Этот раздел познакомит Вас со строением, образом жизни, систематикой и методами изучения дождевых червей. В нем показана огромная положительная роль их в почвообразовании и земледелии: жизнедеятельность этих червей является существенным фактором в повышении плодородия почвы. Описана роль дождевых червей в качестве переносчиков паразитарных заболеваний домашних животных. Информация может быть интересна для агрономов, почвоведов, зоологов и широкого круга любителей органического земледелия.
Для успешной борьбы за повышение урожайности должны быть полностью учтены и всемерно использованы все силы природы, имеющие отношение к жизни растений. Одной из таких сил является деятельность почвенных животных.
Среди почвенной фауны видное место занимают дождевые черви; их большое значение в этом отношении с каждой новой работой определяется все яснее.
Поверхность большей части суши покрыта почвами. Свойства почв (наряду с климатическими условиями) определяют возможность заселения их той или иной растительностью, а последняя в свою очередь определяет характер населения животных, обитающих в почве и на ее поверхности в данном участке суши. Таким образом, почва - это в полной мерс «основа жизни»; недаром слово «беспочвенный» означает «лишенный основания». А кому же неизвестно, что растительный и животный мир неразрывно связан с земледелием и скотоводством? Необходимой предпосылкой для появления и развития этих отраслей хозяйства является наличие плодородных почв.
Образование почв из горных пород и изменение свойств уже существующих почв, т. е. почвообразование, - совокупность процессов, начавшихся, нужно полагать, одновременно с возникновением суши и идущих непрерывно повсюду до настоящего времени. Первые шаги процесса почвообразования совершаются силами неорганической природы: солнечные лучи, вызывающие неравномерное нагревание горных пород, атмосферный воздух (действие ветра и кислорода воздуха) и вода (в виде осадков, ручьев, рек) являются главными геологическими факторами почвообразования. Параллельно с этим действуют и постепенно выходят на передний план биологические факторы. В настоящее время общепризнано, что почва представляет собой целостный комплекс минеральных и органических веществ с живыми организмами. Ее неживые составные части, взятые отдельно от населяющих почву организмов, уже не являются почвой, и равным образом почвенное население без среды его обитания - только отвлеченное понятие. Поэтому в известном смысле можно говорить о жизни почвы. Если вещества почвы служат источником существования населяющих ее организмов, то свойства самой почвы определяются деятельностью ее обитателей. Совокупность результатов жизнедеятельности почвенных организмов и составляет комплекс биологических факторов почвообразования.
О том, что дождевые черви улучшают качество почвы, было известно еще в древние времена. Однако роль дождевых червей как животных-почвообразователей была впервые освещена научно и понята во всем ее значении знаменитым Чарльзом Дарвином. В результате своих замечательных исследований, посвященных этому вопросу, он пришел к заключению, что вряд ли найдутся другие животные, которые играли бы столь большую роль в истории мира, как дождевые черви. Впоследствии сведения о дождевых червях и их роли в почвообразовании были значительно углублены и расширены трудами большого числа отечественных и зарубежных ученых. Все усиливающийся поток этих исследований приносит новые и новые доказательства правильности мнения Дарвина о выдающейся роли дождевых червей в экономике природы и истории мира. Авторитетный почвовед, имеющий крупные заслуги в области изучения деятельности почвенных животных, Н. А. Димо характеризует значение дождевых червей следующими словами: «Под поверхностью почвы и в меньшей степени на ее поверхности совершается громадная, пока еще, несмотря на целое столетие, прошедшее со времени первого сообщения Ч. Дарвина, недостаточно освещенная и оцененная по значимости для почвообразования работа. Медленно, тихо и беззвучно из года в год, из тысячелетия в тысячелетие накопляются в почвах и грунтах черты сложения, структуры, химии, физики, жизненных явлений и др., не воспроизводимые никаким другим агентом природы».
