Муниципальное автономное образовательное учреждение

Лицей № 1 г. Южно- Сахалинска

ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

 «Изучение возможности использования аборигенных дождевых червей для переработки органических отходов».

Выполнили:

Втюрина Софья 11 Б

                     Карташов Всеволод 10 Б

Руководитель:

Бирюкова Ирина Николаевна,

учитель биологии

г. Южно-Сахалинск

2026

Оглавление

Введение        3

I. Обзор литературы        5

1.1 Особенности систематики.        5

1.2 Роль дождевых червей в биосфере        7

1.3 Экологические группы дождевых червей        8

1.4 Требования к условиям обитания        10

II. Материалы и методика        10

III. Результаты и обсуждение        11

Выводы        14

Список литературы        15

Введение

В  числе  известных  приемов  утилизации  органических  отходов  достойное  место занимает  вермикомпостирование –  переработка  отходов  с  помощью  дождевых червей. Метод вермикультуры  значительно  ограничивает  или  исключает  опасность загрязнения  окружающей  среды  различными поллютантами. Особое внимание к  вермикультивированию  проявляется  у  сторонников  альтернативного  земледелия, отказавшихся  применять  пестициды  и  минеральные  удобрения  и призывающие к широкому использованию компостов, которые поддерживают на высоком уровне биологическую активность почвы. Вермикультурасостоит  из популяции  компостных  червей, которые находятся  в  органическом субстрате.

В  последние  годы  в  вермикомостировании  широко  используется калифорнийский красный червь  –  подвид дождевого червя  Eiseniafoetida, который был получен  в  1959 г.  в университете  штата  Калифорния  (США),  в  результате  гибридизации различных пород дождевого червя специально для переработки органических остатков.  Наши ученые работают с данной культурой, полученной из Южной Кореи, с 1991 года на базе Томского университета [1].

Актуальность

Степень изученности дождевых червей несопоставимо ничтожна по сравнению с их ролью в природе. Дождевые черви для культивирования это не просто «рабы» окружающей среды; они способны адаптироваться и изменять физическую окружающую среду, чтобы уменьшить лимитирующие воздействия температуры, света, воды и других физических условий существования. Такой компенсационный фактор особенно эффективен на уровне сообщества организмов, но он также действует и внутри вида. Виды, имеющие широкое географическое распространение, практически всегда образуют местные адаптированные популяции, называемые экотипами, уровни оптимальной и лимитирующей толерантностей у них соответствуют местным условиям. Возможность генетического закрепления признаков в локальных популяциях в прикладной экологии обычно недооценивается; возвращение или перемещение растений и животных может не удаваться, так как организмы из отдалённых районов не могут зачастую использоваться вместо местных адаптированных видов [10]. Таким образом, имеется ряд преимуществ, при использовании местных разновидностей дождевых червей. А опасность использования чужих видов хорошо известна. Существует множество примеров антагонизма между местными и завезёнными популяциями [10].

Изучение местных видов и их возможностей в переработке различных субстратов неоспоримо важная и нужная задача.

Объект исследования: дождевые черви

Предмет исследования: эффективность разложения различных субстратов

Цель: Изучение интенсивности процессов жизнедеятельности дождевых червей  семействаLumbricidaeна  различных  органических  субстратах.

Задачи:

1. Выявить видовое разнообразие дождевых червей  юга острова Сахалин.
2. Описать экологические группы дождевых червей и их роль в экосистеме.
3. Определить способность переработки различных субстратов, в том числе пищевых отходов растительного происхождения.
4. Оценить интенсивность размножения и биомассу.

Гипотеза: Черви предпочтут субстрат с очистками и бактериями. В сене черви будут жить хуже всего, так как субстрат очень сухой и кроме травы ничего не содержит. Кислотность почв уменьшится - это будет результатом особенностей пищеварительной системы червей.

Экологический след – положительный: увеличение численности дождевых червей, утилизация органических отходов.

Автор выражает благодарность главному агроному совхоза АО «Совхоз Тепличный», Буткову Павлу Викторовичу, за помощь в определении макроэлементов в полученном субстрате.

