливаясь в полости тела. При этом черви могут использовать воду только в жидком состоянии. Червь в среде, содержащей пары воды, может погибнуть от высыхания, если не имеет иного источника влаги.

При нормальных условиях тело червей содержит около 84 % воды. Несмотря на столь значительный запас воды, это далеко не предел. Если червю предоставить возможность еще больше увеличить запас воды в своем теле, он это тотчас же сделает. В этом легко убедиться, если положить дождевых червей в воду. Через несколько часов вес их значительно возрастет за счет воды, всасываемой поверхностью тела. После извлечения из воды червь возвращается к исходному весу, причем это происходит за очень короткий срок (1–2 часа). Удаление избыточной воды из организма происходит очень своеобразным путем: она всасывается клетками кишечника, из них поступает в полость последнего и удаляется главным образом через заднепроходное отверстие, а отчасти и через ротовое.

При нормальных условиях жизни в почве функцию удаления избытка воды выполняют нефридии. Наличие постоянного тока воды через организм путем всасывания ее поверхностью тела и выделения ее в избытке почками – явление, весьма обычное среди водных животных. Оно, несомненно, унаследовано дождевыми червями от их водных предков.

Обмен веществ водных животных совершается при усиленной циркуляции воды через их тело. Им не может угрожать недостаток воды, тогда как в почвенных условиях при таком типе водного обмена достаточное количество влаги становится основным фактором, обеспечивающим возможность существования. Поэтому влажность почв имеет важное значение при заселении их теми или иными видами дождевых червей.
Известно также о способности дождевых червей терять воду в периоды засухи и зимовки, что связано с переходом их в состояние скрытой жизни.

Органы внутренней секреции

Следует упомянуть о наличии у дождевых червей особых веществ, вырабатываемых в определенных участках тела и служащих химическими возбудителями различных проявлений жизнедеятельности организма. Эти вещества называются гормонами, а процесс их образования – внутренней секрецией. У позвоночных выработка гормонов происходит частично в специальных железах внутренней секреции (например, надпочечники, щитовидная железа, гипофиз), а также в органах, выполняющих одновременно и другую функцию (например, половые железы, поджелудочная железа, клетки мозга).

У дождевых червей специальных желез внутренней секреции нет, но гормоны вырабатываются в разных частях нервной системы. Уже давно было известно, что в ганглиях брюшной нервной цепочки червей имеются так называемые хромаффинные клетки, которые выделяют адреналин, т. е. вещество, вырабатываемое центральной частью надпочечников высших позвоночных. Это вещество, как известно, является специфическим возбудителем нервных аппаратов, приводящих в движение мускулатуру стенок кровеносных сосудов и служащих важным средством для регулирования ширины просветов сосудов кровеносной системы, а тем самым и кровяного давления. У дождевых червей это вещество играет такую же роль.

В ходе исследований обнаружено, что значительная часть нервных клеток надглоточного ганглия также несет внутрисекреторную функцию.

Различают два типа таких нервносекреторных клеток: одни из них – с однородной протоплазмой, другие – с зернистой.

Первые, как полагают, служат регуляторами деятельности половых желез, причем вещество, вырабатываемое ими, по-видимому, тормозит деятельность половых желез: они начинают функционировать в те месяцы, когда заканчивается размножение червей, и исчезают в периоды размножения. Зернистые клетки имеют значение при заживлении ран и восстановлении утраченных частей тела (регенерации): во время этих процессов секреция в них особенно усиливается.

Деятельность пояска дождевых червей, которая заключается в выработке оболочек и питательного содержимого яйцевых коконов, также несомненно регулируется гормонами. Одно время считалось, что гормоны, возбуждающие деятельность железистых клеток пояска, вырабатываются мужскими половыми клетками, созревающими в семенных мешках. Однако это оказалось неверным. Но деятельность пояска несомненно регулируется какими-то гормонами: если пересадить кусок пояска от червя с неактивным пояском к червю, находящемуся в разгаре половой активности, то пересаженный кусок быстро приобретает свойства пояска последнего. Место выработки гормонов, регулирующих деятельность желез пояска, пока неизвестно.

Органы размножения

Дождевые черви размножаются только путем откладки яиц, заключенных в особые яйцевые коконы. Рассмотрим, как устроены у них органы, обеспечивающие образование яиц, их оплодотворение и откладку. Совокупность этих органов образует половой аппарат. Мужские и женские половые органы находятся у дождевых червей в одной и той же особи; таким образом, среди них нет мужских и женских особей, но все они – обоеполые существа, или, как их принято называть, гермафродиты.

Яйца образуются в яичниках, которые укреплены на перегородке между 12 и 13 сегментами с брюшной стороны. Яичники устроены очень просто. Они представляют собой комплексы развивающихся яиц; наиболее ранние стадии развития находятся в части, прилегающей к межсегментной перегородке, где яичник состоит из мелких клеток.

Наиболее крупные клетки находятся на свободном заднем конце яичника, обращенном в полость тела. Здесь яйцевые клетки достигают своих окончательных размеров (около 0,1 мм в поперечнике) и падают в полость тела. Яйца дождевых червей сферические или слегка вытянутые. Они почти прозрачные, так как в их протоплазме имеется лишь очень небольшое количество зерен питательного материала – желтка. Отсутствие достаточного количества питательного материала для развивающегося зародыша внутри яйца вызывает необходимость снабжения его питанием извне при помощи белка яйцевого кокона.

Схема строения половой системы дождевого червя: 1 – нервная система; 2 – семенники; 3 – семеприемники; 4 – передняя и задняя семенные воронки; 5 – яичник; 6 – яйцевая воронка и яйцевод; 7 – семепровод, 8 – семенные мешки; IX–XIV – 9–14 сегменты

Яйца заканчивают созревание в так называемых яйцевых мешках. Это – слепые мешковидные выступы межсегментных перегородок, в которые попадают яйца, оторвавшиеся от задней части яичника.

Яйца выводятся наружу через короткие яйцеводы, которые начинаются яйцевыми воронками в 13 сегменте, затем прободают перегородку между 13 и 14 сегментами и открываются на брюшной стороне 14 сегмента. Яйцевые воронки снабжены ресничками, с помощью которых яйца улавливаются из яйцевых мешков и в нужный момент (во время образования яйцевого кокона) выводятся по яйцеводу наружу.

Мужские половые железы – семенники – также очень малы. В числе двух пар они помещаются на перегородках между 9 и 10 сегментами и между 10 и 11. Мужские половые клетки – сперматозоиды – только начинают развитие в этих крошечных маленьких тельцах. Комплексы будущих сперматозоидов в виде микроскопических комочков округлых клеток падают в полость тела и оттуда попадают в семенные мешки, представляющие собой объемистые разрастания межсегментных перегородок. Количество, форма, расположение и относительные размеры семенных мешков варьируют и служат важным признаком при определении червей.

У некоторых видов дождевых червей (в родах Octolasium и Lumbricus) брюшная часть полости тела возле семенников отгорожена особой стенкой от основной полости сегмента; получаются так называемые семенниковые капсулы. Благодаря их наличию формирующиеся комочки сперматозоидов не могут распространяться по всей полости сегмента и им создается более прямой путь в семенные мешки.

Для выведения сперматозоидов наружу служат семенные воронки и семепроводы. Семенные воронки обычно крупные; они хорошо заметны при вскрытии червей. Семепроводы, в которые поступают сперматозоиды из семенных воронок, представляют собой очень тонкие цилиндрические трубки, направляющиеся по брюшной стенке тела кзади. Семепроводы от воронок 10 и 11 сегментов в 12 сегменте сливаются друг с другом, и общая трубка семепровода с каждой стороны тела тянется обычно до 15 сегмента, где переходит через толщу стенки тела и кончается мужским половым отверстием (порой), обычно имеющим вид вертикальной щели.

Мужские половые отверстия сидят на более или менее сильно развитых железистых подушках. Эти подушки, кроме железистых клеток, содержат большое количество сосудов, которые во время спаривания наполняются кровью.

Оригинальной особенностью полового аппарата малощетинковых кольчецов, к которым принадлежат дождевые черви, являются семеприемники – небольшие сферические полые мешочки, плотно прижатые к стенке полости тела. Протоки семеприемников проходят сквозь толщу стенки тела и открываются наружными порами, располагающимися в межсегментных бороздах. Стенки семеприемников содержат мускулатуру, действием которой семенная жидкость может всасываться в семеприемник и, наоборот, выбрызгиваться из него наружу. Эта мускулатура действует наподобие резинового колпачка пипетки.

Семеприемников бывает две или три пары; они могут быть расположены сбоку, на брюшной стороне, или могут быть (как в роде Eisenia) сдвинуты на спинную сторону, вплоть до средней линии.

Но нужно иметь в виду, что у некоторых видов дождевых червей семеприемник отсутствуют.

К органам, обеспечивающим размножение, следует отнести поясок дождевых червей. У червей, достигших половой зрелости, поясок всегда заметен, но его вид зависит от сезона и состояния упитанности. В периоды размножения поясок сильно набухает. Его функция – формирование яйцевых коконов.

Кожный эпителий в области пояска: 1 – кутикула; 2 – слизистые клетки; 3 – кровеносные сосуды; 4 – крупнозернистые железы; 5 – мелкозернистые железы; 6 – соединительнотканная перегородка; 7 – ядра соединительнотканных клеток; 8 – кольцевая мускулатура Поясок представляет собой видоизменение наружного эпителия. В области пояска наружный эпителий очень сильно утолщен.
Все клетки приобретают железистый характер; среди них можно наметить три типа:

1) относительно мелкие клетки, не содержащие зерен, – слизистые клетки;

2) клетки средней величины, содержащие крупные зернышки, образующие оболочку яйцевого кокона;

3) огромные мелкозернистые клетки, вырабатывающие белковое вещество, составляющее содержимое яйцевого кокона и служащее питанием для развивающихся эмбрионов.

Помимо железистых клеток, в пояске можно видеть большое количество кровеносных сосудов и нервных окончаний.

В функции размножения участвует также ряд других желез на брюшной стороне тела между пояском и передним концом тела. Особенно заметны железы на 10-м и 11-м сегментах, которые придают этой части поверхности тела у половозрелых червей беловатый оттенок. Кроме того, около брюшных щетинок в указанной части тела на некоторых сегментах, иногда только с одной стороны тела, бывают развиты железы, заметные в виде небольших припухлостей.

Форма щетинок: а – двигательная; б – половая; в – она же в поперечном разрезе; г – другая форма половой щетинки
Часто сами щетинки изменены, превращены в так называемые половые щетинки, функционирующие при спаривании для удерживания партнера и для раздвигания пор семеприемников. Иногда половые щетинки отличаются от обычных только большими размерами, но у некоторых видов они очень сильно отличаются и по форме. Образуются, с одной стороны, острые стилеты, очевидно вкалываемые при спаривании в кожные покровы партнера, а с другой – щетинки, вводимые в поры семеприемников.

Нервная система и органы чувств. рефлексы дождевых червей

Вдоль средней линии брюшной стороны тела у дождевых червей под мускулатурой тянется нервный ствол, называемый брюшной нервной цепочкой. В каждом сегменте тела имеется нервный узел, представляющий собой скопление нервных клеток и отдающий от себя 3 пары нервов.

Ганглии соединены друг с другом перемычками, коннективами, которые, кроме нервных волокон, также содержат нервные клетки. В переднем конце тела, в третьем сегменте, брюшная нервная цепочка разделяется на правую и левую глоточные коннективы, образующие окологлоточное нервное кольцо, соединяющееся с надглоточным, или головным ганглием. Этот ганглий – парный, состоит из правой и левой половин, плотно соединенных друг с другом. Но в отличии от всех остальных нервных узлов, лежащих на брюшной стороне тела под кишечником, этот ганглий находится на спинной стороне тела и лежит над кишечником.

Нервная система передних сегментов дождевого червя (вид со спинной стороны): 1 – надглоточный ганглий; 2 – нервы от окологлоточной комиссуры; 3 – окологлоточные комиссуры; 4 – сегментальные нервы; 5 – брюшная нервная цепочка; 6 – подглоточный ганглий; 7– нервы головной лопасти; I–VI– 1–6 сегменты
Этот ганглий можно противопоставить всем прочим и вследствие того, что морфологически он сравним с головным мозгом вышестоящих форм (членистоногих). От него идут вперед многочисленные нервные стволы, обильно разветвляющиеся и образующие густые нервные сплетения в первых трех сегментах. Под глоткой, в месте расхождения глоточных коннектив, лежит подглоточный ганглий, представляющий собой результат слияния нескольких ганглиев брюшной нервной цепочки.

Брюшная часть поперечного среза дождевого червя:  1 – опорные волокна внутри брюшной нервной цепочки; 2 – нервные клетки в ганглии брюшной нервной цепочки; 3 – нерв; 4 – продольная мускулатура; 5 – кольцевая мускулатура; 6 – кожный эпителий с чувствительными нервными клетками; 7 – щетинка; 8 – брюшной кровеносный сосуд
Как видно на поперечных разрезах, нервные клетки лежат по периферии ганглия, а средняя его часть занята сплетением отростков нервных клеток. В брюшной нервной цепочке обращают на себя внимание три очень толстых волокна, пробегающих по всей длине тела червя под соединительнотканной капсулой нервной цепочки на ее спинной стороне. Это так называемые нейрохорды, которые еще совсем недавно принимали за гигантские нервные волокна. Однако теперь окончательно выяснено, что они являются своеобразными опорными образованиями. Эти образования и по строению, и по функции, и по положению между нервной системой и кишечником сходны с хордой позвоночных.

Нервы, отходящие от ганглиев брюшной цепочки, содержат двигательные волокна, заканчивающиеся в мускулатуре, и чувствительные, по которым раздражения поступают в нервную систему с периферии. Тела чувствительных нервных клеток находятся на периферии, в том числе в наружном эпителии. Нервные клетки здесь стоят в ряду эпителиальных клеток. Этот чрезвычайно древний тип соотношений элементов нервной системы сохранился у дождевых червей от их далеких предков, примитивных многоклеточных животных. Очень интересно, что чувствительными нервными клетками здесь становятся не только клетки наружного эпителия, но, как это недавно установлено, также и клетки кишечника, происходящие из внутреннего зародышевого листка.

Чувствительные нервные клетки и их окончания имеются и в других местах тела. Ими богато снабжены также нефридии, щетинковые мешки и другие органы. Таким образом, у дождевых червей, как и у высших животных, работа внутренних органов протекает под контролем регулирующей и централизующей роли нервной системы.

Из рефлексов дождевых червей лучше всего известны те, которые наблюдаются в акте ползания. При движении червя по всей длине тела, от переднего конца до заднего, пробегают перистальтические волны комбинированных сокращений мускулатуры. Они следуют друг за другом, и каждая следующая волна может возникнуть еще задолго до того, как первая дойдет до заднего конца тела. Казалось бы очевидным, по аналогии с высшими животными, что причиной этих волн сокращений служит последовательная передача раздражений вдоль по брюшной нервной цепочке. Однако, к удивлению исследователей, выяснилось, что перерезание брюшного нервного ствола и даже вырезание из нее нескольких нервных узлов не останавливают бегущих волн сокращений мускулатуры: волна сокращения проходит через место повреждения так же, как это было и у нормального червя. С тем же результатом можно, вдобавок к разрыву брюшной нервной цепочки, удалить мускулатуру нескольких сегментов или повредить ее кислотой.

Анализ этих и аналогичных опытов показал, что поступательное движение червя представляет собой длинную цепь рефлекторных актов, в которой каждый сегмент является в значительной мере автономной физиологической единицей. Раздражения с периферии приводят к сокращению мускулатуры данного сегмента. Вследствие этого сокращения раздражаются периферические аппараты в соседнем сегменте, которые вызывают и в нем сокращения, и т. д. Таким образом, комбинированные сокращения мышц в каждом сегменте могут представлять собой самостоятельный рефлекс, начинающийся с возбуждения чувствительных клеток на периферии и кончающийся эффектом сокращения мускулатуры этого сегмента. Это наиболее примитивный тип реакции на внешние воздействия.

Схема бисеглюптального рефлекса у дождевого червя: 1 – брюшная нервная цепочка; 2 – мускулатура стенки тела; 3 – чувствительная нервная клетка, воспринимающая импульс; 4 – окончание двигательной нервной клетки в мышцах; 5 – диссепимент; 6 – нервная клетка, передающая раздражение в соседний сегмент
Некоторым его усложнением является передача полученного раздражения по нервной цепочке в соседний задний сегмент тела, в ответ на которое мускулатура этого сегмента сокращается. На рисунке изображена схема рефлекса при дугообразном сгибании червя, когда волна сокращений мускулатуры идет по одной стороне тела. Этот рефлекс и является основным при осуществлении поступательного движения червя вперед. Этот способ передачи раздражений по телу, как указано выше, говорит о слабой централизации его нервной системы.

О том же говорят и опыты с удалением надглоточного ганглия. Уже было отмечено, что морфологически надглоточный ганглий можно сопоставить с головным мозгом вышестоящих форм (членистоногих). У многих морских кольчецов надглоточный ганглий имеет довольно сложное устройство. Однако у наземных червей надглоточный ганглий подвергся упрощению, и физиологическая роль его очень невелика. После удаления надглоточного ганглия удается отметить только некоторое общее расслабление мускулатуры переднего отдела тела, изменения в восприятии света; возможно, он играет роль и при размножении. Но в движениях червя существенных изменений после заживления раны подметить не удается: червь также зарывается в грунт, также избегает опасности и осуществляет довольно сложные рефлекторные реакции. Особенно удивительно, что способность к «научению», т. е., по современной терминологии, к условным рефлексам, у червей, лишенных надглоточного ганглия, не пропадает.

Несколько большее значение имеет подглоточный ганглий, так как после его удаления червь лишается многих присущих ему способностей: очень страдают его вкусовые способности.

Было бы ошибочно думать, что слабая централизация нервной системы и относительная автономия отдельных сегментов, обнаруживаемые при поступательном движении червя, означают отсутствие реакций организма как целого.

Заранее можно сказать, что таких реакций не может не быть, и действительно, их очень легко обнаружить. При слабом раздражении заднего конца тела (при легком прикосновении) червь ползет вперед; при раздражении спереди он быстро весь сокращается и ползет в другую сторону; при сильном раздражении в любом месте червь начинает сильно сокращаться дугообразно, в разных направлениях (так называемые гимнастические движения).

Кроме того, черви обнаруживают быстрые реакции на свет, запахи и т. д. Таким образом, указанные выше несовершенство нервной системы и ее слабая централизация обнаруживаются только при внимательном наблюдении и в специально поставленных экспериментах.

Итак, нам известно, что червь располагает довольно богатым арсеналом возможностей для осуществления тех или иных реакций на изменения, происходящие в окружающей их среде.

Рассмотрим теперь, каким путем он может распознавать эти изменения. Средствами для этого являются органы чувств.

Как уже говорилось, вся поверхность тела червя покрыта огромным количеством чувствительных нервных клеток. Эти клетки служат органами осязания, развитого у червей очень сильно. Известно, что достаточно, осторожно приблизившись, слабо дунуть на червя, чтобы он ответил резким сокращением продольной мускулатуры; с помощью такого движения он прячется в норку. Вдобавок к чувствительным нервным клеткам в наружном эпителии между клетками имеется очень большое количество свободных нервных окончаний, которые, скорее всего, также обеспечивают функцию осязания.

Светочувствительная клетка из кожного эпителия дождевого червя: 1 – ядро; 2 – линза; 3 – нерв; 4 – сеть нейрофибрилл
Кроме изолированных светочувствительных клеток в наружном эпителии, имеются большие группы светочувствительных клеток, расположенные под кожей по ходу нервов, особенно в головной лопасти.

Группа светочувствительных клеток, расположенных по ходу нерва (при большом увеличении): 1– ядро; 2 – нейрофибриллы; 3 – нерв; 4 – линза
Как известно уже более ста лет назад, дождевые черви, несмотря на отсутствие глаз, хорошо воспринимают свет. Восприятие света производится особыми светочувствительными клетками, которые по большей части располагаются поодиночке между клетками наружного эпителия. Внутри этих клеток, кроме ядра и густой сети тончайших волоконец – нейрофибрилл, имеется прозрачное светопреломляющее тельце бобовидной или удлиненной формы; его называют линзой по аналогии с хрусталиком глаза более высокоорганизованных животных. От тела клетки отходит нервный отросток, вступающий в подкожное нервное сплетение и связывающий ее с центральной нервной системой. Такая клетка, несомненно, представляет собой простейший глаз, как бы изолированную и автономную клетку сетчатки глаза высших животных.

Светочувствительные клетки сосредоточены главным образом в передних сегментах тела; больше всего их в головной лопасти, где их может быть свыше 50. В последующих сегментах число их быстро убывает, в середине тела их не находят, а в последних трех сегментах их снова становится больше.

Дарвин тщательно исследовал восприятие света дождевыми червями. Он нашел, что если осторожно освещать их бесшумным фонарем, имеющим только узкий пучок света, интенсивность которого уменьшена красным или синим стеклом (цвет стекла безразличен), то только у некоторых видов дождевых червей очень немногие особи реагируют, а именно – уходят в свои норы.

Дарвин вел наблюдения над теми видами, которые ночью выходят из нор в поисках пищи или для спаривания; это большой красный червь (Lumbricus terrestris), длинный червь (Allolobophora longa) и некоторые другие. Задний конец у них обычно остается в норке. При более сильном освещении (особенно точные результаты получались при концентрации световых лучей с помощью увеличительного стекла) черви, быстро сокращая продольную мускулатуру, скрываются в норках («как кролики», замечает Дарвин, приводя выражение одного из своих приятелей, наблюдавшего за его опытами). При этом Дарвин доказал, что реагируют черви именно на свет, а не на лучистую теплоту, исходящую от источника света.

Опыты с приближением к червям раскаленных кусков железа показали, что они малочувствительны к лучистой теплоте. Однако, когда черви чем-нибудь «заняты», т. е. когда они втаскивают листья в свои норы, едят и пр., то они не замечают света, даже когда свет концентрировали на них при помощи большого зажигательного стекла. Не реагируют они на свет и во время спаривания. В дальнейшем было доказано, что очень слабый свет может привлекать червей, так как они двигаются по направлению его источника.

Способность ощущать свет играет очень большую роль в жизни червей, так как солнечный свет на них действует губительно (черви очень чувствительны к ультрафиолетовой части солнечного спектра). Реакция ухода в темноту спасает им жизнь.

Специальных органов слуха у червей нет. На очень сильные звуки, передаваемые по воздуху, черви не реагируют в том случае, если не вибрирует твердый субстрат, с которым они имеют соприкосновение. Но дрожание твердых тел, с которыми они связаны, вызываемое звуками, они воспринимают очень тонко. Например, по наблюдениям Дарвина, «когда горшок, заключавший в себе пару червей, оказавшихся совершенно бесчувственными к звукам рояля, был поставлен на самый инструмент, то при взятии ноты «до» в басовом ключе оба моментально спрятались в норы. Через некоторое время они снова показались на ее поверхности, но, когда была взята нота «соль» в скрипичном ключе, они снова удалились». Эти вибрации крышки воспринимались, очевидно, органами осязания червей.

На высокоразвитом осязании основан метод сбора червей, практикуемый во Флориде: доску или палку втыкают в грунт, обильно населенный червями, и по ее верхнему краю водят другой палкой, как смычком по скрипке (этот способ называется там «скрипичным»). Пишут, что черви при этом покидают норки и во множестве выходят на поверхность.

Поперечный разрез дождевого червя (чувствительная почка в кожном эпителии): 1 – чувствительные волоски; 2 – чувствительные клетки; 3 – спинно-брюшное мышечное волокно; 4 – продольные мышцы; 5 – чувствительный нерв; 6 – капилляр; 7 – кольцевые мышцы; 8 – эпителиальные клетки; 9 – кутикула
В научной литературе издавна периодически появлялись сообщения о звуках, издаваемых дождевыми червями. Действительно, при трении тела и щетинок о грунт, при поршневых движениях во влажных норках, при растирании пищи в глотке, при затаскивании листьев и камешков и т. д. могут возникать звуки. Они тем лучше ощутимы, чем червей больше и чем они крупнее. Но очень сомнительно, чтобы эти звуки имели какое-нибудь биологическое значение.

Кроме чувствительных нервных клеток, нервных окончаний и светочувствительных клеток в наружном эпителии рассеяно большое количество органов, представленных комплексами клеток. Их называют иногда чувствительными почками. Несколько десятков чувствительных клеток образуют цилиндрический или яйцевидный комплекс. Это – чувствительные нервные клетки и длинные нервные отростки, которые идут в брюшную нервную цепочку. Поверхность кутикулы в области чувствительной почки несколько приподнята, а каждая клетка снабжена чувствительным волоском. Эти микроскопические органы распространены в большом количестве по всему телу, но особенно многочисленны они в первом сегменте и в его головной лопасти, где у крупных видов их насчитывается около 1800. Функция их точно не установлена. Как полагают некоторые исследователи, часть их может нести осязательную функцию. Но вряд ли можно сомневаться в том, что ими же осуществляются и функции обоняния и вкуса. В пользу такого заключения свидетельствует тот факт, что эти органы имеются в большом количестве в ротовой полости.

Чувство обоняния, т. е. способность к распознаванию различных веществ в газообразном состоянии (что и является способностью воспринимать запахи), развито у червей сравнительно слабо. В опытах Дарвина черви не реагировали на запах табачного сока, духов, уксусной кислоты, но куски лука (который они очень любят) и листья капусты они находили по запаху. На эфир, поднесенный на близком расстоянии к переднему концу тела, черви реагировали отрицательно и немедленно устранялись от него.

Чувство вкуса, т. е. способность распознавать химические различия веществ при контакте с ними, развито у червей очень тонко и наряду с чувством осязания служит для них главным источником восприятия событий внешнего мира. Опытами Дарвина, развитыми в последнее время рядом исследователей, способность червей выбирать себе пищу доказана совершенно бесспорно, и возражения, высказанные некоторыми авторами по этому поводу (например, Тарнани, 1928), несомненно основаны на ошибках.

Очень точная постановка опытов определения вкусовых способностей червей, разработанная Мангольдом (Mangold, 1924,1951), заключается в следующем. Свернутые в трубку листья вишни или пучок из нескольких сосновых игл перевязывают в нескольких местах нитками и кипятят. Все вкусовые вещества, таким образом, из них удаляются. Затем одна половина такого «испытателя вкуса» окунается в чистый 20 %-ный желатин, другая половина – в такой же желатин, в который добавлялось испытуемое вещество – измельченные листья разных деревьев и трав, кислоты, хинин и т. д. Такие испытатели вкуса кладут на ночь на поверхность земли цветочных горшков, в которых культивируются черви. На утро подсчитывают, сколько испытателей черви затащили в норки, и при этом отмечают, за какой из концов испытателя ухватился червь.

Нужно сказать, что черви, собирая корм, попадающийся им на поверхности земли, никогда его глубоко не вносили в норки, а оставляли недалеко от наружного отверстия или же только пододвигали к нему. Поэтому подсчет сделать нетрудно. Если червь не различает концов испытателя вкуса, то при достаточно большом числе повторений опыта должно оказаться, что как за тот, так и за другой его конец червь берется одинаково часто. Если он предпочитает испытуемое вещество чистому желатину, то пропитанный им конец должен оказываться чаще впереди при затаскивании. Наоборот, если вещество оказывается на вкус хуже, чем чистый желатин, то за него червь должен ухватываться реже. Этот опыт видоизменяется подкидыванием червям испытателей вкуса, пропитанных разными веществами, с последующим определением числа втянутых в норки тех и других. Результаты обрабатывались статистически.

Проведенные опыты показали, что черви предпочитают гниющие листья только что опавшим осенним; еще менее нравятся им свежие зеленые листья, и в еще меньшей степени – высушенные зеленые.

Чистый желатин их привлекает более, чем высушенные листья. Гниющие листья разных растений могут быть выстроены в такой ряд в порядке убывающей склонности к ним червей: ива, сладкий лупин, грецкий орех, белая акация, тополь, дуб, горький лупин, липа, бук, клен, конский каштан. Свежие листья располагаются совсем в другой последовательный ряд. От желатина с примесью хинина черви отказываются, причем чувствуют это вещество уже в концентрации 0,07 %. От минеральных кислот они отказываются в любых концентрациях, но прибавка к желатину 1–2 % лимонной и фосфорной кислот им нравится. К сахарам они относятся безразлично, но от очень крепких растворов сахара отказываются вовсе. К сахарину обнаруживается отрицательная реакция, уже начиная с ничтожных концентраций.

Способность определять форму тел у червей, по-видимому, отсутствует. Предпочтительное затаскивание ими в норки листьев за передний конец, а сосновой хвои – за основание (факт, установленный Дарвином), дальнейшими исследованиями подтвержден. Однако опытами Мангольда установлено, что черви при этом руководствуются только чувством вкуса, позволяющим им отличать верхушку листа от черешка.

Говоря о рефлекторной деятельности дождевых червей, необходимо отметить, что у них давно доказана способность к научению и изменению поведения в связи с пережитыми ранее ощущениями, т. е. условные рефлексы. Не вдаваясь в подробности довольно сложных опытов, установивших этот факт, упомянем, что черви могут «запомнить» дорогу, на которой им не грозит удар электрическим током. А если электрический удар сопровождать прикосновением наждачной бумаги, то черви начинают избегать и наждачную бумагу без электрического тока, хотя она сама по себе и не вызывает изменений в направлении движения червей. В опытах с определением вкусовых способностей червей выяснилось также, что реакция на предлагаемое вещество меняется в связи с предшествующими испытаниями. Черви обычно сначала отказываются от незнакомой им пищи, но потом часто привыкают и берут ее при наличии другой, знакомой им пищи.

Как уже было отмечено, аппарат, обеспечивающий наличие условных рефлексов, может быть локализован и в частях нервной системы, не соответствующих головному мозгу вышестоящих форм. Определить, где именно локализована эта функция у дождевых червей, – дело будущих исследований.

И еще один важный вопрос, связанный с рефлекторными реакциями у дождевых червей: могут ли эти животные испытывать боль?
Русский зоолог В. Фаусек рассматривал болевые ощущения как полезные приспособления, роль которых состоит в сигнализации наличия повреждений на теле. Он постарался проследить возникновение этого признака в эволюции мира животных и приводит дождевого червя как пример животного, для которого чувство боли еще недоступно.

Если мы, укалывая дождевого червя, замечаем его быстрые хлыстообразные движения, то напрашивается аналогия с существом, корчащимся от боли. То, насколько необоснованна такая аналогия, показывает следующий простой опыт: если червя, спокойно ползущего вперед, разрезать бритвой пополам, то задняя половина будет хлыстовидно сокращаться, имитируя болевые ощущения высших животных, а передняя будет спокойно продолжать ползти вперед, «не замечая» нанесенного повреждения. Приписать чувство боли задней половине червя и отказать в нем передней – явно нелепо. Но это значит, что и приписывать чувство боли сокращающемуся цельному дождевому червю мы не имеем права.

Однако имеются наблюдения, что черви более чувствительны к синему свету, чем к красному.

Кровеносная система. функции распределения питательных веществ и кислорода

Распределение питательных веществ, всосанных поверхностью кишечника, осуществляется у дождевых червей при помощи высокоразвитой кровеносной системы. Вдоль всего тела проходят спинной (над кишечником) и брюшной (под кишечником) сосуды. Спинной сосуд снабжен мускулатурой, которая волнообразными сокращениями гонит кровь от заднего конца тела к переднему. В нескольких передних сегментах (с 7-го по 11-й или, у других видов, с 7-го по 13-й) спинной сосуд сообщается 5–7 парами поперечных сосудов с брюшным сосудом. Эти сосуды снабжены особенно сильной мускулатурой и называются сердцами. Они вполне оправдывают это название, так как служат главным аппаратом, обеспечивающим кровообращение. Кровь, поступающая из сердец в брюшной сосуд, движется по направлению к заднему концу тела. По пути она поступает в сосуды, питающие стенку тела, а также в сосуды, идущие к кишечнику, к выделительным органам, а в соответственных сегментах – и к половым органам. Во всех этих частях тела сосуды распадаются на сеть микроскопических капилляров. Из капилляров кровь поступает в поперечные сосуды, которые собирают в конечном счете кровь из всего тела в спинной сосуд.