Однако если вопрос о важном значении дождевых червей для процесса почвообразования не вызывает сомнений у специалистов, то эти сведения еще далеко не достаточно проникли в среду биологов и почвоведов, не говоря о широких массах земледельцев и лиц, так или иначе соприкасающихся с земледелием, садоводством и лесоводством; они до сих пор обращают мало внимания на неустанную деятельность огромных рабочих армий червей, возделывающих землю бок о бок с ними. До сих пор слово «червяк» служит для выражения чего-то низменного и бесполезного. Фауст в одноименной трагедии Гете, желая характеризовать ничтожество своего ученика Вагнера, ученого-крохобора, не видящего за деревьями леса, говорит про него:
«Он ищет клада жадною рукою,
Но рад, когда находит дождевых червей».
Это и многие другие аналогичные высказывания (у Державина, Апухтина и др.), взятые из обиходных выражений живой речи, имеют целью вызвать в воображении читателя образ дождевого червя. Иногда слово «червь» служит даже символом вреда и зла (в этих случаях, правда, по-видимому, имеются в виду паразитические черви и личинки насекомых). Не поэтому ли довольно распространено мнение, что дождевые черви якобы могут приносить какой-то вред растениям. По крайней мере многие хозяева их старательно выбирают из огородных гряд и уничтожают, не зная того, что их присутствие не может принести растениям ничего, кроме пользы.
Некоторое практическое значение дождевые черви имеют как корм для домашних птиц и как приманка для рыб. Однако эффект деятельности дождевых червей в отношении мелиорации почв столь велик, что гораздо более перспективно, вместо того чтобы скармливать птицам и рыбам этих «земледельцев», изыскивать способы для усиления использования их в том направлении, в каком их подготовила сама природа, т. е. как весьма совершенные аппараты для переработки земли. В решении основной проблемы земледелия, т. е. интенсификации производства и повышения урожайности, дождевые черви как наши союзники в обработке почв не должны быть забыты.
Из сказанного выше ясно, что почвообразование - это проблема, успехи в разработке которой могут быть обеспечены только совместными усилиями почвоведов и биологов. Это значит, что для дальнейшей работы в этом направлении необходимо, чтобы биологи (в частности, зоологи) всерьез заинтересовались почвами, а почвоведы - животным населением почв.
Проблема соотношения организма и среды имеет две стороны: среда не только воздействует на организмы, изменяя их, вызывая у них разнообразные приспособления, обусловливая их закономерное распределение в разных местностях и различных условиях существования, но и сама изменяется под влиянием населяющих ее организмов. Поэтому недаром говорят о взаимоотношениях организма и среды.
Нам нужно рассмотреть, как изменяется под влиянием дождевых червей та среда, в которой они живут, т. е. почва. Вопрос этот, помимо значения его для почвоведения и агрономии, имеет общебиологический интерес, так как здесь перед нами очень демонстративный пример быстрого и легко обнаруживаемого воздействия на среду со стороны небольшой и четко ограниченной группы животных.
Для того чтобы понять как следует процесс почвообразования и правильно оцепить роль дождевых червей в этом процессе, нужно было бы учесть деятельность других животных и растительных организмов, связанных с почвой, а также рассмотреть и другие факторы почвообразования. Но сделать это мы не в состоянии, так как проблема почвообразования составляет основное содержание всего современного почвоведения - обширной науки, которая при решении этой проблемы пользуется данными смежных наук: геологии, бактериологии, ботаники и почвенной зоологии. Ограничивая свою задачу рассмотрением деятельности дождевых червей в почвообразовании, мы не хотели бы этим дать повод думать, что недооценка всех прочих факторов почвообразования, которых мы по необходимости касаемся лишь слегка, хоть сколько-нибудь допустима. Для всестороннего ознакомления с проблемой почвообразования существует ряд работ, ссылку на которые интересующийся данным вопросом читатель найдет в литературном указателе, помещенном в конце книги.
