Положение в системе животных и происхождение
Нам несколько раз приходилось упоминать, что дождевые черви относятся к кольчатым червям, или кольчецам. Кольчецы - группа высших червей; она делится на классы многощетинковых (Polychaeta), малощетинковых (Oligochaeta) и пиявок (Hirudinea), не считая небольших групп, имеющих меньшее значение в экономике природы. Предков малощетинковых кольчецов нужно искать среди представителей обширного класса многощетинковых кольчатых червей, живущих в море. Указать более точно источник происхождения класса малощетинковых кольчецов вряд ли возможно. Ни одно из современных семейств морских кольчецов мы не можем считать прямыми предками малощетинковых червей (Oligochaeta), так как все они в течение эволюции успели получить те или иные приспособительные черты, чуждые интересующей нас группе. Очевидно, родоначальниками класса малощетинковых червей явились более примитивные, не специализированные представители морских многощетинковых кольчецов, вероятно ныне вымершие.
В какую из геологических эпох произошло возникновение малощетинковых кольчецов - сказать трудно. Окаменелые остатки червей очень редки, так как все части их мягкого тела, не исключая щетинок, после смерти животного обычно очень скоро распадаются, превращаясь в бесформенную массу. Но остатки, похожие на малощетинковых кольчецов, находят в очень древних геологических отложениях (каменноугольной и, может быть, силурийской эпохи). Таким образом, происхождение класса следует признать очень древним.
Не легче вопрос и о родственных отношениях внутри класса малощетинковых червей. Во всяком случае черви из моря не сразу вышли на сушу. Скорее всего предки современных малощетинковых кольчецов сначала приспособились к жизни в устьях рек, заселили пресные воды, а уже потом у них выработались приспособления к наземному образу жизни. Об усиленной потребности в воде наземных форм, их способности жить под водой и других свойствах, указывающих на сравнительно недавний их выход на сушу уже говорилось. Сравнение организации и развития наземных форм малощетинковых червей с водными показывает несомненно большую примитивность последних.
Выход на сушу водных малощетинковых червей совершался неоднократно. В результате возникло несколько семейств почвенных малощетинковых червей. Сюда относятся энхитреиды (Enchytraeidae) - обширное семейство, представители которого, мелкие белые червячки, обильно населяют верхние слои почв, но встречаются также в пресных водах и в морях. В последнее время энхитреиды получили известность в рыбоводстве как хороший корм для мальков. Другими путями возникли дождевые черви, среди которых зоологи различают также несколько семейств. По сравнению с водными олигохетами это гиганты. Но среди них, как было указано, в тропиках встречаются сверхгиганты - черви до 3 м длиной.
Семейство люмбрицид (Lumbricidae), к которому принадлежат почти все дождевые черви нашей страны, представляют собой по ряду признаков молодую пластичную группу, в которой и поныне продолжается интенсивный процесс видообразования.
Определение рода и вида червей
Неспециалистам часто кажется удивительным, что среди дождевых червей можно различать разные виды. Им кажется, что все они одинаковы. Однако зоологи насчитывают не менее 180 видов семейства люмбрицид, причем почти каждый год до сих пор еще обнаруживаются и описываются виды, ранее неизвестные. В нашей стране водится не более половины известных видов, а из них подавляющее большинство приурочено к горным районам Кавказа и Средней Азии. На большей же части территории нашей страны насчитывается несколько десятков видов люмбрицид, из которых массовыми почти во всех областях являются не более 15-16 видов. Рассмотрением их мы и ограничимся в дальнейшем, так как главная роль в почвообразовании несомненно принадлежит представителям именно этих видов.
Вопрос о видовых различиях дождевых червей может показаться неинтересным и ненужным. Можно подумать, что занятие ими самое большее должно составлять удел немногих ученых специалистов и что систематика дождевых червей не имеет отношения к вопросам, связанным с их жизнедеятельностью, и, в частности, с вопросом об их роли в почвообразовании. Ничего ошибочнее такого мнения нельзя себе представить. Виды дождевых червей характеризуются не только признаками формы и строения их тела, но также местом обитания, образом жизни и рядом особенностей, имеющих непосредственное отношение к их почвообразовательной деятельности. Поэтому каждый интересующийся почему-либо дождевыми червями должен ознакомиться прежде всего с их видовым составом. Любые наблюдения за жизнью и деятельностью дождевых червей, сделанные без учета вида червя, к которому относятся эти наблюдения, в настоящее время следует признать ненаучными. На этом основании мы помещаем ниже таблицу для определения наиболее обыкновенных представителей фауны дождевых червей нашей страны и их описание.