Имеются и другие продольные и поперечные сосуды, которые можно видеть на рисунках; на них мы останавливаться не будем. Особое значение имеет густое сплетение мелких сосудов вокруг кишечника. Сюда поступают питательные вещества, всосанные кишечником, и отсюда они разносятся по всему телу. Следует отметить, что мускулатурой, хотя и не столь сильно развитой, как в спинном сосуде и сердце, обладают почти все сосуды, предотвращается возможность застоя крови в периферических частях кровеносной системы.

Кровь у дождевых червей, как уже было отмечено, красная. Этот ее цвет обусловлен наличием вещества, очень близкого к гемоглобину крови позвоночных. Однако у червей это вещество содержится не в тельцах крови, а растворено в жидкой части крови (кровяной плазме). У дождевых червей имеются в крови только бесцветные клетки нескольких типов, в общем тех же, что и типы бесцветных клеток крови у позвоночных.

Схема кровообращения в сегменте средней части тела дождевого червя на поперечном разрезе: 1 – спинной сосуд; 2 – спинно-кишечный сосуд; 3 – кольцевой сосуд; 4 – сосуд тифлозола; 5 – кишечное сплетение; 6 – сосуды нефридия; 7 – брюшной сосуд; 8 – сосуды брюшной нервной цепочки. Черной линией обозначено кишечное сплетение

Как известно, гемоглобин у позвоночных обеспечивает транспорт кислорода из органов дыхания ко всем живым клеткам тела.

Ту же роль играет вещество, сходное с гемоглобином, и у дождевых червей. Однако специальных дыхательных органов у них нет: они дышат всей поверхностью тела. Тонкая кутикула и нежность кожных покровов дождевых червей, а также богатая сеть кожных кровеносных сосудов, хорошо обеспечивают возможность поглощения кислорода из окружающей среды. Но отметим, что кутикула дождевых червей хорошо смачивается водой, и кислород, по-видимому, у них должен сначала раствориться в воде, смачивающей кожные покровы. Это влечет за собой необходимость сохранения кожи во влажном состоянии. Уже это одно делает ясным, насколько важным для жизни червей является влажность внешней среды. С подсыханием кожи дыхание для них становится невозможным. Однако при попадании в условия недостатка влаги в почве червь может долгое время бороться с этим, используя запасы воды, имеющиеся внутри тела. В этих случаях ему на помощь приходят кожные железы, а в случае острого недостатка влаги он утилизирует для этого полостную жидкость, выбрызгивая ее из спинных пор.

Поглощение кислорода поверхностью тела облегчается наличием очень богатой сети кровеносных капилляров, проникающих даже в кожный эпителий. Отсюда кровь через сосуды стенки тела и поперечные сосуды попадает в главные стволы кровяного русла, чем достигается снабжение кислородом всего тела. Красные тона окраски большинства видов дождевых червей определяются именно наличием богатой сети кожных кровеносных сосудов.

Капилляры в кожном эпителии дождевого червя: 1 – эпидермис; 2 – кольцевая мускулатура; 3 – продольная мускулатура
Все это создает возможность жизни червей в условиях с очень пониженным содержанием кислорода.

В этом отношении они приближаются к некоторым из своих отдаленных пресноводных родичей – червям-трубочникам, которые, обитая в глубоком иле, могут переносить почти полное отсутствие кислорода. Относительно дождевых червей есть наблюдения, что они могут жить при содержании кислорода в окружающем их воздушном пространстве, равном 2,5 % (как известно, обычно в воздухе его содержится 21 %). Даже при наличии 0,4 % кислорода в воздухе черви могут поглотить половину количества кислорода, необходимого им для поддержания жизни, и могут находиться в этих условиях довольно долго. Кроме того, попав в бескислородную среду, черви могут переключаться на особый тип обмена веществ, в котором источником энергии для жизненных процессов служат не реакции окисления (для которых и нужен кислород), а распад крахмалоподобного вещества – гликогена, который совершается и в бескислородной среде. Однако запасы гликогена у червей не особенно велики, и, кроме того, при этом способе обмена веществ выделяются кислоты, вредно действующие на организм червей.

Находясь под водой, черви столь же хорошо могут поглощать кислород, как и в воздушной среде. Известно, что они могут жить в воде месяцами при наличии нужного им минимума кислорода и других необходимых для них условий. Этот факт имеет большое значение для понимания многих явлений из жизни дождевых червей. Это вещество получило название «гемокруорин».

Покровы тела дождевых червей

Тело дождевых червей покрыто однослойным эпителием. В его составе имеются поддерживающие, железистые и камбиальные клетки.

Поддерживающими клетками осуществляется защитная функция. Наружная часть этих клеток выделяет вещество кутикулы – тонкой прозрачной пленки, покрывающей эпителий. Кутикула состоит из двух систем параллельных волокон, пересекающихся друг с другом под прямым углом. В местах пересечения в кутикуле могут быть отверстия. Направление волокон – диагональное по отношению к продольной оси тела, что наилучшим образом обеспечивает прочность кутикулы при растяжении изнутри (любопытно, что соединительнотканные волокна в коже млекопитающих имеют также диагональное расположение по отношению к продольной оси тела). Кутикула в течение жизни все время снашивается и возобновляется деятельностью эпителия. У консервированных экземпляров кутикула может отставать, и иногда ее можно снять целиком, как чулок.

Кожный эпителий дождевого червя: 1 – белковая железа; 2 – кутикула; 3 – поддерживающие клетки; 4 – слизистые клетки; 5 – камбиальные клетки
Кутикулой обусловлена гладкость поверхности кожи, которая облегчает скольжение тела при движении по твердым поверхностям. Она же обусловливает характерную глянцевитость поверхности тела.

Большое значение в жизни червей имеет деятельность железистых клеток. Большая часть их выделяет слизистое вещество, которым всегда смазана поверхность кутикулы; оно выходит на поверхность тела через отверстия в ней. Это увеличивает легкость скольжения по субстрату и предохраняет тело от высыхания. При любом сильном раздражении слизистые выделения выступают на поверхность тела в огромных количествах: червь мгновенно окутывается толстым слоем густой клейкой слизи.

Образование слизистого чехла на теле играет важную роль при спаривании и образовании яйцевых коконов. Кроме того, слизистые выделения покрывают стенки ходов червей внутри почвы, что придает им значительную прочность.

Кутикула дождевого червя (с поверхности): 1 – волокна кутикулы; 2 – отверстия желез
Помимо обычных слизистых клеток, в кожном эпителии дождевых червей имеются на всей поверхности тела так называемые белковые железистые клетки. В области пояска, около щетинок половых отверстий и в других местах тела находятся кожные железы, о значении которых будет сказано далее.

Важным компонентом кожного эпителия являются маленькие клетки, находящиеся в его глубокой части, на границе с подлежащей мускулатурой, и не соприкасающиеся с наружными частями поддерживающих и железистых клеток. Это камбиальные клетки, которые являются резервом; за счет них возобновляются сношенные функционирующие клетки и происходит рост ткани у молодых животных. Эти клетки мобилизуются также при заживлении ран после ранений и иных повреждений.

Из особых клеток кожного эпителия образуются также щетинки. На поверхности тела выступает лишь наружная часть щетинки. Своим внутренним концом она глубоко погружена в стенку тела и может пронизывать ее насквозь, почти достигая полости тела. Щетинки помещаются в щетинковых мешках, представляющих собой врастания внутрь тела кожного эпителия. Они состоят из вещества, сходного с веществом кутикулы, непрочны и быстро снашиваются. Поэтому в течение всей жизни в глубине щетинковых мешков происходит образование новых щетинок. Каждая щетинка образуется из одной клетки, входящей в состав дна щетинкового мешка.

Щетинки дождевых червей неодинаковы по форме: это палочки, иногда почти совсем прямые, иногда же с явственно загнутыми концами.

Щетинковый мешок дождевого червя в продольном разрезе: 1 – узелок; 2, 3 – мышцы; 4 – стенка щетинкового мешка
На некотором расстоянии от наружного конца щетинки находится небольшое утолщение – узелок, т. е. место, к которому прикрепляются мышцы, втягивающие щетинку в глубь тела (мышцы-рефлекторы). Кроме них в щетинковых мешках имеются мышцы протракторы, которые одним концом прикрепляются к концу щетинки, а другим – к стенке тела; их сокращением щетинка выталкивается наружу, а также (при неодновременном их сокращении) может совершать довольно разнообразные движения.

Говоря о покровах тела, упомянем об интересном явлении свечения дождевых червей, которое с давних пор привлекало внимание многих натуралистов. В частности, о светящихся дождевых червях писал известный исследователь жизни насекомых – Фабр. В разных странах описаны особые виды «фосфорических» червей. Выяснилось однако, что свечение в темноте можно наблюдать и у самых обыкновенных видов. Известный чешский исследователь Вейдовский сообщил, что, раскапывая однажды ночью навозную кучу в поисках дождевых червей, он увидел пятна мерцающего синевато-белого света, который то появлялся, то исчезал в разных точках. Оказалось, что свет исходил от обычных навозных полосатых червей, которых он собрал в большом количестве. Он заметил, что его пальцы после того, как он брал червей, начинали в темноте светиться. Таким образом, светятся слизистые выделения червей, причем только при наличии особых условий, так как свечение наблюдается далеко не всегда. Имеются указания о свечении жидкости, выступающей из ротового и заднепроходного отверстий.

Не может быть сомнения в том, что во всех этих случаях свечение вызвано бактериями, содержащимися в выделениях червей. В процессе жизнедеятельности многих бактерий выделяется световая энергия, освобождающаяся при химических реакциях. Нужно сказать, что почти всегда свечение животных обязано своим происхождением бактериям, так или иначе связанным с ним.

Некоторые исследователи полагают, что свечение полезно для червей. Одни думают, что вспышки света содействуют отыскиванию особями друг друга на поверхности земли при спаривании (хотя у червей и нет глаз, они все же способны воспринимать свет поверхностью передней части тела). Другие приписывают свечению роль фактора, отпугивающего врагов. Третьи думают, что светящаяся слизь, оставляемая червями на их пути, привлекает внимание врагов и делает их самих менее заметными. Однако все это не более чем предположения, не подкрепленные точными наблюдениями.

Мускулатура и движение. полость тела дождевых червей

Основной частью двигательного аппарата дождевых червей является мощно развитая мускулатура их стенки тела. Она устроена по типу так называемого кожно-мускульного мешка.

Под кожным эпителием расположен слой кольцевых мышц, сокращение которых уменьшает диаметр червя. Слой кольцевой мускулатуры подстилается слоем продольной мускулатуры, сокращение которой уменьшает длину червя. На границе между этими двумя слоями находится очень тонкий слой диагональных мышечных волокон.

На большей части тела продольный слой мускулатуры имеет значительно большую мощность, чем кольцевой, но в передних 8–12 сегментах тела кольцевой слой может достигать толщины продольного слоя. Эти сегменты играют особенно важную роль при вбуравливании червя в землю.

Прежде думали, что ходы червей в земле образуются поглощением ими земли, т. е. что червь как бы въедается в землю. Однако, как показал Дарвин, эти ходы – главным образом результат активной мышечной работы, благодаря которой частицы даже очень твердых грунтов могут быть раздвинуты. Заглатывание грунта во время копания безусловно может происходить, но оно имеет второстепенное значение.

Крупным видам дождевых червей, для того чтобы закопаться в плотный грунт на всю длину тела, достаточно 30–40 минут. Эта способность делать ходы в грунте, позволяющая дождевым червям проникать глубоко в землю, подчас на глубину 2 м и более, в значительной мере и определяет космическую роль дождевых червей как почвообразователей. Для этого нужна большая мощность мускулатуры, каковой они и обладают. Мускулатура стенки тела составляет 38–44 % от объема тела, а у наиболее сильных видов эта цифра повышается до 50 %. В этом отношении черви из беспозвоночных уступают только пиявкам, у которых мускулатура тела может составлять до 65 % от объема тела.

Схема строения сегмента дождевого червя в поперечном разрезе и с поверхности: 1 – эпидермис; 2 – кожно-мускульный мешок; 3 – брюшная нервная цепочка; 4 – брюшной кровеносный сосуд; 5 – нефридий; 6 – кишечник; 7 – тифлозол; 8 – спинной кровеносный сосуд; а – d – щетинки
На поверхности земли и внутри готовых подземных ходов червь, так же как и при закапывании, двигается путем закономерно чередующихся сокращений продольной и кольцевой мускулатуры, комбинируемых с движением щетинок (перистальтические движения).

В спокойном состоянии черви передвигаются довольно медленно, но при сильных раздражениях могут очень быстро сокращаться, совершая даже нечто вроде скачков, особенно когда приходится спасаться от преследования. В этих движениях особую роль приобретает продольная мускулатура, содействующая скорости поступательного движения. Черви могут довольно быстро двигаться вверх в вертикальных ходах, сделанных ими в грунте. Опыты в стеклянных трубках с видами родов Lumbricus и Allolobophora показали, что черви опираются спинной поверхностью тела на твердую поверхность трубки. Кроме того, движению червя помогает рот, действующий как присоска (Japp, 1956).

Этим оправдывается не только несравненно большая толщина продольной мускулатуры по сравнению с кольцевым слоем, но и особенности ее строения.

У многих видов в продольной мускулатуре наблюдается своеобразная упорядоченность расположения мышечных волокон. Последние укреплены на тяжах соединительной ткани параллельными рядами, благодаря чему на поперечном разрезе они кажутся составленными в «елочку». Такое расположение волокон мускулатуры называется перистым. Оно наблюдается не у всех видов; многим видам свойственно обычное, пучковое расположение волокон продольной мускулатуры.

Дождевой червь, закапывающийся в землю: а – сокращением кольцевой мускулатуры стенки тела червь выбрасывает передний конец тела вперед и погружает его в почву; б – сокращением продольной мускулатуры стенки тела ряд передних сегментов втягивается в образовавшуюся ямку
Для эффективности работы мускулатуры имеет значение то обстоятельство, что под стенкой тела находится полость, наполненная жидкостью. Эта полость сходна по происхождению и характеру с брюшной полостью высших позвоночных и человека, т. е., так же как у них, в ней помещаются внутренности и она выстлана плоским эпителием, носящим название «перитонеальный».

У червей полость тела поделена соответственно сегментам тела межсегментными перегородками. Кроме того, полость тела делится на правую и левую стороны брыжейкой, соединяющей брюшную сторону тела с кишечником.

В общем, тело червя представляет собой как бы две трубки, вложенные одна в другую: стенка наружной трубки – стенка тела, стенка внутренней – кишечник. Промежуток между ними занят полостью тела, наполненной жидкостью. Все жидкости, как известно, очень упруги и практически несжимаемы при сколь угодно больших давлениях. Поэтому полостная жидкость является антагонистом действия мускулатуры и в известной степени заменяет червю отсутствующий у него скелет. При сокращении мускулатуры стенки тела давление на нее изнутри со стороны полостной жидкости (тургор) возрастает, и, вследствие несжимаемости ее, поверхность червя приобретает свойства упругого твердого тела. Это помогает ему при движении, а особенно при рытье подземных ходов: передним концом тела червь вбуравливается в грунт наподобие твердого клина.

Упомянем еще раз, что при движениях дождевых червей очень большое значение имеет комбинированное действие мускулатуры стенки тела и щетинок. Особое значение работа щетинок (кроме вбуравливания в землю) приобретает при лазании по крутизне. Известно, что многие виды червей могут влезать на деревья, что их находят в больших бочках, поставленных для собирания дождевой воды, или в зрелых кочанах капусты под наружными листьями, либо в середине кочна и т. д.

Биологически активные вещества дождевых червей
Все биологически активные вещества дождевых червей, а также их применение отражены в таблице.
Таблица

Биологически активные вещества дождевых червей

Классификация дождевых червей

Используемый в вермитехнологии род «черви», объединяющий виды навозных, земляных и многих других, относят к семейству дождевых (Lumbricidae), отряду высших малощетинковых (Lumbricomorpha), классу малощетинковых (Oligochaeta), подтипу поясковых (Clitellata), типу кольчатых (Annelida), подцарству многоклеточных, царству животных (Догель, 1975). Однако систематическое разделение семейства дождевых червей, по мнению крупного систематика этих животных Т. С. Перель (1979), представляет трудную задачу.

В. Г. Матвеева и Т. С. Перель (1982) отмечают, что, исходя из вертикального распределения дождевых червей в почве, их делят на три экологические группы:

– поверхностно-обитающие, в том числе в компостах (Eisenia foetida, Dendroboena oktaedra, Lumbricus castaneus и др.);

– почвенно-подстилочные (Lumbricus rubellus, Eisenia nordenekioldi и др.);

– норники (Lumbricus terrestris, Dendroboena platura, обитающие в глубоких слоях почвы).

Калифорнийский красный червь

Дождевые черви – земные беспозвоночные с тысячами разновидностей, сгруппированные в три категории согласно их поведению в естественной окружающей среде: anecic, endogeic и epigeic.

Аnecic-разновидности почти всегда строят вертикальные норы глубиной до 1,5–2 м. Питаются в известной степени ферментированной органикой на поверхности почвы и преобразуют ее в перегной. Если anecic-разновидности лишены своего постоянного места обитания, то они прекращают размножаться и расти. Они играют очень важную роль в формировании почвы. Основными видами в этом классе являются Lumbricus terrestris и Aporrectodea longa. Последние известны как отличная приманка для рыбы, в первую очередь благодаря своим размерам.

Еndogeic-разновидности , типа Aporrectodea calignosa, предпочитают обитать в почве, менее насыщенной органическими веществами, в их рацион входит большее количество минеральных веществ. Они строят непрерывно разветвляющиеся, главным образом, горизонтальные норы, где остаются большинство времени, питаясь минеральными частицами почвы и разлагающейся органикой. Они – единственная разновидность земляных червей, которые фактически питаются большим количеством почвы. Двигаясь сквозь почву, они ее смешивают и проветривают, а также обогащают питательными элементами и микрофлорой.

Еpigeic-разновидности не строят постоянные норы; вместо этого они обычно обитают в областях, богатых органическим сырьем типа верхнего слоя почвы, в лесу под грудами листьев или разлагающихся стволов деревьев. Разновидности, объединяемые этим классом, лишь иногда опускаются в минеральные слои почвы. Они подвержены климатическим колебаниям и давлению хищников. Наиболее характерный представитель этого класса – Eisenia foetida, на территории СНГ известный как красный калифорнийский червь.

Как правило, для вермикомпостирования используются следующие виды червей – Eisenia foetida (красный калифорнийский червь) или Eisenia andreii, в основном благодаря тому, что они не делают глубоких нор и предпочитают питаться богатым органикой материалом. Eisenia fоetida и Eisenia andreii составляют приблизительно 80–90 % дождевых червей из тех, которые используются в крупномасштабных коммерческих предприятиях.

Червей этих видов можно найти в старых навозных или компостных кучах. Отличительной их особенностью являются чередующиеся и четко выделяющиеся красные полоски, хотя их достаточно легко перепутать с обычным садовым или полевым червем (Allolobophora caliginosa и его разновидностями). Последний иногда любит кормиться у основания груды компоста, но предпочитает обычную почву.

Калифорнийский красный червь – новая порода дождевого червя Eisenia foetida, которая была получена в 1959 г. в университете штата Калифорния (США) в результате гибридизации различных пород дождевого червя специально для переработки органических остатков.

В отличие от своих диких сородичей, которые дают только 4–6-кратное воспроизводство в год, «калифорниец» обеспечивает годовое 18–26-кратное воспроизводство в местном климате и 500-кратное воспроизводство в специальных теплицах, а также скорейшую утилизацию субстрата. Однако для этого требуются оптимальные условия. Его длина достигает 10 см, диаметр – 3–5 мм, а масса доходит до 10 г. Взрослые особи живут 10–15 лет. Молодые особи по достижении половой зрелости весят до 1 г. Быстрое размножение дождевых червей, неприхотливость к условиям питания и содержания, быстрый прирост биомассы и высокий процент белка в их теле обусловливают возможность их массового воспроизводства для коммерческого использования с относительно малыми затратами, большой рентабельностью и экологичностью.

Биомасса червя содержит целый комплекс биологически ценных веществ: в его теле содержится 67–72 % белка, 7–19 % жиров, 18–20 % углеводов, 2–3 % минеральных веществ, практически весь набор аминокислот, которого не имеют корма растительного и животного происхождения, а также биологически активные вещества.

Красный червь пригоден для домашнего и промышленного разведения, используется для кормления птицы, рыб, животных, пушных зверей как в сыром, так и в переработанном (высушенном или запаренном) виде, а также для получения белковых кормовых добавок. Ценность кормов при добавлении биомассы червя увеличивается на 20–25 %. Червей также перерабатывают в белковую муку, содержащую 67 % белка и 20 % жира. Мука, помимо других аминокислот, содержит и особо ценные: лизин – 8 %, метионин – 3 %. Белковая мука эффективнее всего используется для производства комбикормов как пищевая добавка.

Особенности содержания калифорнийского червя:

• среда обитания: специальный, насыщенный органическими соединениями субстрат (навоз, компосты, органические отходы и мусор), но не почва;

• долгожитель: живет 16 лет, откладывая за сезон до 20 коконов;

• в сутки съедает примерно столько, сколько весит сам;

• никуда не уползает из ящиков, в которых его разводят;

• содержать червей зимой следует в теплых помещениях, хотя они могут жить при температуре от 4 до 40 °C, активно работают при температуре воздуха 15–25 °C;

• смеси, в которых живут черви, обязательно должны быть влажные (для сохранения влаги можно покрывать контейнеры куском полиэтилена);

• в пищу следует добавлять истолченный яичный порошок или известь, так как черви не любят кислые субстраты;

• их можно разводить как в промышленном масштабе, так и в квартире, на балконе и на дачном участке.

Дождевые черви «старатель»

Черви «Старатель» выведены в лабораторных условиях профессором А. М. Игониным путем скрещивания особей двух пространственно отдаленных популяций (местной российской популяции и киргизской популяции) навозных червей Eisenia foetida.

Дождевые черви возникли в докембрийскую эру, а Piearce с сотрудниками (1990) описал ископаемые эмбрионы червей с частью сохранившейся клеточной стенки, найденных в слоях ниже позднего бронзового века в Поттере (Вилтшир, Великобритания).

Используемый в вермитехнологии род «черви» объединяет виды навозных, земляных и многих других червей. По Догелю (1975), они относятся к семейству дождевых (Lumbricidae), отряду высших малощетинковых (Lumbricomorpha), классу малощетинковых (Оligochaeta), подтипу поясковых (Clitellata), типу кольчатых (Annelida), подцарству многоклеточных, царству животных.

В. Г. Матвеева, Т. С. Перель (1982) делят червей на три экологические группы:

• поверхностно-обитающие, в том числе и в компостах (E.foetida, Dendroboena oktaedra, Lumbricus castaneus);

• почвенно-подстилочные (Lumbricus rubellus, Eisenia nordenekioldi);

• норники, обитающие в глубоких слоях почвы (Lumbricus terrestris, Dendroboena platura).

Червь «Старатель» относится к виду дождевых компостных червей Eisenia foetida.

В закрытых помещениях разведение дождевых червей «Старатель» осуществляется круглогодично.

Главная их особенность состоит в том, что этот тип червя предназначен для ускоренной и более качественной переработки различных органических отходов сельского хозяйства и промышленности (навоза животных, птичьего помета, растительных остатков, осадков сточных вод очистных сооружений, отходов перерабатывающих предприятий пищевой промышленности) в биогумус – высокоэффективное органическое удобрение, применение которого улучшает агрохимические свойства, повышает качество и увеличивает урожай сельскохозяйственной продукции.

Отличительные особенности дождевых червей «Старатель»

Дождевые черви «Старатель» работают в гораздо большем диапазоне температур – от 8 до 29 °C. Продолжают откладку коконов даже при температуре 8–10 °C. Отличаются усидчивостью в субстрате.

Один червь «Старатель» в год производит потомство в 1500 особей и 100 кг биогумуса. Из 1 тонны компоста получают в среднем 600 кг биогумуса и 10–15 кг червей.

Но самое важное отличие состоит в том, что дождевые черви «Старатель» сравнительно легко переключаются с одного типа корма на другой. Они адаптированы к самому разному пищевому субстрату: навозу (коровьему, лошадиному и т. д.), кухонным отходам, осадкам сточных вод, прошлогодней листве, бумаге и т. п.

Эти дождевые черви сохраняют высокую жизнеспособность и производительность при высокой плотности заселения на единицу объема субстрата.

Многократные анализы паразитологического состояния данных компостных червей подтверждают выводы профессора А. М. Игонина об их свойстве самостоятельно освобождаться от нематоды растительного и животного происхождения. Это указывает на возможность их скармливания цыплятам, курам, уткам, гусям, прудовой рыбе. Это отличный белковый корм для этих видов животных, дающий экономию других дорогих кормов (в виде зерна) и большие привесы.

Данному виду дождевого червя присущи отличительные признаки формы, строения их тела.

Тело сильно вытянуто, в поперечном сечении округлое. Тело разделено на отдельные сегменты. Передний головной отдел тела – более толстый, с сильной мускулатурой и темнее окрашенный; задний (хвостовой) – более тонкий и бледный. На головном конце тела размещается рот, а на хвостовом – заднепроходное отверстие. По всей длине тела расположены щетинки – органы движения червя. Щетинки почти не видны, но если провести пальцами от заднего конца тела червя к переднему, то можно их почувствовать.

Все тело дождевого червя покрыто эпителием, в составе которого имеются железистые и камбиальные клетки, выделяющие прозрачную слизистую пленку. Это обеспечивает гладкость поверхности кожи и облегчает скольжение тела червя при движении.

Взрослая особь имеет поясок (утолщение), который расположен в передней части тела с 24 по 32 сегмент (на 7–9 сегментах). Его функция – формирование яйцевых коконов.

Дождевые черви обоеполые (гермафродиты). Однако для размножения требуется спаривание особей (копуляция). Дождевой червь размножается только путем откладки яиц, заключенных в особые яйцевые коконы, которые при оптимальных условиях откладываются один раз в 5–7 дней. Чекановская считает, что при спаривании особи прикладываются брюшными сторонами, головы обращены навстречу друг другу, поясок одного червя располагается напротив семяприемников другого червя. Поясками обоих червей выделяется слизь, одевающая их в виде муфт. Из мужских отверстий выделяется сперма, которая поступает в слизистую муфту, из которой переходит в семеприемники партнера. Затем черви расходятся. Откладка яиц и оплодотворение происходят позже, когда сперматозоиды созревают. В области пояска червь образует слизистую муфту, из которой формируется кокон, наполненный белковой массой, служащей для питания зародышей. Муфта сползает через головной отдел, при этом в нее попадают оплодотворенные клетки и происходит завершение формирования кокона.

Кокон представляет собой овальную упругую капсулу и напоминает по форме лимон. Окраска – светло-желтая у свежеотложенных и коричневая – у дозревающих. Диаметр их – от 2 до 4 мм. В каждом коконе, в зависимости от условий содержания культуры, может развиваться от 2 до 20 яиц. Вылупившиеся червячки имеют длину 1 мм, а к 6–7-дневному возрасту подрастают до 4–7 мм. Они тонкие, как нитки, и отличаются наличием четко выраженного красного спинального сосуда. После выхода из кокона они начинают питаться.

Кровеносная система дождевых червей замкнутая и состоит из двух крупных (спинального и брюшного) кровеносных сосудов. В каждом сегменте тела два крупных кровеносных сосуда соединены «кровеносными» полукольцами. Кровь у кольчецов красная за счет наличия в жидкой части крови (кровяной плазме) вещества, очень близкого гемоглобину крови позвоночных (гемокруорин).

Специальных органов дыхания нет, они дышат всей поверхностью тела. Тонкая кутикула и нежность кожных покровов, богатая сеть кожных кровеносных сосудов обеспечивают возможность поглощения кислорода из окружающей среды. Кутикула хорошо смачивается водой, и кислород сначала растворяется в воде. Это обусловливает необходимость сохранения кожи во влажном состоянии.

Остатки переработанной пищи выбрасываются через задний проход в виде мелких гранул – копролитов. Копролиты содержат гуминовые вещества (гуминовые кислоты и их соли – гуматы), которые делают эти гранулы водостойкими, водоемкими, стойкими к механическому воздействию и структурируют почву, делают ее плодородной и воздухопроницаемой. Кроме того, копролиты – это центры микробиологической активности широкого спектра почвенной флоры, а пищеварительная трубка червей – источник постоянного пополнения почвенной микрофлоры свежими генерациями микробов – основных потребителей (разрушителей) мертвых растительных животных тканей и разложения их в почве на углекислый газ и воду.

Продолжительность жизни дождевых червей (по отдельным источникам) достигает от 4 до 16 лет.

Как показывает практика, культивируемые черви не болеют и не подвергаются эпидемиям. Они могут погибать только из-за несоблюдения технологии их разведения.

Подготовка субстратов для компостных червей является одним из ключевых звеньев в вермитехнологии. От характера субстрата, сочетания составляющих его компонентов и других факторов зависят общее состояние популяции червей, интенсивность размножения и накопления биомассы, свойства, характер и количество копролита.

Разведение червей «Старатель» и производство биогумуса по технологии «Грин-ПИКъ» осуществляется на основе компоста из навоза крупного рогатого скота.

Субстрат имеет для червей двойное значение: это среда, в которой они обитают и осуществляют все жизненные функции, и пища, благодаря которой обеспечивается вся их жизнедеятельность.
В отличие от земляных червей, компостные адаптированы к обитанию и передвижению в рыхлой среде. Твердый грунт является для них непреодолимым препятствием. Кроме того, рыхлость субстрата, обеспечивая хорошую аэрацию, создает оптимальные условия для дыхания червей. Химизм среды, в том числе газовый состав, а также температуру и влажность относят к числу исключительно важных экологических условий для разведения червей.

Культивирование дождевых червей

Особенности размножения и развития

Дождевые черви размножаются обычно в течение всего теплого времени года, в условиях умеренного климата – с весны до осени. Размножение прекращается только во время зимовки и засухи, когда черви перестают питаться и уходят в глубокие слои почвы.

Несмотря на наличие мужских и женских половых органов в одной особи, оплодотворение у червей обычно перекрестное. Имеются некоторые данные о возможности у них самооплодотворения (Evans a. Guild, 1947). Однако скорее всего факты, относимые к самооплодотворению, следует толковать как случаи так называемого девственного размножения. Откладке яйцевых коконов обычно предшествует спаривание. Процесс спаривания прослежен у большого красного червя и навозного червя. Имеются некоторые наблюдения по спариванию длинного червя.

Рассмотрим процесс спаривания у навозного червя, где он хотя и протекает с некоторыми усложнениями вследствие расположения семеприемников на спинной стороне тела, но зато более полно известен и лучше изображен.

Спаривание может происходить на поверхности земли, но у навозного червя (а также у длинного червя) оно, несомненно, совершается и внутри грунта. Два червя сближаются ротовыми концами и, двигаясь навстречу друг другу, плотно соприкасаются брюшными сторонами в области передних 30–40 сегментов. Долгое время (до 1 часа) у обоих партнеров наблюдаются скольжение вперед в назад и обильное слизеотделение. Вокруг каждого червя образуется замкнутая трубка из слизи. Затем черви плотно слипаются брюшными сторонами таким образом, что 9–11-й сегменты, в которых расположены семеприемники одного партнера, располагаются против пояска другого партнера. Тогда железы, расположенные на брюшной стороне 9–11-го сегментов обоих червей, начинают усиленно выделять особое густое клейкое белое вещество, облекающее со всех сторон сегменты семеприемников одного партнера и сегменты пояска другого партнера. Сегменты пояска плотно присасываются к телу партнера валиками зрелости, и между последними образуется желобок, в который погружается область тела 9–11-го сегментов другого червя. В этих местах тело обоих червей перехвачено как бы двумя повязками.

