Биоиндикация почв по учёту биомассы и численности дождевых червей

МКУ ДО Оричевский Дом творчества

Биоиндикация почв по учёту биомассы и

 численности дождевых червей

                                                                 Выполнила группа

учеников 10 «А» класса:

Бледных Александр

Ваганов Илья

Жидков Иван

Солоницын Александр

Руководитель – Панагушина

Елена Аркадьевна.

п. Оричи 2006г.

Содержание

Введение …………………………………………………………….……….…..…2

1.Обзор литературы…………………………………………………...……….…4

1.1.Экология дождевых червей……………………………………………….4

1.2.Дождевые черви……………………………………………………..….…6

2.Методика исследования……………………………………………..…………8

2.1.Учёт численности дождевых червей…………………………………….8

2.2.Зависимость количества и биомассы червей от типов почв……..…….9

2.3.Численность и биомасса червей в различных биотопах района

исследования…………………………………………………………………..9

2.4.Зависимость количества и биомассы червей от степени антропогенного

воздействия……………………………………………………………...……10

3.Характеристика района исследования……………………………….…….…10

4.Результаты исследований……………………………………………..…..…..11

4.1.Данные об изменении количества и биомассы дождевых червей на

различных почвенных структурах…………………………………………..11

4.2.Численность и биомасса червей в биотопах района

исследования…………………………………………………………..……12

4.3.Зависимость количества и биомассы червей от степени антропогенного

воздействия………………………………………………………………..….13

Заключение……………………………………………………………...…………14

Список литературы……………………………………………………………..…15

Введение

Плодородие почвы во многом определяется наличием фауны почвенных беспозвоночных организмов, в частности насекомых и червей. Однако наибольшую численность составляют дождевые черви, которые играют наибольшую роль в процессе почвообразования.

В нашей работе мы попытаемся понять и проследить какие-либо закономерности в ходе почвообразовательного процесса на исследуемых территориях относительно изменения количества состава дождевых червей. Мы считаем, что наши исследования могут быть интересны и даже полезны в вопросе повышения плодородия почв тем людям, которые имеют собственные земельные участки и стремятся к повышению урожайности и рациональному использованию земли.

Цели: исследовать и оценить состояние почв по учету количества и биомассе дождевых червей.

Задачи: 1.Изучить экологию дождевых червей.

              2.Изучить дорожно-тропиночную систему, биотопы, структуры  

                 почв на исследуемой территории.

              3.провести исследования методом прикопки в разных                                                

              экосистемах. Рассчитать численность, размер и биомассу

              червей на определенных площадках.

              4.Сформулировать выводы о размещении червей в различных

              экосистемах района исследования.  

1.Обзор литературы

1.1.Экология дождевых червей

Черви являются одними из древнейших и самых распространённых животных. В разное время их изучением занимались такие учёные, как немецкий биолог Геккель Эрнст, Ч. Дарвин, швейцарский зоолог Ланг Арнольд, русский зоолог Ульянин Василий, советские зоологи Насонов Николай Викторович, Беклемишев Владимир Николаевич, Иванов Артемий Васильевич. Изучение червей актуально и сегодня.

   1.Общее определение

   Черви (Vermes) - это обширный и разнообразный тип беспозвоночных животных, с удлиненным трубчатым, круглым или плоским мягкокожим телом. Органы движения у червей не членистые или их вовсе нет; тело голое или покрытое иглами, щетинками, ресницами. Кожа некоторых видов червей выделяет слизь или известь для трубок. У многих червей простые глаза, мягкие нити на голове или членистые нити и стяжки.

Некоторые черви имеют органы дыхания и сосудистую систему, глисты дышат и питаются поверхностью кожи. Некоторые черви рождают живых детенышей, многие несут яйца, иные размножаются делением. Многие черви раздельнополы, другие гермафродиты. Почти все черви питаются животн. пищею, многие паразиты. Черви подразделяются на 7 классов:

1. плоские черви (отряды: ресничные черви, сосальщики и ленточные черви)
2. нереиды
3. круглые черви
4. колючеголовые
5. щетинкочелюстные
6. кольчатые
7. коловратки

 Кольчатые черви относятся к высшей группе червей – олигохет. Это хорошо известная, но мало изученная группа.

Почвенные олигохеты представляют собой группу, особенно богатую видами. При этом различные почвы характеризуются наличием определённых видов почвенных олигохет. На территории нашей страны известно 400 видов олигохет, 11 занесены в красную книгу. В России из почвенных олигохет распространены 2 семейства: Lumbricidai и Enchytraeidai, причем семейство Lumbricidai представлено почти 50 различными видами, распространёнными в различных почвах и различных районов России. Большинство олигохет - полезные животные. Особенно большое значение в жизни почвы имеют различные виды дождевых червей.