Все виды семейства люмбрицид сгруппированы в 8 родов. Согласно правилам международной номенклатуры, каждый вид имеет латинское название, состоящее из двух слов: первое - обозначает род, к которому принадлежит данный вид, а второе - собственное имя вида. Так, в роде Lumbricus имеются виды Lumbricus terrestris (большой красный червь), Lumbricus rubellus (малый красный червь) и Lumbricus castaueus (каштановый червь). По совокупности признаков они ближе друг к другу, чем к другим видам, и поэтому объединяются в один род.
Существуют таблицы для определения родов и видов люмбрицид (Lumbricidae), имеющих широкое распространение в нашей стране.
Заметим, что определение родов и видов по таблице часто приводит к ошибкам. Поэтому, кроме таблицы (или ключа, как ее иногда называют), необходимы также сжатые описания родов и видов (диагнозы). Дойдя до того или иного рода или вида по таблице, необходимо проверить, сходятся ли признаки исследуемого объекта с данными диагноза. При этом ошибки, допущенные в ходе определения, сразу обнаруживаются.
При составлении определительных таблиц и данных по распространению видов люмбрицид на территории нашей страны широко используются данные работ И. И. Малевича (1950а, 1950б, 1951, 1954).
Методы вскрытия червей
Для того чтобы определить вид, нужно детально ознакомиться с наружными признаками червя и произвести его вскрытие. Исследований простым глазом для этого недостаточно. Нужно иметь штативную лупу или лучше препаровальный бинокуляр и хороший источник света. Современные бинокуляры снабжены хорошими осветителями. В случае отсутствия готовых осветителей их легко сделать, для чего можно использовать любой источник света и линзу на штативе.
Для вскрытия червей нужна ванночка, в которую наливается смесь воска с парафином, лучше подкрашенная сажей; с прибавкой сала или вазелина. Ванночка должна быть таких размеров, чтобы можно было удобно установить ее на предметный столик бинокуляра или лупы и вести вскрытие при увеличении в 5-10 раз.
Из инструментов необходим обычный комплект для вскрытия беспозвоночных, т. е. маленькие ножницы, пинцеты с тонкими концами (глазные), препаровальные иглы, маленькие скальпели; полезны ножницы, употребляемые для глазных операций, и лезвия для безопасной бритвы. Для прикалывания червей ко дну ванночки нужны булавки. Очень удобны для этой цели энтомологические булавки. Специалисты рекомендуют загнуть концы на двух энтомологических булавках и пользоваться ими как хирургическими крючками, т. е. растягивать ими в обе стороны различные тонкие пленки в теле червя. Разрез стенки тела необходимо делать строго по средней линии спинной стороны червя. Достаточно вскрыть полость тела от пояска до 1-го сегмента, так как в этой области расположены все органы, признаки которых имеют значение для определения червей. Рекомендуемый в некоторых руководствах разрез стенки тела по боковой линии для ознакомления с видовыми особенностями внутренней организации люмбрицид мало пригоден.
Разрез следует делать с большой осторожностью, чтобы но задеть кишечника и других внутренних органов. Удобнее всего делать разрез стенки тела на воздухе, держа червя в руках. Производить разрез можно тонкими ножницами или лезвием бритвы. После того как сделан разрез, червя следует приколоть булавками за второй и предпоясковый сегменты ко дну ванночки и слегка растянуть его. Затем в ванночку наливается вода и все дальнейшее вскрытие ведется под водой.
При разведении краев разреза следует попутно осторожно разрывать иглами межсегментные перегородки. Когда стенка тела справа и слева будет свободной, ее нужно приколоть булавками. Главное внимание при определении червей должно обратить на семенные мешки, семеприемники и семенниковые капсулы. Семенные воронки обнаруживаются при раздвигании семенных мешков. Расположение пор семеприемников относительно линий щетинок (а, b, с, d) очень легко определить, найдя семеприемники, проколов в этом месте стенку тела тонкой булавкой и посмотрев на место выхода булавки с наружной стороны стенки тела.