Железистые подушки 15-го сегмента, на котором находятся мужские половые отверстия, сильно набухают, наполняясь кровью, а на пространстве от 15-го сегмента до конца пояска появляются с каждой стороны тела глубокие складки – семенные бороздки. Образование семенных бороздок происходит действием особой мускулатуры, расположенной в стенке тела. В эти бороздки из мужских половых пор изливается семенная жидкость, которая движется назад по телу червя, к пояску. Достигнув уровня отверстий семеприемников другого партнера, семенная жидкость изливается туда.

Процесс спаривания может длиться несколько часов. Потревоженные черви (например, найденные в состоянии спаривания в грунте) расходятся не сразу, и за ними нетрудно наблюдать, если предохранить их от сильного света и высыхания. После того как семеприемники обоих партнеров оказываются наполненными семенной жидкостью, черви расходятся и выползают из своих слизистых трубок. Такие копуляционные трубки бывают находимы в грунте. В них обычно остается избыточная часть семенной жидкости.

Передние концы двух дождевых червей, находящихся в копуляции (по Каули). Путь от мужских отверстий (1) до семеприемников (2) обозначен стрелками

Некоторые виды дождевых червей лишены семеприемников. Как происходит спаривание у этих видов, пока не выяснено. Но известно, что отсутствие семеприемников заменяется у этих червей образованием сперматофоров. Так называются капли семенной жидкости, заключенные в засохшие слизистые выделения околощетинковых желез. Их находят прикрепленными в разных местах тела к кутикуле червей. По-видимому, это прикрепление совершается во время спаривания, причем сперматофоры, образованные каждым из червей, приклеиваются к кутикуле партнера при копуляции.

Яйца дождевых червей откладываются, как уже упомянуто, в яйцевых коконах. Раньше считалось, что коконы образуются во время спаривания. В последнее время выяснено, что образование коконов – акт, не зависимый от спаривания.

Процесс откладки кокона также начинается с образования слизистой трубки на участке тела примерно от 8-го до 35-го сегмента.

Эта трубка захватывает все половые отверстия и поясок (если откладка кокона начинается сразу после спаривания, то, по-видимому, может использоваться копуляционная трубка). Железы пояска начинают усиленно функционировать, причем наибольшее значение имеет деятельность зернистых клеток. Крупнозернистые клетки выделяют вещество оболочки будущего кокона. Сначала оболочка кокона представляет собой не что иное, как совершенно прозрачную коллоидную пленку, расположенную под слизистой трубкой и охватывающую всю поверхность пояска. Под ней быстро накапливается густая опалесцирующая жидкость (выделение мелкозернистых клеток пояска) – содержимое кокона, представляющее собой питательный материал для яиц, откладываемых в кокон, так называемый белок яйцевых коконов.

Процесс выделения жидкостей, образующих кокон, совершается поразительно быстро – в течение 1–2 минут.

Очевидно, это рефлекс, возможность которого обеспечивается наличием большого количества нервных окончаний в области пояска. Далее можно наблюдать, как по телу червя начинают пробегать характерные волны сокращения мускулатуры от пояска к ротовому концу, причем червь остается на месте. Образующийся кокон, в виде белого толстого кольца, некоторое время находится у переднего края пояска, а затем начинает довольно быстро катиться к переднему концу тела. Мы употребляем слово «катиться», потому что есть указания на «винтовой» характер этого движения образующегося кокона. При прохождении кокона через 12-й сегмент в его белок поступают из яйцеводов зрелые яйца, а при прохождении кокона через сегменты с порами семеприемников туда впрыскивается семенная жидкость, полученная при спаривании от другой особи. Разрезами через белок коконов установлено, что в момент образования около пояска белок не содержит сперматозоидов, последние появляются в нем только после прохождения формирующегося кокона через сегмент с семеприемниками. Затем кокон сбрасывается через голову. Весь процесс образования червя в слизи кокона занимает 3–4 минуты.

Оболочка кокона
Оболочка кокона некоторое время остается бесцветной. При наблюдении за откладыванием кокона кажется, что с головы сбрасывается бесформенная масса мутной жидкости в слизистой трубке. На воздухе оболочка кокона быстро темнеет и твердеет; кокон приобретает вид овальной капсулы с двумя концами: передним, более широким и зубчатым, и задним, более тонким и обычно более длинным. Широкий конец трубки представляет собой канал, запечатанный пробкой из ссохшегося белка. Слизистая трубка сохраняется на коконах очень недолго; ее наличие может служить указанием на то, что кокон имеет, самое большее, – суточный возраст.

Форма коконов у разных видов варьирует: она то более геометрически правильная, то угловатая; характер концевых трубочек также может быть различным.

Окраска коконов бывает зелено-желтой, желтой, коричневой и бурой. Цвет характеризует не только вид, но и возраст кокона: с течением времени его поверхность несколько светлеет. Размеры коконов в длину колеблются от 2 до 6 мм.

Вопрос, как часто откладываются коконы одним червем, изучен недостаточно. Имеются сведения, что пашенный червь (Allolobophora caliginosa) откладывает коконы один раз в 7–10 дней. У навозного червя откладка коконов происходит, несомненно, чаще, но точных сведений об этом пока нет.

У большинства видов внутри кокона содержится не более 2–3 яиц, чаще всего – только одно. У навозного червя в коконе 6–20 яиц, но обычно развиваются далеко не все.

Оплодотворение яиц совершается в коконе уже после его откладки. Если вскрыть свежеуложенный кокон и выпустить его содержимое на предметное стекло, то под небольшим увеличением микроскопа в белке можно найти яйцо, окруженное сперматозоидами. Один из сперматозоидов проникает в яйцо. После этого у некоторых видов оболочка яйца (желточная оболочка) отстает от его поверхности. У других видов желточная оболочка бывает не видна.

Прежде чем говорить о развитии яиц, отметим, что, как установлено в последнее время, яйца ряда видов дождевых червей могут развиваться без оплодотворения (Muldal, 1950). Этот вариант полового размножения, называемый обычно девственным размножением, широко распространен среди беспозвоночных. Некоторые виды (например, большой красный червь – Lumbricus terrestris, длинный червь – Allolobophora longa) хотя и могут откладывать яйцевые коконы без предварительного оплодотворения, но отложенные в них яйца не развиваются. У других (например, у пашенного червя – Allolobophora caliginosa) одни особи способны к девственному размножению, другие – не способны. Однако, как правило, развитие без оплодотворения у этих видов в природе не происходит. Наконец, у водного дождевого червя (Eiseniella tetraedra), розового червя (Eisenia rosea) и у некоторых других видов, помимо особей, размножающихся с оплодотворением, есть особи, способные только к девственному размножению. Свойство яиц развиваться без оплодотворения облегчает червям заселение не занятых ими территорий, так как случайное попадание в новое место всего одного экземпляра может привести к возникновению впоследствии огромного числа особей.

При содержании в комнате развитие червей внутри коконов продолжается 2–3 недели. Но в естественных условиях оно обычно растягивается на значительно более длительные сроки, причем очень различные в зависимости от температурных и иных условий. Так, на Ротамстэдской сельскохозяйственной станции в Англии развитие зародышей пашенного червя продолжалось (в зависимости от сезона) от 10 до 40 недель (Evans a. Guild, 1948).

Дробление яйца дождевого червя: а – яйцо до дробления; б – стадия двух клеток; в – стадия четырех клеток; г – стадия 12 клеток; д – более поздняя стадия дробления яйца
Развитие начинается с того, что оплодотворенная яйцевая клетка многократно делится.

В результате этого процесса дробления яйца возникает двухслойная пластинка, состоящая из клеток. Клетки будущего кишечника уже на этой стадии развития начинают поглощать окружающую их белковую массу, содержащуюся в коконе. Затем образуется своеобразная сферическая личинка, приспособленная для жизни только внутри яйцевого кокона. У нее имеется кишечник с ротовым и глоточным аппаратом, при помощи которого белковая жидкость накачивается в кишечник и, растягивая его, быстро увеличивает объем личинки во много раз. Нагнетание белковой жидкости в кишечник осуществляется действием ресничек, а обратный выход ее становится невозможным из-за особого клапана на границе между глоткой и кишечником. Заднепроходного отверстия у личинки нет, да оно и не нужно, так как белковая жидкость всасывается клетками кишечника без остатка.

Сферическая личинка вытягивается и мало-помалу приобретает червеобразную форму. На ней становятся видимыми границы между сегментами, размеры которых убывают спереди назад, так как образование новых сегментов происходит на заднем конце личинки.

Спинная сторона формирующегося червя развивается медленнее, чем брюшная. Поэтому вытянутые зародыши скоро приобретают характерную форму запятых, так как тело их сильно согнуто на спинную сторону, а толщина быстро убывает сзади наперед. По мере роста червячки постепенно приобретают цилиндрическую форму, и у них формируются все органы, кроме полового аппарата, который появляется только у выросшего червя. Полное число сегментов, характерное для данного вида (от 80 до 250), образуется еще в коконе.

Издавна известно, что зародыши дождевых червей на стадиях дробления могут делиться пополам и давать начало однояйцевым близнецам. Имеются данные о том, что у Allolobophora caliginosa f. trapezoides в кокон откладывается всегда одно яйцо, но из него всегда выходят два червя, которые являются однояйцевыми близнецами (Omodeo, 1948; Omodeo a. Magalde, 1951). Таким образом, можно говорить о наличии у дождевых червей полиэмбрионии – особого способа размножения, свойственного некоторым насекомым (наездники) и некоторым низшим млекопитающим (армадиллы).

Зародыш и личинка дождевого червя: а – плоский зародыш (нижний слой пластинки, состоящий из крупных клеток, образует впоследствии стенку кишечника); б – личинка, питающаяся белком кокона (слева – ротовое отверстие, внутри личинки – полость кишечника)
Способность к активному движению черви получают очень рано. Сначала они двигаются внутри кокона при помощи ресничек. Затем возникают конвульсивные сокращения мускулатуры. Во вторую половину периода развития внутри кокона появляются типичные для них «червеобразные» перистальтические движения.

Белок яйцевого кокона по мере развития зародышей разжижается. В начале развития он представляет собой густую клейкую массу, а у некоторых видов имеет консистенцию густого желатина, так что его можно резать почти на куски. Еще на стадии сферической личинки можно заметить, что вокруг этой массы находится капля более жидкого белка. Это можно видеть в лупу через оболочку неповрежденного кокона. Количество жидкости в белке постепенно возрастает, и к концу развития червячки плавают в прозрачной, легко подвижной жидкости. Вряд ли можно сомневаться в том, что белок кокона постепенно переходит в раствор под действием ферментов, выделяемых телом зародыша. Таким образом, в кишечник попадает уже подготовленная к усвоению пища.

Оболочка коконов играет роль барьера, охраняющего содержимое от вторжения микробов и вредных веществ из почвы. Но она хорошо проницаема для воды и солей, что имеет большое значение для жизни зародышей.

Формирующийся из яйцевого кокона червь: слева – передний конец тела с ротовым отверстием и головной лопастью; справа – задний конец тела с формирующимися новыми сегментами
Вылупление червячков из кокона происходит при помощи их активных движений; они выползают передним концом вперед через более широкую трубочку кокона. Очень вероятно, что пробочка из засохшего белка, закупоривающая выход из этой трубочки, предварительно растворяется теми же ферментами, которые растворяют белок кокона во время развития. Выползание молодых червячков из кокона легко наблюдать, если положить в воду кокон, содержащий червячков, готовых к выходу. Такие коконы встречаются в земле нередко; их можно узнать по красному цвету крови в кровеносных сосудах молодых червячков, просвечивающей через прозрачную оболочку кокона. При погружении в воду червячки получают, очевидно, сильное раздражение, начинают беспокойно двигаться и вскоре один за другим выползают из кокона.

Вылупившиеся червячки имеют в длину 10–15 мм. Они обычно еще лишены пигмента. Почти сразу после выхода из кокона они начинают заглатывать землю и отыскивать пищу в виде разложившихся листочков, стебельков и пр.

О темпах роста червей после выхода их из яйцевого кокона наука пока располагает очень скудными сведениями.

В естественных условиях большинство видов дождевых червей достигает половой зрелости примерно через год после выхода из кокона. У навозного червя этот срок, по-видимому, значительно меньше. В росте дождевых червей различают три периода: постнатальный, период быстрого роста до образования пояска и, наконец, период медленного роста после образования пояска.

При старении вес дождевых червей снижается (Michon, 1957). В общем, темпы развития очень сильно варьируют в зависимости от внешних условий. У трех видов рода Allolobophora и у розовой эйзении обнаружено, что в зимнее время происходит полная остановка развития молодых червей (Evans a. Guild, 1948). У пяти видов Allolobophora такого рода остановка в развитии, так называемая диапауза, может происходить и в теплое время года при понижении влажности почвы. Диапауза может длиться месяцами; при наступлении более благоприятных условий развитие продолжается (Michon, 1954, 1957).

Сведения о продолжительности жизни дождевых червей также довольно скудны. Известно, что в неволе навозные черви (Eisenia foetida) жили от трех до четырех лет, большой красный червь (Lumbricus terrestris) – пять-шесть лет, длинный червь (Allolobophora longa) – от пяти до десяти лет. Есть менее надежные сведения, что некий, ближе не определенный, дождевой червь прожил в неволе 15 лет. Эти факты говорят об относительно большом индивидуальном сроке их жизни, особенно если принять во внимание, что никто из исследователей, содержавших червей длительное время в неволе, не указывает на ухудшение их состояния или на какие-либо признаки старения. Таким образом, можно предположить, что максимальная продолжительность жизни дождевых червей значительно превосходит приведенные выше цифры.

Дождевым червям в довольно значительном масштабе свойственна способность к восстановлению утраченных частей тела, т. е. к регенерации. Головной конец восстанавливается при утрате спереди не более 15 сегментов, причем, сколько бы сегментов не было отрезано, восстанавливается только четыре. Передняя отрезанная часть не восстанавливает задней и погибает. В редких случаях изолированные 5–6 головных сегментов восстанавливают на поверхности разреза вторую голову, т. е. получается уродливый нежизнеспособный организм, который также погибает. После отрезания заднего конца тела регенерация идет гораздо лучше. На задней раневой поверхности разрезанного червя всегда восстанавливается хвостовой конец, даже если оставлено только 30 передних сегментов (в редких случаях и при меньшем числе их). После заживления раны, через 1/4–2 недели, появляется тоненький вырост (регенерат), размерами и цветом напоминающий червячка, только что вышедшего из яйцевого кокона. Он тем длиннее, чем большее число сегментов было отрезано. Регенерат растет в длину и в толщину, и через 2 месяца червь становится неотличимым от нормального.

Регенерация у дождевого червя: из середины тела было вырезано 13 сегментов; сзади восстановилась хвостовая часть; спереди образовались два хвостовых конца
При разрезании червя пополам передняя половина восстанавливает хвостовой конец; головной конец на задней половине не восстанавливается. Однако и здесь возможна патологическая регенерация: на переднем конце задней половины в некоторых случаях, после длительной паузы, появляется регенерат, но оказывается, что это не регенерат головы, а второй хвост. Такие уродливые формы гибнут. Хотя способность к регенерации у дождевых червей гораздо лучше выражена, чем у позвоночных, так как они могут восстанавливать довольно крупные отделы тела, но ее не следует переоценивать. По сравнению с низшими формами малощетинковых червей люмбрициды восстанавливают утраченные части в значительно меньших масштабах и гораздо медленнее.

Разведение дождевых червей

Для получения биогумуса в домашних условиях необходимо достаточно серьезно подойти к покупке червей и подготовке субстрата (компоста). Червей необходимо покупать вместе с субстратом только в специализированных вермихозяйствах, с которыми «Грин-ПИКъ» подписал соответствующее лицензионное соглашение. Черви должны быть подвижными, красного цвета. В субстрате должны быть молодь и коконы. Генетически устойчивой считается популяция, содержащая не менее 1500 штук особей.

Перед покупкой червей необходимо заранее подготовить для них место. Для этих целей можно использовать вместительные (от 0,5 до 1 м3) деревянные ящики высотой 30–40 см, гряды или компостные кучи. Ящики можно разместить в подсобных помещениях (в гаражах, сараях, подвалах, чердаках и др.), в которых температура воздуха составляет от 16 до 24 °C.

В домашних условиях поддерживать производство биогумуса можно круглый год, подкармливая червей в зимний период пищевыми отходами.

Приготовление биогумуса включает четыре основные стадии.

Подготовка компоста (питательного субстрата). Хорошим сырьем для подготовки питательного субстрата может быть навоз сельскохозяйственных животных, помет птиц, выдержанный на ферме, птицефабрике в течение шести месяцев. Качество компоста можно улучшить, добавив в него измельченную скорлупу яиц, измельченные пищевые отходы, листья плодовых и овощных культур, а также внеся до 20 кг смеси извести и торфа на 1 т сырья.

Вермикомпостирование листьев деревьев, сена и пищевых отходов будет идти быстрее, если размер частиц будет уменьшен. Сырье должно удерживать влагу, при этом не препятствовать движению воздуха и его проникновению в глубь субстрата. Черви привыкают к определенному виду корма и к другому приспосабливаются не сразу. К новому корму червей следует приучать постепенно, добавляя его небольшими порциями.

Не рекомендуется использовать в качестве компоста навоз, пролежавший после завершения компостирования более двух лет, так как в нем крайне мало необходимых для червей питательных веществ. Такой навоз можно использовать в качестве добавки при компостировании органических отходов.

Категорически запрещается использовать в качестве корма для червей свежий навоз, так как черви погибнут.

Закладка червей в компост. Этот этап выращивания червей и получения качественного биогумуса требует особого внимания и подготовки. Червей заселяют вместе с питательным субстратом, равномерно распределяя их по поверхности. При закладке в компост на каждый квадратный метр закладывается 750–1500 червей.

Черви не любят яркий свет, и поэтому ящик или компостную кучу необходимо закрыть темным воздухопроницаемым материалом.

Уход и подкормка. Уход за червями сводится к поддержанию температуры, рыхлению и поливу гряд (ящиков). Одним из ведущих условий в жизнедеятельности компостных червей является влажность субстрата. Они очень чувствительны к колебаниям влажности, особенно к ее снижению. Полив для поддержания влажности компоста на уровне 75–80 % осуществляют с помощью лейки с мелкими отверстиями, предварительно отстоявшейся (3–5 суток) водой температурой 20–24 °C. Нельзя поливать компост прямо из водопроводного крана. Степень влажности субстрата определяют следующим образом: набирают в ладонь субстрат из слоя размещения червей и сжимают в кулаке. Если между пальцами выступает влага – влажность субстрата достаточная; если выступают капли воды – субстрат переувлажнен; если влага не выступает – субстрат сухой, его необходимо увлажнять.

Первую подкормку червей проводят через несколько дней после заселения в компост. Процедура подкормки заключается в следующем. На одну четвертую поверхности гряды или ящика наслаивают свежий питательный субстрат (корм) толщиной 3–5 см и равномерно распределяют его по поверхности. В качестве корма в домашних условиях можно использовать старую заварку чая, кофейную гущу, очистки картофеля, моркови, свеклы, испорченные вареные овощи и немолочные каши. Через 2–3 недели, по мере поедания корма червями, сверху вновь наносят 5–7-сантиметровый слой корма. На этом этапе корм наносят на всю поверхность, и так каждую неделю, до тех пор, пока ящик не будет полностью заполнен или высота гряды не достигнет 50–60 см. Периодичность подкормки зависит от количества червей в ящике (в гряде) и от температуры выращивания. При приближении температуры к оптимальной (24 °C) количество потребляемого червями корма возрастает. Процесс получения биогумуса заканчивается, когда питательный субстрат полностью переработан и составляет, по времени, три-четыре месяца от начала заселения.

Черви нуждаются в кислороде. Поэтому после достижения толщины слоя субстрата 20 см и более проводят регулярное рыхление путем прокалывания гряды, для чего используют деревянный кол диаметром 2–3 см или специальные вермикомпостные вилы. Рыхление проводят два раза в неделю на глубину залегания червей и коконов без перемешивания слоев компоста.

При устойчивом режиме работы червей в ящике (гряде) происходит расслоение компоста на три зоны. Первая зона – поверхностный горизонт (5–7 см) – представляет собой свежий субстрат, который является кормом для червей. Его количество постоянно меняется, так как черви питаются им постоянно, а этот слой наносится периодически. Средняя зона – 10–30 см – является рабочей зоной, в которой обитает основная масса червей. Третья зона – накопитель биогумуса, по мере работы червей постоянно увеличивается в высоту.

Выборка червей и биогумуса. Необходимость в выборке червей возникает, когда питательный субстрат полностью переработан или когда плотность червей превышает оптимальную плотность заселения (от 30 до 50 тысяч на 1 м2). Для того, чтобы выбрать червей, им дают поголодать несколько дней, а затем на 1/3 площади раскладывают порцию нового корма слоем 5–7 см, в которую голодные черви перемещаются. Через два-три дня слой вместе с червями снимают. Эту операцию необходимо повторить 3 раза в течение трех недель, чтобы собрать всех червей, включая молодь, вышедшую из коконов. Оставшийся биогумус-сырец представляет собой мажущую массу темного цвета, которую собирают совком, просушивают до 40 % влажности, просеивают через сито и фасуют для хранения. Просушенный биогумус можно хранить при температуре окружающего воздуха от –20 °C до 30 °C в течение 24 месяцев.

За одни сутки дождевой компостный червь «Старатель» перерабатывает массу компоста, равную собственному весу. Время жизни червя – 10–16 лет. Один червь «Старатель» в год производит 1500 особей. Температурный режим работы – от 9 до 32 °C.

Достаточно приобрести 1500–3000 червей и заселить их в компост, чтобы в течение года получить биогумус для удобрения участка в 3–4 сотки.

За теплое время года 150 г червей (750 штук) наработают около 1 тонны биогумуса. Популяция из 1500 штук, заселенная на 2–3 кв. м компоста, обеспечит ваш садовый участок двумя тоннами первоклассного удобрения.

Генетическая способность червя «Старатель» к размножению обеспечивает рост популяции в год в 1,5 тысячи раз. Ежедневно черви перерабатывают органические отходы и производят объем биогумуса, равный своему весу. Таким образом, нарастающая биомасса 1 г дождевого червя «Старатель» производит в год около 100 кг биогумуса.

Приобретение червей

Компостные черви несколько отличаются от тех червей, которые живут в земле. Можно обзавестись червями следующим путем: взять у друзей из корзины, купить или просто самостоятельно найти их, для чего необходимо найти колонию червей в природе и пересадить в созданный дом-культиватор.

Естественным местом обитания дождевых червей являются старые навозные кучи, свалки органического мусора, скопления прошлогодней листвы. Кроме того, можно попробовать приманить червей. Для этого в апреле на затененном влажном участке надо вырыть небольшую канавку (шириной на штык лопаты и глубиной на полштыка), заложить туда хороший прошлогодний компост, увлажнить и прикрыть бумагой, мешковиной или соломой, а сверху положить широкую доску. Через 1–2 недели в канавке появятся дождевые черви, которых можно вместе с компостом собрать в ведро или другую емкость.

Покупка технологических червей – всегда риск для покупателя, так как особенностью таких червей является достаточно строгая их приверженность к питанию субстратом определенной рецептуры. Технологические черви всегда болезненно переносят замену одного субстрата другим, что сопровождается их гибелью или резким снижением продуктивности даже при такой, казалось бы, несущественной подмене одного питательного субстрата (компоста на основе подстилочного навоза крупного рогатого скота) другим субстратом (компостом на основе подстилочного навоза из соседнего телятника). В навозе телят, получающих молоко, присутствует большое количество белка. Этот белок медленно разлагается при компостировании такого навоза, что проявляется токсическим воздействием на червей, не приспособленных к его потреблению.

Еще больший риск потерять купленных червей возникает при заселении ими совсем чужеродного субстрата (например, компоста на основе навоза свиней, лошадей, куриного помета и т. д.). Их заселение возможно только коконами будущих технологических червей. Черви, появляющиеся из коконов, с первым глотком пищи получают информацию, настраивающую их пищеварительную систему на переработку пищи только данного компонентного состава.

Переадаптация пищеварительной системы взрослых червей с одного корма на другой – процесс болезненный и часто связанный с их гибелью. Это почти так же сложно, как человеку, привыкшему к потреблению большого количества рыбьего или тюленьего жира, сразу перейти на питание растительной пищей. Такого эксперимента не могут благополучно перенести и животные. Поэтому рекомендуется использовать местных червей, привыкших к местному климату, пестицидам, которые не содержат чужой нематоды.

Для переработки большого количества органических отходов (навоз скотокомплексов, осадки сточных вод и т. д.) предприятия обязательно должны создать свою популяцию технологических червей, приспособленную для потребления этого вида отходов. Для этого нужно найти колонию червей вокруг источника этой органики и пересадить ее в культиватор. Если это сделать весной (апрель), то в осенний период (сентябрь– октябрь) колония станет достаточно многочисленной, что позволит планировать и организовывать промышленные масштабы переработки отходов без лишних затрат.

Место для выращивания червей

Технологической особенностью является то, что червей нельзя культивировать в буртах компостов (субстратов). Процесс компостирования в буртах сопровождается разогревом и выделением вредных газов (углекислоты, метана, аммиака), которые губят популяцию червей. Поэтому необходимо сделать им простейший дом в месте, где бы не было слишком жарко или холодно – в тени деревьев, под навесом, в сарае, в подвале, в углу на кухне, в гараже и т. д.

Домом-культиватором могут послужить корзина, старая ванна, бочка, деревянный, пластмассовый, фанерный или картонный ящик (изнутри выстланный полиэтиленом), старый стеклянный аквариум или просто огороженный досками участок земли, который заполняется готовым компостом слоем 40–50 см в виде насыпной грядки. В принципе в качестве дома можно использовать любую емкость, единственное требование в данном случае – безвредный материал.

Деревянные ящики имеют преимущество – они обеспечивают лучшую изоляцию. Однако нельзя использовать красное дерево или другую сильно ароматическую древесину, которая может убить червей. В пластмассовом же ящике компост будет долго оставаться слишком сырым, хотя пластмасса – более легкий в обслуживании материал и менее загрязняется по сравнению с деревом. Для лучшей аэрации и удобства проведения работ ширина ящика должна составлять 1–2 м (при неограниченной длине), высота – 40–50 см. В целом размер червятника не должен быть большим, достаточно 2 кв. м.

Если вы используете корзину, то у нее должны быть плотно прилегающая крышка и отверстия по бокам или в днище для хорошего водного дренажа и вентиляции. Вместе с тем отверстия должны быть достаточно малы (диаметр не более 6 мм), для того чтобы в ящике не завелись грызуны. Если же отверстия уже есть, но они большого диаметра, необходимо закрыть их мелкой сеткой.

На дне ящика обычно скапливается жидкость (часто ее называют компостным чаем), которая, как и вермикомпост, является ценнейшим жидким удобрением. Ее можно использовать в саду или во дворе, предварительно обильно разведя водой.

Заселение червей

В лотки помещают субстрат слоем 15 см. Прежде чем заселять червей, ящик с компостом нужно хорошо увлажнить. Влажность достаточна, если из комка компоста, сжатого в кулак, можно выжать 1–2 капли влаги. Увлажненный субстрат необходимо накрыть мешковиной или соломой и, регулярно поливая, дать выстояться 5–7 суток для удаления остатков аммиака и растворения кристалликов удобрений. После этого в центре каждого квадратного метра компоста надо сделать ямку и поместить туда собранных червей вместе с субстратом, в котором они обитали в природе, для постепенного привыкания животных к новым условиям.

Оптимальная «посевная доза» при заселении культиватора с субстратом червями – 1000–2500 особей на 1 кв. м культиватора. За время цикла культивирования популяция возрастает по количеству особей и по биомассе в среднем в 50 раз (при прочих оптимальных условиях). Увеличение «дозы» червей приводит в конце цикла культивирования к переуплотнению популяции, а особи становятся мелкими, общий выход биомассы червей снижается.

Вносить червей лучше в дневные часы, так как они стремятся быстрее уйти от дневного света. Поверхность следует выровнять, укрыть мешковиной или соломой, а через сутки увлажнить. В дальнейшем червятник надо регулярно поливать отстоянной в течение суток водой (температурой окружающей среды), поддерживая влажность на уровне 50–60 %.

Через неделю после заселения червей необходимо обратить внимание на их переход в новый субстрат. Если поверхность червей чистая, а сами они подвижны, активны, – это свидетельство их благополучия. Если черви вялые, неактивные, не пытаются прятаться от света – это признаки неблагополучия. В таком случае следует найти новую популяцию червей из другого источника и вновь посадить их в культиватор. Если черви чувствуют себя хорошо – не беспокойте их 3–4 недели, только периодически поливайте культиватор водой, имеющей температуру окружающей среды.

Дождевые черви очень плодовиты. Каждая половозрелая особь откладывает за летний период (в течение 12–18 недель) по 18–24 кокона размером с половину рисового зерна. В каждом коконе находится 1–21 зародыш червей. Через 2–3 недели из коконов появляются новорожденные черви длиной всего 4–6 мм, а еще через 7–12 недель (обычно к октябрю) они уже сами способны приносить потомство. При этом новорожденные черви быстро растут и за 10–12 недель увеличивают массу до 250–500 мг. Потомство двух червей может достигать 1,5 тысячи особей в год.

Питание червей

Для размножения и роста червей требуется много пищи, поэтому в червятник-культиватор по мере переработки необходимо добавлять корм, наслаивая по 10–20 см и не забывая поддерживать массу в умеренно влажном состоянии. Первую подкормку проводят через 20–30 дней. Очередные подкормки проводят через 7–10 дней, стараясь кормить так, чтобы непереработанный субстрат не накапливался. Последняя подкормка проводится в конце октября – начале ноября, до наступления морозов.

Следует четко придерживаться графика кормления и одновременно следить за полноценностью питания червей, так как при недостатке пищи черви уползают из ящика, а при избытке ее – затрудняются газообмен в субстрате и дыхание червей. При этом необходимо помнить, что червь потребляет в сутки количество компоста (субстрата), равное его собственной массе. Это является исходной нормой для докорма культивируемой популяции червей. По мере подсыпания компоста черви постепенно покидают нижнее несъедобное пространство и перемещаются в верхний свежий «пищевой» слой толщиной около 20 см. Этот слой снимают и используют для заселения новой партии субстрата. Нижние слои заселены слабо, они являются продуктами переработки их жизнедеятельности, представляют собой биогумус или червекомпост. Это и есть продукт, ради которого культивируют червей.

Черви хорошо перерабатывают шкурки бананов, кожуру цитрусовых (в небольшом количестве, иначе субстрат станет слишком кислым), огрызки яблок, спитой чай и гущу от кофе, заплесневелый хлеб, корки хлеба и булки, остатки каш, кусочки сыра, гнилые помидоры, яблоки и прочие отходы растительного происхождения.

Очистки от сырых овощей, особенно картофеля, надо тщательно размельчить (пропустить через мясорубку), иначе они не будут переработаны. Надо кормить червей травой и листьями. Кроме того, в качестве корма для червей можно использовать без предварительной подготовки кроличий и козий навоз, а вот свиной, конский, коровий и птичий – только полуперепревший.

Необходимо избегать добавления химикалий (включая инсектициды), металлов, пластмасс, стекла, мыла, любых удобрений или ядовитых растений, а также растений, подвергавшихся обработке инсектицидами. Не рекомендуется кормить червей мясными отходами, костями, молочными продуктами, чесноком, луком и пряными пищевыми продуктами.