С глубокой древности известно, что в образовании тонкого слоя почвы, покрывающей большую часть суши и обеспечивающей возможность существования всех обитающих на ней живых существ, принимали участие дождевые черви. Аристотель называл червей «кишками земли». Этим он хотел выразить мысль, что, подобно тому как в кишечнике животных любые пищевые вещества превращаются в тончайшую, легко всасываемую пищевую кашицу, грубая земля, проходя через кишечник червя, делается мягкой и нежной, благодаря чему растения получают возможность извлекать из нее нужные им вещества. Это представление взято Аристотелем скорее всего от земледельцев древнего мира, для которых значение дождевых червей в почвообразовании казалось очевидным. Современный энтузиаст в деле пропаганды разведения дождевых червей в целях улучшения качества почвы, американский сельский врач-фермер Баррет рассказывает в своей книге «Червь-земледелец» (Barret, 1947), что в 1918 г. он встретил во Франции пожилого крестьянина, который, сидя на корточках, собирал что-то с земли в мешок. Когда Баррет, заинтересовавшись спросил, что крестьянин делает, тот ответил, что собирает кучки извержений дождевых червей, чтобы положить их под лучшие из цветов в своем саду, потому что это ни с чем несравнимое по качеству удобрение. Из дальнейшего разговора выяснилось, что единственным источником сведений о полезной деятельности дождевых червей у этого крестьянина были устная молва среди односельчан и собственные наблюдения.
В научной литературе мысль о положительной роли дождевых червей в почвообразовании была впервые высказана английским натуралистом Гильбертом Уайтом в его книге, опубликованной в 1789 г., где он пишет, что земля без дождевых червей была бы «холодной и непитательной». Уайт уже в 1770 г. в письме к Баррингтону высказал свои мысли о значения дождевых червей в почвообразовании. Однако основными исследованиями этого вопроса до сих пор являются работы Дарвина (Darwin, 1881), который заинтересовался дождевыми червями еще в молодые годы. В 1837 г., когда Дарвину было 28 лет, он сделал в Лондонском геологическом обществе доклад на тему: «Об образовании почвенного слоя». Дарвин изложил в ней теорию, согласно которой частицы почвы все время выносятся дождевыми червями из глубины на поверхность, благодаря чему предметы, лежащие на земле, оказываются по прошествии немногих лет на глубине 6-10 см под дерном. Таким образом, весь почвенный слой оказывается прошедшим через кишечник червей. В дальнейшей своей жизни Дарвин не утратил интереса к этому вопросу и продолжал делать наблюдения и собирать материалы по деятельности дождевых червей в почвообразовании. В 1881 г., т. е. через 43 года после первого сообщения и всего за год до смерти, Дарвин опубликовал новое, более подробное сочинение под названием «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни». Эта работа, так же как и первая, вызвала несколько откликов, но затем на очень долгое время вопрос этот был забыт и ни почвоведы, ни биологи к нему не обращались. Открытие почвообразовательной деятельности бактерий отвлекло внимание ученых от вопроса об участии других организмов в этом процессе, и работы Дарвина если и упоминались в курсах почвоведения, то лишь мимоходом и только затем, чтобы перейти к более значительным факторам почвообразования.
В работах отца русского почвоведения В. В. Докучаева проявился значительный интерес к почвенным животным, а его ученик Г. Н. Высоцкий в конце прошлого века (1808, 1899) посвятил почвообразовательной деятельности дождевых червей уже специальные исследования и таким образом явился непосредственным продолжателем работ Дарвина. Интерес к дождевым червям как почвообразователям оживился после превосходной работы Н. А. Димо (1938), а в последнее десятилетие и у нас, и за границей ряд исследователей (и почвоведов, и зоологов) стал усиленно заниматься разработкой этого вопроса. С данными этих исследований нам и предстоит ознакомиться.
Для того чтобы определить возможный масштаб воздействия дождевых червей на среду, в которой они обитают, рассмотрим прежде всего с вопросом о численности их в различных почвах.
Сведения о численности дождевых червей в почвах
Из данных о питании и образе жизни дождевых червей ясно, что деятельность их тесно связана с поверхностью почвы. Поэтому плотность населения дождевых червей в природных условиях целесообразно определять на единицу площади поверхности почвы, удобнее всего на 1 м2.
Были сопоставлены некоторые цифровые данные о плотности населения червей в разных местностях и в разных географических пунктах.
Из данных исследований можно видеть, что количество червей в разных пунктах очень различно, но везде, где были найдены черви и был произведен их учет, получились величины в десятки и сотни червей на 1 м2. Большая часть этих данных может характеризовать плотность населения червей на значительных площадях только с приближенной точностью. Но там, где условия однородны и плотность населения червей значительна, установленные цифры могут приблизительно указать число червей, приходящихся на 1 га (умножив цифры таблицы на 10000, получим плотность населения червей от 200 000 до 5 100 000 экз.). Величины этого же порядка получены для Северной Америки и долины Большого Нила. Дарвин, воспользовавшись данными Гензена для Германии, приводит в своем труде меньшие цифры, а именно - от 60 000 до 133 000 на 1 га. Однако более новые данные говорят о том, что и в Западной Европе число червей на 1 га нужно считать сотнями тысяч и миллионами особей.