К микроскопу приходится прибегать при определении видовых особенностей только для изучения щетинок. Представляют интерес также особенности строения мускулатуры. Но для этого необходимо приготовлять тончайшие срезы через тело червя, пользуясь сложным оборудованием зоологической лаборатории.
Способы сбора и консервирования дождевых червей
Дождевые черви населяют почвы лугов, лесов, степей, горных местностей, речных наносов, селятся и в грунтах всевозможных пресноводных водоемов. Они избегают лишь засоленных почв, засушливых местностей и кислых болотных почв. Особенно обильно заселены дождевыми червями культурные земли: поля, сады, огороды, дворы около жилья, кучи навоза, гниющих листьев и т. д., причем в разных местностях эти «культурные» черви могут быть различными. Поэтому при ознакомлении с фауной дождевых червей той или иной местности целесообразно прежде всего произвести сбор червей на культурных землях и около домов. Но если ограничиться только этим, то большая часть видов, населяющих данную местность, останется неизвестной.
Для того чтобы ознакомиться с ними, требуется произвести возможно большее число сборов в самых разнообразных местах. Червей нужно искать во всех влажных местах; так, летом в сухих районах необходимо прежде всего обследовать почвы возле воды, низины около канав, мох, пни, трещины коры деревьев. Черви в активном состоянии находятся обычно днем недалеко от поверхности почвы и не уходят глубже чем на 10-15 см. Поэтому, переворачивая камни и другие предметы, пролежавшие на земле достаточно долго, снимая кору с гнилого дерева и т. д., обычно можно обнаружить червей. Этот способ вполне можно рекомендовать как наименее трудоемкий.
Но как для массовых сборов с практическими целями, так и для более углубленного ознакомления с фауной необходимо использовать другие способы. Прежде всего нужно копать землю, поднимать дерн, разламывать в лесу гнилые пни. Хорошие результаты дает работа крепким ботаническим совком, который на дальних экскурсиях удобен своей портативностью. Однако более продуктивна работа обычной лопатой; она может быть заменена лопаткой военного образца - с короткой ручкой. Лучше всего выкапывать большие комья земли, переворачивать их и разбирать руками, выбирая при этом из земли и яйцевые коконы.
Ходы червей простираются на значительную глубину. Но копать глубже чем на 25-30 см приходится лишь в тех случаях, когда преследуются специальные цели, например точный количественный учет населения червей, исследование червей во время засухи, зимовки, или в тех случаях, когда черви перед сбросом были чем-либо потревожены. Например, вспахивание почвы заставляет их уходить на значительную глубину.
При фаунистических сборах следует иметь в виду, что определить можно только взрослых червей, имеющих поясок (хотя бы следы его); лишь такие черви имеют главную ценность. Однако если у сборщика нет достаточного навыка, то лучше собирать червей подряд, так как есть виды, достигающие предельной величины и половой зрелости при размерах в 1,5-2,0 см, и при плохо развитом пояске их можно принять за молодь крупных видов.
Для количественных сборов нужно на почве отмерить четырехугольную площадку в 1 м2 (100x100 см), 0,5 м2 (50x100 см) или 0,25 м2 (50x50 см). Чем больше червей в почве, тем меньших размеров можно брать площадку. На отмеренной площадке земля снимается и складывается на клеенку или иной материал, разостланный рядом, и из каждого слоя в 10 см толщиной отдельно выбираются и подсчитываются все черви. Все площадки в исследуемом районе нужно выкапывать на одну и ту же глубину, желательно не менее 40-50 см.
Существуют и другие способы сбора дождевых червей. Для крупных червей, выходящих ночью на поверхность, широко распространен старый способ ночного сбора с фонарем. Фонарь должен быть не яркий, с узким пучком света, а двигаться при сборе следует с величайшей осторожностью, учитывая описанную выше чуткость червей к сотрясению почвы. Напомним об описанном старинном «скрипичном» способе, изобретенном удильщиками в Америке. В Англии поливают землю в местах, где в изобилии водятся дождевые черви, раствором марганцевокислого калия в концентрации 1,5 г на 1 л воды или 0,5% раствором формалина.