При переработке червями 1 т органических отходов (навоз всех видов животных, помет птиц, пищевые отходы, солома, остатки сточных промышленных вод, отходы целлюлозно-бумажной, деревоперерабатывающей, крахмало-паточной, рыбной и мясной промышленности) в пересчете на сухое вещество получают 600 кг биогумуса. Остальные 400 кг органического вещества трансформируются в 100 кг полноценного белка в виде биомассы червей.

Уход за червями

Температура. Вообще черви могут жить в довольно широком диапазоне температур (от 5 до 30 °C). Идеальной же для коммерческого производства дождевых червей является температура в диапазоне от 15 до 26 °C.

Оптимальный диапазон температур для размножения червей – от 15 до 21 °C. Если температура в ящиках с червями поднимается до опасно высокого уровня, то необходимо охлаждать субстрат при помощи воды или уменьшить внесение свежего корма.

Влажность. При выращивании дождевых червей оптимальной является влажность 70–85 %, т. е. близкая к содержанию воды в теле червя. Субстрат при этом выглядит рассыпчатым и сырым, а не сухим или чрезмерно влажным. Черви должны быть защищены от воздействия прямого солнечного света, чтобы не перегреться и не погибнуть. Если при перегрузке ящика чувствуется неприятный запах, то это означает, что субстрат слишком сырой. Тогда необходимо менее интенсивно добавлять органический материал, чтобы черви успевали за вами.

Влажность ниже 30–35 % тормозит развитие червей, а при влажности 22 % они погибают в течение недели.

Как влажность, так и температура зимой и летом могут поддерживаться при помощи соломы или подобного материала (сена, опилок и пр.). Зимой солома используется в качестве утеплителя (в случае наружного ящика для червей), а летом – в качестве термоса, во избежание высыхания субстрата. Следует избегать чрезмерного увлажнения, поскольку черви могут попросту утонуть.

Проветривание. Дождевые черви могут жить при относительно низком содержании кислорода в среде обитания, и даже выживать в воде, если там присутствует растворенный кислород. Однако если кислород отсутствует вовсе, черви могут умереть. Кислород может иссякнуть, если перестараться с поливом и в случае чрезмерно большого количества свежего корма. Сократив полив, прекратив подачу свежего корма и переворачивая субстрат, можно добиться оптимального содержания кислорода. Перемешивать субстрат рекомендуется один раз в две-три недели.

Кислотность (рН). Значение рН указывает, является ли почва кислой (1–6), нейтральной (7) или щелочной (8–14). Дождевые черви комфортно чувствуют себя в диапазоне показателей кислотности от 4,2 до 8,0. Для коммерческого производства уровень кислотности должен поддерживаться от 6,8 до 7,2.

Существует много способов проверки уровня кислотности – от лакмусовой бумажки до специального прибора. Замерять уровень кислотности желательно один раз в неделю на глубине 10–20 см и один раз в месяц во всем слое субстрата. Повышенную кислотность можно исправить с помощью извести (карбонат кальция), перемешав ее с субстратом, пониженную – с помощью мха (желательно из торфяников, но можно и лесного). Добавлять его необходимо до тех пор, пока значение рН не поднимется до 6,8–7,2.

Отделение червей от готового биогумуса

Через 3–5 месяцев вермикультивирования биогумус готов, при этом количество червей увеличивается в 5–10 раз, в зависимости от тщательности поддержания оптимальных условий. Полученный биогумус характеризуется однородным составом, рыхлостью, имеет буро-черный цвет, без запаха. Его просеивают, если надо – подсушивают и укладывают в удобную упаковку или вносят на грядки.

В районах с умеренным и теплым климатом выборку червей и биогумуса можно проводить до трех раз при соблюдении следующих основных положений: готовность субстрата; поддержание в коробах влажности до 80 %; хороший воздухообмен, что достигается постоянным ворошением субстрата в коробах. Если же взрослых червей отделять каждые 2 месяца, можно еще больше ускорить воспроизводство вермикультуры.

В целом же для того, чтобы черви чувствовали себя хорошо, необходимо выбирать из корзины биогумус хотя бы один раз в год. При этом червей можно отделять от субстрата как механически – с помощью цилиндрического сита и прочих устройств, так и используя новый корм в качестве приманки. В последнем случае черви не повреждаются и могут быть использованы для заселения новых порций субстрата. Для отделения биогумуса надо переместить переработанный червями субстрат в одну половину корзины, а во вторую поместить свежие органические отходы и подстилку. После того как черви мигрируют в эту часть (примерно 2–3 дня), необходимо выбрать готовый биогумус.

Кроме того, для отделения червей можно использовать следующий прием: вермикомпост нужно разложить в маленькие груды на непромокаемом брезенте на солнце (или под яркими лампами внутри). Поскольку черви не любят свет, они будут перемещаться к основаниям груд. По прошествии 10 минут надо удалить верхний 3-сантиметровый слой вермикомпоста от каждой груды, пока не появятся черви, и повторить процесс. Затем, когда комья станут совсем маленькими, объединить их в одну и повторить процедуру. В конечном итоге должны остаться шар червей и груда готового вермикомпоста.

Для дальнейшего воспроизводства популяции к осени подготавливают новый культивационный ящик и переносят туда верхний слой компоста, заселенный червями.

Механизированное отделение червей от компоста – один из наименее разработанных элементов вермитехнологии. В целях механизации этого процесса используют вибрационные грохоты, воронкообразные сита или специальные устройства, представляющие собой полый цилиндр с жесткой щеткой на внутренней поверхности. При вращении цилиндра черви щеткой как бы вычесываются из компоста. К недостаткам этого способа относится опасность повреждения червей.

Применяют для отделения червей от субстрата и специальную машину, основным рабочим органом которой является вращающееся с небольшой скоростью цилиндрическое решето, установленное наклонно к поверхности площадки. Копролит с червями засыпают в верхнюю часть решета, при вращении он проходит через отверстия. Черви остаются на решете и сбрасываются в деревянные или пластмассовые контейнеры.

Использование готовых контейнеров

В настоящее время многие фирмы предлагают готовые контейнеры для заселения червями. Для примера рассмотрим применение комплекта, состоящего из трех пластмассовых контейнеров: первый – со сплошным дном, а второй и третий – с дырчатыми днищами. Все контейнеры вставляются один в другой. Внизу находится контейнер со сплошным дном.

В контейнер со сплошным дном насыпают чистый сухой песок. На него ставят контейнер с дырчатым днищем. В этот контейнер насыпают слой субстрата («живой» земли или слой плодородной огородной почвы) – 1 см, сверху – пищевой субстрат слоем 3–5 см. Затем все это посыпают слоем новой земли или порошком из яичной скорлупы, сверху – слоем почвы (1 см). Червей кладут на поверхность почвы. Приготовленный субстрат увлажняют.

Сверху контейнеры прикрывают куском полиэтилена. Когда субстрат будет переработан в дырчатом контейнере, на него ставят третий контейнер, заряженный таким же образом, как и второй.

Через 1,5–2 месяца все черви из контейнера переползут в третий контейнер и начнут работать в нем. Во втором контейнере образовался биогумус, который можно использовать. Таким образом, меняя контейнеры, получают плодородный биогумус.

Песок в нижнем контейнере через некоторое время становится очень влажным, в нем скапливается влага, образовавшаяся в результате работы червей. Песок с влагой – также полезная добавка к почвенным грунтам. Мокрый песок следует заменить на сухой.

В случае использования контейнеров интервалы подкормки – 1,5–2 месяца, т. е. подкармливать червей необходимо тогда, когда заряжают контейнер.

Жизнь червей на воле

В мае червей можно переселять на улицу, в компостную кучу из бытового мусора, перепревшего навоза, сорняков. Рекомендовано на стандартное «ложе», на грядки размером 2ґ1 м, заселять от 30 до 100 тыс. червей. Червей помещают на подготовленную заранее кучу, составленную из хорошо прокомпостированного навоза, перемешанного с опилками, соломой, можно использовать для корма сорняки. Каждые 10 дней добавляют корм. Поливают компост, в зависимости от погоды, 2–3 раза в неделю. К концу сезона получают прекрасный биогумус.

Зимовка и способность червей переносить засуху

Деятельность червей неодинакова в разные сезоны. При наступлении неблагоприятных погодных условий они опускаются глубоко в почву и впадают в пассивное состояние: перестают питаться, свертываются в клубок, все их жизненные функции приостанавливаются. Слизистые выделения их кожных желез образуют толстую пленку; если почва высыхает, то эта пленка превращается в твердую оболочку, а червь оказывается заключенным в капсулу. Свертывание в клубок и образование капсулы способствуют сохранению необходимого минимума влаги и уменьшают теплоотдачу.

Расширения подземных ходов червей, в которых они переживают стадию покоя, называются камерами, причем можно различать зимние и летние камеры. Нередки случаи нахождения в одной камере двух и более червей, сплетшихся в один общий клубок. В таком состоянии, сходном с состоянием зимней спячки, характерной для очень многих животных, черви могут оставаться в течение многих месяцев. Это чрезвычайно важное приспособление; благодаря ему люмбрициды получили возможность заселить огромные пространства во всех частях суши.

В северных регионах черви вынуждены оставаться большую часть года в состоянии покоя, и «оживают» только на период короткого полярного лета. В засушливых степных районах период активной деятельности червей также довольно короток, так как она возможна только весной и осенью, во влажные и морозные месяцы. Считается, что в умеренных широтах период активной деятельности червей продолжается 6–7 месяцев.

Черви используют все возможности для активной деятельности, предоставляемые им климатом. Они не уходят в глубокие слои почвы на спячку, пока почва не промерзнет на 5–6 см и не появится снеговой покров в 8–10 см, т. е. пока зима не установится окончательно. Кроме того, достаточно оттепели, чтобы черви перешли в активное состояние, причем они могут выползать даже на снег. И. И. Малевич сообщил (на съезде энтомологов в феврале 1954 г.), что он под Москвой находил свежие яйцевые коконы дождевых червей в декабре.

Весной черви возобновляют деятельность за 10–15 дней до исчезновения мерзлого слоя почвы, т. е. просыпаются сразу, как только вешние воды и теплый воздух, проникнув к ним через почвенные поры в глубокие слои почвы, сигнализируют им возможность перехода к активному существованию.

Следует отметить, что переход в состояние покоя происходит не только при ухудшении условий существования. В частности, наблюдения, которые были проведены для длинной аллолобофоры в Западной Европе и для эофилы в Средней Азии (Гиляров, 1949), а также и в других местах, показали следующее: последняя весной в изобилии встречается в поверхностных слоях почвы, но в конце весны и в начале лета, до наступления засухи, спускается на значительную глубину (на 1 м и более), где впадает в спячку, свертываясь в клубок и окружаясь капсулой. Через некоторое время черви этого вида вновь появляются в поверхностных слоях почвы. Причины такого явления неясны.

Переход в состояние покоя сопровождается потерей большей части воды, находящейся в теле животного, что характерно для зимнего сна насекомых и многих других холоднокровных животных. Это понятно, так как вода в каждой клетке тела служит необходимой внутренней средой, в которой совершаются все процессы обмена веществ, являющиеся, как известно, основой жизни. Уменьшить в клетке количество воды – значит, понизить уровень ее обмена вещества, а тем самым понизить ее восприимчивость к любым воздействиям со стороны внешней среды. Обезвоживание организма наряду с понижением жизненной активности означает как бы его консервирование, изоляцию от воздействий среды, в том числе от повреждающих воздействий.

Опыты показали, что дождевые черви наделены исключительно высокоразвитой способностью терять воду без вреда для организма. Так, черви, помещенные в стеклянную трубку с землей, находились при комнатной температуре, без увлажнения, с мая по ноябрь. Почва вокруг них была сухая, животные были свернуты в клубок, окружены обычной капсулой и выглядели как высохшие мумии. Однако в воде они ожили. В последующих опытах было установлено, что навозные черви, помещенные в пробирках в закрытый сосуд (эксикатор), куда была поставлена баночка с поглотителем паров воды (хлористый кальций), в воздушной среде могут терять значительное количество содержащейся в них воды. Подсушивание производится в течение 1–3 суток. Черви сильно уменьшаются в объеме, становятся жесткими, но если их положить на мокрую фильтровальную бумагу, то через 20–30 минут они начинают двигаться, а через несколько часов становятся вполне активными. Чем медленнее ведется подсушивание, тем больше воды может потерять червь без вредных для него последствий (опыты П. Ю. Шмидта и его сотрудников, 1943).

Если принять во внимание, что у млекопитающих и у человека потеря воды более 10 % от ее содержания в организме уже опасна для жизни, то можно по достоинству оценить удивительную способность люмбрицид терять воду в столь больших количествах (несомненно, это является полезным приспособительным свойством).

Следует отметить, что не у всех видов люмбрицид способность переносить засуху развита в одинаковой степени.

Интересны данные В. К. Балуева, который продолжал эксперименты П. Ю. Шмидта с разными видами люмбрицид. Он проводил опыты высушивания червей в почве, сравнивая разные виды. Это давало возможность наблюдать реакцию этих животных на высушивание в виде сворачивания и образования камер в почве. Оказалось, что только пашенный червь и длинная аллолобофора реагируют таким образом: 60 % особей первого вида и 40 % особей второго вида на третьи сутки подсушивания образовали камеры. Кроме них, лишь у особей восьмигранной дендробены в 10 % случаев наблюдались камеры. Остальные виды при подсушивании погибали, но камер не образовывали. Таким образом, наибольшая приспособляемость оказалась у двух наиболее обычных жителей культурных земель. Если сравнить среднюю продолжительность выживания, обнаруженную в этих опытах у особей разных видов, то получается следующая картина: пашенный червь – 1–5 суток, длинная аллолобофора – 12,2, малый красный червь – 8,0, восьмигранная дендробена – 6,2, розовая энзепия – 5,3, большой красный червь – 4,0, белый октолазин – 2,4, навозный червь – 2,2.

Таким образом, и по этому признаку упомянутые два вида далеко превосходят все остальные в отношении выносливости, тогда как навозный червь оказывается на последнем месте. Отсюда можно сделать вывод, что избрание П. Ю. Шмидтом навозного червя в качестве образца животного, способного терять влагу и выносить отрицательные температуры, было крайне неудачным. Этот пример показывает, как важно иметь точные знания о видовых особенностях животных.

На какой же глубине происходит зимовка дождевых червей? Общего ответа на этот вопрос дать невозможно. Черви уходят на разную глубину в зависимости от степени засухи и промораживания почвы. Кроме того, разные виды обладают различной способностью к пробуравливанию глубоких слоев почвы. В местностях с очень влажным климатом (например, в Колхидской низменности, Грузия) дождевые черви, по-видимому, никогда не спускаются глубже 10–20 см. В умеренных широтах много ходов червей и их камер наблюдается на глубине 1,5–2,0 м. Сюда они спускаются не только при неблагоприятных условиях; на этих глубинах их можно обнаружить в значительном количестве. В засушливых степных районах черви проникают на значительно большую глубину. Так, крупный червь мариупольская дендробена углубляется на 8 м. Таким образом, дождевые черви могут освоить мощную толщу почвы до подстилающей горной породы или до грунтовых вод.

Вертикальные перемещения дождевых червей не обязательно связаны с полным прекращением их активной деятельности. На значительной глубине черви могут продолжать заглатывать почву, содержащую органические вещества, и делать ходы, но деятельность их при этом становится менее интенсивной. Следовательно, между полноценной деятельностью и состоянием покоя имеются все возможные переходы.

Характер деятельности червей, в частности, интенсивность питания (что имеет особенно большое значение для процесса почвообразования), может испытывать сезонные изменения независимо от их вертикальных перемещений.

Чем выше температура почвы при достаточном минимуме влажности, тем интенсивнее обмен веществ у червей. Это объясняется тем, что с повышением температуры среды возрастает температура тела червей, а отсюда и темп всех физических и химических процессов в их клетках. Отмечено, что одно и то же количество червей при более высокой температуре почвы (однако не выше известного предела), но при прочих равных условиях, выбрасывает большее количество копролитов (т. е. питается более интенсивно).

Подготовка червей к зимовке

На зиму необходимо обязательно укрыть червятник полуметровым слоем соломы, так как в отличие от отечественных сородичей «калифорниец», например, не уходит на зиму в глубину, поэтому может вымерзнуть, если не принять меры. В конце октября – начале ноября верхнюю, обильно заселенную червями часть грядки-культиватора можно перенести на поверхность земли соседнего участка и, закрыв слоем компоста толщиной 40–50 см, оформить по бокам досками.
При температуре 6 °C черви перестают питаться, при температуре 4 °C освобождают пищеварительный тракт и впадают в состояние анабиоза. С наступлением морозов они замерзают, но это для них не опасно. С наступлением весны черви становятся активными и нуждаются в пище, поэтому субстрат должен быть подготовлен с осени. Культивируемые черви полностью зависимы от человека, поэтому при отсутствии корма они погибают.

Вредители и паразиты дождевых червей

Кроме резкого нарушения нормальных условий существования вследствие наводнений, засухи, морозов и других аналогичных причин, значительное влияние на сокращение численности червей имеют хищники и паразиты. Опасность быть съеденными подстерегает этих животных буквально на каждом шагу. Они довольно беспомощны в борьбе с многочисленными врагами, которыми окружены.

К врагам относятся кроты, которые поедают дождевых червей в больших количествах. Известно, что кроты делают запасы пищи на зиму в своих ходах. Как выяснилось, эти пищевые запасы состоят преимущественно из дождевых червей, причем излюбленным видом является большой красный червь (Evans, 1948). При этом кроты откусывают или сильно повреждают головные концы у червей, собранных ими впрок. В таком состоянии черви не могут ни уползти, ни закопаться в землю (это возможно не раньше, чем у них закончится процесс регенерации головного конца, на что нужно несколько месяцев). Таким образом, этим приемом кроты обеспечивают себе свежее продовольствие на длительный срок. Кроты особенно опасны для червей своей многочисленностью. Вероятно, нападают на червей и другие насекомоядные млекопитающие, но об этом пока мало что известно.

Головные концы дождевых червей, поврежденные кротом (первые пять сегментов были откушены или очень сильно повреждены, на их месте образовались аномальные регенераты)

За червями охотятся также прожорливые жабы; они подстерегают их по ночам у норок и хватают, как только те появляются на поверхности земли. Нередко черви становятся жертвой лягушек. Из мелких почвенных животных на червей нападают многоножки.

Существенный ущерб населению червей наносят птицы. Острое зрение позволяет им видеть концы тела червей, располагающихся неподалеку от наружных отверстий норок. Дарвин пишет: «Привычка червей располагаться неподалеку от поверхности ведет к их гибели в огромных количествах. Каждое утро в течение значительной части года разные виды дроздов и, в частности, черные дрозды, на каждой лужайке по всей стране вытаскивают червей из их норок; этого не могло бы быть, если бы они не держались так близко от поверхности».

Современные специалисты подтверждают, что главной пищей разных видов дроздов являются дождевые черви. Систематически уничтожают дождевых червей и другие птицы (Black, 1954). По данным американского Бюро биологических исследований, не менее чем у 45 видов птиц в желудках можно найти проглоченных червей. При этом птицы охотятся не только за взрослыми червями, но и собирают из земли их яйцевые коконы.

К врагам дождевых червей относится также конская пиявка. Она водится в водоемах всевозможных типов – от озер и рек до пересыхающих луж. Эту крупную пиявку обыкновенно смешивают с медицинской пиявкой, и вид ее часто внушает ужас купающимся. Однако конская пиявка совершенно безвредна для человека и крупных животных. Ее тупые челюсти не могут прокусить кожу человека, да она и не пытается сделать это, так как является типичным хищником. Эти пиявки питаются не только мелкими водными животными, но и дождевыми червями. При вскрытии в их кишечнике обычно находят проглоченных дождевых червей и их переваренные остатки, распознать которые можно по щетинкам.

Естественно возникает вопрос: как водное животное может попасть в число врагов дождевых червей? Это объясняется тем, что конская пиявка легко переносит длительное пребывание на воздухе. Она может выходить на сушу, где и охотится на дождевых червей иногда довольно далеко от берега. Известный английский исследователь кольчатых червей Фрэнд (Friend, 1924) описывает случай единоборства пиявки с дождевым червем, который ему удалось наблюдать. Борьба эта закончилась проглатыванием червя пиявкой.

Тело дождевых червей почти всегда заселено паразитическими организмами. Излюбленным местом паразитов являются семенные мешки. В них находили бактерий и спирохет, однако заразных болезней, возбудителями которых являются сходные организмы у высших животных и человека, у люмбрицид неизвестно.

Типичным паразитом семенных мешков являются простейшие из класса споровиков – грегарины. Рассматривая под лупой семенные мешки любых видов люмбрицид, обычно можно видеть в них белые пятна, более или менее многочисленные. Это цисты грегарин. Содержимое семенных мешков является для них, как и для многих других паразитов, превосходным питательным материалом. Существенного вреда червям грегарины, по-видимому, не приносят и даже не приводят к бесплодию, так как сами половые железы ими не повреждаются, а уничтожается лишь некоторая часть спермы, вырабатываемой в избытке. Однако со стороны хозяина этих паразитов проявляется реакция защиты: цисты грегарин окружаются блуждающими клетками полости тела, способными к фагоцитозу, которые, соединяясь друг с другом, образуют вокруг них капсулы.

Своеобразен способ выведения таких цист, содержащих бесчисленное количество спор грегарин, из организма червя. Они освобождаются из семенного мешка через разрыв его стенки и попадают в полость тела. Перистальтическими сокращениями мускулатуры стенки тела цисты передвигаются к заднему концу тела, где могут накапливаться в больших количествах (от 45 до 190 шт.). Из одного сегмента в другой цисты попадают через отверстия, имеющиеся в межсегментных перегородках. Когда задние сегменты червя, переполненные цистами, вздуваются, это создает достаточные условия для автотомии. Задний конец тела отбрасывается и потом восстанавливается путем регенерации. Этот процесс замечателен тем, что, с одной стороны, при помощи его червь освобождается от избытка паразитов (скорее всего, именно благодаря этому грегарины относительно безвредны для червей), а с другой, он обеспечивает расселение паразитов и заражение ими других червей, которые проглатывают с землей споры грегарин, выпавшие из цист после разложения отброшенного куска червя. Таким образом, процесс автотомии является полезным приспособлением одновременно и для паразита, и для его хозяина.

Почти столь же обычными паразитами дождевых червей являются нематоды – мелкие червячки, чаще всего длиной около 1 мм и очень тонкие. Среди них имеются полупаразиты, которые часть жизненного цикла проводят в почве; другие проводят всю жизнь в теле червей, и только их яйца и личинки в цистах находятся в земле. Большинство нематод паразитирует также в семенных мешках, но иногда ими переполнена вся полость тела. Находят их также в сосудах кровеносной системы. Личинки нематод проникают в тело червей через поры нефридиев и, быть может, через спинные поры. Из организма червя нематоды выводятся тем же путем, что и грегарины, т. е. путем скопления в заднем конце тела с последующей автотомией.

Наиболее вредными паразитами червей являются личинки мух поллении и онезии. Полления по величине и общему виду очень сходна с комнатной мухой. От последней ее отличает наличие желтого пушка на теле, а также ряд некоторых признаков, которые указывают на ее принадлежность к другому семейству. Полления встречается повсюду в больших количествах и может залетать в дома.

Небольшой реальный вред дождевые черви приносят только как переносчики и распространители.

Самки мух откладывают яйца в землю. Вылупляющиеся из них крошечные червеобразные безногие личинки отыскивают дождевых червей и заползают в мужские половые отверстия. Двигаясь по семяпроводам, личинки достигают полости тела половых сегментов, где остаются или пробираются оттуда в семенные мешки. Здесь они кормятся, растут и переживают линьку. В одном черве может присутствовать несколько личинок, но закончить развитие может только одна из них. Остальные, как это бывает и с нематодами, окружаются фагоцитами и погибают. Развивается далее та личинка, которая опередила других и раньше других закончила линьку.

Личинка поллении в теле дождевого червя: а – задний конец личинки высовывается из ротового отверстия червя; б – половина выросшей личинки выступает из тела пожираемого ею дождевого червя. 1 – личинка; 2 – червь
Эта личинка двигается к переднему концу тела и пробирается в головную лопасть червя. Здесь она прогрызает стенку глотки и устраивается в переднем отделе кишечника задним концом к ротовому отверстию. Размеры личинки увеличиваются, и вскоре ее задний конец становится видным снаружи: он выступает из ротового отверстия, которое растянуто и закрыто телом личинки. В связи с этим червь перестает питаться, и его кишечник постепенно освобождается от земли, находящейся в нем. Личинка же не довольствуется больше заглатыванием полостной жидкости с ее содержимым, а попросту съедает всего червя, начиная с переднего конца. Поперечник ее тела скоро сравнивается с таковым у червя.

Личинка еще раз линяет и продолжает съедать сегмент за сегментом червя, двигаясь таким образом к его заднему концу. Ткани червя долго остаются живыми, поэтому растущая личинка вполне обеспечена свежим и питательным кормом. Впрочем, если червь умирает, личинка поллении продолжает его съедать, так как она, подобно своим ближайшим родичам – мясным мухам, не брезгует гнилым мясом. Обычно полления съедает червя до конца, после чего превращается в куколку (Keilin, 1915, 1925).
Онезия ведет такой же образ жизни. Она паразитирует на навозных и пашенных червях, а также, вероятно, и на других видах люмбрицид. Отличается от поллении только строением челюстного аппарата и некоторыми другими морфологическими признаками. Онезия менее разборчива в отношении хозяев. Предполагают, что она паразитирует не только на дождевых червях, но и на птенцах гнездовых птиц.

Практика повышения плодородия почвы

Как дождевые черви улучшают структуру почвы

Земля, поглощенная червем, перетирается в его желудке с листьями и другими растительными остатками, а также подвергается химической обработке при помощи веществ, выделяемых железами разных отделов кишечника. В результате образуется мелкая однородная пищевая кашица, из которой некоторая часть растворенных веществ всасывается клетками кишечника. Конечно, червь утилизирует очень небольшую часть заглоченных веществ. Известную аналогию в этом отношении можно найти у домашних животных. Так, из 100 кг зерна, скармливаемых им, примерно только 10 кг расходуется на увеличение веса тела, а остальное превращается в экскременты, мочу и углекислый газ. Поскольку в пище дождевых червей содержится еще меньше белков и углеводов, эти животные должны пропускать через кишечник огромные количества растительных остатков и почвы. Таким образом, можно предположить, что количество извергнутых копролитов лишь немногим меньше веса заглатываемых червями веществ.

В чем же состоят изменения, претерпеваемые почвой при прохождении через кишечник дождевых червей? И чем отличается такая почва от земли, нетронутой червями?

Рассмотрим, прежде всего, как отражается прохождение почвы через кишечник червей на содержании в ней органических веществ, или гумуса. Из сказанного выше становится ясно, что в результате заглатывания почвы червями количество гумуса в ней должно уменьшаться. Но известно также, что черви питаются не только гумусом, – важной составной частью их пищи (особенно крупных видов люмбрицид) являются отмершие части растений, лежащие на поверхности земли. Черви перемещают их под землю, перемалывают, подвергают химической обработке и выбрасывают остатки обратно в почву. Там они подвергаются дальнейшей обработке бактериями и активными химическими веществами, содержащимися в почве, в результате чего превращаются в гумус. Таким образом, дождевые черви являются одновременно и потребителями, и производителями гумуса почв.

Следует отметить, что роль некоторых видов дождевых червей в производстве гумуса невелика. Так, например, известно, что эйзения норденшельда (Eisenia nordenskioldi) питается только внутри почвы, а это значит, что особи этого вида не вносят в землю органических веществ с ее поверхности. Относительно ряда видов, в частности, розовой эйзепии (Eisenia rosea) и пашенного червя (Allolobophora caliginosa), имеющих наибольшее почвообразовательное значение в европейской части стран СНГ, то точных данных по этому вопросу нет. Большой красный червь (Lumbricus terrestris), длинная аллолобофора, очень крупная аллолобофора, открытая А. А. Соколовым (1956) в северо-западном Алтае (Allolobophora magnifica), и виды рода октолазий (Octolasium) собирают растительные остатки с поверхности земли. Этим видам принадлежит роль гумификатора в лесах, где они собирают до 50 % опавшей листвы (гигантская аллолобофора Алтая собирает 100 % листопада).

Особое значение в этом отношении имеет малый красный червь (Lumbricus rubellus). Являясь обитателем самых поверхностных слоев почвы, он питается преимущественно опавшими листьями и другими крупными растительными остатками. Деятельность особей этого очень распространенного вида, несомненно, способствует обогащению почвы гумусом.

Копролиты большого красного червя, как показал анализ, содержат значительное количество гумуса по сравнению с почвой, в которой они жили. Имеются указания на большее содержание гумуса по сравнению с окружающей почвой в облицовке ходов некоторых люмбрицид. Однако в целом деятельность люмбрицид, как образователей гумуса, не имеет особого значения. Не в этом заключается их главная роль в преобразовании почв. Участие других олигохет, энхитреид, а также остальных почвенных животных и микробов в образовании гумуса несравненно больше. Добавим к этому, что дождевые черви питаются остатками растений, в которых уже начались бактериальные процессы гниения (зеленый корм они берут крайне неохотно); поэтому их нельзя считать пионерами в образовании гумуса, так как они обрабатывают продукты, уже являющиеся своего рода полуфабрикатами.

Более важны косвенные последствия внесения дождевыми червями в почву органических веществ. Одним из таковых является накопление в извержениях червей аммиака, нитратов, фосфорной кислоты, кальция и магния, констатированное химическими анализами. Превращения этих веществ в почвах – очень сложный комплекс процессов. Опавшая листва и другие отмирающие части растений подвергаются сначала обработке со стороны микроорганизмов, а затем попадают в кишечники червей и переносятся ими в почвенную толщу. То же происходит с отмирающими корнями, которые служат одним из главных источников образования гумуса.

Весьма существенно накопление в кишечнике червей кальция в виде биогенного кальцита. Кальцит – минерал, представляющий собой кристаллы углекислой извести; биогенным же он называется в силу того, что его происхождение связано с деятельностью живых существ. Такие кристаллы находил еще Дарвин в железках на пищеводе дождевых червей. Однако его взгляды на механизм их образования и физиологическое значение подверглись существенным изменениям. До сих пор ученые не знают в точности способа образования этих кристаллов; по-видимому, он заключается в том, что кальций, поступающий с листьями и почвой в кишечник червей в виде тончайшим образом распыленной (коллоидной) взвеси окиси кальция, превращается в углекислую соль, которая кристаллизуется в пищеводе. Эти кристаллы при движении по кишечнику растут, а затем соединяются друг с другом, образуя компактные камешки (сростки, или друзы) размером до 1,5 мм и более.

Как показывают опыты С. И. Пономаревой (1953), проводившиеся как в лабораторных условиях, так и в поле, количество биогенного кальцита, поступающего в почву с копролитами дождевых червей, весьма значительно. Содержание его в копролитах, собранных в разных участках дерново-подзолистой почвы, колеблется от 0,82 (озимая пшеница) до 34,12 кг (посевные травы второго года пользования) на 1 га. Обогащение почвы биогенным кальцитом имеет очень большое значение. Его присутствие способствует нейтрализации кислот в почве и изменяет ее структурные свойства.

Известно, что при разложении отмерших частей растений образуется значительное количество кислот. Напомним, что почвы при отсутствии в них дождевых червей становятся кислыми вследствие избытка распадающихся растительных остатков. Как показали измерения активной реакции среды в Киевской области (табл.), опавшие листья разных деревьев имеют сильно кислую реакцию. Несмотря на это, реакция копролитов дождевых червей оказывается заметно щелочной. Почти такая же щелочность характерна для самых верхних слоев почвы, которые недавно созданы копролитами червей. Более глубокие слои лесных почв могут быть в значительной степени кислыми, что, вероятно, обусловлено уменьшением в этих слоях количества дождевых червей и их извержений.

