2014-02-12
1368В нашей стране на основе почти 25-летних полевых исследований М. С. Гиляровым был разработан способ, позволяющий определить характер почв. Он детально был обоснован в его книге "Зоологический метод диагностики почв" (1965), удостоенной Государственной премии.
Предназначенный, казалось бы, для специальных сугубо зоолого-почвенных целей метод нашел применение при решении биогеографических и более общих, экологических задач. С его помощью была разрешена загадка происхождения таких образующихся на известняках почв, как красноцветные на Южном берегу Крыма.
О природе этих почв ученые спорили. Одни утверждали, что они лишь разновидность лесных буроземов, другие доказывали, что это обнаженные после того, как оказались смыты позднейшие наслоения, - ископаемые третичные почвы, некоторые же считали, что это образующиеся в настоящее время почвы, такие же, как "красные земли" в Италии, типичные для берегов Средиземного моря.
Изучение почвенной фауны дало ответ на поставленный вопрос. Оно показало, что именно на красных почвах на известняках Южного берега Крыма основную массу видов почвенных животных (более 90 процентов) составляют беспозвоночные, которые распространены в Средиземноморье, причем известняки Южного берега Крыма для многих самые северные точки их распространения.
|
|
|
Там же, на соседних участках, но с другими почвами, средиземноморских видов гораздо меньше, встречаются они редко, и количество их невелико. Следовательно, на самых прогреваемых участках известняков Южного берега Крыма сейчас микроклимат такой же, как и у берегов севера Африки или юга Италии, иными словами, почва средиземноморского типа может там образовываться и ныне.
Изучение почвенных животных безлесных горных вершин северо-западного Кавказа и крымской Яйлы позволило не только установить тип их почв (горные черноземы), но и судить об истории горных степей этого района.
Стало ясно, что степная почвенная фауна, как и весь растительный и животный мир безлесных горных вершин, - наследники прежде существовавших здесь довольно сухолюбивых видов степного типа и средиземноморского происхождения, и появились они тут вовсе не потому, что в результате деятельности человека исчезли леса.
Таким же образом, с учетом физических и химических показателей, были определены темно-серые лесные почвы овражных лесов Левобережья Украины.
Существует четкая зависимость между типом почвы и естественным растительным покровом. Они сохранились в первозданном виде, если их не затронула хозяйственная деятельность человека. Если же почву используют в хозяйственных целях, то эта взаимосвязь, безусловно, нарушается.
|
|
|
В зоологическом методе диагностики почв особое место принадлежит крупным беспозвоночным. Они один из самых точных и ценных индикаторов. Поскольку эти животные малоподвижны, ареал их распространения ограничен и целиком зависит от окружающей их среды. Наличие тех или иных видов, их количество, плотность популяций - все это помогает определить свойства почвы, составить ее характеристику.
Применяя зоологический метод диагностики почв, исходят из следующих предпосылок. Каждый вид в пределах области своего распространения встречается только там, где природные условия отвечают его физиологическим требованиям. Его жизнедеятельность зависит от таких факторов, как температура, влажность, содержание солей, структура почвы и т. д. Сумма этих условий жизни и составляет общую характеристику, которую ученые называют экологическим стандартом вида. Чем он уже, тем выше его ценность как индикатора. А чем шире амплитуда колебаний каждого экологического фактора, гарантирующего существование вида, тем хуже такой вид выполняет эту роль, поскольку он не "привязан" строго к какому-нибудь одному типу почв и, как правило, распространен более широко.
В большинстве случаев виды в центре той области, где они обитают, более многочисленны и обычно заселяют более разнообразные места, чем на периферии, а у границ ареала вид встречается редко - только там, где микроклимат близок к средним климатическим условиям области массового распространения вида. К таким условиям относится, наряду с прочими, гидрои терморежим почвы, к которому почвенные беспозвоночные очень чувствительны. Как правило, почвенные животные на равнинах европейской части СССР, в центре этого ареала, умеренно влаголюбивы, у северных границ - сухолюбивы, а у южных границ, наоборот, влаголюбивы.