Дождевые черви – постоянные обитатели почв.

Влияние их на почву заключается в том, что они разрыхляют её на большую глубину чем содействуют проникновению воздуха и влаги , что способствует деятельности почвенных микробов, а также проникновению корней растений в глубокие слои почвы и укреплению их.

Кроме того, дождевые черви очень хорошо перепахивают почву, пропуская её через кишечник, они постепенно выносят  почву из более глубоких слоёв на поверхность. Ч.Дарвин указывает, что за один год на площади 1 кв м дождевыми червями было вынесено на поверхность до 4 кг. почвы.

При их наличии в почве урожай ячменя, например, возрастает в 1.5 – 2 раза. Затаскивая в свои норы остатки растений, черви погребают их, чем способствуют накоплению в почве органических веществ и образованию перегноя.

По той же причине черви содействуют погружению камней и древних сооружений под почву. Так, некоторые остатки сооружений древнего Рима оказались под землей благодаря работе дождевых червей. Количество дождевых червей сильно варьирует, достигая в благоприятных условиях до 1000 особей на 1 кв.м. В обычных условиях численность колеблется от нескольких десятков до двух – четырех сотен. Они играют особую роль в почвообразовательном процессе, обогащая почву азотом и биогенными элементами, участвуют в разложении растительного опада.

Перемешивая и разрыхляя почву, оно создают благоприятные условия для растений.

1.2.Дождевые черви

 Дождевые черви - общее название ряда семейств кольчатых червей из класса малощетинковых. Тело дождевого червя состоит из колец, или сегментов, каждый из которых, кроме первого, несёт по 8 коротких щетинок. Эти щетинки, имеющие большое значение для передвижения червя, располагаются или парами, или по одной. Длина тела наиболее крупных дождевых червей, обитающих в тропиках, достигает 2 метров. Дождевые черви, встречающиеся в России, имеют общую длину 8-15 см, лишь самые крупные виды дождевых червей достигают 30-40см и толщины 10-12мм. Окраска дождевого червя различна: от светлой сероватой до черновато-бурой или вишнёво красной.

Дождевые черви – гермафродиты, половая система имеет сложное строение и является систематическим признаком. Размножаются, откладывая коконы, внутри которых и происходит оплодотворение яйцеклеток. Поясок – орган, выделяющий кокон, представляет собой железистое утолщение кожи на нескольких сегментах. Образовавшийся кокон бочкообразной формы сбрасывается через головной конец, концы его соединяются, и он приобретает форму, напоминающую лимон. В каждом коконе от 1до 20 яиц. При благоприятных условиях по истечении 2-4 недель вылупляются маленькие червячки, достигающие через 2-4 месяца размеров взрослого червя. Дождевые черви имеют развитую кровеносную систему; кровь красная. Дыхание кожное выделяемая клетками кожи слизь защищает тело от высыхания. Нервная система в виде брюшной цепочки; головной мозг развит слабо. Органы чувств отсутствуют , но кожа богата чувствительными клетками. У дождевых червей сильно развита способность к регенерации.

Почти всю жизнь дождевые черви проводят в почве. Продвигаются они, или расталкивая частицы почвы головой , или заглатывают землю. Ходы идут в глубину не менее чем на 60-80см, а у крупных видов -до 8м и заканчиваются камерой, где черви, свернувшись клубком, переживают неблагоприятное время (зима, засуха). Дождевые черви ведут ночной образ жизни; солнечный свет действует на них губительно. Они выходят на поверхность днем

только после сильных дождей, когда начинают задыхаться из-за недостатка кислорода в насыщенной водой почве. Большинство таких червей погибает, становясь добычей птиц, лягушек, жаб и пр.; в почве дождевых червей истребляют кроты. Питаются черви различными растительными остатками, навозом и т.п. Выползая ночью на поверхность земли в поисках пищи, черви, однако, держатся за края норки задним концом тела и при малейшей опасности скрываются. Пища перетирается в мускулистом желудке и увлажняется секретом кишечника; остатки ее выбрасываются на поверхность в виде характерных кучек темной земли. Эти выбросы или экскременты, вскоре распадаются на мелкие комочки. Известковые железки пищевода выделяют углекислую известь в виде зерен кальцита, встречающихся в экскрементах червей и способствующих нейтрализации почвенной кислоты.