Таблица

Активная реакция (рН) опавших листьев деревьев, извержений дождевых червей и разных слоев почвы (А. И. Зражевский, 1949)

Аналогичные данные получены в опытах с дерново-подзолистой почвой в Московской области; черви, помещенные в почвы с кислой реакцией, образовали копролиты со щелочной реакцией. При этом было обнаружено, что чем больше биогенного кальцита в извержениях червей, тем сильнее проявляется сдвиг реакции среды в щелочную сторону. Однако подщелачивание почвы дождевыми червями идет не только за счет образования кальцита. Возможно, еще большую роль играют щелочные выделения желез стенки средней кишки дождевых червей, которые нейтрализуют кислые пищевые массы, поскольку их пищеварительные ферменты, как это было известно еще Дарвину, переваривают пищу только в щелочной среде. Таким образом, одно из важнейших следствий прохождения почвы через кишечник червей – ее подщелачивание. Не будь этого, все свойства почв (прежде всего – их плодородие) были бы совсем иными.

На основании вышесказанного можно сделать вывод об обоюдной зависимости организма и среды. Возможность существования дождевых червей лишь при определенных значениях рН и наличие оптимальной кислотности почвы для каждого вида – вполне реальные факты. Но не менее реальным является способность дождевых червей изменять условия в почве в сторону приближения их к оптимальным. Не менее важной является роль дождевых червей в придании почве зернистой структуры, что существенно повышает ее качество и плодородие.

Следует отметить, что структура имеет большое значение для характеристики почв. При этом следует различать понятия «частицы» почвы и ее «структурные отдельности», или «агрегаты». Изучение того и другого в почвах, обработанных дождевыми червями, показывает, что эти животные уменьшают размеры частиц почвы и одновременно создают почвенные структурные единицы, т. е. отдельности.

В мышечном желудке происходит обкатывание и измельчение частиц почвы (особенно мягких). Механический анализ копролитов показывает, что по сравнению с исходной почвой в них содержится большее количество мелких, пылеватых частиц. Однако обнаружить их можно только после искусственного разрушения структурных отдельностей, в которые они слипаются в задних отделах кишечника червей. Отдельные комочки извержений червей могут сливаться друг с другом.

Неоднократно ставились опыты с целью проследить, как из мелкой почвы постепенно образуются довольно крупные отдельности неправильной формы. В одном из таких опытов в деревянные ящики с почвой, просеянной через сито с ячейками в 1 мм, помещалось по семь экземпляров большого красного и пашенного червей на 1 кг почвы. По прошествии 47 дней в почве оказалось 32,4 % отдельностей размером больше 15 мм, тогда как в контрольных ящиках с почвой в тождественных условиях, но без дождевых червей, их было только 3,5 %. При этом количество частиц размером более 7 мм в почве с дождевыми червями значительно выше, а количество частиц размером менее 5 мм ниже, чем в контрольных ящиках.

Таким образом, структура почвы из очень мелкозернистой становится крупнозернистой и ореховатой. В дальнейшем размеры отдельностей становятся еще несколько больше.

Отдельности в почве образуются также под влиянием деятельности других почвенных организмов, главным образом грибков и микробов. Однако они отличаются от образовавшихся копролитов дождевых червей более округлой формой и более рыхлой консистенцией.

Но главная особенность копролитов заключается в их свойстве, которое почвоведы называют водопрочностью. Это означает способность структурной отдельности почвы противостоять размыванию ее водой. Водопрочность копролитов может измеряться различными методами – например, количеством воды, падающей на них каплями с определенной высоты, которое необходимо для размывания их на отдельные почвенные частицы. В опыте С. И. Пономаревой было установлено, что для размывания определенного размера выбросов дождевых червей требовалось от 3,24 до 21,15 л воды, тогда как для размывания такого же размера структурных отдельностей, образованных деятельностью микроорганизмов, – от 0,005 до 1,53 л воды.

Эти данные подтверждены рядом других исследователей (Бахтин и Польский, 1950; Мамытов, 1953; Соколов). Все они приводят очень высокие цифры водопрочности почвенных агрегатов, образованных разными видами люмбрицид в разных грунтах и при разных условиях питания. Оказалось, что из трех видов, обычных в лесных почвах, наиболее водопрочные структурные единицы образует малый красный червь, за ним идет розовая эйзения и на последнем месте стоит пашенный червь.
Контролируя процесс размывания структурных отдельностей, образованных дождевыми червями, можно видеть, что в нем находятся в большом количестве неразложившиеся остатки растений. Очень вероятно, что чрезвычайно высокая водопрочность копролитов и их сростков объясняется наличием каркаса из структурных частей растений, связывающих их частицы. Под микроскопом видно, что отдельные части почвенной отдельности связаны спиральными волокнами. Эти спиральные волокна – растительного происхождения. В живых стеблях трав они выстилают внутреннюю поверхность сосудов, проводящих воду и минеральные вещества от корней к листьям; они не дают спадаться их стенкам и как самые прочные части растений остаются целыми дольше других частей; после разложения стеблей они видны в изолированном состоянии. Но наличие этого органического каркаса внутри копролитов само по себе еще не обеспечивает их водопрочности; этому содействует присутствие в них соединений кальция. Влажные копролиты пропитаны растворами окиси кальция и его углекислой соли, которые при подсыхании кристаллизуются и цементируют мелко растертые почвенные зернышки. А если принять во внимание, что копролит пронизан мелкими соломинками и микроскопическими волоконцами, то его исключительная водопрочность становится понятной.

Компостирование

В природе отмершие растения и умершие животные разлагаются медленно в результате действия различных естественных биологических и химических процессов, известных как деградация. Компостирование – это способ ускорения естественной деградации в контролируемых условиях. Компостирование – результат понимания действия этих природных биологических и химических систем.

Из истории компостирования

История компостирования уходит в глубь веков. Первые письменные упоминания об использовании компоста в сельском хозяйстве появились 4500 лет назад в Месопотамии, в междуречье Тигра и Евфрата (нынешний Ирак). Искусством компостирования владели все цивилизации. Римляне, египтяне, греки активно практиковали компостирование, что нашло свое отражение в Талмуде, Библии и Коране. Археологические раскопки подтверждают, что цивилизация Майя 2000 лет назад также занималась компостированием.

По окончании Второй мировой войны в сельском хозяйстве стали использовать результаты научных разработок. Сельскохозяйственная наука поставила во главу повышения урожайности химические удобрения и пестициды. Химические удобрения пришли на смену компосту.

В 1962 году вышла в свет книга Rachel Carson «Silent Spring» («Безмолвная весна»), посвященная результатам повсеместного злоупотребления химическими пестицидами и другими загрязнителями. Это послужило сигналом к общественному протесту и запрещению производства и использования опасных продуктов. Многие начали заново открывать для себя преимущества ведения так называемого органического сельского хозяйства.

Одной из первых публикаций в этом аспекте была книга сэра Альберта Говарда (Albert Howard) «An Agricultural Testament» («Завет хлебопашца»), вышедшая в свет в 1943 году. Книга вызвала огромный интерес к органическим методам в сельском хозяйстве и садоводстве. Сегодня каждый фермер, полагающийся на дорогостоящие удобрения, признает значение компоста в стимулировании роста растений и в восстановлении истощенной и безжизненной почвы.

«Компост» – волшебное слово для огородника и ключ к длительному плодородию почвы. Самым экономичным и доступным из удобрений является компост, приготовленный из хозяйственных и пищевых отходов. При компостировании органические остатки уже через несколько месяцев превращаются в ценный гумус.

Стандарт качества компостов

В мире не существует единого стандарта качества компостов (не путать с вермикомпостами, то есть с биогумусом!). Поскольку условия роста и потребности растений варьируют, потребители компоста заинтересованы в информации относительно качества используемой ими продукции. Специфические характеристики компостов определяют, как и при каких способах применения можно получить наилучший эффект.

В Канаде много организаций вовлечено в разработку стандартов. Критерии качества компостов разработаны AAFC (Agriculture and Agri-Food Canada), CCME (Council of Ministers of the Environment) и Standards Council of Canada (SCC, впоследствии BNQ).

Национальный стандарт Канады – CAN/BNQ 0413–200 «Support Document for Compost Quality Criteria». Имеется три национальных документа: национальный стандарт для индустрии компостирования (BNQ), руководство по использованию компоста (CCME), принятие новых мандатных критериев для компоста (AAFC).

Существует пять категорий оценки компостов: зрелость компоста, посторонние включения, микроэлементы, патогенные организмы, органические загрязнители.

В стандарте BNQ Р 0413–200/1995 записано, что компост – это зрелый продукт твердой консистенции, получаемый в результате компостирования, который является управляемым биоокислительным процессом, протекающим в твердом гетерогенном органическом субстрате и включающим термофильную фазу. В приложении к стандарту можно найти еще 18 дефиниций этого понятия.

BNQ выделяет три типа компостов: АА, А и В. Эта классификация основана на определении общего органического вещества, посторонних включений и микроэлементов. По остальным критериям различия между этими типами компостов не обнаруживаются. Компост, классифицированный как типы АА и А, – это высококачественный продукт, тогда как в компосте типа В все требуемые показатели находятся в минимуме необходимых значений. Типы компоста АА и А имеют идентичные количества микроэлементов. Показатели влажности, зрелости и патогенных организмов одинаковы для всех трех типов компоста.

Позиция CCME относительно микроэлементов основана на выделении двух категорий компоста: А и В. Компост типа А может быть использован во всех случаях применения. Критерии компоста категории А совпадают или отличаются большей строгостью, нежели таковые для загрязненной почвы. Компост категории В имеет ограниченную сферу применения. Этот компост может подвергаться дополнительному контролю в случае необходимости.

AAFC признает существование только одного класса компоста, в основу выделения которого положены требование безопасности по патогенным организмам, наличие микроэлементов, степень зрелости и наличие острых предметов. Эти критерии являются отражением требований минимальной безопасности для компоста как удобрения или добавки.

Зрелость компоста. При оценке качества продукта компостирования созревание является важным критерием. Незрелые компосты оказывают негативное воздействие на растения. Зрелость компоста – это его неотъемлемый признак: если продукт компостирования не достиг зрелости, то термин «компост» не должен употребляться. Это объясняет, почему критерий зрелости включен в определение понятия «компост».

Существуют различные методы определения зрелости компоста, но многие из них страдают несовершенством. Одной из проблем при выборе метода оценки зрелости компоста является комплексность интерпретации результатов. Исходя из уровня современных знаний по данной проблеме, не существует единого метода, который позволил бы давать адекватную оценку этого критерия.

BNQ-стандарт рекомендует три теста для оценки зрелости компоста: соотношение C: N, поглощение кислорода, прорастание и скорость роста растений. Компост считается зрелым, если выполняются два следующих требования:

– соотношение C: N <25,

– доля поглощенного кислорода <150 мг О2/кг/час;

– прорастание семян кресс-салата и редиса в компосте должно быть больше 90 % по сравнению с контролем, а скорость роста растений в смеси компоста и почвы не должна отличаться от таковой в контроле более чем на 50 %.

Изначально предполагалось, что компост с соотношением углерода и азота, равным 25, должен демонстрировать отсутствие негативных эффектов на прорастание семян и рост растений. Поскольку информация такого рода трудна в интерпретации, было предложено исключить из трех предлагаемых соотношение C: N.

CCME-стандарт имеет несколько вариантов определения зрелости компоста. Первый вариант аналогичен стандарту BNQ, но тест прорастания и роста кресс-салата и редиса оценивается по отсутствию фитотоксического эффекта компоста. Второй вариант предполагает, что процесс компостирования должен проходить при температуре, не превышающей температуру окружающей среды на 20 °C, а сам компост должен выдерживаться как минимум 21 день после окончания термофильной стадии. Третий вариант предполагает, что в процессе компостирования сокращение веса органического вещества должно составить 60 % от исходного, а сам компост должен выдерживаться как минимум 21 день после окончания термофильной стадии. Четвертый вариант заключается в том, что компост должен выдерживаться в течение шести месяцев. Условия в куче должны способствовать протеканию аэробного биологического процесса. Стадия выдержки начинается, когда завершается процесс снижения количества патогенов и компост больше не нагревается до термофильных температур.

AAFC-стандарт соответствует таковому BNQ.

Посторонние материалы. Присутствие посторонних материалов может негативно повлиять на покупательский спрос. В понятие «посторонние материалы» не входят почва, песок, камешки и гравий. Это понятие подразумевает под собой любой материал размером более 2 мм, внесенный человеком и имеющий органическую или неорганическую составные части, такие как металл, стекло и синтетические полимеры (то есть пластик и резина), за исключением минеральных солей, древесных материалов и камней.

Компост типа АА не должен содержать видимых посторонних материалов. Такой тип компоста, как правило, пользуется спросом на рынке и продается в упакованном виде. Все три типа компостов не должны содержать острых (размером более 3 мм) посторонних материалов во избежание нанесения повреждений человеку и животным.

Микроэлементы. Под микроэлементами подразумеваются химические элементы, присутствующие в компосте в очень низких концентрациях. Как правило, к ним относят медь, молибден, цинк и тяжелые металлы, которые в зависимости от их концентрации могут оказывать опасное воздействие на человека и окружающую природную среду. Оценка риска здоровью человека и безопасности природной среды для каждого микроэлемента носит комплексный характер. Под давлением этих ограничений стандарт BNQ предполагает максимальное лимитирование содержания микроэлементов в компостах.

Существует три подхода к требованиям максимально приемлемого ограничения содержания микроэлементов в компостах трех типов. Первый подход основан на том, что компост не влияет на фоновый уровень токсичных компонентов в окружающей среде. Второй подход – это подход с позиций риска, но он не нашел своего применения в связи с комплексностью и дороговизной. Третий подход – наиболее приемлемый – основан на том, что в основе получения компоста лежит наиболее передовая технология.

AAFC– лимиты по концентрации микроэлементов в компосте заимствованы из Trade Memorandum T-93, который существует более 20 лет без особых пересмотров.

Патогенные организмы. Субстраты, на основе которых делают компосты, зачастую содержат патогенные организмы. В результате компосты также могут содержать патогены, что несет в себе потенциальный риск здоровью. В основе стандартов лежат стандарты US EPA 1979 года.

По BNQ-стандарту в компосте не должны обнаруживаться сальмонеллы; количество фекальных колиформ должно быть меньше 1000 м.к./г сухого веса.

CCME-стандарт рассматривает две возможные ситуации:

1) когда компост не содержит сырье с заведомо патогенными организмами;

2) когда компост содержит сырье с заведомо патогенными организмами.

В зависимости от этого требования к качеству компоста следующие.

Для первой ситуации:

• при компостировании в контейнерах сырье должно выдерживаться при температуре і55 °C в течение трех дней;

• при компостировании в буртах температура должна подняться до і55 °C и продержаться как минимум 15 дней периода компостирования;

• при компостировании в статической аэрируемой куче температура і55 °C должна поддерживаться в течение трех дней.

Считается, что соблюдение этих режимов компостирования обеспечит снижение количества патогенных организмов до требуемого минимума, что автоматически предполагает исключение необходимости проведения исследований на наличие патогенных организмов. Существует более объективный подход к оценке безопасности компоста по критерию наличия патогенных организмов. Количество фекальных колиформ должно быть меньше 1000 м.к./г сухого веса компоста, а количество Salmonella sp. – <3 м.к./4 г сухого веса.

Для второй ситуации методы компостирования и требования безопасности компоста сохраняются те же, что и в первой ситуации.

AAFC-стандарт соответствует BNQ-стандарту. Следует отметить, что в последнее время во все три стандарта введены дополнительные критерии безопасности: вирусологическая и гельминтологическая стерильность.

Органические загрязнители. В состав сырья, подвергаемого компостированию, входит большое количество различных органических компонентов. И с каждым годом количество таких веществ возрастает. Некоторые из этих компонентов разрушаются или подвергаются трансформации в ходе компостирования, тогда как другие сохраняют стабильность. Наличие органических загрязнителей в компостах, вносимых в почву, может представлять потенциальный риск для окружающей среды и качества урожая, предназначенного для питания людей и на корм скоту.

На данный период нет резона включать этот критерий в стандарт качества компоста. В свете данных AAFC и CCME по текущей мировой ситуации касательно органических загрязнителей (в частности, полихлорированных бифенилов) комитет по стандартизации не может адаптировать критерий для этих контаминантов и других веществ (диоксины, фураны, хлорированные бензены, пестициды, хлорорганические соединения, нитрозамины, фенолы, крезолы и др.).

Решение этого вопроса – дело будущего.

Другие характеристики. Содержание органического вещества в компостах типа АА, А и В должно составлять 50, 40 и 30 % соответственно.

Максимально допустимой считается влажность 60 % (от общей сырой массы) для компостов всех типов.

Компост – это восстановитель почвы. Использование одного компоста в качестве среды роста не рекомендуется. рН компоста не принято считать стандартным критерием.

Электропроводимость считается важным показателем содержания водорастворимых солей. Катионы калия, магния, кальция, анионы хлорида и сульфата играют большую роль в жизни растений. Некоторые из них (калий, кальций, магний) жизненно необходимы, в то время как другие (натрий) – нежелательны. Даже если электропроводимость компостов будет иметь тенденцию к увеличению в качестве основы для роста удобрительных свойств компоста, этот параметр не может быть достаточно информативным, чтобы стать стандартным критерием.

Концентрация главных питательных элементов (натрия, калия и фосфора) является важным агрономическим показателем компостов. Однако крайне сложно и весьма спорно установить стандартные значения для этих элементов в различных компостах. Роль компостов как удобрений незначительна и является вторичным показателем. Этот показатель не является стандартным критерием.

Водоудерживающая способность компоста является важным элементом его качества. Возможно, со временем этот показатель станет стандартным критерием при характеристике компостов.

Хотя в настоящее время не существует единого стандарта качества компостов, но имеется определенный набор параметров, по которым проводится их оценка.

Нормативные значения для каждого из параметров варьируют в соответствии со спецификациями конечного пользователя, то есть зависит от сферы применения и предназначения. Эстетические параметры – цвет и структура – также имеют большое значение, поскольку потребители чаще всего выбирают продукты компостирования по внешним признакам. Как правило, предпочтение отдается темному компосту, а не слабоокрашенному.

Несмотря на эти достоинства, большинство компостов не считается качественными удобрениями, поскольку им недостает азота. Критериями качества компоста являются рН, содержание растворимых солей, питательная ценность (NPK), влажность, органическое вещество, зрелость (фитотоксичность), стабильность, размер частиц.

Положительное воздействие компоста на корни растений носит долгосрочный характер и проявляется не только в момент его внесения в почву, но и спустя месяцы после этого.

В качественном компосте никогда не должны обнаруживаться сульфиды, обладающие токсическим воздействием на растения и ингибирующие микробную пролиферацию.

Цикл азота. Цель – получение азота в нитратной форме.

Благоприятным считается соотношение аэробов и анаэробов, равное 10:1 (грибы, актиномицеты, псевдомонады, азотфиксирующие бактерии).

Применение компоста

Выход процесса компостирования. Биодеградация органического материала при компостировании приводит к потере примерно 30–40 % органического вещества в виде диоксида углерода и воды. Масса образующегося компоста существенно меньше массы исходного сырого материала. Кроме того, могут быть дополнительные потери из-за процесса разделения, поэтому предсказать выход процесса затруднительно. Биодеградации подвергается только часть органического субстрата, не подвергшаяся деградации фракция попадает в конечный продукт. Также сложно предсказать содержание воды в конечном продукте, так как она выделяется микроорганизмами и одновременно теряется за счет испарения.

Установки по переработке твердых городских отходов в Европе, как правило, дают 40 тонн целевого продукта на 100 тонн загруженных отходов (по влажной массе), но при этом некоторые органические субстраты добавляются в виде сырого активного ила на стадии биодеградации. ТБО при их компостировании в полупустынном и тропическом климате дают более высокий выход – 50 % по влажной массе. При обычном компостировании садовых и домашних отходов выход составляет 40–50 %.

Таким образом, после компостирования органических отходов масса составляет не более половины исходной, уменьшение объема еще значительнее. Все это существенно снижает стоимость транспортирования.

Состав компоста. Состав компоста варьирует в широких пределах и отражает состав используемого органического сырья.

Компост, сырьем для которого послужили городские отходы, содержит меньше органических веществ и основных питательных элементов для растений, чем компост, полученный из сельскохозяйственных отходов. Компост из городских отходов содержит также большое количество микроэлементов, в том числе и тяжелых металлов, уровень которых в компосте необходимо контролировать.

Преимущества компостирования. Все в большей степени осознается значение повторного использования органических отходов. Внесение сырых органических отходов в любую экосистему может создать серьезные проблемы либо из-за их высокой потребности в кислороде, либо из-за выделения аммиака. Компостирование позволяет получать с помощью биологического окисления стабильные продукты. Гумифицированные продукты при внесении их в экосистему не вызывают больших нарушений экологического равновесия. Смешение низкоактивных отходов типа соломы с отходами жизнедеятельности животных и человека позволяет решать проблему гигиенического удаления последних. При компостировании достигаются температуры, при которых погибают патогенные микроорганизмы, сорняки и их семена.

Компост – это средство для улучшения структуры почвы и, в некоторой степени, удобрение. При добавлении компоста в почву он разрушается, выделяя основные питательные вещества для растений – азот, фосфор, калий и микроэлементы. Клейкие вещества, также мицелий грибов и актиномицетов способствуют агрегированию частиц почвы, органические компоненты компоста увеличивают ее способность удерживать влагу. Эти факторы значительно повышают устойчивость почвы к ветровой и водной эрозии. Одним из основных применений компоста, получаемого из городских ТБО, во Франции и Германии является укрепление крутых склонов для размещения на них виноградников.

Благодаря тому, что внесение компоста удовлетворяет потребность в микроэлементах, улучшает структуру почвы и повышает ее способность удерживать влагу, при его совместном использовании с неорганическими удобрениями усиливается действие последних. При совместном использовании компоста и неорганических удобрений следует помнить, что состав компоста может сильно варьировать в зависимости от исходного материала, из которого он был получен. Питательные вещества выделяются из компоста медленнее, чем из легкорастворимых неорганических удобрений. Следовательно, действие компоста может длиться в течение нескольких лет. Количество основных питательных веществ, которые становятся доступными в год внесения компоста, составляет: по азоту – 25 %, по фосфору – 100 %, по калию – 80 %.

Здравоохранительные аспекты. Патогенные микроорганизмы вызывают инфекционные заболевания животных и человека. Большинство патогенных организмов мезофильны, они предпочитают температуру ниже 40 °C, так как адаптированы к температуре тела человека и животных. Большинство из них погибает, если находится достаточно длительное время при более высоких температурах.

Большинство органических отходов жизнедеятельности человека и животных (нечистоты, сырой или даже сброженный активный ил, отходы боен, навоз и подстилка сельскохозяйственных животных, твердые отходы) содержат патогенные организмы. Возрастает необходимость возвращать органические и другие питательные для растений вещества, содержащиеся в отходах, в почву. Однако с точки зрения охраны здоровья людей важно, чтобы эти отходы вносились в почву с возможно малым числом патогенных организмов. Это снижает риск, возникающий как при использовании отходов, так и при употреблении урожая.

При компостировании выживанию патогенных организмов препятствует несколько факторов: воздействие температуры; конкуренция между организмами за источники питания посредством выделения организмами-антагонистами антибиотиков или других ингибиторов (например, аммиак).

Важно отметить, что для каждого конкретного микроорганизма летальное значение температуры зависит от времени воздействия. Воздействие высокой температуры в течение короткого времени или более низкой температуры в течение более длительного времени может быть одинаково эффективным. Температуры порядка 55–60 °C, действующие от нескольких минут до нескольких дней, в основном эффективны. Хотя большинство возбудителей болезней и паразитов при этом погибает, однако некоторые спорообразующие бактерии могут выжить при температурах свыше 100 °C (возбудители сибирской язвы, столбняка, ботулизма, газовой гангрены). Поэтому невозможно гарантировать, что в процессе компостирования будут образовываться продукты, полностью свободные от патогенных организмов. Однако, если компостирование проводится правильно, то получается достаточно гигиеничный конечный продукт.

Компостируемая масса представляет собой источник микробной активности. Воздух, проходящий через компостируемые отходы, будет поднимать клетки микроорганизмов и их споры и выносить их в пространство. Это справедливо как для патогенных, так и для непатогенных микроорганизмов. При определенных условиях, в основном при высоких концентрациях микробных клеток, некоторые из них могут вызывать аллергическую астму. Наиболее серьезны синдромы, вызываемые спорами термофильных грибов и актиномицетов. Следовательно, целесообразно проводить компостирование так, чтобы переворачивание компостируемого материала не происходило в закрытых помещениях и чтобы в них не попадал воздух, загрязненный спорами.

Компостируемый материал не является для патогенных микроорганизмов естественной средой обитания, и они постепенно элиминируют из таких систем. Если в компосте обнаруживаются высокоустойчивые спорообразующие патогенные микроорганизмы, то весьма вероятно, что они также присутствуют в почве.

Основы вермикомпостирования

Приготовление субстрата

Подготовка субстратов для компостных червей является одним из ключевых звеньев в вермитехнологии. От характера субстрата, от сочетания составляющих его компонентов и других факторов зависит общее состояние популяций червей, интенсивность размножения и накопления биомассы, свойства, характер и количество копролита.

Для успешного ведения культуры E. foetida необходимо, чтобы перерабатываемый субстрат отвечал следующим условиям: влажность – 75–83 %; pH – 6,5–8,0; ПДК аммиака – 0,5 мг/кг; ПДК углекислоты – 6 %; кислорода – не менее 15 %.

Существует много методов приготовления компоста, но основные принципы всегда одинаковы. Их сформулировал в 20-х годах прошлого столетия сэр Альберт Говард, считающийся отцом органического земледелия. Разложение в компостной куче идет тем лучше и полнее, чем разнообразнее уложенные слоями органические материалы. Если сделать ее из какого-либо одного материала (например, из сена или скошенной травы) – процесс компостирования не начнется. Рекомендуется сочетать богатые углеродом остатки растений с богатыми азотом материалами – например, навозом крупного рогатого скота, свиней, птичьим пометом (однако свежий навоз непригоден из-за большого количества аммиака и хлоридов). Можно добавить немного ранее сделанного компоста или просто плодородной земли, содержащей нужные для компостирования микроорганизмы.

Компостирование органики для червей производят только в буртах или кучах на открытой площадке, но ни в коем случае не в ямах, так как такое компостирование приводит к образованию кислых продуктов разложения, непригодных для обитания дождевых червей.

Площадка для компоста должна находиться в хорошо дренированном месте и ни в коем случае не в сыром, плохо проветриваемом понижении. Место выбирают теплое, защищенное от холодных и иссушающих ветров, и уж совсем не подходит открытый солнцепек. Для затенения рядом часто сажают живые изгороди из бузины: вокруг ее корней образуется гумус; она поглощает и испаряет много воды. Оптимальная высота компостной кучи составляет 1,5–2 м, ширина – 1,5 м. При закладке кучи в нее на определенных расстояниях вставляют толстые ветки, которые затем вынимают, оставляя на их месте отверстия, служащие для вентиляции и полива в случае необходимости. На поверхности кучи делают небольшое корытообразное углубление для улучшения впитывания дождевой воды. Боковые стенки ее делают не отвесными, а слегка наклонными, так что куча постепенно сужается кверху, а в поперечном сечении имеет вид трапеции.

Довольно часто компост готовят из навоза и торфа, ботвы картофеля и овощных культур, выполотых сорняков, соломы, скошенной вокруг участка травы, опавших прелых листьев деревьев, опилок, дерна, лесной подстилки, кухонных отбросов. Можно использовать все, что содержит хотя бы немного органического вещества, вплоть до упаковочной бумаги (ни в коем случае не используйте глянцевую бумагу или бумагу из журналов). Черви прекрасно утилизируют все компостированные отходы и превращают их в биогумус.

В то же время не рекомендуется использовать для компоста обсемененные растения сорняков, иначе он может стать их рассадником. Нельзя класть картофельную ботву, больную фитофторой, а также остатки овощей, зараженных грибными болезнями (например, ложной мучнистой росой), так как споры возбудителей этих болезней сохраняют в компосте свою жизнедеятельность. Все больные растения лучше сжигать и использовать в виде золы. А вот возбудители вирусных и бактериальных болезней в компосте погибают, поэтому зараженные ими остатки можно без опасения добавлять в компостную кучу.

При компостировании отходы помещают послойно: внизу – более объемный материал, например, зеленые растения, обрезки веток, стружка, опилки (толщина слоя – 15–20 см); затем – богатые азотом вещества (навоз) слоем в 5 см. Сверху компостную кучу посыпают известью, фосфоритом (имеется в виду именно фосфорит, а не суперфосфат, который производят из фосфорита и который значительно легче растворяется в воде) и золой. Затем идет слой земли толщиной 2 см и на выбор – солома, трава, сено или листва, которые защищают ее от пересыхания. В конечном итоге куча будет состоять на 70 % из остатков растений, на 10 % – из почвы и на 20 % – из навоза. Она не должна быть слишком плотной и переувлажненной, а также слишком рыхлой и сухой, поскольку в компосте живут миллионы различных микроорганизмов, и им в равной мере нужны вода и воздух.

Поскольку такой субстрат имеет кислую реакцию, то при его закладке нужно внести любые известковые материалы (мел, доломитовая мука, известь и т. д.), чтобы рН субстрата составлял 6,5–8. Массу обильно увлажняют раствором гуминового или комплексного минерального удобрения, служащего своеобразным катализатором процессов компостирования. Для ускорения созревания можно добавить имеющийся в продаже специальный ускоритель компостирования. На 1 тонну компостируемых материалов добавляют 2–3 кг двойного суперфосфата, 1 кг сульфата калия (но не хлористого калия), 2–3 кг сульфата аммония, 1 кг сульфата магния, 60 г борной кислоты, 3–5 кг извести или доломитовой муки.

Вместо комплексных минеральных удобрений в компостную кучу можно добавить растения, которые накапливают те или иные элементы. Так, калием богаты окопник, листья и стебли табака, а также обычная солома, остающаяся после уборки зерновых. Много кальция содержится в листьях гречихи и дыни, железа – в крапиве, фосфора – в листьях горчицы и рапса. Рекомендуется добавлять в компост в небольших количествах крапиву двудомную, ромашку аптечную, валериану, одуванчик, тысячелистник. Считается, что крапива двудомная повышает устойчивость растений к заболеваниям, изменяет их вкус и способствует образованию гумуса в почве. А одуванчик, например, образует в почве нейтральный гумус, который предпочитают многие растения.

Бурт следует хорошо увлажнить (до 60 % влажности). Содержание воды в компостном материале должно быть такое же, как в отжатой губке: на ощупь он влажный, но вода не капает из него, если сжать в кулаке. Сверху кучу покрывают готовым компостом, торфом или слоем сухой земли (5–20 см – летом или 30–40 см – зимой). Когда куча готова и укрыта, в ней начинают интенсивно идти процессы разложения, она сильно разогревается. Температура внутри может подняться до 50–60 °C. Затем она постепенно снижается, но остается несколько выше температуры окружающей среды. При этой температуре уничтожение семян сорняков, яиц гельминтов, патогенной микрофлоры, нематоды происходит за 5–7 суток, а готовность субстрата наступает через 45–60 суток.

Правильно приготовленный и хорошо укрытый осенью компост продолжает созревать и зимой, а ранней весной уже может быть использован в качестве корма. В целом скорость созревания компоста зависит от сезона (прежде всего от температуры воздуха), а также от того, будете ли вы его переворачивать (что достаточно трудоемко). Созревший компост должен представлять собой однородный рассыпчатый материал темно-коричневого цвета. Основной критерий готовности субстрата – отсутствие в нем запаха аммиака. Необходимо помнить, что при нарушении процесса компостирования происходит массовое размножение нематоды, и хотя черви питаются нематодой, ее скорость размножения очень высока.