Например, личинка июньского хруща встречается в лесостепной полосе в различных почвах. На севере (в лесной зоне) она предпочитает склоны, обращенные на юг, где песчаные или известняковые почвы, а на юге (в сухой степи) - склоны, обращенные на север, с тяжелыми почвами, а также берега рек. Не случайно К. Линней называл некоторые широко распространенные в Скандинавии виды "песчаными". В Скандинавии они действительно встречаются на песках.
Почвенно-экологический метод дает возможность заметить, в каком направлении идет почвообразование, еще на той стадии, когда с помощью инструментальных и химических методов сделать это невозможно.
Зоологическая мелиорация почв
Влияние дождевых червей на почву
Сто лет назад Ч. Дарвин, как известно, крайне осторожный в выводах и не склонный к преувеличениям, решительно утверждал, что "плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человека; но еще задолго до его изобретения почва правильно обрабатывалась червями и всегда будет обрабатываться ими".
Разрыхляя и перемешивая слои почвы, черви действительно выполняют ту же работу, что и плуг, вспахивающий землю, но этим их миссия не исчерпывается. Внося в почву растительные остатки, они тем самым углубляют обогащенный гумусом плодородный слой. Благодаря вертикальным ходам усиливается водопроницаемость, аэрация, улучшаются условия для прорастания корней растений.
Деятельность дождевых червей влияет и на структуру почвы, что крайне важно для улучшения ее агрономических свойств, - при мелкозернистой структуре растения легче усваивают минеральные вещества.
Структурные отдельности почвы, образующиеся, когда через кишечник червей проходят растительные остатки и минеральные частицы, отличаются высокой прочностью, устойчивостью к размыванию. В пищеварительном тракте червей непереваренные остатки пищи перемешиваются с минеральными частицами, склеиваются слизистыми выделениями стенок кишечника, сильно спрессовываются при перистальтических сокращениях его мышц н выбрасываются в виде так называемых копролитов ("каменных экскрементов").
|
|
|
В кишечниках дождевых червей, кроме того, накапливаются минеральные вещества в доступной для растений растворимой форме. Многие почвенные минералы, проходя через кишечник червей, разрушаются (например, из песчинок базальта высвобождаются калий и магний), так что в копролитах бывает больше растворимых фосфора, калия, магния, чем в окружающей почве. К тому же экскременты червей обогащаются аммиаком, продуцируемым стенками кйпкзчника, а проделанные червями ходы - аммиаком, выделяемым со слизью с поверхности тела.
Количество и масса копролитов, ежегодно образуемых в природных условиях дождевыми червями, огромно. Еще Дарвин насчитывал до 40 тонн (сухой массы) на 1 гектар на пастбищах в Англии (позже, в 1955 году, но современным подсчетам, У. Гилд назвал для Англии цифру 2р тонн). Под Москвой на пола многолетних трав на дерново-среднеподзолистой почве (180 червей на 1 квадратный метр) образуется 53 тонны копролитов в год. Для территории ФРГ - 5-7,5 тонны в год, для Швейцарии - 75-100 тонн на гектар. Н. А. Димо в 1938 году отмечал, что в Средней Азии на поливных землях при численности червей более 150 на 1 квадратный метр выбрасывается до 20 тонн копролитов на поверхность почвы при общей продукции копролитов (большая часть остается в почве) более 120 тонн на гектар.
Дождевые черви во многих случаях активно вовлекают растительный опад в глубь почвы, либо непосредственно, либо после переработки опада другими груашами почвенных и подстилочных беспозвоночных.
Опыты Т. С. Перель и Л. О. Карпачевского в Подмосковье показали, что, если в лесу прекратится доступ дождевых червей к опаду, разложение листьев будет происходить в два-три раза медленней.
Г. Н. Высоцкий обнаружил, что по ходам дождевых червей легче проникают вглубь корни саженцев деревьев, что особенно важно в тех случаях, когда лесные породы разводят в засушливых районах.
|
|
|
В 1890 году Е. Вольни многочисленными опытами доказал, что в присутствии дождевых червей урожайность различных культурных растений и древесных пород значительно повышается. Причем это результат именно их деятельности, а не только того, что в их телах содержатся элементы минерального питания растений, высвобождающиеся после гибели, как считали другие ученые.
