Формирование и развитие различных типов почв мира связано с эволюционным единством абиотических и биотических факторов. Беспозвоночные животные изменяют физические, химические, биохимические, минералогические свойства почв. Экспериментами установлено, что дождевые черви (Nicodrilus) и мокрицы (Armadillidium) воздействуя на минеральную часть лугово–сероземной почвы с энергией кристаллической решетки 4132 ккал/100 г способствуют ее уменьшению до 3988-3848 ккал/100 г почвы, доказывающая об их участии в новообразовании вторичных минералов с меньшей энергией кристаллической решетки.
Установлено, что пробы различных типов почв после их переработки беспозвоночными имеют свои специфические показатели теплоты смачивания, удельной поверхности и гидрофильности. Теплота смачивания (Q) исходных образцов возрастала от лугово-сероземной 2,23 кал/г; желтоземно-подзолистой 2,60 кал/г; каштановой (серо-коричневой) 4,57 кал/г; лугово-лесной 4,70 кал/г; горно-лесной бурой 7,42 кал/г почв, к горно-лесной коричневой 7,53 кал/г и слитому чернозему 10,46 кал/г.
В копролитах дождевых червей выбранных из этих почв теплота смачивания значительно увеличилась соответственно от 3,5-14,40 до 16-18,02 кал/г. Мокрицы слабо воздействуют на лугово-сероземную почву и теплота смачивания была равна всего 2,3-2,7 кал/г. Удельная поверхность (S м2) является важной характеристикой позволяющая оценить различные свойства и дисперсное состояние почв. В почвенных образцах измененных червями и особенно их копролитах она существенно возрастает от 7,21-136 м2/г до 232-324 м2/г. Аналогичным образом увеличивается и гидрофильность (А %) почвенных проб от 2,5-5,1 до 6,84-9,3 %.
Анализ проб шлифов исходной почвы (лугово-сероземной) в которой недостаточно выражены порозность, комковатость, гумусированность выявили качественные изменения после воздействия животных. Дождевые черви существенно изменяют микроморфологические признаки почвы. Шлифы значительно агрегированы, поры крупные размером 2-4 мм, окружены характерной кальцитовой оболочкой. Внутри пор обнаружены скопления органо-минеральных образований. Копролиты червей приобретают губчатое строение и состоят из сильно гумусированной глинистой плазмы. Минеральный скелет сложен из кальцитовых зерен и кристаллов. Мокрицы по сравнению с дождевыми червями оказали на почву незначительное влияние. Пробы шлифов плотные, агрерированность умеренная, поры мелкие размером 0,4 – 0,6 мм свободные от органики.
Дождевые черви увеличивают свободную энергию Гиббса (-?G) данной почвы от -231 до -254 ккал/100 г почвы. В вариантах с мокрицами эти изменения были незначительными -237 ккал/100 г почвы.
Физические показатели влияют также на активность почвенных ферментов. Исследования показали, что активность фермента каталаза в указанных почвах составляет 1,65-5,85 см3 О2/г.мин. Дождевые черви перемешивая продукты разложения с почвой значительно интенсифицируют выделение кислорода 3,25-11,40 см3 О2/г.мин. Наибольшее влияние мокриц на фермент каталаза проявляется на почвах аридных ландшафтов, серо-бурой – 2,00 и лугово-сероземной 8,40 см3 О2/г.мин. В гидролизе фосфорорганических соединений участвует фермент фосфатаза. В рассматриваемых почвах ее активность составляет 1,95-8,16 мг.час/10 г.
После переработки почвы дождевыми червями ее значения возрастают до 2,6-14,20 мг.час/10 г. Воздействие мокриц на этот фермент было слабым и в незначительной степени проявляется на лугово-сероземной почве 3,30 мг.час/10 г. Аналогичным образом изменяется интенсивность ферментов инвертазы и пероксидазы. Увеличиваясь от исходных почв 5,07-25,10 мг.глюк./г.24 часа и 4,5-8,5 мг.пурпургал./100 г, они возрастают до 13,2-17,8-22,0 мг.глюк./2,24 часа и 5,8-10,0 мг.пурпургал./100 г в вариантах с деятельностью беспозвоночных животных.