Использование вермикомпоста

Способов применения вермикомпоста очень много. Его используют в качестве мульчи (то есть покрывают им почву), добавляют в посадочные смеси для выращивания рассады и комнатных растений, превращают в жидкость (компостный чай) и поливают или опрыскивают им растения. Биогумус вносят весной под перекопку, насыпают в лунки для рассады, в рядки для посева семян. Для проращивания семян вермикомпост смешивают с различными грунтами.

Вермикомпостом невозможно «пересолить» почву, поскольку он не содержит веществ, способных выжигать корни растений. Кроме того, рН этого субстрата является нейтральным.

Прежде всего, ранней весной биогумус надо освободить от снега, дать ему оттаять. Пусть он проветрится до состояния, при котором он легко рассыпается после сжатия в кулаке. Было бы хорошо биогумус освободить от крупных посторонних включений: камней, дерева, металла и пр. Для этого его необходимо пропустить через металлическую сетку с ячейками размером 10ґ10 мм (или мельче). Наличие червей в этом гумусном удобрении не мешает его использованию. Это готовое гумусное удобрение. Часть его можно заготовить еще с осени и хранить дома в полиэтиленовых мешках или деревянном ящике. За зимний период хранения в подвале или на балконе оно может даже высохнуть, но не потеряет свои качества. Такое гумусное удобрение необходимо прежде всего для создания питательного грунта при выгонке рассады.

В целом нормы внесения биогумуса – 2–5 тонн на 1 гектар для зерновых, до 10 тонн – на 1 гектар под овощи и картофель (табл.).

Учитывая то, что кормить растения нужно хорошо в течение всего периода вегетации и что биогумус может вымываться при поливах и дождях в более низкие слои почвы, не доступные корням растений, а также то, что по капиллярам почвы вермикомпост может поступать к поверхности и испаряться, не доходя до растений, вносить компост нужно дробно под все культуры. А количество этих дроблений зависит от сроков вегетации культур.

Например, под картофель половину дозы можно внести перед посадкой, а вторую половину – под первое окучивание; второе же окучивание провести с внесением золы (1 стакан на 1 кв. м). Под овощи длительного сбора (помидоры, огурцы, перец, баклажаны, кабачки и др.) под посадку можно внести 1/3 нормы, остальное – равными долями через 2 недели после посадки, в начале цветения, при завязывании плодов и далее продолжить через 2 недели до окончания сбора урожая, чередуя подкормку вермикомпостом с подкормкой золой. Под корнеплоды (морковь, свекла, сельдерей, редька, петрушка и др.) достаточно трех дроблений: 1/2 – под посев, 1/4 – через 2 недели после всходов, 1/4 – после полной выгонки ботвы. Капуста требует таких же дроблений, как помидоры и огурцы, но еще необходимы промежуточные подкормки настоем навоза и скошенных трав (чередовать) до конца срока вегетации через две недели. Дробное внесение подкормок поддерживает в почве активную жизнь почвенных бактерий и постоянное наличие в ней питательного биогумуса. В процессе вегетации растений подкормки вносятся под мелкое рыхление глубиной до 5 см.

Таблица

Количество внесения биогумуса по видам культур в тоннах (на 1 гектар)

Биогумус обладает высокими потенциальными запасами основных элементов минерального питания: фосфора, кальция, магния и серы. Поэтому им можно заменять внесение соответствующих минеральных удобрений. Добавление в биогумус азотных и калийных удобрений в количестве 10 г аммиачной селитры и 7 г хлористого калия или 8 г сернокислого калия на 1 кг биогумуса резко повышает его удобрительные свойства. Но даже без этих добавок биогумус показал себя как высокоэффективное удобрение. Например, на серых, лесных суглинках биогумус, внесенный под картофель в лунки из расчета 10 кг на сотку в сочетании с куриным пометом в пропорции 5:1, не уступает по эффективности традиционному минеральному удобрению.

Нормы внесения биогумуса

Какие рекомендации существуют при внесении биогумуса в почву для выращивания различных культур?

При высаживании рассады в грунт добавить 1–2 горсти биогумуса в лунку.

При высадке рассады томатов добавить 0,5–1 л биогумуса в лунку.

Под картофель внести 0,5–1 л биогумуса с каждой семенной картофелиной.

После высадки рассады огурцов почву под ними мульчировать биогумусом слоем 1–2 см.

Почву под клубникой мульчировать биогумусом слоем 1–2 см.

Почву под плодовыми деревьями не перекапывать, а ежегодно мульчировать слоем биогумуса 2–3 см.

В настоящее время сфера применения вермикомпостов для производства сельскохозяйственной продукции неуклонно расширяется. Одновременно с этим все отчетливее проявляется необходимость в разработке новых подходов для обоснования эффективности их использования. При практическом применении биогумуса как удобрения возникла проблема научного обоснования его внесения в почву.

Использование любых удобрений предполагает собой определение дозы, кратности, сроков и способов внесения, агрономической и экономической эффективности.

Несомненно, агрономическая эффективность удобрения, оцениваемая по урожайности и качеству продукции, – слагаемое многих факторов: видовой и сортовой особенности растения, характера и состояния почвы, климатических условий и, наконец, природы и свойств самого удобрения. Имеющиеся литературные данные об эффективной или оптимальной дозе внесения биогумуса под то или иное растение на одном и том же типе почвы и в одной и той же климатической зоне весьма разноречивы.

Можно встретить следующие рекомендации: минимальная доза внесения для плодородных почв – 3 т/га, для антропогенно нарушенных – 10 т/га, верхнего предела не существует, частота внесения – 1 раз в 3 года; для деградированных почв – первый раз не менее 10 т/га, в дальнейшем по 3 т/га до достижения удовлетворительного плодородия почвы. Другие экспериментаторы предлагают для улучшения и восстановления плодородия почв, повышения урожайности многолетних трав с точки зрения экологической и экономической наиболее оптимальной считать дозу биогумуса 30 т/га. И это не предел!

Известно выражение, что биогумусом почву не испортишь. Дескать, «пересолить» биогумусом почву невозможно; чем больше вносите, тем лучше. Так есть ли предел дозы биогумуса и верно ли высказывание «чем больше – тем лучше»? Ответ на эти вопросы искали и ищут как зарубежные, так и отечественные исследователи.

Классические аграрные науки оказались не в состоянии объяснить некоторые феномены, связанные с использованием вермикомпостов. Так, в лаборатории экологии почв Госуниверситета штата Огайо под руководством Клайва Эдвардса в 2000 году было установлено, что улучшение роста растений наблюдается при относительно небольшой дозе внесения биогумуса (10–20 %), большая доза внесения не дает дальнейшего улучшения роста. Увеличение содержания биогумуса приводит к уменьшению продуктивности растений. Растения, которые выращивались только в биогумусе (100 %), были значительно короче, имели маленькие листья и меньше весили, чем в контроле (стандартная коммерческая почвосмесь Metro-Mix 360, содержащая выверенное количество различных питательных веществ и микроэлементов, торф и ряд добавок).

Приведем результаты оценки прорастания, роста и урожайности помидоров, выращенных в теплице при внесении биогумуса на основе навоза в коммерческую почвосмесь.

Плоды, которые были выращены на смеси с 20 % биогумуса, весили на 12,4 % больше, чем помидоры, выращенные на контрольной смеси. Добавление в стандартную почвосмесь 10, 20, 40, 60 % биогумуса значительно увеличивало количество помидоров товарного вида. Наилучший результат был получен при добавке 20 % вермикомпоста, где маленьких плодов товарного вида было всего 3 %, средних – 17 %, больших – 80 %. В то же время в контроле маленьких помидоров товарного вида было 34 %, средних – 25 %, больших – 41 %.

Подобные результаты были получены и в открытом грунте учеными из других лабораторий мира.

Исследователи делают вывод, что биогумус, произведенный из навоза, имеет огромный потенциал при использовании его в качестве добавки к почвосмесям, предназначенным для применения в теплицах. Он может быть использован в небольших количествах (20 % по объему) для увеличения продуктивности помидоров. Увеличение содержания биогумуса приводит к уменьшению продуктивности растений. Это яркий пример того случая, когда «больше – не всегда лучше». Такой эффект может быть связан с рядом неизвестных факторов. Однако значительное увеличение роста растений при добавлении 20 % биогумуса может быть обусловлено оптимальным сочетанием физико-химических свойств или присутствием биологически активных субстанций.

Пабло Идальго с соавторами подтвердили, что комбинация копролитов червей с обычной почвосмесью является лучшей средой для выращивания рассады огурца, нежели использование чистого биогумуса. Внесение копролитов в обычную почвосмесь положительно влияло на все стадии выращивания огурцов: прорастание семян, развитие, рост, цветение и плодоношение.

Jim Metzger и D. C. Kiplinger Chair также обнаружили положительный эффект 10–20 % биогумуса, внесенного в обычные почвосмеси, на выращивание рассады цветов. Эффект биогумуса проявлялся на всех этапах: прорастания, роста на ранней стадии, цветения и плодоношения растений. Был сделан вывод, что внесение биогумуса при выращивании рассады может помочь сохранить урожай даже после того, как растение было высажено в грунт, то есть в отсутствие биогумуса.

Подобного рода эксперименты были проведены в теплице научно-экспериментальной базы СибНИИТ с культурой огурца сорта «Вязниковский». Рассаду выращивали на верхнем (пахотном) слое дерново-подзолистой почвы с добавлением различных доз биогумуса: 10, 25, 50 и 70 % от общей массы субстрата. Результаты фенологических наблюдений показали преимущество низких доз биогумуса, не превышающих 20–25 % от общей массы грунта. Максимальная статистически достоверная прибавка массы корней и зеленой массы рассады огурцов была получена в варианте с 25 % биогумуса и составила 31–41 % в сравнении с двумя контролями (№ 1: почва + NPK, № 2: почва + NPK + торф). Положительное воздействие на биомассу огурцов обеспечило и 10 %-ное внесение биогумуса в почву. Этим двум вариантам соответствовали и достоверно лучшие показатели по количеству листьев и цветков. Внесение в почву свыше 25 % биогумуса привело не только к замедлению роста огурцов, но и к резкому подавлению формирования ими цветков.

Результаты агрохимического анализа показали, что с увеличением дозы биогумуса соответственно повышалось содержание в почве подвижных форм питательных элементов. При этом уровень обеспеченности почвы элементами питания в вариантах опыта с 10 и 25 %-ным внесением биогумуса был, практически, на уровне контроля № 2. На основании этого был сделан вывод, что эффективное воздействие биогумуса на развитие огурцов обусловлено не только уровнем питательных элементов биогумуса, но и наличием в нем биологически активных веществ – стимуляторов роста растений.

Небольшие дозы биогумуса оказывали положительное влияние и на активность сапрофитной микрофлоры почвы. Дозы биогумуса, превышающие 25 % от общей массы грунта, отрицательно сказались на численности микрофлоры. Максимальное количество микроорганизмов было обнаружено в варианте с внесением 25 % биогумуса. Дальнейшее увеличение дозы биогумуса привело к угнетению почвенной микрофлоры, что выразилось в сокращении ее общей численности в десятки раз, несмотря на постепенное увеличение содержания элементов питания.

При внесении биогумуса в дозах, превышающих 25 %, уменьшалось количество нитрификаторов, денитрификаторов и, особенно, фосфатредуцирующих бактерий. Таким образом, результаты проведенных исследований свидетельствуют о необходимости строгой дозировки биогумуса при его использовании в виде органического удобрения при выращивании овощных культур в закрытом грунте. Оптимальным следует признать внесение в почву 10–20 % биогумуса по физической массе, поскольку такие дозы биогумуса наилучшим образом влияют на рост вегетативной массы и цветение огурцов, а также обеспечивают наибольшую активность сапрофитной микрофлоры почвы.

Данные результаты указывают на необходимость дальнейших и более глубоких исследований биогумуса, включая его влияние на рост растений в открытом грунте, а также на необходимость исследования экономической эффективности биогумуса при больших масштабах выращивания сельскохозяйственных культур.

В этом аспекте примечательны опыты российского исследователя И. Ю. Винокурова.

Отрицательные величины Бэфф. означают рост распространения болезней в вариантах опыта по сравнению с контролем, положительные – уменьшение. Результаты исследований показали, что внесение минеральных удобрений способствует распространению ринхоспориоза, а внесение навоза – темно-бурой пятнистости. Вермикомпост в дозе 5 т/га подавляет развитие всех болезней растений по сравнению с контролем.

Были также проведены исследования по изучению влияния различных доз вермикомпоста на продуктивность и фитопатологические параметры агроэкологической системы. Так, например, внесение вермикомпоста в дозах 3 т/га и 5 т/га вызывает экстремальные изменения всех параметров агроэкологической системы. Внесение 3 т/га вермикомпоста сопровождается синхронным изменением всех наблюдаемых параметров системы. Максимуму продуктивности соответствуют минимумы биологической эффективности по всем фитопатологиям. Для контрольного варианта, когда вермикомпост не вносился, продуктивность ячменя составила 60,4 ц/га.

И. Ю. Винокуров считает, что в качестве управляющего параметра следует рассматривать скорость нитрификационных процессов. Система при этом может эволюционировать в двух различных направлениях: достигать высокой продуктивности за счет потери плодородия или воспроизводить плодородие за счет снижения продуктивности. При переходе от малых доз вермикомпоста к средним может происходить переключение указанных режимов.

Такое явление, когда обнаруживается сильное воздействие при малых дозах, которое утрачивается при средних и опять восстанавливается при больших дозах, в биофизике называют парадоксальным эффектом. В этой связи с вермикомпостом могут быть связаны перспективы возможности оказывать управляющее воздействие на агроэкологические системы.
Приведенные результаты указывают на то, насколько неоднозначен ответ на вопрос о дозе вносимого вермикомпоста для повышения продуктивности растений. Применение биогумуса как биологически активного органического удобрения требует дальнейших исследований для определения оптимальных доз его внесения под конкретные культуры и при возделывании их на тех или иных почвах.

Применение биогумуса при выращивании садово-огородных и декоративных культур

Перед посадкой семян приготовить смесь, состоящую из 20 % биогумуса и 80 % почвы или песка (возможно приготовление смеси из почвы и песка, что зависит от вида растения). По истечении срока прорастания (он также зависит от вида растения) пересадить растение в почву на улицу или в больший горшок. При этом лучшим вариантом будет проращивание растения в картонном стаканчике с использованием биогумуса. Это позволит полностью избежать «стресса» растения при пересадке благодаря тому, что микрофлора, присутствующая в биогумусе, чрезвычайно активна. Она, во-первых, положительно влияет на рост самого растения, во-вторых, поможет разложить стаканчик в почве на простые органические соединения, что упростит рост корней растения.

Кстати, размножение и распространение в почве микрофлоры из биогумуса почти всегда пропорционально росту корней и наиболее активным является как раз возле корней. При этом микрофлора, присущая биогумусу, представляет собой несколько сообществ почвенных микроорганизмов, задачей которых является разложение сложных комплексных органических веществ на более простые, которые затем и усваиваются растением.

Применение биогумуса для цветов в горшках и вазонах

Гумусное удобрение дает отличные результаты в декоративном цветоводстве. Оно способствует более ранней выгонке рассады, лучшей ее приживаемости, обильному и пышному цветению цветочных культур, увеличению диаметра цветков, прироста их на кустах.

При выращивании цветов в горшках биогумус обеспечивает растениям длительный запас питательных веществ, которые расходуются в течение долгого времени.

Биогумус смягчает стресс растений при пересадке в более крупные горшки: они не болеют, быстрее адаптируются и начинают цвести. Биогумус необходимо добавлять в посадочную смесь.

Водный настой биогумуса

Водный настой (вытяжку) биогумуса используют для замачивания семян, полива рассады, комнатных растений и огородных культур. Лучше всего делать вытяжку из свежего вермикомпоста: 1 стакан сухого гумусного удобрения размешать в ведре воды и дать отстояться в течение 24 часов. Готовность вытяжки определяется очень просто – на дно выпадет осадок и останется жидкость чайного цвета. Характерным признаком жидкости является отсутствие запаха.

Осадок можно использовать для подкормок комнатных цветов. Кроме того, его можно внести в почву, поскольку в нем еще есть живые коконы.

Полученным настоем замачивают семена капусты, огурцов, томатов на 12 часов. Всхожесть семян возрастает до 96 %.

Для полива растений приготовленный исходный раствор надо дополнительно разбавить в следующем соотношении: 1 стакан раствора на 2 стакана воды. Следует поливать им рассаду, а позже все огородные культуры и плодовые деревья. Выход продукции увеличивается при этом примерно на 33 %, а сроки созревания сокращаются на 10–15 суток.

Эффективно опрыскивание растений настоем биогумуса. Опрыскивают плодовые деревья и кустарники после цветения, при опадании завязи, в период роста плодов и закладки цветочных почек (в начале августа). При опрыскивании плодовых деревьев и кустов настоем биогумуса в комбинации с мульчированием почвы под кронами биогумусом слоем в 1–2 см их плодоношение становится регулярным.

Такой метод использования гумуса благотворно сказывается на плодовых кустарниках: крыжовнике, смородине, малине, а также виноградной лозе. Трехкратное опрыскивание цветочных культур с интервалом в одну неделю ускоряет цветение на 1,5 недели, а опрыскивание томатов 50 %-ной водной вытяжкой биогумуса резко снижает поражение их мучнистой росой.

«Гумистар» из биогумуса

«Гумистар» – это комплекс натуральных экологически чистых и безопасных питательных элементов, гуминовых веществ, стимуляторов роста и развития растений. Его использование оказывает положительное действие на процессы роста, обмена и фотосинтеза, что способствует повышению урожая самых различных сельскохозяйственных культур. Препарат содержит в себе все компоненты вермикомпоста в растворенном состоянии: гуматы, фульвокислоты, аминокислоты, витамины, природные фитогормоны, микро– и макроэлементы и споры почвенных микроорганизмов. Бактерицидные свойства препарата обусловлены присутствием бактериостатических белков, выделяемых тканями самого дождевого червя, и антибиотиков, выделяемых симбионтными микроорганизмами, находящимися в кишечнике дождевого червя, в процессе вермикультивирования.

«Гумистар» позволяет производить высококачественную и экологически чистую сельскохозяйственную продукцию и снижать потери при ее хранении.

Перечислим основные свойства «Гумистара» («Грин-ПИКъ»):

• повышает всхожесть и энергию прорастания семян;

• стимулирует корнеобразование у растений;

• способствует быстрому укоренению черенков;

• стимулирует рост и ускоряет развитие растений;

• повышает иммунитет растений;

• уменьшает содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции;

• увеличивает содержание сахаров, белков и витаминов в плодах и овощах;

• способствует более долгому сохранению свежесрезанных цветов;

• устраняет хлороз, стимулирует развитие и, особенно, цветение комнатных растений.

Результаты исследования «Гумистара»

В период с 7 по 14 ноября 2005 года проведено наблюдение за состоянием проростков семян пшеницы под действием жидкой подкормки для растений «Гумистар», в однократной повторности, в лабораторных условиях.

Были взяты две навески семян пшеницы, по 10 г каждая. Перед посевом одни семена были замочены в течение суток в растворе «Гумистара» (2 колпачка на 1 л воды), другие – в водопроводной воде.

Посев проведен в чашки Петри на увлажненную фильтровальную бумагу, проращивание – в термостате при постоянной температуре 25 °C. Доращивание происходило в условиях искусственного освещения в теплом помещении.
Наблюдения показали, что семена, обработанные «Гумистаром», имели более крепкие проростки и отличались большим количеством корешков. Проростки были более высокими и в условиях искусственно созданного стресса – недостатка влаги и высокой температуры окружающего воздуха – продолжили развитие, в то время как проростки из необработанных «Гумистаром» семян погибли.

Промышленное вермикомпостирование

При проектировании вермихозяйства надо исходить из его профиля, т. е. будет ли это хозяйство выращивать только маточное поголовье червей или также будет заниматься промышленным производством копролита и биомассы червей.

Идея промышленного культивирования дождевых червей принадлежит американскому врачу Баррету. На собственной ферме он занимался разведением червей с целью повышения доходности своего хозяйства. Он исходил из понимания необходимости полнейшей утилизации всех органических отбросов, образующихся в хозяйстве (отходов кухни, сада, огорода, а также опавшей листвы и тому подобных органикосодержащих отходов) и использования их в качестве корма дождевым червям.

Червей он выращивал в деревянных ящиках, заполненных землей, навозом и отходами. Урожайность их была высокой – до 3000 особей в одном кубическом футе, что, по его расчетам, соответствует плотности популяции 345 млн. особей на 1 га (в перерасчете на массу биомасса, при условии, что 4–5 особей весят 1 г, равна 69–86 т/га).

Полупромышленная технология разрабатывалась с 1975 года итальянскими исследователями. Для культивирования червей они использовали пленочную теплицу туннельного типа. Такие теплицы, по их мнению, весьма удобны, дешевы, позволяют без особых помех создавать необходимые условия для круглогодичного воспроизводства червей.

Условия для культивирования:

• длина туннеля – 40 м, ширина – 5 м;

• пол покрыт галькой (щебнем);

• на полу размещаются три лотка длиной 33 м и шириной 1 м;

• пол и стенки лотков выложены из кирпича;

• высота кирпичных бортов каждого лотка равна 27 см;

• общая площадь трех лотков равна 100 м2;

• между лотками имеются два прохода для проезда тачки.

Кроме того, в вестибюле туннеля размещались также сепаратор для отделения червей от субстрата, ящик для инвентаря, тачка для перевозки субстрата внутри туннеля. В самих теплицах лотки с субстратом и червями (культиваторы) можно разместить в два-три яруса на стеллажах – и площадь поверхности культивирования утроится.

По мнению итальянских исследователей, можно получать с 1 м2 до 100 кг биомассы червей в год. Для этого изымать их из субстрата следует не дважды в год, а через каждые два месяца культивирования.

В настоящее время в мире используется большое количество различных подходов для переработки органических отходов с помощью дождевых червей. При этом используются как простые, требующие больших затрат человеческого труда, так и полностью автоматизированные системы с одним оператором. Можно выделить несколько типов таких систем: навалы, ложи, корзины, реакторы.

Первые коммерческие системы вермикомпостирования появились в США в начале 90-х годов прошлого века. Первой среднего масштаба системой был так называемый «Worm Wigwam». Ее придумал Джон Горман-Саваж.

Примерно в то же время в Канаде была изобретена еще одна система большего масштаба. Ее изобретателем был Ал Эген – владелец «Оригинальных вермитехнологий» в Торонто.

Перед тем как заняться переработкой большого количества органики с помощью червей, необходимо учесть следующие факторы: количество сырья, которое необходимо переработать; объем финансирования; место расположения вермихозяйства; климат и метеоусловия; оборудование, необходимое для процесса переработки органики.

Управление средними и крупными системами вермикомпостирования включает в себя, кроме всего прочего, соблюдение температурных режимов, так как большие системы в ходе работы выделяют гораздо больше тепла, получаемого при разложении органических отходов, а также дольше его удерживают.

В качестве методов понижения температуры применяют следующие: добавление воды, включение фенов в системе или возле нее, уменьшение добавляемого для переработки сырья. При этом оператор должен следить за количеством солнечного света, попадающего в систему.

Навалы

Навалы представляют собой обычные длинные кучи органических отходов. Их можно использовать как в помещениях, так и вне их. Среди недостатков данной системы можно выделить следующие:

1) система требует большой площади земли или больших помещений;

2) в северных широтах в зимний период такой метод достаточно сложно применять;

3) затруднен процесс добычи биогумуса (вермикомпоста) из смеси биогумуса с червями (особенно при большом количестве перерабатываемого материала).

В данном случае рекомендуется использовать вермикомбайн – машину для отделения червей и их коконов от биогумуса.

Клиновая система

Это модифицированная система навалов, которая гораздо менее требовательна к площади и более проста при получении биогумуса, поскольку в данном случае нет необходимости отделять червей от вермикомпоста.

Органические материалы сваливаются слоями до тех пор, пока не образуется навал с углом наклона в 45 градусов. Такие кучи можно размещать как в закрытых помещениях, так и на воздухе. Однако в последнем случае, чтобы избежать потери питательных веществ, необходимо накрывать кучи брезентом или слоем компоста.

Для того чтобы получился навал шириной 1–3 м, используется фронтальный транспортер, длина кучи при этом может быть различной, ограниченной лишь размерами участка земли. Навал необходимо начинать со слоя органического материала толщиной 40–60 см по всей длине на одной из сторон.

На каждые 30 см2 площади навала добавляют до 1,5 кг червей. Один раз в неделю добавляют новый слой органики толщиной 6–10 см (в холодное время года добавляют слой толщиной 10–20 см). Когда толщина навала составит примерно 1 м, рядом начинают делать следующий. При этом в течение некоторого времени (обычно несколько дней) черви обязательно мигрируют в новый навал в поисках пищи, после чего можно собрать биогумус из переработанного навала.

Второй навал также доводится до толщины и высоты первого, а затем начинают новый и так далее. Движение червей будет происходить перпендикулярно навалам до тех пор, пока вы не дойдете до противоположной границы территории, а затем не продолжите те же действия в противоположном направлении. При соблюдении вышеприведенных рекомендаций первый навал будет переработан через 2–6 месяцев в зависимости от начального количества червей и вносимого органического материала.

Ложа, корзины и ящики

Эта система используется, пожалуй, наиболее широко как крупными производителями, так и частными домовладельцами. Вермикомпостирование в больших масштабах на открытом воздухе требует некоторого покрытия для того, чтобы уберечь червей от дождя и попадания прямых солнечных лучей. Кроме того, этот способ требует достаточно больших трудозатрат, поскольку приходится добывать биогумус вручную.

Технология в данном случае следующая: рассчитывают количество лож, определяют площадь участка для их размещения (проводя разметку территории, нужно проверить, нет ли на ней следов крота) и необходимый объем субстрата для питания червей, обеспечивают постоянное наличие субстрата и воды.

Участки для буртования и ферментации субстрата должны находиться на территории хозяйства или вблизи него. Желательно также предусмотреть пути транспортировки субстрата к ложам. Ложа лучше располагать на участках с определенным уклоном для обеспечения хорошего стока воды во время дождей и исключения образования луж. Кроме того, желательно, чтобы подстилающая почва была песчаная или каменистая.

Дождевые черви очень боятся ветра, поэтому следует выбирать места, защищенные от него, или огораживать вермихозяйство насаждениями деревьев и кустарников.

Площадь земельного участка можно разделить на три зоны.

Зона накопления, подготовки и хранения субстрата располагается в нижней части участка с целью предотвращения попадания дождевых вод из данной зоны в зону производства копролита.

Зона производства копролита занимает основную часть участка. В ней располагаются ложа для выращивания вермикультуры и производства копролита, а также источник воды. По схеме, предложенной американскими исследователями, черви содержатся на бетонированных площадках в траншеях шириной 2 м и глубиной 0,3–0,4 м, в ложах площадью 2 м2 (2ґ1) и высотой 15–30 см. Длина площадок или траншей зависит от размеров участка.

Ложа изготавливаются из металлической оцинкованной сетки с ячейками размером 15ґ15 мм. В ложе могут находиться 50–100 тыс. особей различного возраста и коконы. Ложа размещают секциями длиной до 50 м с расстоянием между ними 0,5–0,8 м. Две секции образуют сектор. Расстояние между секторами – 2,5–3 м.

Можно применять оригинальные конструкции, разработанные для конкретных условий региона или хозяйства.

При промышленном разведении червей целесообразно максимально механизировать трудоемкие процессы.

Зона обслуживания имеет навесы для подготовки и складирования копролита, подготовки биомассы, хранения техники и инвентаря, лабораторно-бытовой блок (передвижной вагончик). Хозяйство должно иметь трактор для транспортировки субстрата и готовой продукции, экскаватор с ковшом, вибросита различной конструкции с ячейками размером до 5 мм, ящики, лотки и другую тару для транспортировки червей, полиэтиленовые мешки, грабли, тачку, вилы на длинной ручке с закругленными на концах зубьями, лопаты, шланг из синтетического материала длиной 20 м и диаметром 20–25 мм, сепаратор для отделения копролита от червей, деревянные колышки и т. п. Для определения кислотности субстрата необходимы рН-метр (иономер) или лакмусовая бумага, а для измерения температуры – почвенные термометры длиной около 60 см.

Ведением хозяйства средней величины, состоящего из 350–400 лож размерами 2ґ1 м, может заниматься один человек, работая 8 часов в день (40 часов в неделю). Такое хозяйство при условии ведения в соответствии с предлагаемыми рекомендациями через 18 месяцев после его закладки будет в состоянии производить около 200 т копролита и 0,4 т биомассы червей в год.

Реактор

Этот метод представляет собой ряд лож с сетчатым дном. Органический материал ежедневно укладывается слоями поверх сетки, а затем тонкий слой готового биогумуса соскабливается со дна ряда лож и падает в ящики, размещенные под ними. Эти системы могут быть очень простыми с применением ручного труда, а также могут быть полностью автоматизированы с мониторингом влажности и температуры. Максимальной эффективности они достигают при применении в закрытых помещениях.

Самым маленьким образцом такой системы на рынке США является «Worm Wigwam». Эта система доказала свою рекордную эффективность и используется по всей территории США в школах, университетах, колледжах, офисах и военных базах. Вигвам сделан из переработанного пластика, размер его – около 1 м в диаметре и 1 м в высоту. Внутри на высоте 48 см от земли находится гальванизированная стальная сетка. Для помещения, в котором происходит процесс вермикомпостирования, соответственно, остается 52 см, а внизу находится ящик для хранения готового биогумуса. Снаружи имеется ручка, которая приводит в движение брусок, извлекающий тонкий слой готового биогумуса из-под сетки и над ней. Все это сооружение подогревается и изолируется для того, чтобы достичь оптимального годового выхода продукта.

В реактор добавляют около 16 кг червей, которые за год перерабатывают около 4 т органических отходов, в зависимости от материала. Оптимальная эффективность этого метода достигается при применении нескольких реакторов, чтобы увеличить пропускную способность вермихозяйства.

Дождевые черви и экология

Дождевые черви – биотесты

Огромное количество химических веществ, используемых в сельском хозяйстве в виде пестицидов, гербицидов и удобрений, а также промышленные выбросы предприятий привели к значительному загрязнению окружающей среды. Учитывая, что ежегодно в мире разрабатываются и затем производятся десятки новых веществ, не свойственных живой природе, совершенно невозможно предугадать их токсическое воздействие на окружающий мир и человека. Поэтому особо остро встают вопросы комплексного изучения экологии окружающей среды.

Традиционно для эколого-токсикологической оценки территорий применяют химико-аналитические методы. Они дают как бы «моментальный снимок» картины загрязненности определенных объектов (вода, почва, донные отложения и т. д.) конкретными токсикантами. Однако они не могут отразить состояние экосистемы в целом, оценить весь спектр загрязнителей и их взаимодействие друг с другом (эффект «коктейля»). Кроме того, большими недостатками этих методов является их высокая трудоемкость, необходимость приобретения высокоточного, дорогостоящего аналитического оборудования. При этом выявление спектра загрязнителей компонентов окружающей среды зачастую не позволяет судить об их токсичности для теплокровных животных и человека. Для многих химических веществ не разработаны гигиенические нормативы (предельно-допустимые концентрации, пороговые дозы и т. п.), по которым можно оценить степень воздействия на человека. Для интегральной оценки воздействия поллютантов на агроценозы более применимы биологические методы с использованием специально выбранных животных-биотестов.

Биотестирование позволяет определить интегральную токсичность проб с анализируемых территорий, оценить эколого-токсикологическое состояние агроценозов и возможное влияние на человека.