Для того чтобы выгонять дождевых червей на поверхность земли, в Америке употребляют переносные электрические индукционные машинки (очевидно, наподобие применяемых при подрывных работах). Электроды индуктора втыкаются в землю, и вращением ручки прибора создаются индукционные удары электрическим током, которые заставляют червей выползать из своих ходов наружу. А. Л. Бродский пользовался током осветительной сети в 110в и брал его со столба воздушной проводки, регулируя силу тока ламповым реостатом. Практичность электрического способа сомнительна.
Червей из каждого пункта сбора можно складывать в отдельные стеклянные банки, крупные пробирки с пробками или жестянки с крышками, снабдив каждую из них временной этикеткой.
Чтобы сохранить червей для коллекции, определения или для пересылки, их необходимо фиксировать. Для этой цели обычно употребляется 70° спирт и 4%-й раствор формалина (продажный формалин, имеющий крепость 40%, разводится в 10 раз). Формалин неприятен своим запахом, а главное содержанием кислоты; червей, фиксированных формалином, прежде чем брать в руки, необходимо основательно отмыть в воде, так как в противном случае кожа на пальцах пострадает. Выпрямлять, а особенно вскрывать червей, фиксированных формалином, труднее, чем фиксированных спиртом. Но формалин незаменим в экспедиционных условиях ввиду своей портативности и дешевизны (в экспедицию берется крепкий раствор). Следует иметь в виду, что для хорошей фиксации нужно, чтобы объем фиксирующей жидкости во много раз превосходил объем консервируемого объекта; идеальным в микроскопической технике считается отношение объемов 1:100. Соблюсти это отношение при фиксации червей на практике трудно. Поэтому приходится сменять фиксирующую жидкость несколько раз, о необходимости чего следует твердо помнить.
Сосуд, в котором хранятся фиксированные черви, не должен быть заполнен ими более чем наполовину, при этом фиксирующая жидкость должна быть сменена по крайней мере два раза. Вообще собранный материал следует просматривать и, если при встряхивании сосуда появляется муть, сменять фиксирующую жидкость.
При недостатке времени можно, ополоснув собранных червей в воде, сразу поместить их в фиксирующую жидкость. Но при этом они очень сильно сокращаются, что затрудняет их определение, монтаж для коллекции и пр. Очень желательно поэтому сначала усыпить червей, для чего можно использовать хлороформную воду, т. е. взяв несколько капель хлороформа на бутылку воды, сильно встряхнуть ее и влить в сосуд с червями. Черви в такой воде сначала интенсивно сокращаются, а потом мускулатура их совершенно расслабляется и они вытягиваются, впадая в состояние наркоза. Вместо хлороформа можно пользоваться эфиром или 10° спиртом. Во время возбуждения перед наркотическим сном черви выделяют огромные количества слизи, выбрызгивают полостную жидкость из спинных пор и землю из обоих концов кишечника. Поэтому перед перенесением наркотизированных червей в фиксирующую жидкость их необходимо быстро сполоснуть в воде и осторожно снять с них слизь фильтровальной бумагой.
И. И. Малевич рекомендует для хранения червей после фиксации их слабым формалином следующую смесь:
продажного формалина - 5 частей
глицерина - 1 часть
воды - 94 части
Прибавка глицерина, по-видимому, делает фиксированных червей менее хрупкими.
Очень полезно перед фиксацией записать характер окраски червя. Все прочие признаки червей удобнее изучать на фиксированном материале.
Хранить червей следует в хорошо закупоренных банках или пробирках. Пробирки можно затыкать ватными пробками и помещать в большие банки. Можно также употреблять химические пробирки, закрывая их пробками. Пробки полезно заливать расплавленным парафином или стеарином, для чего можно использовать свечку. Каждая проба должна быть помещена в отдельную пробирку и снабжена этикеткой. На этикетке должно быть обозначено: 1) дата сбора, 2) точное название географического пункта с указанием области, к которой он относится, 3) характер места (огород луг, лес и т. п.), 4) тип почвы, 5) фамилия сборщика. Если есть возможность вести журнал экскурсий, то на этикетке необходимо указать номер пробы, а в журнале отметить руководящие формы растений (деревья, кустарник, травы) и их названия, степень влажности почвы, наличие растительных остатков на поверхности грунта и, кроме того, все моменты, связанные со взятием пробы, например о нахождении других почвенных животных (моллюски, многоножки, насекомые); интересны указания на присутствие кротовин и т. д.