Известно св. 1500 видов дождевых червей, относящихся к 5 семействам. Большинство из них живет в тропиках. В Европе распространено семейство, включающее 8 родов, из которых примерно половина встречается в

России. Дождевые черви распространены по всей территории России, до крайнего севера включительно. Наиболее богата видами фауна дождевых червей на юге, особенно в горных районах Крыма, Кавказа и Средней Азии.

Ч. Дарвин подчеркивал большое значение дождевых червей, как почвообразователей; на это указывали и крупнейшие русские почвоведы: Г. Н. Высоцкий, К. Д. Глинка, В. В. Докучаев, П. А. Костычев и др. Черви рыхлят почву, пронизывают ее своими ходами, способствуя ее аэрации и проникновению воды в глубину, перемешивают ее, ускоряют разложение растительных остатков, создают очень прочную мелкокомковатую структуру. В переработанной ими земле повышается содержание необходимых для растений веществ – соединений азота, фосфора, кальция, калия и др. значение дождевых червей в повышении плодородия почвы настолько велико, что в последнее время их начинают разводить искусственно. По Дарвину, дождевые черви выбрасывают на поверхность св. 20-30 m переработанной земли (сухой вес) на 1 га в год. Этот расчет сделан, исходя из наличия 12-15 червей на 1квадратный метр; фактически же на культурных почвах их количество достигает 200-500 на 1 квадратный метр. При искусственном разведении червей (в компостных ямах, ящиках со смесью навоза и земли) удается увеличить число их до 10-15тыс. на 1квадратный метр. Дождевые черви являются ценным кормом для домашней птицы, в частности для кур. Однако дождевые черви приносят и некоторый вред, являясь промежуточными хозяевами легочных глистов свиней, от которых особенно страдает молодняк.                  

1.3.Среднестатистическое содержание и масса дождевых червей в различных типах почв.

2.Методика исследования

2.1.Учёт численности дождевых червей.

Одним из самых важных признаков антропогенного воздействия на почвы и экосистемы в целом является применение видового состава и количества почвенных и надпочвенных беспозвоночных животных. Их изучают на учётных площадках. На площадках делаются почвенные раскопки и устанавливают различные ловушки.

Изучение почвенной и надпочвенной фауны даёт лучшие результаты при исследовании разных землепользовательских формах: сельскохозяйственной деятельности, дорожно - тропиночной сети, воздействия загрязнителей среды обитания; при изучении экосистем леса и ландшафтов открытого типа; отдельных рекреационных природопользований.  

            Для определения характера антропогенного воздействия экосистемы на площадке в один гектар заложили прокопки с размером 45 см в длину и 45 в ширину на глубину встречаемости беспозвоночных.

При детальном изучении антропогенных воздействий брали пробы на площадке размером 0,01 гектар. При этом число проб с одного участка увеличивается до десяти. Расположение раскопок на площадке зависит напрямую от цели выполняемой работы. На одной площадке заложили 3-по диагонали; на 24 площадке пять – четыре по углам и одну в центре.

             Пробу мы брали таким способом. Сначала обметали площадь пробы, забивая по сторонам площадки колышки, протягивая верёвку от одного к другому. Потом от границ отмеренной площадки отгребали в разные стороны опад листьев или сухую сыпучую землю поверхностного слоя. Рядом с пробой с одной из её сторон положили клеёнку на которую затем клали почву, которую отбирали из пробы. Сначала с площадки снимали лиственный опад, и растительные остатки, которые тщательно перебирали, учитывая всех найденных животных. После удаления растительных остатков приступили к выкапыванию почвы с площади пробы. Вынутую на клеёнку почву тщательно просматривали. Крупные комья дробили, а сплетения корней разрывали. Всех найденных животных клали в банки и матерчатые мешки. Животные организмы собирали с каждого слоя пробы отдельно. Весь найденный при раскопках материал в дальнейшем фиксируется для последующей камеральной обработки в лабораторных условиях школы.

               Изучение численности и биомассы дождевых червей позволяет понять ход почвообразовательного процесса на исследуемой территории.

               При сборе дождевых червей мы использовали такие инструменты как: нож, пинцет, совок, лопату. Собранных червей помещали в матерчатые мешочки, потому что в банках при большой температуре черви быстрее погибают.

 На полевой экологической практике сбор червей и учет численности можно осуществлять методами раскопки  и выгонки. Из влажной почвы червей можно извлекать химическим методом. Для этого применяется раствор перманганата калия, действующий на кожный покров червей. Подсчитывают их количество и определяют биомассу. Можно использовать также метод подсчета выползков после дождя для приблизительного учета их численности на площади.