Суть этого метода заключается в определении действия токсикантов на специально выбранные организмы в стандартных условиях с регистрацией различных поведенческих, физиологических или биохимических показателей. Биотестирование широко применяется для контроля качества природных и токсичности сточных вод, при проведении экологической экспертизы новых технологий очистки стоков, при обосновании нормативов предельно-допустимых концентраций загрязняющих компонентов.

Тест-животных обычно выбирают среди наиболее чувствительных к загрязняющим компонентам видов. Другое важное требование заключается в том, что воздействие токсиканта на животное должно вызывать ответную реакцию. Знание механизмов специфического токсического действия позволяет ослаблять или усиливать действие токсиканта с помощью специально подобранных фармакологических средств. Если последние обладают селективностью, то в ряде случаев становится возможным с помощью тест-объектов не только обнаружить токсический эффект, но и произвести групповую идентификацию токсиканта. Усиление действия с помощью фармакологических средств позволяет снизить порог обнаружения токсиканта, не прибегая к его концентрированию (прием, обычный при инструментальном физико-химическом анализе примесей).

По чувствительности и степени изученности среди других тест-объектов выделяют дафний (D. magna, D. рulex), несколько видов микроскопических одноклеточных зеленых водорослей из класса протококковых (сценедесмус Scenedesmus quadricauda, хлорелла Chlorella sp.) и пять-шесть видов рыб, как аквариумных (гуппи, данио-рерио), так и мелких аборигенных (голец, гольян). Каждый из этих объектов имеет свои преимущества и ограничения, и ни один из организмов не может служить универсальным «тестером», одинаково чувствительным ко всем загрязняющим веществам. С другой стороны, нецелесообразно бесконечно расширять круг биологических тест-объектов. Опыт токсикологического нормирования показывает, что при использовании этих видов биотестированием может быть охвачено более 80 % подлежащих контролю загрязняющих воду химикатов.

Для биотестирования почвенных образцов чаще всего применяют дождевых червей, олигохет (кольчатых червей) и различных насекомых. В Германии за период 1996–2001 гг. было апробировано более 20 биотестов с целью определения наиболее чувствительных и адекватных. В зависимости от того, какая функция почвы оценивается, используют тот или иной биотест. В этом списке биотестов дождевые черви выступают в качестве индикаторов функции почвы как естественной среды обитания. Такими тестами являются тест на острую токсичность (acute toxicity), репродуктивный тест (reproduction), тест на биомассу (biomass). Эти тесты прописаны в стандартах ИСО 11268–1, ИСО 11268–2, ИСО 11268–3 и EPA OPPTS 850.6200. Показано, что репродуктивный тест является более чувствительным, нежели тест на острую токсичность. По мнению экотоксикологов, репродуктивный тест является ведущим в списке рекомендуемых для оценки почвы.

Биотестирование проводят для определения интегральной токсичности почвы с целью проверки соответствия качества почвы нормативным требованиям. Исследуемая почва не должна оказывать острого и хронического токсического действия на тест-объекты.

Промышленные линии навозного червя используются для круглогодичной переработки органических отходов. Культуру дождевых червей выращивают в деревянных или пластмассовых ящиках, находящихся в теплом помещении, не содержащем токсических паров или газов. Оптимальная температура для культивирования дождевых червей и биотестирования – 18–24 °C, освещенность – 200–400 лк. Для выращивания дождевых червей используют смесь навоза крупного рогатого скота с растительными отходами.

Биотестирование проводят в деревянных или пластмассовых ящиках размером 30ґ30 см и высотой 15–20 см. Ящики должны иметь снизу дренажные отверстия для слива излишков воды. Тестируемую и контрольную почву помещают в ящики и увлажняют отстоянной водопроводной водой до влажности 75–85 %. В качестве контроля используют почву с территории заповедника или лесного массива, заведомо не содержащую токсичные вещества. Методика основана на определении выживаемости и поведенческих реакций дождевых червей при воздействии токсических веществ, содержащихся в тестируемой почве по сравнению с контролем.

Кратковременное биотестирование (screening test) – до двух суток – позволяет определить острое токсическое действие почвы на дождевых червей по их выживаемости и поведенческим реакциям. Показателем выживаемости служит среднее количество тест-объектов, выживших в тестируемой почве или в контроле за определенное время. Критерием токсичности является гибель 50 % (и более) дождевых червей за двое суток в тестируемой почве по сравнению с контролем. Показателем поведенческих реакций тест-объектов является скорость зарывания в субстрат. Критерием токсичности является отсутствие зарывания дождевых червей в тестируемую почву, активное ползание по поверхности земли и попытки к выползанию из ящика (avoidance test). Этот прием (тест на избегание) хорошо известен всем червоводам при выборе субстрата для культивирования червей. Достоинством скринингового теста являются высокая чувствительность, надежность, простота постановки, экономия времени и средств. Он достаточно сильно коррелирует с репродуктивным тестом.

Длительное биотестирование – до 30 суток – позволяет определить хроническое токсическое действие почвы на дождевых червей по снижению их выживаемости и плодовитости. Показателем выживаемости служит среднее количество тест-объектов, выживших в тестируемой почве в течение биотестирования. Показателем плодовитости – среднее количество молоди (включая и количество коконов, умноженное на два, т. е. число зародышей) в пересчете на одну особь выживших дождевых червей.

Однако не всегда реакция дождевых червей на загрязненную почву или субстрат может быть оценена по указанным выше критериям. Порой и опытные червоводы приходят в ужас при виде червей-уродцев (а может быть, мутантов?). Что явилось причиной появления таких червей, без специальных исследований сказать невозможно.

Большое значение метод биотестирования на дождевых червях приобретает при оценке результатов рекультивации (биоремедиации) территорий, загрязненных токсичными химическими веществами. Биотестирование позволяет достаточно быстро и эффективно оценить интегральную токсичность почвы до, во время и после биоремедиации, оценить эффективность технологии биоремедиации, а также показать, что продукты разложения поллютантов являются малотоксичными для окружающей среды. Это обеспечивает оперативный контроль за экологической безопасностью технологий, применяемых для биоремедиации.

Не менее важным аспектом использования дождевых червей в качестве биотестов мог бы стать выбор наименее токсичных пестицидов, от которых, к сожалению, современное сельское хозяйство пока не может отказаться. Однако на сегодня данный тест не внесен в список тестов, используемых при токсикологической оценке пестицидов. Согласитесь, это вопиющий факт, если вспомнить, что дождевые черви являются жертвами применения пестицидов. А чем это чревато для почвы и, в конечном итоге, для человека – не является секретом.

Биодеградируемая пленка – альтернатива пластику

Загрязнение окружающей среды упаковочным материалом – одна из главных экологических проблем современности. Появление биодеградируемых пленок станет спасительным для всего человечества, так как решит проблему загрязнения окружающей среды упаковочными материалами, которые, как известно, занимают лидерство в бытовых и промышленных отходах. Биодеградация и рециклинг упаковочных материалов в недалеком будущем может стать спасительной альтернативой и для большинства компаний пищевой промышленности, вынужденных тратить немалые суммы на пластик.

Компания Innovia сообщила, что для упаковки пищевых продуктов она будет использовать пленку NatureFlex, произведенную из восстановленной целлюлозосодержащей пульпы. Эта пленка соответствует европейским стандартам и стандартам США, сертифицирована и может применяться в промышленности и быту. Она легко поддается компостированию.

Пленка NatureFlex зарекомендовала себя с хорошей стороны и по чисто технологическим критериям: она удобна на стадии упаковки, термоустойчива в диапазоне температур 70–200 °C. Это означает, что такая пленка может быть использована на упаковочном конвейере без потери своих свойств.

Пленка NatureFlex прочнее других биополимеров, не электризуется, что делает ее достойным заменителем пластика.

Innovia заявила, что она разработала формулу на биодеградируемое покрытие пленки, которое придаст ей специальные свойства, необходимые при упаковке тех или иных продуктов питания.

Компания занимается также разработкой металлизированной пленки NatureFlex, которая в настоящее время проходит испытания на компостируемость и биодеградируемость. Быть может, со временем эта пленка станет «деликатесом» для технологических линий дождевых червей.

Утилизация пивной дробины дождевыми червями

Солодовая дробина образуется как остаток после отделения жидкой фазы – пивного сусла – в процессе фильтрации затора. Дробина состоит из жидкой (45 %) и твердой фаз (55 %). Твердая фаза дробины содержит оболочку и нерастворимую часть зерна. Состав дробины зависит от качества солода, количества несоложенного сырья, а также сорта изготовляемого пива.

На предприятиях пивоваренной промышленности России (более 400 предприятий) ежегодно скапливается большое количество дробины влажностью 70–80 %, которая содержит в среднем более 20 % сухих веществ с высоким уровнем протеина (12–15 %), превышающем почти в 3 раза его содержание в ячмене. Традиционно пивоваренные заводы России отличаются от таковых в развитых странах, где в технологической цепочке заложена операция по сушке пивной дробины. Пивная дробина там является полноценным продуктом производства и находит широкое применение.

В то же время на полигонах пивоваренных предприятий России в настоящее время скопились сотни тысяч тонн пивной дробины. Эта смесь растительных и микробных белков, сложных углеводов, органических кислот и других веществ, складированная на открытых площадках и в котлованах полигонов, уже на третий день выделяет в биосферу ядовитые продукты гидролиза и гниения (в том числе газы с дурными запахами – скатол, индол, аммиак). В таком состоянии отходы способны лежать в «могильниках» до 50 лет, активно загрязняя биосферу своими выделениями. Химические продукты распада, постепенно проникая в почву, отравляют грунтовые воды, земли становятся непригодными к хозяйственному использованию на десятки лет (причем с непредсказуемыми экологическими последствиями).

Трудно признать удачной идею простой утилизации пивной дробины на полигонах. Во-первых, это негативно влияет на экологию; во-вторых, согласно закону «Об охране окружающей среды», негативное воздействие на окружающую природную среду является платным.

Степень вредного воздействия пивной дробины на природную среду котируется как очень низкая, при которой экологическая система практически не нарушена.

Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (ПНООЛР) включает характеристику мест временного хранения (накопления) отходов у индивидуального предпринимателя или юридического лица, обоснование количества временного хранения (накопления) отходов у индивидуального предпринимателя или юридического лица и периодичности вывоза отходов. До момента транспортировки отходов пивной дробины на полигон она хранится на промплощадке предприятия. Нарушение предельного количества временного накопления на территории предприятия, сроков вывоза отходов сопряжено с наложением штрафных санкций. Внесение платы за загрязнение окружающей природной среды не освобождает природопользователей от выполнения мероприятий по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, а также от возмещения в полном объеме вреда, причиненного окружающей природной среде, здоровью и имуществу граждан, народному хозяйству загрязнением окружающей природной среды.

Плата за услуги по сбору, переработке, обезвреживанию отходов также должна стимулировать производителей, владельцев (распорядителей) отходов на деятельность по использованию отходов как самостоятельно в виде вторичного сырья, так и по передаче отходов другим субъектам для их использования. Вторичное сырье – отходы, которые могут повторно использоваться в хозяйственной деятельности в настоящее время или в ближайшей перспективе с учетом технических возможностей и экономической целесообразности. Плата (тарифы) за услуги по сбору, переработке, обезвреживанию и размещению отходов определяется в зависимости от видов отходов, технической возможности и экономической целесообразности соответствующих мероприятий, экологической обстановки и хозяйственных интересов территории. Следует указать, что далеко не все полигоны принимают на захоронение отходы, которые могут повторно использоваться в хозяйственной деятельности, и затраты на перевозку оказываются поэтому весьма велики.

Пивоваренные заводы заинтересованы в продаже пивной дробины, особенно в теплый период года, когда она подвержена интенсивному разложению с массой неблагоприятных эффектов. Сбыт пивной дробины осуществляется по договорной цене.

Следовательно, пивоваренным заводам экономически невыгодно отправлять пивную дробину на свалку. Остается одно: такие отходы следует перерабатывать самостоятельно или продавать другим организациям. Однако желающих приобрести пивную дробину у пивоваров мало. Причина – незнание всего потенциального спектра ее применения, слабая технологическая оснащенность. Ежегодно на пивоваренном заводе средней мощности уходит в отходы 35000 тонн пивной дробины. При таких масштабах умелое и бережное использование отходов и побочных продуктов не только может дать ощутимый доход переработчику этих отходов, но и устранить угрозу загрязнения окружающей среды.

Создавшаяся экологическая ситуация в стране остро требует решения вопроса утилизации отходов пивоваренного производства. Утилизации многотонных отходов пивной дробины посредством ее превращения в органическое удобрение и мелиорант почв – важная сфера в решении проблемы. В этом аспекте вызывает интерес технология производства высокоэффективного удобрения (КМН – компост многоцелевого назначения) путем аэробной твердофазной ферментации пивной дробины, разработанная Всероссийским НИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель.

В Институте водных и экологических проблем ДВО РАН (Хабаровск) разработан способ утилизации пивной дробины посредством микробной закваски-биоактиватора и компостных червей Eisenia fetida. В результате получен вермикомпост с высокой степенью гумификации и большим содержанием бациллярного и актиномицетного сообщества.

Применение биоактиватора и компостных червей для переработки промышленных отходов пивной дробины с целью получения компостов открывает широкую перспективу для одновременного решения двух проблем: охраны окружающей среды и создания «экологически чистых» пищевых продуктов. Сырая свежая пивная дробина обладает фитотоксичностью и токсичностью для дождевых червей. Однако, переведенная в компост, она является прекрасным субстратом для дождевых червей, а биогумус на ее основе служит отличным удобрением для растений.

Важно отметить, что компостирование пивной дробины происходит не только искусственным, но и естественным путем, то есть без применения специальных микробных заквасок. В течение нескольких месяцев хранения пивная дробина превращается в полноценный корм для дождевых червей. Технология применения пивной дробины в вермикультивировании разработана в НИЦ ТБП (Серпухов, Московской обл.) профессором Г. А. Жариковым.

Имея животноводческие фермы и овощехранилища, вермихозяйства могут складировать пивную дробину на нужное время с целью превращения в компост. Это важный момент, поскольку хранение пивной дробины должно проводиться на специально оборудованных площадках с соблюдением всех эколого-гигиенических правил и норм, и оформляется оно по специальному разрешению.

Обезвреживание осадков сточных вод с помощью вермикультуры

Одной из многочисленных экологических проблем современной цивилизации является утилизация отходов производства и потребления, в том числе осадков сточных вод (ОСВ) городских очистных сооружений.

В России, например, за год образуется порядка 2 млн. тонн осадков по сухому весу (при исходной влажности 98 % их масса составляет порядка 100 млн. тонн). Только по официальным данным, например, в Московской области накоплено более 120 млн. тонн неутилизированных ОСВ, ежегодно эта цифра увеличивается на 14–20 млн. тонн, суммарная площадь иловых полей превысила 700 га. По оценкам специалистов ГУПР МПР России по Московской области, суммарное годовое количество образования этих отходов – около 5 млн. тонн; по оценкам ПК «Реконт», одной из организаций, специализирующихся на переработке отходов Московского региона, – не менее 14 млн. тонн, а может быть, и все 20. Количество осадков, лежащих на иловых картах оценивают от 107 до 130 млн. тонн соответственно.

Осадки городских очистных сооружений представляют собой органические (до 80 %) и минеральные (около 20 %) примеси, выделенные из воды в результате механической, биологической и физико-химической очистки. В состав ОСВ входят вещества, обладающие общетоксическим, токсикогенетическим, эмбриотоксическим, канцерогенным и другими негативными свойствами. Осадки часто содержат высокие концентрации тяжелых металлов (ТМ), а также патогенную микрофлору, яйца гельминтов. Хранящиеся на иловых картах и отвалах осадки очистных сооружений, как правило, относятся ко второму классу (высокоопасные) или третьему классу (опасные) отходов. Выделяемые ОСВ вредные газы могут превышать предельно допустимые концентрации в несколько раз, дурно пахнут. Их запах равен 4–5 баллам по шкале органолептических показателей.

Основная масса осадков складируется на иловых площадках и отвалах, создавая технологические проблемы в процессе очистки стоков. Условия их хранения, как правило, приводят к загрязнению поверхностных и подземных вод, почв, растительности. Поступая в подземные и грунтовые воды, водная вытяжка из ОСВ придает им цветность, привкусы, что негативно отражается на качестве таких вод. Эта проблема с каждым годом обостряется и требует безотлагательного решения. В России ОСВ практически полностью хранятся на территориях очистных сооружений, что превращает эти территории в очаг бактериологической и токсикологической опасности.

В настоящее время развернута работа по инвентаризации всех объектов очистки сточных вод, начиная с эффективности работы самих очистных сооружений и заканчивая положением на иловых картах. Такое серьезное значение придается проблеме не случайно. В 99 % случаев иловые карты расположены рядом с очистными сооружениями, имеющими сброс в реку, то есть расположены на берегах рек. В последние 15–20 лет на большинстве очистных сооружений очистка карт не осуществлялась, и в настоящее время они переполнены. В результате этого, во-первых, некуда сбрасывать вновь образующиеся осадки; во-вторых, при паводке очень вероятно разрушение обваловки и поступление содержимого карт в реки.

Особенно перспективным является метод, основанный на использовании вермикультуры. В качестве вермикультуры используются навозные черви. Из всех отходов коммунального хозяйства наибольшее значение имеют осадки сточных вод очистных сооружений. Активный ил, наряду с навозом крупного рогатого скота, – один из наиболее ценных субстратов для вермикомпостирования. Использование ОСВ в качестве сырья для вермикомпостирования имеет большие перспективы. В смеси с бытовым мусором его широко используют для переработки в вермикомпост за рубежом. Однако в нашей стране этот метод пока не нашел широкого применения, хотя такие работы и ведутся в ряде регионов России. Так, в Красноармейске (Московская обл.), начиная с 1995 г. в илы, перемешанные с навозом, помещается культура компостных дождевых червей («Оболенский гибрид»), которые перерабатывают данную субстанцию в биогумус. Процесс идет в специальных контейнерах в строгом соответствии с регламентом ОПР 23433262–02–95, разработанным отделом экологической биотехнологии НИЦ ТБП (Серпухов), и дает городскому зеленому хозяйству 7–10 тыс. тонн удобрения ежегодно. В других городах – Вышний Волочок (1991 г., завод ферментных препаратов), Балабаново (АО «Плитспичпром», 1993 г.), Железногорск (Красноярск-26, городские очистные сооружения, 2003 г.) – эта технология получила положительную оценку и также нашла применение.

При производстве микробиологических препаратов образуется большое количество органических отходов (осадок сточных вод, последрожжевой остаток или бражка, биошрот, гидролизный лигнин, некондиционные биопрепараты и др.), использование которых в сельском хозяйстве затруднено из-за неблагоприятных свойств этих отходов: они сильно обсеменены микробами, имеют специфический неприятный запах и пр. Предложено перерабатывать эти отходы с помощью дождевых червей.

Благодаря деятельности червей удается получать из отходов микробиологической промышленности ценное, экологически безопасное органическое удобрение. Для этого различные отходы микробиологической промышленности смешивают со свиным навозом, увлажняют, подвергают предварительной ферментации в течение 12 дней и заселяют червями. Используют культуру червей, адаптированных к осадку сточных вод, образующемуся на локальных очистных сооружениях микробиологических предприятий. Обнаружено, что черви лучше всего растут и размножаются на субстрате, состоящем из осадка сточных вод (40 %), биошрота или кукурузной шелухи (30 %), свиного навоза (20 %) и некондиционных бакпрепаратов (10 %). Переработку проводят в течение 6 месяцев, обеспечивая полив и регулярную подкормку червей. За время вермикомпостирования происходит разложение органического вещества отходов, они обеззараживаются, обогащаются ферментами и легкоусвояемыми для растений минеральными веществами. Биогумус, полученный из отходов микробиологических производств, содержит в оптимальном соотношении необходимые растениям питательные вещества, обогащен гуминовыми веществами (до 27 %), характеризуется высокой биологической активностью.

По результатам конкурса Международного фонда биотехнологий им. академика И. Н. Блохиной «Биотехнологические проекты для повышения качества жизни человека» в 2003 году серебряной медалью награждено ООО «Ставропольский экспериментальный завод» за разработку и внедрение проекта «Агробиоцентр вермикультивирования по утилизации осадков сточных вод».

Черви, поглощая ОСВ или субстраты на их основе, выделяют вместе с копролитами большое количество собственной микрофлоры, ферментов и других биологически активных веществ, которые обладают антисептическими свойствами. Они препятствуют развитию патогенной флоры, выделению зловонных газов и обеззараживают почву. Черви способны накапливать в теле тяжелые металлы и переводить их в связанные формы, недоступные для растений, что позволяет расширить спектр применения конечного продукта переработки. Этот процесс протекает без применения реагентов, что делает биологическую утилизацию экологически безопасной и не приводит к вторичному загрязнению поверхностных водоемов, грунтовых и подземных вод, почв. Технология утилизации с помощью навозных червей связана со сравнительно низкими затратами на строительство и эксплуатацию устройств для вермикомпостирования.

Большой практический интерес представляет разработанная в Италии (провинция Форли) технология переработки городских отходов вместе с илом сточных вод в стальной конусообразной башне высотой 10 м, диаметром в верхней части 2 м, в нижней – 0,5 м. Осадки сточных вод, заселенные червями, загружают сверху, в верхней части бункера их перемешивают с помощью шнека для улучшения аэрации и создания благоприятных условий для жизнедеятельности червей. В нижней, неаэрируемой части бункера собирается готовый компост. Ежесуточно на такой установке перерабатывается до тонны отходов.

Во Франции для вермикомпостирования отходов сконструирована установка в виде цилиндрической башни, состоящей из 24 пластиковых поддонов диаметром 230 см, поставленных один на другой. Поддоны заполняют субстратом и заселяют червями. Весь процесс компостирования полностью автоматизирован.

Методом вермикомпостирования перерабатываются в компост отходы в городе Капри: из 60 тыс. тонн твердых бытовых отходов и 25 тыс. тонн ила сточных вод на площадке площадью 600 кв. м получают около 30 тыс. тонн вермикомпоста.

В Великобритании также накоплен определенный опыт разведения червей. На Ротамстедтской опытной станции ведутся интенсивные исследования в области экологии дождевых червей, а также использования их для переработки различных отходов, включая ОСВ очистных сооружений.

Большой практический интерес представляют также способы, в которых дождевых червей содержат на модифицированных древесных стружках, помещенных в большие заглубленные бассейны. Сверху их орошают сточной водой. Черви съедают органику, оседающую на опилках. Таким способом производится очистка сточных вод от загрязняющих веществ.

В таких странах как Италия, Нидерланды, США широко изучают применение вермикультуры для утилизации бытового мусора и ОСВ очистных сооружений. В странах ЕЭС ежегодно производится около 6 Мт ила (по СВ), причем до 30 % применяется в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Компост на основе ОСВ может содержать до 70 % гумуса. ОСВ содержат в среднем 65–75 % органических веществ в пересчете на сухой вес, азота – 2–6 %, фосфора – 0,9–6,5 %, калия – 0,2–0,5 % и ряд микроэлементов.

По содержанию азота, фосфора и калия ОСВ не уступает навозу. Однако этот способ осложняется двумя обстоятельствами: присутствием в иле патогенных организмов и токсичных элементов. Исследования по изучению влияния ОСВ канализационных очистных сооружений на червей показали, что интактные отходы вызывают гибель исследуемых червей. Решение этой проблемы возможно при добавлении к ОСВ наполнителей в пропорциях, делающих эти субстраты витальными.

Были определены виды наполнителей и их соотношений с обезвоженными и нейтрализованными ОСВ очистных сооружений канализации г. Йошкар-Ола, к которым черви могли бы адаптироваться. Адаптационные способности анализировались по следующим критериям: биомасса червей, число генераций и качество потомства. Плотность посадки червей составляла 6 половозрелых особей на 1 дм3 субстрата. Влажность субстрата колебалась от 65 % до 70 %, рН среды – от 6,5 до 7,3 при температуре 18–22 °C. Продолжительность эксперимента составила 91 день. Опыты проводились в четырех сериях по три повторности в каждой в течение летне-осеннего сезона.

Наибольший прирост молоди и биомассы зафиксирован в субстратах, содержащих 60 % ОСВ и 40 % листового опада. Менее пригодными для жизнедеятельности червей оказались субстраты, содержащих 60 % ОСВ и 40 % торфа; 40 % ОСВ, 30 % торфа и 30 % соломы. Полученные результаты экспериментов свидетельствуют о возможности использования червей для переработки ОСВ.

Данные анализов содержания тяжелых металлов в ОСВ после цеха обезвоживания и нейтрализации очистных сооружений г. Йошкар-Ола до и после переработки показали снижение Zn на 25 %, Mn на 60 %, Ni на 15 %, Cu на 30 %, Cd на 50 %, Pb на 10 % при переработке субстратов, содержащих 40 % листовой опада и 60 % ОСВ. Эти результаты свидетельствуют о перспективности использования переработки ОСВ с помощью биологических объектов.

Дождевые черви хорошо исследованы с точки зрения их микроэлементного состава и аккумуляции элементов-токсикантов в своих телах (Martin, Coughtrey, 1982; Покаржевский, 1985; Greig-Smith et al., 1992; Edwards, Bohlen, 1996). При попадании червей в среду, загрязненную микроэлементами, они достаточно легко аккумулируют их в своих тканях. Например, концентрация марганца в L.terrestris даже на заповедных территориях может колебаться в зависимости от места сбора от 68 до 127 мг/кг сухой массы, меди – от 50 до 69, цинка – от 172 до 320, молибдена – от 1,5 до 3,1, кобальта – от 5,8 до 6,2 мг/кг сухой массы. Содержание железа в дождевых червях от 200 мг/кг у почвенных дождевых червей доходит до 1450 мг/кг у E.fetida (Покаржевский, 1985). Загрязнение резко увеличивает концентрацию микроэлементов в телах червей фактически на порядок, а иногда и на порядки. В первую очередь это касается свинца и кадмия (Martin, Coughtrey, 1982; Покаржевский, 1985). Органические загрязнители также интенсивно аккумулируются в организме дождевых червей, что рассмотрено в ряде монографий и сборников (Greig-Smith et al., 1992; Donker et al., 1994; Edwards, Bohlen, 1996; Sheppard et al., 1998).

Аккумуляция тяжелых металлов или органических ксенобиотиков при культивировании червей на загрязненных субстратах не является препятствием для вермикультуры, так как методы очистки позволяют получить препараты, соответствующие нормам, но при этом черви способствуют уменьшению объема загрязненных субстратов.

Эффективность вермитехнологии на ОСВ в сравнительном аспекте с другими субстратами изучена в Брянской государственной сельскохозяйственной академии на открытой площадке и в закрытом отапливаемом помещении. В конце технологического опыта количество взрослых червей максимально возросло на субстрате с ОСВ, обогнав навоз крупного рогатого скота, конский и свиной навоз. Та же тенденция наблюдалась и по показателю количества молодых червей, числа коконов и выходу биомассы. А вот по выходу копролита ОСВ оказались на последнем месте.

Токсикологическая оценка биогумуса, проведенная по суммарному содержанию валовых и подвижных форм тяжелых металлов свинца, кадмия, кобальта, хрома, марганца, цинка, меди, железа, выявила значительное уменьшение их содержания при переработке навоза крупного рогатого скота дождевыми червями. Исходным субстратом для получения биогумуса явились: ОСВ – 70 %, подстилочный навоз – 20 %, солома – 10 % (водоканал Клин).

Данные этих исследований говорят о том, что использование вермикультуры для утилизации осадков сточных вод позволяет значительно снизить содержание тяжелых металлов. Их уменьшение не имеет четкой закономерности. Так, снижение содержания тяжелых металлов в биогумусе из активного ила колебалось от 22,3 (Sr) до 1,3 раза (Cd). Эти различия связаны в первую очередь с уровнем содержания того или иного элемента. Но такой четкой зависимости может и не быть.

При вермикультивировании осадков сточных вод (водоканал Клин) изменения были менее значительными, и они колебались от 2,9 (Pb) до 1,4 (Cu) раза. Несмотря на то, что содержание Pb превышает ПДК, в биогумусе из осадков сточных вод исчезли такие элементы как кадмий, кобальт, ртуть, что значительно снизило общую токсичность по сравнению с исходным субстратом.

Необходимо отметить высокое содержание цинка во всех рассматриваемых образцах биогумуса. Но, как установлено Б. Г. Ильиным, при загрязнении почвы цинком даже свыше 10 ПДК картофель, капуста, томат, морковь пригодны к употреблению по своим гигиеническим нормам.

Аналогичные результаты получены и другими исследователями. Установлено, что в процессе вермикультивирования происходит снижение как валовых, так и подвижных форм тяжелых металлов. Максимальная концентрация тяжелых металлов в организме калифорнийских червей отмечается уже через 10 дней, и содержание отдельных элементов в них увеличивается в 2–8 раз по сравнению с червями, находившимися в навозе крупного рогатого скота. Процесс зависит от адаптации червей к сырью. В серии опытов с твердыми отходами городских очистных сооружений, используемыми в различных соотношениях с соломой и птичьим пометом, количество червей увеличилось в течение 4,5 месяца в варианте опыта 35:25:45 в 30 раз, а в варианте 20:10:70 – всего в 7 раз.

Потенциал вермикультуры в качестве способа уменьшения популяций патогенных микроорганизмов был доказан в лабораторных условиях Митчелом еще в 1978 году. Но чтобы получить статус легитимного метода обеззараживания ОСВ, эта методика должна была пройти пилотные и широкомасштабные испытания и превратиться в стандартную операционную процедуру (СОП).

В марте 1997 года US EPA (организация по защите окружающей среды США) в сотрудничестве с American Earthworm Company (американская компания по разведению червей) начали совместный эксперимент в городе Окои штата Флорида. На основании информации, собранной во время эксперимента, предполагалось разработать методологию переработки отходов для US EPA. Для того чтобы US EPA приняла вермикультивирование в качестве альтернативного метода для получения продукта класса «А» США «Process to Further Reduce Pathogens» (PFRP) (самый высокий класс требований), необходимо было получить трех-четырехкратное уменьшение популяции патогенных микроорганизмов. Именно такое снижение привело бы к уверенности в том, что продукт, прошедший вермикомпостирование, соответствует всем нормам и требованиям класса «А» (фекальные колиформы – <1000 м.к./г сухого веса осадка; Salmonella sp. – <3 м.к./4 г сухого веса осадка и др.).

Эксперимент показал, что черви могут уменьшать популяции патогенных микроорганизмов, удовлетворяя стандартам US EPA, всего лишь за 144 часа, причем достижение стандартных значений по концентрации фекальных колиформ происходило через 24 часа (шестикратное снижение концентрации – 98,7 %), по Salmonella sp. – через 72 часа (тринадцатикратное снижение – 99,9 %), по энтеровирусам – через 72 часа (шестикратное снижение – 98,82 %), по яйцам гельминтов – через 144 часа (шестикратное снижение – 98,87 %).

Вермикомпостирование продемонстрировало достаточно быстрое уменьшение концентрации патогенных организмов, чтобы удовлетворить требования наивысшего стандарта класса «А». Более того, полученные результаты в 3–4 раза превышали стандартные требования. В сравнительном аспекте с другими, гораздо более дорогими и технологичными способами стабилизации отходов очистных сооружений, метод вермикомпостирования относительно недорог и требует минимум техники. Кроме того, в процессе вермикультивирования отсутствует фаза предварительного компостирования. До недавнего времени этот шаг осуществлялся для того, чтобы уменьшить популяцию патогенных микроорганизмов, но настоящее исследование показало, что черви и сами прекрасно справляются с этой задачей. Польза, которую могут принести черви очистным сооружениям, превысила прогнозы, предшествовавшие эксперименту.