Эти цифры при выяснении численности червей на больших территориях районов и областей должны быть снижены, так как в ряде мест (болота, солончаки, пустыни, еловые леса и др.) червей нет вовсе или они крайне малочисленны.
Кроме того, нужно принять во внимание, что большая часть цифр основана на количественных сборах, сделанных в сезоны, благоприятные для жизни червей; в холодные и сухие сезоны их меньше, и не только потому, что они уходят вглубь и поэтому их труднее находить, по и вследствие их массовой гибели. Но, принимая во внимание все эти оговорки, все же можно сделать безошибочное заключение о том, что дождевыми червями более или менее обильно заселены огромные территории суши.
Для определения значения воздействия на среду тех или иных организмов необходимо знать не только число особой, приходящихся на единицу ее объема среды, но и их размеры. Чем животные крупнее, тем значительнее следы их деятельности. Поэтому для разбираемого нами вопроса большое значение имеют вес червей в единице объема обрабатываемой ими почвы и отношение его к весу всех находящихся в ней организмов, т. е. к биомассе в данной почве. Как уже сказано, количество дождевых червей в том или ином объеме почвы в конечном счете определяется числом особей, приходящихся на единицу поверхности почвы. Получить хотя бы приблизительный вес червей, исходя только из числа особей, путем каких-либо вычислений невозможно, так как вес червей зависит не только от видового и возрастного состава их населения, но и от условий обитания в каждом отдельном пункте. Не говоря о влажности, температуре, количестве пищи и т. д., имеются, например, сведения, что представители одного и того же вида могут иметь разные размеры в зависимости от обитания их на той или другой высоте над уровнем моря.
Вес отдельных червей может колебаться от сотых грамма (мелкая молодь) до 5-6 г (крупные экземпляры большого красного червя). Вес же червей на 1 м2 приводится исследователями довольно редко. Для зауральских степей при средней численности червей на луговом солончаке в 34,4 особи на 1 м2 вес их при пересчете на 1 га оказывается равным 49 кг, т. е. средний вес одного червя составляет 0,11 г; очевидно, черви там очень мелкие. В Ветлужских лесах Горьковской области (Шпперович, 1937), в бору с подстилкой лиственных мхов (кукушкин лен - Polytrichum), где черви немногочисленны (6 экз. на 1 м2), их вес на 1 га равен 11 кг (средний вес одного червя 0.18 г). Гораздо более высокие цифры веса червей приводятся для лесов северо-западного Алтая (Соколов, 1956), их там может быть до 3 т. на 1 га. Для луговых и возделанных почв иногда указывались очень большие величины - от 1300 до 6500 г на 1м2, т. е. от 13 до 65 т червей на 1 га (France, 1921). Для полей штата Огайо (Северная Америка) определено 2248 кг (2,25 т) червей на 1 га при 247 особях на 1 м2 (средний вес одного червя 0,91 г).
Видовой состав дождевых червей Северной Америки почти тот же, что и в большей части России. Поэтому на наших полях и лугах, судя по опытным данным, можно ожидать таких же или еще больших величин живой массы червей. По расчетам американских исследователей, вес всех червей в США превосходит в 10 раз вес людей, населяющих эту страну (цит. по Barret, 1947).
Вес червей составляет в лесах от 50 до 72% всей биомассы почвы. Для Западной Европы имеется указание, что вся биомасса в 1 м2 почвы при наличии в ней 200 дождевых червей равна 500 г (Franz, 1950). Если принять во внимание, что количество дождевых червей на 1 м2 и их видовой состав примерно те же, что и в штате Огайо, то, произведя вычисление, можно прийти к выводу, что и в исследованных местах Западной Европы дождевые черви составляют примерно 50% биомассы почвы.