I. Обзор литературы

1.1 Особенности систематики.

В   систематике  дождевых  червей  России  есть принципиальные  методологические  пробелы.  Причина  этого  –  относительно  малое  число

диагностических  морфологических  признаков,  которые  включают  размеры,  форму  и  окраску тела,  количество  сегментов,  строение  головной  лопасти,  число  и  локализацию  щетинок, расположение  пояска,  пубертатных  валиков,  половых  отверстий  и  спинных  пор,  а  также некоторые  особенности  внутреннего  строения.  На  видовом  уровне  главными  из  них  обычно считают положение пояска и пубертатных валиков, в то время как остальные лишь дополняют определение [2].

Размеры и окраска дождевых червей в значительной степени зависят от условий  обитания, в том числе доступности и состава пищи. Большинство других используемых внешних признаков (положение пор, щетинки и т.д.), как и все известные особенности анатомии (строение экскреторной, половой и мышечной систем и др.), применимы только на более высоком уровне, для разграничения родов или семейств.

Ограниченность числа морфологических признаков усугубляется высоким уровнем внутривидовой изменчивости, при которой  различия  между  популяциями  одного  вида  и иногда  даже особями  в  пределах  одной популяции могут перекрывать межвидовые. Такое положение приводит к тому, что на практике не всегда просто идентифицировать некоторые внешне сходные виды дождевых червей, иногда – даже представителей разных родов.

Кроме  того,  в  данной  группе  весьма  широко распространены партеногенез и полиплоидия [3].

Мировая фауна содержит примерно 3,7 тыс. видов [2]. Очевидно, что по сравнению с большинством других групп беспозвоночных видовое разнообразие дождевых червей «несправедливо» мало, учитывая приходящуюся на них биомассу в сообществах почвенных животных. На территории Российской Федерации описано 56 видов, объединенных в 5 семейств из двух отрядов Moniligastrida и Haplotaxida. 52 вида принадлежат семейству Lumbricidae. Для юга Сахалина достоверно установлено обитание нескольких видов из этого семейства. Это космополитный вид Allolobophoraparva, который встречается в лесах из каменной березы с зарослями курильского бамбука в районе Южно-Сахалинска. Компостный червь Dendrodrilusrubidustenuis, отмеченный в пихтарниках на горе Чехов. Широко представлен, особенно на окультуренных и обрабатываемых землях, еще один космополит — Aporrectodeacaliginosa. На Сахалине обнаружены обе его формы: типичная A. Caliginosacaliginosa и партеногенетическая южная форма A. Caliginosаatrapezoides.

Особый интерес представляет азиатский вид Eisenianordenskioldi (типичная форма E. N. Nordenskioldi). Это один из немногих видов, способных существовать в условиях вечной мерзлоты, и он широко распространен на Дальнем Востоке, включая Сахалин. Кроме того, на юге острова в окрестностях Южно-Сахалинска встречается вид Eiseniajaponica, чей основной ареал охватывает Японские острова и Корею, что указывает на общность фауны региона.

Таким образом, фауна дождевых червей Сахалина включает как широко распространенные космополитные виды, так и характерные для Северо-Восточной Азии формы, что отражает специфику островного климата и географическое положение территории (табл.1).

Таблица 1. Виды дождевых червей, официально зафиксированные на о.Сахалин [2]

У вида Eisenianordenskioldi(Eisen, 1879) описано два подвида Eisenianordenskioldinordenskioldi и Eisenianordenskioldipallida. На Сахалине отмечен первый подвид (рис.1) [2].

1.2 Роль дождевых червей в биосфере

Гумус является продуктом биологического воздействия на органическое вещество. Дождевые черви создают основной компонент почвенной системы и участвуют, главным образом, в рециклинге органических питательных веществ, способствуя эффективному росту растений. Таким образом, дождевые черви представляют собой ключевой компонент биологической стратегии круговорота питательных веществ в почве, а структура их сообществ, служит точным показателем типа почвенной системы [10].