Было доказано, что вермикультивирование способно с большей эффективностью и меньшей стоимостью заменить собой все известные на сегодняшний день методы переработки ила сточных вод из городской канализации. При расчете «посевной дозы» червей исходят из того, что норма потребления отходов в сутки равна 1,5 их массы. Тогда еженедельное соотношение биомассы червей и массы отходов должно составлять 1:7. Новые отходы не должны добавляться в течение как минимум 144 часов, чтобы максимизировать подавление жизнедеятельности патогенных микроорганизмов. Возможность обеззараживания ОСВ дождевыми червями подтверждается многочисленными исследованиями. После компостирования конечный продукт не содержит патогенной микрофлоры и яиц гельминтов.

Низкая себестоимость переработки ОСВ с помощью вермикультивирования и производства вермикомпостов обеспечит высокую экономическую эффективность при использовании их в качестве нетрадиционных органических удобрений.

Полученный вермикомпост, согласно СанПиН 2.1.7.573–96 «Гигиенические требования к использованию сточных вод и их осадков для орошения и удобрения» и ГОСТ Р 17.4.3.07–2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрения», после установления класса токсичности может быть использован в качестве почвоулучшающей добавки и органического удобрения под технические, кормовые и древесно-кустарниковые культуры. Компосты из ОСВ применяются для удобрения земель, отводимых под посадки древесно-кустарниковых насаждений, питомников, парков, под долголетние культурные сенокосно-пастбищные угодья, при перезалужении, под зернофуражные, силосные, технические культуры, а также на паровые поля и при рекультивации земель.

Вермитуалет

Вермитуалет – замечательная вещь и просто чудо наяву, если он правильно спроектирован и отлаженно работает. Для этого требуется только понимание основы, базирующейся на вермикомпостировании, и небольшое техническое участие.

Сконструировать такой туалет довольно легко. Одна из главных ежедневных потребностей человека заключается в способности замыкать органическую цепочку с «депонированием» в червячный «банк». В обмен на это компостные черви дарят нам «черное золото» для наших деревьев.

Столь же просто можно сделать и ящик для червей на вашей кухне для кухонных отходов. Попробуйте!

Ящик для червей – «сердце» вермитуалета – может находиться внутри или под «домиком». Что представляет собой внешне такой «домик», известно не только деревенским жителям, дачникам, но и горожанам. Размер ящика для червей зависит от того, на какой срок действия он рассчитан. Он имеет ширину около 50 см, длину около 1 м и высоту примерно 60 см. Строительным материалом служит обычная фанера. Ящик используется одним человеком и за год опорожняется дважды. Если туалетом пользуются два человека, то размер ящика удваивается.

За этим ящиком наблюдают так же, как и за любым другим червячным ящиком. Требования к влажности, температуре и аэрации аналогичны. Но имеется одно различие, заключающееся в том, что соотношение углерода к азоту в человеческих экскрементах (C: N) равно 20:1, поэтому для улучшения разложения необходимо добавлять материал с высоким содержанием углерода. Лучше всего использовать перепревшие листья.

Предложенная конструкция ящика рассчитана на климат в умеренных широтах, когда температура зимой не опускается ниже 0 °C, но и не соответствует температуре, необходимой для осуществления процесса компостирования (18–27 °C). Поэтому рекомендуется в зимний период ящики утеплять соломой. Для более холодного климата ящики необходимо утеплить более тщательно. Для этих целей применяют солому, сено, пенопласт. Но более надежным способом является закапывание ящика в землю. Необходимо следить за тем, чтобы ящик не протекал, иначе это может привести к загрязнению почвы и грунтовых вод неразложившимися экскрементами.

Существует ряд патогенных организмов, которые могут обнаруживаться в человеческих экскрементах и создавать риск возникновения заболеваний. Поэтому для обеззараживания таких отходов раньше применялось так называемое «горячее» компостирование. По требованию EPA (Американское агентство по защите окружающей среды) для успешного обеззараживания человеческих экскрементов необходимо, чтобы высокая температура (55 °C и выше) сохранялась в компостируемом материале на протяжении трех суток. При использовании сена такая температура должна сохраняться в течение 15 дней и более, за это время сено необходимо ворошить пять раз. Благодаря такому подходу получаемый компост соответствует требованиям стандарта класса «А» США «Process to Further Reduce Pathogens» (PFRP).

В то же время вермикомпостирование продемонстрировало более быстрое уменьшение концентрации патогенных организмов, чтобы удовлетворить требования наивысшего стандарта класса «А». Более того, полученные результаты в 3–4 раза превышали стандартные требования. Кроме того, в процессе вермикультивирования отсутствует фаза предварительного компостирования. До недавнего времени этот шаг производился для того, чтобы уменьшить популяцию патогенных микроорганизмов, но было доказано, что черви и сами прекрасно справляются с этой задачей.

Гарантией получения безопасного продукта вермикомпостирования является оптимальная численность популяции червей: 0,45–0,9 кг на 30 см2. При расчете «посевной дозы» червей исходят из того, что в сутки они съедают количество отходов, примерно равное 1,5 их массы. Необходимо следить за влажностью, температурой и аэрацией. Ящик опорожняют через год или более, а часть популяции червей переселяют в ящик для разведения маточной культуры.

Полученный вермикомпост может быть использован в качестве почвоулучшающей добавки и органического удобрения:

– для удобрения технических, кормовых и древесно-кустарниковых культур;

– при рекультивации различных нарушенных земель (карьеров, отвалов, шахт, рудников и др.), свалок и полигонов твердых бытовых отходов;

– при восстановлении плодородия сильноэрозированных и загрязненных нефтепродуктами земель;

– при озеленении, благоустройстве городских территорий, придорожных полос и др.;

– в питомниках лесного и городского хозяйства при выращивании посадочного материала, рассады, цветов и т. п.;

– в специально отведенных участках под древесные и технические культуры, способные производить большую биомассу;

– под сенокосные и пастбищные угодья при их перезалужении.

Несомненно, никто не рекомендует такой продукт для выращивания овощей и фруктов, хотя по санитарным нормам такой вермикомпост абсолютно безвреден. Проблема носит чисто психологический характер.

Улучшение состояния городских почв

Экологическая обстановка в крупных мегаполисах неблагоприятна для здоровья проживающих там людей и потому нуждается в улучшении. Среди факторов, способствующих этому, следует отметить важную роль растительности и почв. Протекающие с их участием процессы существенно смягчают негативные воздействия на экологическое состояние прилегающей территории. Кроме того, жизнедеятельность растений напрямую связана с характеристиками почвы, на которой они произрастают.

Почва является средой, возникающей на стыке взаимодействия неживой материи и разнообразных живых организмов, поэтому многие ее свойства, как определяющие плодородие, так и способствующие общему экологическому оздоровлению окружающей среды, находятся в прямой зависимости от их деятельности.

Среди всего разнообразия почвенной биоты следует особо выделить такую группу организмов, как дождевые черви. Их роль в почвообразовании, отмеченная еще Дарвином, незаменима. Они участвуют в разложении поступающих в почву растительных остатков, являющихся источником питательных элементов для растений. Деятельность червей улучшает ее питательный режим. Из растительных остатков при их участии образуется гумус, содержание которого является важным показателем плодородия почв и их способности связывать различные загрязняющие агенты, переводя их в неактивную форму и выводя из круговорота веществ. При этом в процессе своей жизнедеятельности черви участвуют в формировании водопрочной структуры, обеспечивающей благоприятный водно-воздушный режим для корневой системы растений и почвенной биоты. Они улучшают также и микробиологическую характеристику почвы, очищая от патогенных бактерий.

Таким образом, наличие и численность дождевых червей является важным фактором, способствующим воссозданию и улучшению почвенного слоя, и показателем идущих в этом направлении процессов.

В городских условиях всегда есть риск уничтожения или деградации почв за счет негативных воздействий на нее (земляные работы, рекреационная дигрессия), что не способствует улучшению экологической обстановки. В этой ситуации возникает необходимость воссоздания полноценного почвенного слоя и улучшения свойств уже существующего. При этом важную роль играют биологические механизмы. Для этой цели используются следующие приемы: внесение органики в виде листового опада городских древесных насаждений, посев злаково-клеверной травосмеси с инокуляцией семян препаратами азотфиксирующих бактерий и обработкой стимулятором роста.

Внесение листового опада слоем 5 см (или примерно 500 г/м2) с последующей его заделкой в почву происходит в осенний период (в сентябре). Посев производится на следующий год (в августе). Высеваются злаковые травы отечественной селекции (овсяница красная, райграс пастбищный, полевица белая, тимофеевка луговая, костер безостый) в сочетании с клевером белым. Инокуляция производится ризоторфином (клевер) и смесью флавобактерина и бактосана с одновременной обработкой стимулятором роста (оксид гумата торфа). В случае выпадения всходов производится пересев.

На опытных делянках численность дождевых червей исследовалась спустя два года после закладки на следующих вариантах: злаково-клеверная (бобовая) травосмесь (контроль); злаково-клеверная травосмесь + NPK (30 кг д.в./га); злаково-клеверная травосмесь на фоне листового опада; злаково-клеверная травосмесь с инокуляцией семян бактериальными препаратами и обработкой их стимулятором роста + NPK (30 кг д.в./га); злаково-клеверная травосмесь на фоне листового опада с инокуляцией семян бактериальными препаратами и обработкой их стимулятором роста + NPK (30 кг д.в./га). Также для сравнения изучался вариант: злаковые травы (без клевера) на фоне экогрунта (удобрительной смеси, используемой в газонном строительстве), с момента закладки которого прошло 3 года, и сохранившиеся участки исходной растительности (целина). Учет численности червей производился путем отбора почвенных проб. Отбиралось по 10 проб на каждом варианте за исключением последнего, где было отобрано 6 проб.

Результаты исследования показали следующее. Численность червей на варианте, сочетающем внесение растительных остатков и обработку семян биопрепаратами и стимулятором роста, является наибольшей по отношению к другим вариантам, заложенным одновременно с ним, незначительно уступая варианту, имитирующему технологию посадки газона и заложенному годом раньше. Это доказывает ее положительное влияние на данную составляющую почвенной биоты. Внесение растительных остатков под многолетние травы также в большей степени способствует увеличению численности червей по сравнению с их обычным посевом. На варианте с обработкой семян биопрепаратами и стимулятором роста численность червей оказалась меньше, чем даже на участках с исходными условиями (целине). Внесение минеральных удобрений оказывает положительный эффект, сопоставимый с воздействием внесения растительных остатков.

Таким образом, метод воспроизводства почвенного плодородия в городских условиях, сочетающий внесение образующихся в городской черте растительных остатков и инокуляцию семян азотфиксаторами с обработкой стимуляторами роста способствует увеличению популяции дождевых червей, являющихся важнейшим фактором, улучшающим состояние почвы. Это доказывает эффективность комплексного применения биологических методов для этой цели.

Использование биомассы дождевых червей

Дождевые черви – источник животного белка

В последние годы возрос интерес к дождевым червям как к источнику животного белка для сбалансирования кормовых рационов животных, птицы, рыб, пушных зверей, а также белковой добавки, обладающей лечебно-профилактическими свойствами. Количество массы червей для скармливания зависит от потребности животных в белке. Мясо животных при этом приобретает высокие потребительские качества.

Черви – это естественная белковая пища для прудовой рыбы. Многие виды прудовых рыб роются в донном иле, выискивая червей и личинок насекомых. Эту способность прудовой рыбы – выискивать себе корм в донном иле – рыбоводы используют довольно широко. С целью повышения продуктивности прудов рекомендуется в воду ссыпать органические удобрения, навоз для подкормки фитопланктона – основного корма для рыбы. Рыбоводами замечено, что в местах выкладки этих удобрений пасутся карпы, выискивая белковый корм.

Для подкормки рыбы рекомендуется субстрат с червями из промышленных культиваторов. Черви не боятся длительного затопления, они остаются жизнеспособными под водой в течение нескольких недель. Биологический урожай червей и органическое гумусное удобрение будут в этом случае использоваться полностью без дополнительных затрат на выборку червей, их сушку и приготовление комбикорма.

Есть еще одно достоинство у червекомпоста – он лишен патогенной для рыбы микрофлоры и зоофауны, а навоз или простые компосты такой гарантии не имеют.

Исследованиями установлено, что лучше использовать биомассу на корм птице и рыбам в живом виде, свиньям – в виде пульпы, коровам – в виде муки. Для приготовления кормовой муки червей отделяют от субстрата, моют, высушивают и измельчают. Такая мука по аминокислотному составу приближается к мясной, превосходя ее по уровню содержания всех незаменимых аминокислот, за исключением глицина, содержание которого несколько ниже.

В рационах кормления сельскохозяйственной птицы наиболее рациональным способом получения кормового белкового продукта является измельчение червей и тщательное смешивание полученной массы с рассыпным комбикормом мелкого помола. Физиологическая потребность птицы (цыплят бройлеров) удовлетворяется полностью при потреблении ими 1 г белка на 1 кг живого веса в сутки. Этого можно добиться при добавлении в корм 1 г червей на 1 кг живого веса.

Биомассу компостного дождевого червя можно использовать в виде пасты для кормления аквариумных рыб, которые этот корм очень любят.

Защитный белок дождевых червей

Тканевая жидкость дождевых червей обладает цитолитической и антибактериальной активностью, направленной на уничтожение потенциальных патогенов, которые могут проникать в полость червя из окружающей среды. У Eisenia fetida имеется великое множество белков, ответственных за ту или иную активность.

Лизенин – основной термолабильный белок Eisenia fetida с молекулярной массой 33–41 kDa (по разным данным), состоящий из 297 аминокислот, – проявляет гемолитическую активность, строго зависимую от сфингомиелина. Он отличается от других белков целомической жидкости как по аминокислотному составу, так и по биологической активности. Лизенин специфически связывается с гидрофильными и гидрофобными участками сфингомиелина различных фосфолипидов клеточных мембран животных и вызывает их цитолиз. Это вещество взаимодействует с гладкой мускулатурой, лизирует эритроциты, убивает сперматозоиды позвоночных, повреждает клеточные культуры млекопитающих.

Heike Bruhn et al. в одной из статей сообщил об экспрессии рекомбинантного лизенина. Этот белок, в отличие от природного двойника, проявлял одновременно гемолитическую, антибактериальную и мембранопроникающую активность. Экспериментаторы, используя флуоресцентно-резонансную трансфер-спектроскопию, липосомы и плоские липидные бислои, продемонстрировали способность этого белка встраиваться в мембрану лишь в присутствии сфингомиелина.

Мониторинг липидной специфичности лизенина и его молекулярной организации на различных мембранных мишенях клеток показал, что взаимодействие со сфингомиелином происходит посредством его олигомеризации на стабильных пороподобных структурах, а не через связывание. Это взаимодействие имеет место на эритроцитах, но не на бактериальных мембранах, и сопровождается образованием пор диаметром 3 нм. Тем не менее, бактериальные мембраны становятся проницаемыми для лизенина, хотя и в гораздо меньшей степени, чем эритроциты. Поскольку бактерии лишены сфингомиелина, то характер антибактериальной активности лизениноподобных белков не совсем понятен.

Следовательно, лизенин проявляет сфингомиелинзависимую и сфингомиелиннезависимую активность для уничтожения различных «оккупантов», вторгшихся в целомическую полость дождевых червей. Это позволяет сделать предположение, что существует как минимум две изоформы лизенина, имеющих высокую аминокислотную идентичность.

Сфингомиелин – N-ацилсфингозин-1-фосфорилхолин – основной структурный компонент мембран животных клеток. Помимо этого недавно была доказана его роль в различных внутриклеточных сигнальных путях.

Цикл сфингомиелина рассматривается в тесной связи с фактором некроза опухоли альфа (TNF-alpha), интерфероном гамма (IFN-gamma) и интерлейкином 1 (IL-1), которые активируют сфингомиелин. Это сопровождается образованием керамид, которые выступают в роли вторичных переносчиков, опосредующих действие перечисленных веществ.

Строго специфический характер связывания лизенина со сфингомиелином может быть использован как уникальный способ изучения распределения сфингомиелина на клеточной поверхности, для исследования биосинтеза и транспорта этого компонента клеточных мембран.

Способность лизенина повреждать мембраны клеток вызывает определенный интерес не только ученых, но и практиков. 4–7 июля 2001 г. в Чехии проходил рабочий семинар по научной программе НАТО «Новая модель для анализа антимикробных пептидов биомедицинского назначения». Целью ARW (advanced research workshop) было определить, является ли сфингомиелин мишенью раковых клеток in vitro при действии TNF-alpha-подобных компонентов дождевого червя, в том числе и лизенина. Дождевой червь был избран в качестве недорогой и адекватной модели, поскольку это беспозвоночное животное не подвержено канцерогенезу ни в природных, ни в искусственных условиях. Экспериментально индуцировать рак у дождевых червей не удается.

Вермифармацевтика

На сегодняшний день поиск и создание инноваций – самая актуальная тенденция мирового косметического рынка. Прежде всего, это связано с изменением потребительских предпочтений. Современные люди все чаще хотят покупать продукты, удовлетворяющие их индивидуальные потребности и дающие целевой результат. Например, к таким продуктам относятся кремы, обеспечивающие не просто профилактику старения кожи, но и устранение старческих проявлений. Поэтому в последнее время косметология все больше сближается с фармацевтикой. На стыке этих отраслей и возникли популярные сегодня направления в косметологии – парафармацевтика и космецевтика. Это самые быстрорастущие сегменты косметического рынка – темпы их роста составляют 40–50 % в год. По своему размеру к 2009 году объем европейского космецевтического рынка приблизится к 4,4 млрд. долларов США с ежегодным ростом продаж на 5 %. Этот рынок включает косметические продукты, содержащие, по меньшей мере, хотя бы один биологически активный компонент для кожи.

В последние годы усилия многих ученых-косметологов сконцентрированы на биологически активных веществах. Наиболее развитые японские и швейцарские косметические компании сегодня успешно создают текстуры с молекулами ДНК и РНК. Эти компании стали основоположниками так называемой клеточной косметики.

Совершенная технология бизнеса, суть которой сводится к качественному производству, передовому маркетингу и четкому позиционированию на рынке, имеет явные преимущества перед хирургическими методами «продления молодости».

Возросшие запросы потребителей базируются еще и на понимании роли питания в сохранении приятной внешности, что легло в основу концепции «красота изнутри» (beauty from within).

Эта идея была подхвачена и стала лозунгом Laboratoires Inneov – совместным предприятием Nestle и L’Oreal, созданным в декабре 2002 года. Первым продуктом этой компании была пищевая добавка для женщин в возрасте старше 40 лет, озабоченных дерматологическими проблемами по причине менопаузы.

Как и ожидалось, основными покупателями космецевтической продукции являются женщины в возрасте старше 50 лет. Хотя именно женщины являются основными потребителями такой продукции, 54,1 % людей зрелого возраста готовы тратить деньги на приобретение этой продукции.

Но имеется еще и группа молодых людей в возрасте 25–34 лет, готовых платить за космецевтическую продукцию. Никому не хочется стареть!

Большинство производителей косметических средств понимают, что завоевание престижной ниши на рынке в атмосфере все возрастающей конкуренции возможно лишь при разработке принципиально новых, специфических и функциональных препаратов.

Наиболее подходящей областью для инноваций российские производители видят для себя парафармацевтику. Но и в этом аспекте российские инновации вряд ли смогут конкурировать с западными разработками, потому что российские компании не проводят фундаментальных научных исследований – у них нет на это денег. В результате сегодня российским компаниям остается только создавать инновации на базе уже известных компонентов, находя новое в их комбинации или в способе их применения. Скорее всего, создание инновационных продуктов для российских производителей актуально, прежде всего, с точки зрения их дальнейшего встраивания в бизнес транснациональных компаний. Конкурировать с иностранными гигантами в рамках традиционной бизнес-модели – разработка, производство, продвижение продукта – бессмысленно. Есть только один путь – активно развивать, наращивать свою инновационную компетенцию, то есть заниматься созданием принципиально нового сырья для производства косметических препаратов.

Повышенный интерес к дождевым червям как к уникальному источнику биологически активных веществ является отличительной чертой наших дней. Только в целомической жидкости дождевых червей, например, находится более 40 протеинов, проявляющих ряд биологических эффектов: цитолитический, протеолитический, гемолитический, гемагглютинирующий, противоопухолевый, митогенный, антибактериальный, антиоксидантный, иммуногенный, липополисахаридсвязывающий, бета-1,3-глюкансвязывающий и др. В поле зрения исследователей находятся регенеративные свойства, гигантская молекула гемоглобина, нейропептиды, факторы роста. Большинство веществ обладают широким спектром активности, то есть полифункциональны. По набору биологически активных компонентов, по эксклюзивности эффектов некоторых из них, по своей доступности дождевые черви не имеют равных в мире природы.

Степень изученности природы и структуры различных компонентов дождевых червей, обусловливающих те или иные биологические эффекты, различна. Так, комплексный фибринолитический фермент люмброкиназа изучен досконально и под разными товарными названиями запатентован как лекарственный препарат или пищевая добавка в 23 странах мира. В то же время, например, влияние биологически активных веществ червей на программируемую гибель клеток (апоптоз) позвоночных (в том числе и человека) пока не стало объектом изучения. Ученые все больше приближаются к разгадке феномена регенерации, свойств гигантской молекулы гемоглобина дождевого червя.

Дождевой червь привлекателен для косметологов по целому ряду причин. Прежде всего, восхищают его регенеративные способности. На втором месте по приоритетам находятся антибактериальные и противовирусные свойства. Уникальная фибринолитическая активность люмброкиназы (в отличие от других фибринолитических препаратов она не вызывает геморрагии и кровотечения), антиоксидантные свойства энзимов и витаминов, насыщенность незаменимыми аминокислотами, гипоаллергенность – вот далеко не полный перечень всех «достоинств» дождевого червя.

Анализ доступных данных по этой проблеме в нашей стране позволяет сделать заключение, что, несмотря на положительные результаты, полученные отечественными исследователями по изучению целебных свойств субстанций на основе биологически активных веществ дождевого червя, ни косметологическая, ни (тем более) фармацевтическая промышленности не используют этот нетрадиционный, дешевый и доступный источник биологически активных веществ в своих целях.

Дождевые черви в медицине

Дождевые черви с лечебной целью применялись очень давно.

В китайской медицине рекомендуют пользоваться дождевыми червями при болях в ушах, для лечения зубов, при атеросклерозе, эпилепсии.

Народная медицина также использует для лечения дождевых червей.

• Для лечения заболеваний суставов их используют следующим образом: червей собирают в мае, кладут в банку, наполненную оливковым маслом. Настаивают 14 дней, процеживают и используют в качестве растирания при ломоте и болях в суставах.

Настой может храниться в течение года.

• Спиртовую настойку дождевых червей употребляют при туберкулезе, раке. Настойка повышает иммунитет больного и регенерирует поврежденные ткани.

Рецепт приготовления спиртовой настойки: стакан дождевых червей промыть и залить 0,5 л 50 %-ного спирта или водки. Настаивать 21 день, потом профильтровать. Принимать по 1 столовой ложке 3 раза в день

• Вытяжкой из дождевых червей лечат катаракту. Средство это сильнодействующее и требует осторожного обращения, в случае появления сильного жжения лечение нужно сразу прекратить. Вытяжку готовят так: промыть 1 стакан дождевых червей. В стеклянной посуде разложить слоями, посыпать сахаром каждый слой. Выставить на солнце и держать до тех пор, пока в посуде не образуется жидкая масса. После этого жидкость несколько раз профильтровать, пока она не станет прозрачной. Полученную жидкость следует закапывать в глаза по 1 капле 2–3 раза в день в течение двух недель. Если улучшение будет незначительным, через неделю лечение следует повторить, заменив сахар солью.

Если солнца нет, пересыпанных сахаром или солью червей нужно томить в кастрюльке в духовке при невысокой температуре также до образования жидкой массы. Жидкость хранить в холодильнике. По мнению древних знахарей, это один из лучших способов лечения катаракты.

Заготавливают червей в мае или июле. В июне, в период размножения, они становятся ядовитыми. В организме дождевых червей содержатся биологически активные вещества. Они-то и совершают чудеса, воздействуя на организм больного человека.

• Стакан дождевых червей (насобирать или накопать) промыть, уложить в кастрюльку, слоями пересыпая сахаром, и томить в духовке при невысокой температуре. Когда жидкость отойдет, остудить и несколько раз отфильтровать, пока она не станет прозрачной. Прозрачность жидкости – обязательное условие. Закапывать по одной капле 2–3 раза в день в течение двух недель. Через неделю лечение повторить. Если улучшение будет незначительным лечение повторить, но червей пересыпать не сахаром, а солью.

Улучшение обычно происходит примерно через месяц. Зрение восстанавливается постепенно. Этот рецепт рекомендуется для лечения глазных заболеваний: бельмо, катаракта, глаукома, туберкулез глаз.

• При лечении туберкулеза легких: нужно собрать и промыть 1 стакан майских или июльских дождевых червей и залить их 500 мл спирта или водки, настоять неделю и процедить. Пить по 1 ст. ложке 3 раза в день. Этот способ помогал и при других трудноизлечимых болезнях.

• При ишиасе, люмбаго, радикулитах, а также всех формах ревматизма для избавления от изнурительных болей рекомендуется старинное средство. Нужно набрать во время теплого летнего дождя пол-литровую банку червей и залить их водкой. Банку закрыть вощеной бумагой, плотно завязать и выставить на солнце, не закрывая герметически. Держать на солнце 7–9 дней и не процеживать. Втирать полученную жидкость в больные места вечером перед сном.

• Дождевых червей можно настаивать две недели на солнце в растительном масле и втирать его при болях и ломоте в суставах.

• При лечении опоясывающего лишая нужно найти и мелко истолочь древесину, проточенную червями, порошок отварить в воде, процедить и облить отваром все тело больного. Взрослые после купания должны смазывать тело кремом, приготовленным из смеси древесного порошка и чистого свиного жира в пропорции 1:4. Процедуру следует повторять 1–2 раза в день до выздоровления. Обычно опоясывающий лишай (опоясывающий герпес) вызывается вирусом ветряной оспы. Болеют им только взрослые, у детей в возрасте до 10 лет это заболевание практически не встречается, но дети, контактирующие с больными опоясывающим лишаем, заболевают ветряной оспой.

• Бельмо у животных лечат следующим образом: собранных дождевых червей промывают и посыпают поваренной солью, держат в банке, пока они не замрут. Затем полученный сок (рассол) впускают в больной глаз животного по одной капле по 2–3 раза на день.

• Для лечения глубоких ран, а также к рубленым ранам с повреждением сухожилий накладывают примочки из сока дождевых (земляных) червей, засоленных каменной солью (рецепт из старых лечебников).

• При ногтееде нужно обернуть палец дождевым червем, взятым из-под водосточной трубы, плотно завязать и закрепить на больном месте. Пока червь живой, боль в пальце еще будет чувствоваться, но затем гной исчезает и палец полностью вылечивается.

• Для излечения ишиаса, туберкулеза, рожи, заболеваний мошонки нужно готовить водочную настойку дождевых червей. Следует накопать один стакан красных дождевых червей, промыть холодной водой, залить одним литром хорошей водки, настоять 10 дней на солнце. Пить по одной столовой ложке 3 раза в день за 30 минут до еды 10 дней подряд. Затем сделать 5 дней перерыв. Такие циклы лечения повторять до полного излечения от болезни.

• Для изгнания глистов старинные лечебники предлагают такое средство. Взять стакан дождевых (земляных) червей, промыть, залить холодной водой (не больше 500 мл), довести до кипения, парить на очень слабом огне 5 минут, снять с огня и настаивать 2 часа. Затем, после процеживания и сливания с осадка, в охлажденном виде давать больному пить через каждые 2–3 часа. Лекарство можно запивать, но есть не нужно. Такое снадобье хорошо помогает восстановлению при осложнениях после энцефалита.

• Для лечения сифилиса, гонореи, других венерических болезней собрать 1 стакан красных дождевых червей, промыть в холодной воде, залить одним литром хорошей пшеничной водки, настоять 14 суток на солнце, затем профильтровать несколько раз и слить с осадка. Пить по 3 столовые ложки 3 раза в день в течение 14 дней, а затем сделать 5 дней перерыв. Такие циклы лечения повторять до полного излечения.

• Для излечения водянки, заболеваний печени нужно собрать нечетное количество червей (но не меньше 11 штук), отрубить им голову, залить в стеклянную банку 500 мл родниковой воды (в городских условиях вместо родниковой воды нужно приготовить протиевую воду), добавить одну чайную ложку сахара, щепоть порошка лакрицы (корень солодки). Все это нужно настоять в темном месте 9 дней, затем процедить через марлю, слить с осадка. Пить за 30 минут до еды по одной столовой ложке 3 раза в день, пока не закончится настойка. Одного раза должно хватить для излечения. При необходимости можно повторить курс лечения после перерыва в 5–7 дней.

• Собрать 15 дождевых червей, поместить в сахарный сироп на 10 часов. Эту настойку нужно применять для лечения ожогов (в том числе солнечные ожоги или обваривание кипятком), следует обрабатывать ею пораженные места. Обычно наступает полное выздоровление в течение недели.

Еще один рецепт: смешать 120 г сухих червей, 60 г сахара и небольшое количество борного спирта – спиртовый раствор. Этим раствором обрабатывать 4–6 раз в день пораженные места в течение 5–7 дней. Заживление происходит обычно без образования рубцов или нежелательных эффектов.

• Свежеприготовленные дождевые черви могут улучшить рост костей, сращивание и заживление их после переломов.

Литература

Гиляров М. С., Криволуцкий Д. А. Жизнь в почве. – М.: Молодая гвардия, 1985.

Городний Н. М., Мельник И. А., Повхан М. Ф. и др. Биоконверсия органических отходов в биодинамическом хозяйстве. – К.: Урожай, 1990.

Игонин А. М. Как повысить плодородие почвы в десятки раз с помощью дождевых червей. – Маркетинг, 2000.

Перель Т. С. Распространение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. – М.: Наука, 1979.

Повхан М. Ф., Мельник И. А., Андриенко В. А. и др . Вермикультура: производство и использование. – К.: УкрИНТЭИ, 1994.

Чекановская О. В. Дождевые черви и почвообразование. – М.: АН СССР, 1960.

Журналы: «Достижения науки и техники АПК» № 6, 2003.

«Лес и человек», 1988.

«Наука и жизнь» № 10, 2001.

«Природа и человек», 1989.

«Химия и жизнь», 1989, 1990 (№ 12), 1991 (№ 4).

Газета «Восточно-Сибирская правда» № 122 – 12, 2001.

http://www.narmed-lekar.info/09material/tcherviZemlya.php

http://tsinao. chat. ru/30let/21. html

http://vermyk. narod. ru

http://www.green-pik.ru/sections/99.html

Content

Горбунов Виктор Владимирович Дождевые черви для повышения урожая

Виктор Владимирович Горбунов Дождевые черви для повышения урожая

Предисловие

Роль дождевых червей в сельском хозяйстве

Вермитехнология

Развитие вермитехнологии

Что такое вермикомпост (биогумус)

Отличительные особенности дождевых червей

Польза и вред дождевых червей

Строение и основные функции дождевых червей

Классификация дождевых червей

Культивирование дождевых червей

Особенности размножения и развития

Разведение дождевых червей

Вредители и паразиты дождевых червей

Практика повышения плодородия почвы

Как дождевые черви улучшают структуру почвы

Компостирование

Основы вермикомпостирования

Применение биогумуса при выращивании садово-огородных и декоративных культур

Промышленное вермикомпостирование

Дождевые черви и экология

Дождевые черви – биотесты

Биодеградируемая пленка – альтернатива пластику

Утилизация пивной дробины дождевыми червями

Обезвреживание осадков сточных вод с помощью вермикультуры

Вермитуалет

Улучшение состояния городских почв

Использование биомассы дождевых червей

Дождевые черви – источник животного белка

Защитный белок дождевых червей

Вермифармацевтика

Дождевые черви в медицине

Литература