Как уже неоднократно упоминалось, в любом вопросе, связанном с деятельностью дождевых червей, очень большую роль играет точный учет видового состава населения червей той или иной территории. Отсюда ясно, что приведенные нами только что суммарные данные о численности люмбрицид и их весе могут служить только для самой общей ориентировки в этом вопросе.
Мы не можем за недостатком места углубляться в рассмотрение численности разных видов в различных грунтах, комплексов видов, сопутствующих друг другу, и т. д. Приведем только один пример, показывающий, как сильно изменяются численность и видовой состав люмбрицид в зависимости от внешних условий и как мало говорит одна суммарная величина численности червей на том или ином участке почвы о земледельческой работе червей.
В Белоруссии был произведен точный количественный учет червей в ряде пунктов на склоне, занятом картофельным полем и переходящем в болотистый луг. Из обнаруженных в этом участке четырех видов люмбрицид пашенный червь (Allolobophora caliginosa) лучшие условия существования нашел в нижней трети склона; он идет довольно далеко в верхние, более сухие и выщелоченные его части, но лишь в ничтожных количествах заходит на сырой луг внизу склона.
Работа червей в верхних частях склонов имеет особенно важное значение. Малый красный червь (Lumbricus rubellus) более влаголюбив: он почти отсутствует в верхних частях склона, но зато далеко идет на луг. Молочный октолазий (Octolasium lacteum) и восьмигранная дендробена (Dendrobaena oclaedra) явно избегают склона с картофельным полем и сосредоточены на сыром лугу.
Лучший «земледелец» из этих видов несомненно - пашенный червь. Значение в почвообразовании восьмигранной дендробены ничтожно, так как это маленький червячок, обитающий преимущественно во мху и в самых поверхностных слоях почвы. Малый красный червь хотя и полезен тем, что поглощает неразложившиеся растительные остатки, но глубоких ходов также не делает, и этим его значение в почвообразовании ограничено. Что касается молочного октолазия, то хотя о его образе жизни мало известно, но, поскольку обычным местом обитания особей этого вида являются почвы с избыточной влажностью и плохо дренированные, можно думать, что и его значение как почвообразователя не так велико. Таким образом, зона с максимальным количеством червей в самом низу склона (204 экз. на 1 м2) отнюдь не является зоной наиболее интенсивной деятельности дождевых червей в почвообразовании.
Рассмотренные выше данные о численности дождевых червей обосновывают лишь самую возможность постановки вопроса о деятельности дождевых червей в почвообразовании и в самой общей форме характеризуют ее масштабы. Вспомним, что червь в день пропускает через свой кишечник количество земли, равное весу его тела. Приняв средний вес червя в 0,5 г, а количество их на 1 м2 в 50 особей (500 000 экз. на 1 га - цифра невысокая), получим, что за сутки через кишечник червей на площади в 1 га проходит 250 000 г, т. е. 0,25 т земли. Если принять далее, что активная деятельность червей продолжается 200 дней в году, то количество земли, прошедшей через кишечник червей, выразится в 0,25x200=50 т на 1 га. Сделав соответственное вычисление для почв, содержащих 400-600 червей на 1 м2, получим колоссальные количества земли, переработанной за год на 1 га, - 400-600 т.
Недоверие к столь большему значению деятельности дождевых червей, как было указано еще Дарвином, представляет собой «пример неспособности людей оценивать результаты, получающиеся от постоянно действующих причин». Дарвин настойчиво указывал также, что нельзя не придавать значения совокупной деятельности мелких факторов и что выражение «о ничтожном закон не беспокоится» к науке не применимо. Суточная работа одного червя, проглатывающего и извергающего свои 0,1-1,0 г земли, безусловно ничтожна. Но ведь червей - биллионы, причем они глотают и буравят землю не один день, а проделывают эту работу неутомимо и непрерывно в течение большей части года. С разными сторонами этой грандиозной работы и с ее результатами мы сейчас ознакомимся.
Дождевые черви являются очень важным фактором почвообразования. Без них не могло бы быть на поверхности суши почв в том виде, в каком мы их наблюдаем, и во всяком случае не было бы того, что земледельцы называют «хорошей землей». Однако это не дает права переоценивать их роль в почвообразовании, так как если бы не существовало большого количества других факторов, действующих в том же направлении, то не только «хорошей», но и вообще никакой почвы на земле не могло бы быть. Употребляя фигуральное сравнение, можно сказать, что черви представляют собой как бы один цех того огромного производства, каким является почвообразование.