Расселение дождевых червей
Огромная роль червей в поддержании почвенного плодородия делает их желанными поселенцами, особенно в лесах, садах, на пастбищах и сенокосах, где почва не подвергается ежегодной обработке.
Бывают случаи, когда, часто по историческим причинам, дождевых червей на том или ином участке нет и их желательно туда завезти. Самостоятельно дождевые черви мигрируют очень медленно: обычно за год они преодолевают расстояние всего в несколько метров. Расселение происходит в основном пассивно: их смывает вода, а яйцевые коконы, пристающие с влажной почвой к ногам, переносят птицы, копытные и другие животные. Но наибольшую роль здесь может сыграть человек.
Многие века это, правда, происходило стихийно.
В эпоху парусного флота черви расселялись по всему земному шару, путешествуя вместе с посадочным материалом, сельскохозяйственными машинами и с балластом из земли на судах, шедших за "колониальными" товарами из Европы, в заморские и заокеанские владения.
Такие виды дождевых червей, легко следующие за человеком и способные обитать в почвах разного типа, называют перегринными. К типично перегринным видам относится, например, "пашенный червь", распространившийся в Северной и Южной Америке, в Тропической и Южной Африке, в Австралии и Новой Зеландии.
Обретая новую родину, этот червь (как-и ряд других европейских перегринных видов) не только распространялся на обрабатываемых землях, но и проникал на не освоенные человеком участки, вытесняя местные виды.
В Канаде в подзолистых почвах под лесами из местных древесных пород на территориях, подвергавшихся оледенению, дождевых червей нет. Канадский почвовед К. Ленгмейд в 1961 -1962 годах провел наблюдения в таких лесах в штате Нью-Брунсвик, где в 1958 году дождевых червей не было, и обнаружил пять мест, куда они все же проникли. Вторжение дождевых червей привело к быстрому разложению подстилки, к изменению окраски верхней части богатого железом подзолистого горизонта. Слабый аккумулятивный горизонт почвы, подстилка и верхние 5 сантиметров подзолистого горизонта за короткое время превратились в однородный темно-серый слой.
Это наглядный пример того, как быстро меняется почва под воздействием дождевых червей даже при неблагоприятной для них кислотности почзы. Кстати сказать, это были не американские, а европейские виды червей, которые благополучно освоили не только сельскохозяйственные угодья, но и территории естественных лесов.
В некоторых случаях происходит случайная акклиматизация завезенных видов, гораздо менее способных к широкому расселению в данной местности. Так, в АсканииНова в почвах целинных степей встречается только никодриллус розеус, причем численность его небольшая.
Известен организованный в заповеднике еще в прошлом веке дендрологический парк, в котором собрано довольно много экзотических видов деревьев, выращиваемых и поддерживаемых при постоянном поливе. В парке широко расселился и размножился западноевропейский вид аллобофра хлоротика, завезенный, вероятно, с посадочным материалом и концентрирующийся у влажных берегов арыков, где достигает численности 60-100 особей на квадратный метр.
Интродукция дождевых червей в СССР
Нередко случается так, что дождевыми червями надо заселить территории, где обитание определенных видов вполне возможно, но в силу исторических причин они там отсутствуют. Опыт такой интродукции накоплен как в нашей, так и в зарубежной практике.
В 30-е годы А. А. Бродский и Н. А. Димо установили, что в Средней Азии в светлых сероземах на целинных и богарных землях дождевых червей нет. На поливных же землях в незасоленных почвах этого типа численность дождевых червей достигает в среднем, по данным этих авторов, 100-150 особей на квадратный метр.
В 60-е годы Б. Валиахмедов и Т. С. Перель сходные данные получили для Таджикистана.
Интересно, что на поливные земли в Средней Азии проникли не эндемичные виды, свойственные хребтам, откуда текут реки, питающие оросительную сеть (эндемичных видов в Средней Азии известно теперь около 15), а менее требовательные перегринные виды.
Расселение червей путем случайного заноса иногда происходит быстро, но может протекать и очень медленно; особенно маловероятно попадание червей на изолированные участки с подходящими для них условиями, значительно удаленные от ареалов ближайших популяций.
Поэтому, когда осваиваются новые территории, на которых еще нет способных существовать в изменившихся условиях видов дождевых червей, целесообразно проводить их интродукцию.