Дождевых червей можно назвать биологическими индикаторами почвенного плодородия. В почвах, в которых обитают определенные виды дождевых червей, поддерживается качество популяций микроорганизмов: бактерий, грибов, актиномицетов, простейших, а также насекомых, пауков, многоножек и других организмов, которые, в свою очередь, поддерживают здоровье и плодородие почвы.

Дождевые черви поглощают не все растительные остатки, экскременты и другие органические вещества, которые они перемещают с поверхности почвы. Фактически, из заглатываемого количества корма, переваривается лишь небольшая его часть, остальная мацерируется, перемешивается с поглощённым неорганическим материалом, проходит через кишечник и выделяется в виде копролитов. Копролиты дождевых червей имеют более высокую общую обменную ёмкость, и, в основном, они богаче по содержанию общего органического вещества, фосфора, обменного калия и магния, а также общего обменного кальция. В среднем один червь за сутки  выделяет  0.5  г  богатых  азотом копролитов, обеспечивая равномерное распределение  органических  веществ на  разных  глубинах  почвы  [12].

Дождевые черви способствуют нитрификации, поскольку они обеспечивают условия для роста бактериальных популяций и повышают аэрацию почвы. Несмотря на то, что при прохождении через кишечник дождевого червя популяция азотобактера может уменьшаться, она может значительно увеличиваться затем в самих выделенных копролитах. Таким образом, наиболее важная функция дождевых червей – стимуляция активности микроорганизмов, которая происходит в копролитах; при этом усиливается трансформация растворимого азота в микробный белок, что предотвращает его потери от вымывания в нижние горизонты почвы [10].

1.3 Экологические группы дождевых червей

Дождевые  черви  являются  сапрофагами  и  на  основании  особенностей их  способов  питания  они  могут  быть  подразделены  на  две  группы: детритофаги и геофаги [10]. Детритофаги  кормятся  на  поверхности  или  близ  поверхности  почвы. Они  питаются   в  обогащенном  органикой  почвенном  горизонте,  поедая  в основном  остатки  растений  и  отмершие  корни  или  экскременты млекопитающих.  Таких червей называют создателями гумуса, они включают в себя две формы: эпигеики    и анецики  (см. ниже).

Черви-геофаги,  обитают и питаются глубоко под поверхностью земли, поглощая  большие  количества   почвы,  богатой  органикой.  Их  обычно называют потребителями гумуса, и они представляют собой дождевых червей

эндогеиков.  Буше (1977) разделил  дождевых червей на три типа:  эпигеики, анецики, и эндогеики (рис. 2).

Эпигеики  –поверхностнороющие  виды  дождевых  червей,  эффективно размельчающие  и  фрагментирующие  лиственный  опад.  Они  являются фитофагами. Обычно они не влияют на почвенную структуру, поскольку не могут жить в почве.

Анецики поглощают лиственный опад, перемешанный с почвой верхних слоёв,  и  поэтому  должны  называться  геофитофагами.  Они  так  же  могут производить на поверхности почвы копролиты,  обычно в  зависимости от ее

плотности.

Эндогеики  являютсягеофагами.  Они  живут  глубоко  в  почве,  получая

питательные вещества из поглощаемой ими почвы, богатой органикой.

Различные  по   поведению,  морфологии  и  физиологии   обитающие  в почве  непигментированные  формы  и  обитающие  на  поверхности  почвы

сильнопигментированные  формы  дождевых  червей  представляют  собой

эволюционные полюса, возникшие в результате  r- и K-отбора при содействии

адаптивной радиации.

1.4 Требования к условиям обитания

Наиболее  часто  дождевых  червей используют  в  качестве  индикаторов при  исследовании  кислотности  почв [5].   Как известно,  дождевые  черви  являются  калькофильными  организмами, у которых имеются особые органы для  подщелачивания  кислой  пищи — известковые  железы  [3,11,4].

Идеальная влажность для дождевых червей составляет 70–80 %. При недостаточной влажности черви становятся менее активными и могут погибнуть. Температурный диапазон для комфортного существования червей — от 15 до 25 градусов Цельсия. В качестве корма для червей подходят растительные остатки, компост и навоз [7].