Влияние дождевых червей было более сильным, чем воздействие мокриц (Самедов П.А., Надиров Ф.Т., 1989; Самедов П.А., 2002).
Биоиндикация поллютантов присутствующих в почвах имеет большое значение, поскольку она тесно связана с вопросами повышения плодородия почв, урожайности возделываемых культур и охраны окружающей среды. Особую актуальность в настоящее время приобретает охрана почв (серо-бурых) Апшерона от нефтяных загрязнений.
Установлено, что в контрольных и слабо загрязненных (2%) нефтью пробах дождевые черви активно воздействуют на почву и перерабатывают до 59-61% растительного опада. В вариантах со средним (4-6%) загрязнением, при гибели 20-40% червей, разрушается несколько меньшее количество опада – 47,3-49,5%. При сильном (8-10%) загрязнении почв нефтью гибель дождевых червей достигает 50-60 % с резким замедлением деструкционных процессов – 18,1-34,5%. Наконец в почве с очень сильным (> 20-22%) нефтяным загрязнением погибают все черви, и разрушение растительного материала практически не происходит.
Загрязнение почв нефтью существенно отражается на метаболизме червей. В первых двух указанных выше вариантах черви активно трансформируют опад в энергию CO2 – до 11,2 -11,4 ккал, дополнительно выделяя в процессе обмена до 3,5-3,7 ккал/г энергии. В вариантах со средним (4-6 %) загрязнением энергия продуцируемого CO2 снижается до 8,9-9,3 ккал, а физиологическая активность червей уменьшается (в процессе обмена выделяется энергия 2,8-3,0 ккал/г). Варианты с 8-10 %-ным нефтезагрязнением отличались сильной заторможенностью метаболизма червей, при этом указанные показатели резко уменьшались до 3,4-6,5 и 1,1-2,1 ккал/г.
По разному отличались в этих пробах и ферментативные процессы. Установлено, что активность каталазы, фосфатазы, инвертазы и пероксидазы была наиболее высокой в вариантах с 2-8 % нефтяным загрязнением. Ферментативная активность уменьшалась, а затем практически не проявлялась в вариантах с 10-22%-ным нефтезагрязнением .
Дождевые черви воздействуя на нефтезагрязненную почву, формируют симбиотические взаимоотношения с микроорганизмами, стимулируя в целом биологическое самоочищение почв (Самедов П.А., 2001).
Сравнивая деятельность двух представителей почвенных беспозвоночных-дождевых червей и мокриц установлено, что их влияние на почву существенно отличаются друг от друга. Дождевые черви значительно активны в гумидных и влажных ландшафты. Мокрицы наиболее эффективными оказались в почвах с аридными экологическими условиями.
Использование этих данных в комплексе с другими важными показателями необходимы для дифференцированной оценки их участия в почвообразовательном процессе.
Литература
1.Самедов П.А., Надиров Ф.Т. – Влияние дождевых червей и мокриц на физико-химические и поверхностные свойтсва почв. Ж. Почвоведение, № 8, 1989, с.109 – 115.
2.Самедов П.А. – Изменение физических свойств почв деятельностью беспозвоночных животных. 17-й Международный конгресс почвоведов, том.1, с.522, 2002 г, Таиланд.
3.Самедов П.А. – Биоиндикация нефтезагрязненных серо-бурых почв Апшерона. XI Международный симпозиум по биоиндикаторам – Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга. Россия, Сыктывкар, 2001.
Автор(ы): П.А.Самедов, Институт почвоведения и Агрохимии НАН Азербайджана
Источник: Материалы II научно-практической конференции "Дождевые черви и плодородие почв"
СП "Ecorosteh" Ltd.