Прежде всего деятельность дождевых червей становится возможной только после того, как какая-то почва уже имеется. Образовалась ли она на месте скалы в процессе выветривания, или материалом для нее послужила пыль, приносимая ветром, или разные наносы, или она появилась в результате усыхания озер, отступания моря и т. д., эти субстраты остаются длительное время вовсе недоступными для дождевых червей. Прежде чем последние получат возможность заселить почву, должно достаточно далеко пойти накопление в ней органических веществ, возникающих за счет отмирания организмов, преимущественно растительных. Накопляющееся таким путем темное вещество называют, как мы уже говорили, перегноем, или гумусом, а процесс его образования - гумификацией.
Этот процесс очень сложен; он состоит из множества отдельных этапов, сменяющих друг друга, а отчасти из идущих параллельно и независимо. Разные этапы гумификации совершаются различными организмами. Первыми поселенцами на образующейся почве являются лишайники, водоросли, бактерии. В более влажных местах к ним присоединяются грибы и некоторые микроскопические низкие животные, которые и являются первыми гумификаторами. Отмирая, они дают возможность для поселения различным мхам, под подушками которых находят приют, кроме микроорганизмов, клещи и низшие насекомые. Обрабатывая отмирающие части мхов, эти организмы создают более значительные количества гумуса, что открывает возможность для поселения в таких местах высших растений. Их появление на поверхности почвы дает мощный толчок дальнейшему развитию процессов гумификации: их отмирающие корни и наземные части служат обильным источником перегноя. Гумификация осуществляется деятельностью не только огромного числа бактерий разных видов, но и множества мелких животных, среди которых, кроме клещей и низших насекомых, важное значение приобретают мелкие червячки (нематоды и энхитреиды), а также членистоногие (ракообразные, паукообразные, многоножки, разные отряды насекомых; особое место занимают личинки некоторых мух). Чем бы они ни питались, органические вещества, проходя через кишечник этих животных, обогащают почву гумусом.
Дождевые черви включаются в процесс почвообразования, когда гумификация почвы уже в полном разгаре. Мы знаем уже, что почвы, бедные гумусом, бедны и дождевыми червями; и, наоборот, чем его больше, тем обычно больше и дождевых червей. Мы видели также, что дождевые черви хотя и участвуют в продукции гумуса, но значение их в этом отношении не так велико. В числе многих других гумификаторов они только вкладывают свою долю в продуцирование гумуса.
В известном смысле всех наземных животных можно считать гумификаторами, поскольку они обогащают почву продуктами своей жизнедеятельности, а тела их после смерти подвергаются разложению. Но их значение выступает на первый план на том этапе почвообразования, когда гумус уже создан и возникают задачи о распределении его по разным слоям почвы, о разрыхлении ее, о снабжении всей армии гумификаторов воздухом и водой, о предохранении гумуса от быстрого вымывания из почвы, об удалении избытков растительных остатков с поверхности почвы, о нейтрализации кислот, возникающих при образовании гумуса, о консервации питательных материалов для растений в водопрочных копролитах. Во всех этих процессах принимают участие и другие животные, создающие структуру и тем самым обрабатывающие почву, но главная роль в них принадлежит несомненно дождевым червям как массовым животным, мощным землероям и поглотителям почв.
Следует обратить особое внимание на то, что деятельность дождевых червей в почвообразовании органически связана с деятельностью других физических, химических и биологических агентов, участвующих в этом процессе. Вспоминаются слова В. В. Докучаева о том, что «почвы и грунты есть зеркало, яркое и вполне правдивое отражение, так сказать, непосредственный результат совокупного, весьма тесного, векового взаимодействия между водой, воздухом, землей, с одной стороны, животными и растительными организмами и возрастом страны, с другой, этими извечными и поныне действующими почвообразователями». Это «вековое взаимодействие», в котором дождевые черви играли и продолжают играть далеко не последнюю роль, создало гумусные почвы земного шара, которые в свою очередь явились необходимой предпосылкой для возникновения пышной растительности, а тем самым и необходимой пищевой базой для всех наземных животных и человека.