Такую зоологическую мелиорацию почв стали осуществлять в последние десятилетия и у нас, и за рубежом.
При обычном поливе дождевые черви, которые встречаются и на берегах рек в местах отвода от них оросительных каналов (арыков), попадают на территорию полей с поливными водами.
В последние десятилетия в Узбекистане создаются оазисы с артезианским орошением в пустынных, неосвоенных районах, на сотни километров удаленных от реки и орошаемых речными водами земель. В таких оазисах, создаваемых, в частности, для выращивания люцерны для подкормки овец близ устраиваемых для них водоемов, органические остатки (листья люцерны и навоз) разлагаются медленно. Наблюдения показали, что навоз не разлагается в течение 4 лет!
Опыт интродукции дождевых червей осуществлен в 1963 году. В несколько оазисов - на Кызылкумскую опытную станцию, на скважину № 18 (поселок Артезианский), в оазис близ Мубарека (Бухарская область) - выпустили смешанные популяции разных видов дождевых червей, собранных на Зеравшанском хребте, на влажных, поросших кустарником склонах, изрезанных сетью ручьев.
Проверка 1965 года показала, что лучше всего прижились два вида, наиболее перспективных для интродукции в этих условиях. На некоторых участках, куда были выпущены черви, их численность за три года достигла 160 экземпляров на 1 квадратный метр, причем некоторые особи оказались в 30 метрах от того места, где их выпустили на поле. Интересно, что один из них случайно акклиматизировался и в изолированном оазисе Тазерук в Сахаре. При наших опытах в ямы площадью 1 квадратный метр и глубиной около метра выпускали по 200-500 червей. Проверка в 1975 году показала, что черви освоили значительную часть орошенной территории и активно перерабатывают растительный опад.
Сходная работа была проведена и при освоении вновь орошаемых земель по трассе Каракумского канала. В совхозе "Теджен" А. Ягдыев с сотрудниками нашли, что выпущенные там черви за год расселились по каналу на 30 метров. Выпущенные весной в ямы площадью в 1 квадратный метр (по 300-500 экземпляров на яму)
на орошаемых виноградниках с глинистой почвой и на люцерновом поле вблизи поселка Хауз-Хан, в лесном питомнике и в плодовом питомнике черви через год тоже расползлись на расстояние до 30 метров. В этом случае для интродукции были взяты наиболее пластичные перегринные виды дождевых червей, способные выжить и размножаться на поливных землях в сравнительно трудных для представителей этого семейства жарких условиях.
Еще один пример успешной интродукции дождевых червей - работа, выполненная Т. С. Перель в лесопосадках Джаныбекского стационара (Уральская область).
В посадки 1950 года, состоящие из дуба и вяза, в 1966 году из Салтовского леса (Саратовская область), из поймы реки Еруслана было привезено и выпущено около 800 особей эйсения норденшельди и уралензис и небольшое количество особей никедрилюс розеус и дендробена октаэдра. Проверка показала, что через восемь лет (в 1974 году) первый вид расселился на всей площади полосы, занятой посадками дуба, при средней плотности популяции около 20 экземпляров на квадратный метр. Единично встречался и вид дендробена октаэдра, что свидетельствует о возможности его выживания в условиях сухого континентального климата - в сухой степи и полупустыне, в лесополосах.
Существование же червей в лесополосах обусловлено тем, что в этих суровых условиях зимой накапливается задерживаемый деревьями снег. А практическое значение акклиматизации червей в этом случае состоит в том, чтобы обеспечить вовлечение в почву опада и тем стабилизировать круговорот веществ под лесопосадками и создать предпосылки к образованию прочной зернистой структуры почвы.
Изредка встречавшийся в более старых посадках в Джаныбеке вид никодрилюс розеус, питающийся в толще почвы перегноем (в отличие от пигментированных червей эйсения норденшельди и других, питающихся и подстилкой), не может способствовать стабилизации круговорота веществ под лесопосадками в степи.
Интродукция дождевых червей успешно проведена в садах возле Алма-Аты. Они расположены на довольно крутых склонах и подвержены эрозии. Деятельность тех видов дождевых червей, которые встречаются в почвах этих садов и не проделывают глубоких вертикальных постоянных ходов, менее эффективна в противоэрозионном отношении, чем деятельность червей-норников, которые делают такие глубокие ходы, как и люмбрикус террестрис.