1.При изучении дорожно-тропиночной сети, других форм антропогенного воздействия на почву подсчитывают количество дождевых червей по уровням удаления от объекта.

2. Собирают червей с каждого уровня и взвешивают. Сравнивают, как изменяется их численность и биомасса, совпадают ли эти показатели между собой.

3. Делают почвенные прикопки в разных экосистемах: в разных типах лесов, на лугу с разной степенью хозяйственного использования и т. д. в зависимости от характера исследования. Рассчитывают численность и биомассу червей на 1 га каждого биотопа.

4. Заполняют таблицы.

5. Делают выводы. Составляют диаграмму размещения червей по экосистемам в районе проведения экологической практики.

2.2.Зависимость количества и биомассы червей от типов почв.

2.3.Численность и биомасса червей в различных биотопах района

исследования.

2.4.Зависимость количества и биомассы червей от степени антропогенного воздействия.

3.Характеристика района исследования

1. Исследования дорожно-тропиночной сети, по уровням удаления от объекта:

а) 0м;   б) 2,5м;  в) 5м;  г) 10м

2. Изменение численности и биомассы дождевых червей в                      

различных биотопах:        

а) биотопы смешенного леса с преобладанием осины и березы, под пологом идет возобновление хвойных и широколиственных пород;

б) биотоп сельскохозяйственного угодья (картофельное поле) в пашню которого были внесены органические удобрения (навоз, торф).

3. Изменение количества и биомассы дождевых червей на различных почвенных структурах:

1. песчаная почва (песчаный карьер)
2. глинистая почва (глинистый овраг)
3. суглинок (сельхозугодья)
4. супесчаная почва (опушка соснового леса)
5. кислотная почва (овраг реки)

4.Результаты исследования

4.1 Данные об изменении количества и биомассы дождевых червей на

различных почвенных структурах.

Более наглядно представляет информацию о количестве дождевых червей в различных типах почв схематическая диаграмма.

Вывод: проанализировав данные таблицы мы пришли к выводу, что наибольшее кол-во червей (340 червей на м2) содержит суглинистая почва, а наименьшее кол-во червей (4 червей на м2) содержит песчаная почва. Среднестатистическое значение по всем типам почв составляет 170 червей на м2.

4.2.Численность и биомасса червей в биотопах района

исследования.

Вывод: из таблицы численности и биомассы червей в биотопах района исследования видно, что большее кол-во червей (390 червей на м2) находится в  биотопе сельскохозяйственного угодья, а меньшее (4 червей на м2) в биотопе смешенного леса с преобладанием осины и березы. Следовательно  более   плодородным является биотоп сельскохозяйственного угодья.

4.3.Зависимость количества и биомассы червей от степени антропогенного

воздействия.

Вывод: при исследовании дорожно-тропиночной сети на глинистой почве по уровням удаления от объекта (в нашем случае объектом исследования являлась грунтовая дорога на окраине посёлка) мы пришли к выводу, что при удалении от дороги кол-во червей в почве увеличивается. Это значит, что при уменьшении антропогенной нагрузки плодородие почвы увеличивается.

Заключение

Проанализировав данные сводных таблицы о содержании и массе дождевых червей в различных типах почв, в различных биотопах и с изменением антропогенного воздействия мы выяснили, что наибольшее плодлродие почвы наблюдается на суглинистом и на супесчаном типах почв, в биотопе сельскохозяйственного угодья, а также при уменьшении антропогенного влияния на почву.

Таким образом, наиболее подходящими и благоприятными для выращивания растений являются суглинистые и супесчаные почвы, наиболее удалённые от объектов антропогенного воздействия. Мы советуем всем, кто собирается арендовать или приобретать земельные участки с целью растениеводства, выбирать участок именно с суглинистыми или с супесчаными типами почв для получения наибольшей урожайности.

Список литературы

1. Экология родного края  под редакцией Т.Р.Ашихминой

    г.Киров, 1996г.

2. Школьный экологический мониторинг

    г.Киров, 2000г.

3. Природа Кировской области

    г. Киров, 1995г.

4. М.А.Гумикова. Летняя полевая практика по ботанике Москва «Просвещение», 1976г.

5. Е.А.Криксунова. Экология 9 класса

    Издательство «Дрофа», 1995г.

6. Н.М.Чернова. Основы экологии 9 класс

    Москва «Просвещение», 1997г.

7. В.Н.Натали. Зоология беспозвоночных.

    Москва «Просвещение», 1975г.

8. А.В.Михеев. Натуралистическая работа по зоологии

    летних пионерских лагерях

    Учпедтиз 1954г.