II. Материалы и методика

Исследования проводились с 13-14.10.2025 г., продолжаются по настоящее время. Для эксперимента были выбраны пластиковые емкости – 5 шт., объемом 16 л. В 3 емкости заложили различные субстраты: опавшие листья, разнотравное сено и пищевые отходы растительного происхождения – овощные и фруктовые очистки – 8-10 см от дна. Сверху такой же объем конского перегноя и по 10 взрослых дождевых червей, собранных в данном перегное на глубине до 30 см. В две емкости аналогично поместили опавшие листья и очистки, предварительно обработанные раствором с микроорганизмами для компостных ям «Байкал», затем перегной и также 10 дождевых червей. Сверху почву немного смочили из пульверизатора. Чтобы обеспечить доступ воздуха, вставили полые трубочки. На перегной положили термометр. Емкости закрыли крышками и оставили при комнатной температуре 18-20 градусов. Через месяц сделали визуальное описание состояния компоста, а 23 декабря и 9 января полное описание с учетом количества червей и их биомассы. Разницу температур в контейнерах и в помещении фиксировали ежедневно. Кислотность оценили по методике определения  рН для водной вытяжки [6] с помощью индикаторной бумаги и шкалы Алямовского.

III. Результаты и обсуждение

Пробы с очистками первые несколько дней имели очень сильный запах. В момент первой проверки в контейнере №5 (очистки обработанные бактериями) стояла вода, 2 см над поверхностью, почва была очень плотной. В таких условиях дождевым червям сложно выжить, т.к. нарушена аэрация. Однако на дне воды не было, черви пронизывали очистки, их численность оказалась даже больше, чем в пробах с сеном и листьями. Воду слили и немного подсушили почву при комнатной температуре, оставив контейнер открытым на несколько часов. Больше всего червей было в пробе 4 (очистки, не обработанные бактериями) - 41 шт. Здесь почва была рыхлой и умеренно влажной. Температура в обоих контейнерах первые две недели была 24-25°С, что на  5°С превышало комнатную. Пробы с сеном и листьями напротив, были очень сухими, после проверки их увлажняли из пульверизатора. Температура отличалась от комнатной на 2-3 градуса.

Учитывая, что половозрелость червей наступает в 3-4 месяца, полный анализ контейнеров провели  через 3 месяца – 9.01.2026. В контейнерах с очистками запах почти исчез. В контейнере 5 снова было очень влажно. Хотя воды не было, но почва опять уплотнилась очень сильно. Самые благоприятные условия для размножения дождевых червей сложились в контейнере 4, где были очистки без обработки бактериями: умеренная влажность, рН=5, степень разложения самая высокая. Здесь наблюдали 64 червя, из них крупных половозрелых 6, много очень мелких и зафиксировали еще 10 поясковых капсул в почве, общая биомасса составила 11,94 г (табл.3).

Таблица 3.Конечные результаты учета количества червей и биомассы 9.01.2026

Таким образом, численность (рис.2) и биомасса (рис.3) червей стабильно высокая в контейнерах с очистками. Выше там, где не использовали дополнительно средство  для ускорения созревания компоста. Меньше всего червей в контейнерах с сеном и с листьями без обработки бактериями. Количество червей здесь почти не изменилось, от изначально внесенных, хотя они тоже размножались, но погибали. В  этих контейнерах почва быстро пересыхала, и несколько раз ее приходилось увлажнять. Видимо это больше всего повлияло на жизнеспособность червей. Обработка бактериями значительно увеличивала влажность, а с очистками чрезмерно.

Рис.2 Изменение численности червей

Рис.3 Биомасса червей

Кислотность почв повысилась. Изначально кислотность добавляемого перегноя составляла рН=5 – среднекислые почвы. Во всех контейнерах, кроме 4, стала рН=4 – сильнокислые почвы.

В таблице 5 представлены результаты химического анализа получившихся  субстратов после эксперимента.