В Джунгарском Алатау под пологом плодово-еловых лесов Н. К. Белоусова обнаружила крупных червей, принадлежащих к новому виду - светловия джунгарика, проделывающих глубокие вертикальные ходы. Этих червей весной 1967 года завезли в яблоневые сады Заилийского Алатау, расположенные на высоте 1300-1350 метров.
Их выпустили в разных местах по пять экземпляров в небольшую ямку; ямки располагались группами по пять.
При проверке в 1973 году оказалось, что черви прижились, стали питаться спадом культурной яблони, размножаться и расселились на расстояние 10-15 метров вниз по склону, но всего на 5 метров в стороны. По-видимому, расселение видов, делающих глубокие норы, происходит медленнее, чем других видов.
Во всяком случае, все три опыта (искусственное заселение никодрилюс салигинозус, никодрилюс розеус прашади поливных участков, где прежде не было червей, для ускорения разложения растительных остатков, заселение эйсения норденшельди лесополос в сухостепной зоне для ускорения разложения и вовлечения в глубь подстилки и светловия джунгарика - для создания глубоких ходов против эрозии) дали обнадеживающие результаты.
Интродукция дождевых червей за рубежом
В Нидерландах на необрабатываемых луговых землях повсюду высокая плотность популяции дождевых червей, поддерживающих зернистую структуру почв. Однако в тех местностях, которые в провинции Зееланд в 1944 и 1953 годах подверглись длительному (около 6 месяцев) затоплению, черви вымерли, и разложение остатков травы на лугах сильно затормозилось - на поверхности почвы образовался плотный слой так называемого "растительного войлока". Нет червей, и задерживается разложение травы на недавно отвоеванных у моря польдерах. Так, в Нордоост-польдере, который начали культивировать с 1947 года, в 1963 году еще не было червей, и на поверхности почвы, засеянной травами, образовался типичный грубоволокнистый войлок.
Опыты, проведенные в Валхерене, показали, что при внесении на луговины разных видов дождевых червей прижился только никодрилюс салигинозус, и в том месте, где выпустили 400 особей этого вида, войлок стал быстро разрушаться.
На семилетнем пастбище на опытной ферме в Ловинкхэве (Нордоост-польдер), где дождевые черви (в основном никодрилюс салигинозус) прижились и достигли численности 280 экземпляров при биомассе 175 граммов на квадратный метр, стала формироваться зернистая "муллевая" почва.
На новых польдерах в Зюйдерзее, в разбитом там яблоневом саду с задерненными междурядьями, в 1986- 1967 годах на площадки по 10 квадратных метров было внесено 5400 и 4600 особей того же вида. К ноябрю 1967 года уже отмечалась разница в агрегатном состаге почвы в местах с червями и без червей. Если в контроле прочные агрегаты составляли только 30,6-40,8 процента, то на площадках с 4600 червями содержание таких агрегатов достигало 60 процентов, а на получивших большее число червей - 66. К апрелю 1968 года популяция выпущенных червей (4664 экземпляра) в польдере Восточного Флеволанда возросла до 384 740, средняя скорость роста достигла 15 процентов в месяц. Черви этого вида довольно быстро расползаются, проделывая за год горизонтальные миграции в среднем на шесть метров, тогда как другой переселенный вид, аллобафра хлоротика, за год уходил не более чем на четыре метра, причем только около 20 процентов популяции уходило из мест выпуска, и прирост популяции шел медленнее - 10 процентов в месяц.
Естественный процесс расселения червей - медленный, что и заставило голландцев позаботиться о том, чтобы внести в почву этих важнейших почвообразователей.
Большое значение имеет зоологическая * мелиорация осваиваемых отвалов и оголенных территорий, образующихся после добычи полезных ископаемых. Так, например, в ГДР на отвалах после добычи бурого угля высаживают ольху, тополя, белую акацию. Деревья растут очень быстро, и уже на четвертый-пятый год после посадки накапливается около трех тонн подстилки в пересчете на гектар.
Через десять лет после окончания открытой добычи бурого угля из плейстоценово-голоценовых отложений оголенные площади быстро зарастают, и так как периметр этих площадей велик, на них быстро проникают дождевые черви, особенно никодрилюс салигинозус, - настолько быстро, что нецелесообразно проводить их интродукцию. Но кислые минеральные третичные отложения медленнее заселяются червями. Расселение никодрилюс салигинозус идет в этом случае со скоростью не более 10 метров в год, а октолазиум лактеум - до 20 метров в год.
Черви проникают как из соседних, ненарушенных почв, так и из компостов, специально вносимых при рекультивации. Процесс ускоряется при мульчировании рекультивируемых земель опавшими листьями; такая мульча улучшает гидротермический режим и служит червям источником пищи. Но даже в условиях влажного климата Средней Европы подстилочные виды (дендробена октаэдра, люмбрикус рубеллюс) не выносят создающегося режима, тогда как вносимые в этих условиях черви никодрилюс салигинозус приживались.
Показательный опыт поставили в 1949 году в Новой Зеландии. На пастбище с исходно кислой почвой на всей площади провели известкование. В пяти местах на пастбище выпустили по 25 особей никодрилюс салигинозус - вида, который хорошо мирится не только с пастбищными условиями, но и с обработками почвы. Через четыре года площадки в местах выпуска стали отличаться более густой растительностью и более яркой зеленью. Через восемь лет границы освоенных червями площадок расширились примерно на 100 метров, выделяясь тем, что там лучше росла трава.
Урожай трав через пять лет после выпуска червей составлял 4420 фунтов на 1 акр, а в 40 метрах от них - 2540 фунтов (сухой вес за три укоса). Содержание кальция в слоях почвы тоже оказалось различным. Там, где червей не было, рассыпанная по поверхности известь и через пять лет оставалась в основном в самом верхнем слое почвы. Там, где расселились черви, они способствовали вовлечению извести в почву.
В Австралии, в Новом Южном Уэльсе, на пастбищах, где не было дождевых червей, накапливался слой растительных остатков и навоза толщиной около четырех сантиметров, который постепенно исчезал после экспериментального внесения дождевых червей никодрилюс салигинозус (за восемь лет популяция интродуцированных червей распространилась на 100 метров от мест выпуска).
На Ротэмстедской станции, где пастбища регулярно удобряли сульфатом аммония, исчезали дождевые черви, следствием чего было накопление слоя мертвых растительных остатков. Известкование обычно способствует повышению на 50 процентов численности интродуцируемых червей.
Интродукция навозников для мелиорации пастбищ
Как известно, на Австралийском материке до открытия его европейцами не было копытных млекопитающих.
Колонизация Австралии была связана с бурным развитием скотоводства и использованием обширных территорий, занятых травянистой растительностью, под пастбища.
Местная фауна оказалась неприспособленной к питанию навозом. Австралийские животноводы подсчитали, что ежедневно крупный рогатый скот оставляет на пастбищах около 200 миллионов лепешек навоза, не поддающегося воздействию местных навозников.
Накапливаясь в огромных количествах на поверхности почвы, крайне медленно разлагающиеся лепешки навоза, подсыхая, затрудняют рост травы и снижают производительность пастбищ.
В кучках навоза, особенно жидкого коровьего, в массе размножается кустарниковая муха, исключительно назойливая, изводящая повсеместно летом скот и людей не только на фермах, но и в городах. В северных частях материка к ней присоединяется завезенная жигалка вида хематобия эксигуа, причиняющая болезненные уколы.
Оба вида можно рассматривать как компоненты местного гнуса, снижающего работоспособность людей и продуктивность животноводства.
Австралийский почвенный зоолог Г.-Ф. Борнемисса предложил провести работу по интродукции навозников, питающихся экскрементами копытных, чтобы они способствовали освобождению пастбищ от навоза, удобрению почвы пастбищ и ликвидации массового размножения назойливых и кровососущих мух, развивающихся в навозе.