Максимально насыщенным макроэлементами субстратом оказалось перегнившее сено – содержание всех макроэлементов увеличилось по сравнению с контролем в 2-3 раза.

Переработанные очистки растительного происхождения без обработки бактериямидалисамое высокое содержание азота и повышение калия, более скромный результатпо другим элементам. Применение бактериального препарата в варианте с очистками привело к резкому снижению содержания азота, другие показатели изменились незначительно, немного повысились калий и фосфор.

Перегной из листового опадаповышает насыщение почвы калием, кальцием и магнием, но не азотом.

Результаты показывают возможность выбора исходного субстрата для получения почвы с желаемым химическим составом.

Таблица 5. Химический анализ почв (мг/л)

Выводы

1. Достоверно представлена информация о пяти видах, обитающих на юге Сахалина: Eisenianordenskioldi, Eiseniajaponica, Allolobophoraparva, Dendrodrilusrubidustenuis и Aporrectodeacaliginosa. Указаны их экологические особенности и распространение.

2. Выделено три экологические группы дождевых червей: эпигеики, анецики и эндогеики, каждый из которых имеет свою функцию в почвообразовании, гумификации, аэрации и стимуляции микробной активности.

3. Отходы растительного происхождения идеально подходят для переработки дождевыми червями и обогащают почву азотом. Дополнительное использование бактерий оказалось излишним, в этом случае нужно предусматривать меры по отведению лишней воды и усилению аэрации.

4. Процесс перегнивания листьев и сена имел низкую эффективность для жизнедеятельности и размножения дождевых червей из-за быстрого пересыхания и замедленного разложения. Но при дополнительном периодическом увлажнении, можно получить хороший перегной с богатым содержанием макроэлементов.

5. Использование местных дождевых червей для переработки органических отходов, особенно растительных очисток, является эффективным и безопасным методом с точки зрения экологии.

Список литературы

1. Бабенко А.С. Лекция профессора ТГУ "Современное органическое земледелие: вермикультура"

2. Берман Даниил, Шеховцов Сергей, ПельтекСергейВидимо-невидимое разнообразие дождевых червей Сибири «Природа» №5, 2016 ГЕНЕТИКА, ЗООЛОГИЯhttps://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/434128/Vidimo_nevidimoe_raznoobrazie_dozhdevykh_chervey_Sibiri

3. Всеволодова-Перель Тамара Семеновна Дождевые черви фауны России :TheearthwormsofthefaunaofRussia : кадастр и определитель / Т. С. Всеволодова-Перель ; отв. ред. Н. М. Чернова ; Российская академия наук, Институт лесоведения. - Москва : Наука, 1997. - 98, [3] с. : ил.; 22 см.https://reallib.org/reader?file=546088&pg

4. Гапонов С.П. ,Хицова Л.Н. . Почвенная зоология. Воронеж: Воронеж. гос. ун-т., 2005. 143 с.

5. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв. Наука, 1965 г., 278 с.

6. Гусаров А.В. Аудиторно-практические работы по курсу география почв с основами почвоведения./Издательство КГУ. Казань, 2008г.

7.Ермолов С. А. Вопросы лесной науки, 2021, Т. 4. № 4. Статья № 93

8. Малышев В.Н. Дождевые черви как биоиндикаторы. Челябинск:Челябинскийгос.ун-т, 2018

9.Спирина В.З., Соловьева Т.П. Агрохимические методы исследования почв, растений и удобрений/Учебное пособие, Томск, Издательский дом  Томского государственного университета, 2014

10. Султан А. Исмаил Вермикология. Биология дождевых червей.OrientLongman, 1997. Перевод с английского Е. А. Ильина, под редакцией канд. биол. наук И. Н. Титова ОАО МНПК «ПИКъ», 2002 г.https://auto-grow.ru/assets/images/tickets/1783/864e3085b7f74854faa5bad12f6df371be61f127.pdf

11.Чекановская О.В. Дождевые черви и почвообразование.АНСССр, 1960

12. Чеснова Л. В., Стриганова Б. Р. Почвен-ная зоология — наука XX века. М.: Янус-К, 1999. 162 с.