Среди навозников выбрали несколько перспективных видов, и особенно эффективным оказался навозник оптофагус газелла. Жуки этого вида быстро расселились на северо-востоке Австралии, за два года проникнув на 80 километров в глубь материка (в течение трех лет выпустили около 275 тысяч жуков). Жуки питаются навозом, зарывают его в землю, где в изготовленных родителями навозных шариках развиваются личинки (в результате происходит удобрение почвы!), незарытые остатки навоза жуки размельчают, они быстро сохнут, что делает их непригодными для развития мух. Даже в тех случаях, когда мухи развиваются, они оказываются много мельче и менее плодовитыми, чем выводящиеся на нетронутых жуками лепешках навоза.
Использование интродуцируемых навозников в Австралии - частный случай зоологической мелиорации почв, который служит достаточно убедительным примером.
Разумеется, при дальнейшей интродукции необходимо предусмотреть опасности заноса с интродуцируемыми почвенными беспозвоночными возбудителей заболеваний человека, гельминтов и других паразитов животных и растений. Опыт работы в Австралии с африканскими навозниками, где были приняты меры к получению стерильных яиц навозников, доказывает возможность такой карантинной обработки.
Интродукция отсутствующих на данной территории видов беспозвоночных-почвообразователей - технически самый простой и эффективный прием зоологической мелиорации почв.
Перспективны и другие, методы. Это известкование кислых почв для улучшения среды обитания беспозвоночныхкалькофилов, к которым относятся многие почвообразователи (дождевые черви, многоножки-кивсяки, мокрицы).
Это система обработок почвы, минимально нарушающих почву как среду. Это внесение компостов на таких стадиях разложения, когда они обогащены полезными почвенными беспозвоночными. И наконец, это разумное ограничениеприменения пестицидов, дефолиантов и других химических соединений, губительно действующих на почвенных животных и других полезных обитателей почвы.
Широкий экологический подход к системе земледелия, луговодства, лесоводства - предпосылка повышения биологической активности и плодородия почв.
Зоологические методы компостирования отходов
Использование биологических агентов для получения необходимых человеку продуктов - биотехнология - в центре внимания современной биологии, и, пожалуй, нет сейчас такой области биологической науки, которая не могла бы внести свой вклад в ее развитие. Этим своим положением биотехнология обязана прежде всего той роли, которую она во всевозрастающей степени играет в решении крупных задач народного хозяйства и медицины. В наш век, в условиях урбанизации и интенсификации потребления растительных ресурсов, одной из таких задач становится рациональное использование органических отходов как городского хозяйства (городской мусор, сточные воды), так и сельского (особенно навоз крупных свиноферм), ежегодные количества которых весьма внушительны.
Обезвреживание и утилизация этих отходов важны и с точки зрения такой остро стоящей ныне проблемы, как охрана окружающей среды.
Компостирование органических отходов основано на использовании совокупной деятельности различных групп микроорганизмов и беспозвоночных животных. Для компостирования отходы закладываются в бурты, где создается благоприятный для полезных организмов режим температуры и влажности. Чем труднее разлагается компостируемый субстрат или чем быстрее он слеживается по мере разложения, тем больше должно быть отношение соприкасающейся с открытым воздухом поверхности бурта с его объемом. Приняты обычно бурты размером около 3 метров в ширину и около 1,5 метра в высоту (длина зависит от размеров доступной для компостирования площади и количества вещества).
Навоз, отстой канализационных вод, городской органический мусор, навозная жижа и т. п. - все это быстро разлагающиеся субстраты, а добавляемые к ним медленно разлагающиеся вещества (торф, измельченная кора - отход деревообрабатывающей или целлюлозной промышленности и т. п.) служат адсорбентами первичных и вторичных продуктов разложения. Иногда в качестве адсорбента к компосту добавляют почву. Для поддержания требуемого режима компостирования бурты время от времени ворошат (для аэрации), иногда прогоняют через них воздух, а для увлажнения поливают водой или навозной жижей.
В процессе компостирования в буртах сперва происходит разрушение легко усваиваемых соединений - сахаров, полисахаридов, затем белков и гемицеллюлоз, медленнее всего разлагаются лигнин, дубильные вещества и т. п. Разложение сопровождается синтезом комплекса гумусовых соединений. В результате масса органического вещества уменьшается, компост обогащается азотом, гумусом, возрастает его зольность. Меняется и структура органических осадков: они размельчаются, и из них, в основном в результате деятельности беспозвоночных, образуются зернистые агрегаты.
В начале компостирования при окислении микроорганизмами легко доступного углерода внутри бурта в течение нескольких дней быстро возрастает температура (например, в буртах из городских отбросов - до 70 градусов Цельсия), которая затем, по мере использования соединений, легко усваиваемых микрофлорой, постепенно снижается. В это время деятельность животных внутри бурта исключена - там происходит естественная пастеризация субстрата; беспозвоночные могут заселять только самый поверхностный слой компоста.
На первых этапах компостирования в бурты проникают мелкие беспозвоночные, для которых исходный перерабатываемый материал представляет подходящую среду обитания. Это способные к полету насекомые, в основном двукрылые и жуки, переносимые ими нематоды или клещи и др. По мере понижения температуры внутри бурта до 20-25 градусов в него проникают многие мелкие членистоногие (панцирные клещи и коллемболы), мелкие кольчатые черви - энхитреиды и более крупные дожлевые навозные черви эйсения фетида. Эти черви месяца через два изрешечивают своими ходами весь бурт до самого основания, способствуя проникновению по ним мелких форм. При весенней закладке компостов осенью в них появляются и типично почвенные сапрофаги. Их деятельность завершает "созревание" компоста, основным компонентом которого становятся экскременты беспозвоночных.
Особое значение в переработке компостов имеют навозные дождевые черви эйсения фетида. Этот вид распространен в наших южных широколиственных лесах, где он развивается в гниющей древесине или в скоплениях опавших листьев. Однако, следуя за человеком, он становится обычным в разных скоплениях гниющих растительных остатков антропогенного характера. В естественно разлагающемся навозе и в компостах численность этого червя может достигать огромных масштабов: около 3000 червей на 1 квадратный метр бурта, до 6500 в слое 10 сантиметров. Биомасса этих червей при 500 особях в 1 литре компоета достигает 68 килограммов на 1 квадратный метр субстрата; все вещество компоста проходит через их кишечник, так что в конце компостирования органические остатки приобретают зернистую структуру и состоят из копролитов - экскрементов червей.
По расчетам О. Граффа в ФРГ, разложение компостируемых веществ и "созревание" компоста (переход в состояние, оптимальное для удобрения) совершаются при заселении червями в 14 раз быстрее, чем без них. Черви эйсения фетида способны к переработке и превращению в хорошее удобрение таких органических отбросов, как анаэробный ил канализационных вод, свиная навозная жижа и т. д. Такие отбросы в результате их переработки этими червями утрачивают дурной запах, освобождаются от вредной микрофлоры, приобретают агрономически ценную зернистую структуру, утрачивают токсичность для корней растений.
В США несколько компаний занимаются выращиванием и коммерческой реализацией дождевых червей и продажей их экскрементов, представляющих собой ценное органическое удобрение. Осадок сточных вод (после аэробной либо анаэробной ферментации) высушивают, а затем брикетируют, складывают штабелями, заселяют дождевыми червями (1500 граммов на 0,125 кубометра осадка) и выдерживают при 30-35-процентной влажности в течение четырех месяцев. В Калифорнии количество осадка, потребляемого за сутки червями, равно 40 процентам их веса.
По окончании "работы" червей всю массу компоста пропускают через цилиндрическое вращающееся сито.
Большая часть остающихся в роторе червей скапливается в одном его конце, их употребляют для заселения следующих партий компоста, а прошедшие сито копролиты представляют коммерчески ценное удобрение без неприятного запаха, не самонагревающееся при хранении, не токсичное для растений.
Предприятие в Каламазу (штат Мичиган) пропагандирует для сельских местностей компостирование кухонных отбросов с помощью дождевых червей в кустарных условиях - в ящиках, ведрах и т. п.
В Финляндии разработана схема компостирования осадка сточных вод в смеси с отходами коры, получаемыми на деревообрабатывающих и целлюлозных предприятиях.
На Филиппинах организован центр по "вермикультуре", то есть по разведению дождевых червей, который объединяет свыше 1000 предпринимателей, выращивающих этих червей не только как производителей компостного удобрения, но и как источник белков и жира (55 процентов белка и 13 процентов жира от сухой массы червей) для использования в рыбном хозяйстве, в качестве заменителя рыбной муки в животноводстве.
