Проведено изучение продукционных и технологических параметров двух видов дождевых червей: Lumbricus rubellus и Eiseniella tetraedra, популяции которых в природных местообитаниях достигают высокой плотности, что открывает перспективы их использования в промышленном вермикультивировании.
Поиск новых видов дождевых червей для вермикультивирования связан с тем, что Красный калифорнийский гибридный червь, использующийся в настоящее время для переработки органических субстратов, требует постоянно высокой температуры не ниже 25°С, не переносит кратковременного затопления субстрата и содержит в себе неприятно пахнущие вещества, что ограничивает возможности его использования в качестве кормовой добавки для животных. Для умеренного континентального климата нашей страны необходим подбор таких видов червей, которые могут сохранять высокую активность питания и продукции коконов в широком диапазоне температур, принимая во внимание широкие суточные и сезонные колебания температурного режима.
Известно, что дождевые черви L. rubellus используются для вермикультуры за рубежом для переработки навоза КРС (Морев, 1990). Поэтому конкретной задачей данных исследований являлось оценка репродуктивной способности при обитании в разных субстратах туземных популяций данного вида, широко распространенного в разных зонах умеренного пояса.
Дождевые черви E. tetraedra впервые нами вводятся в вермикультуру. Предпосылки для использования данного вида в зоокультуре:
1 - высокая плотность природных популяций (более 1000 экз./ м2);
2 - облигатный партеногенез;
3 - температурный оптимум от 10 до 20°С;
4 - обитание в переувлажненных почвах и способность переносить длительное затопление.
Эти особенности обусловливают возможность быстрого нарастания обилия червей в культуре, содержания их плотными группами и использовать их для переработки овощных и др. органических материалов, дающих большое количество жидких продуктов разложения.
Учет численности и биомассы в природных местообитаниях проведен стандартными методами, принятыми для изучения мезофауны почв (Гиляров, Стриганова, 1987). Содержание червей в лаборатории и определение продукционных параметров проводили при температурах 15-17 и 25 ОС. В пластмассовые контейнеры помещали субстраты для червей, содержащие ольхово-кленовую подстилку в смеси с гумусовым горизонтом дерново-глеевой пойменной почвы, овощные отходы (свекла, картофель и морковь) с добавлением свежего конского навоза.
Учет численности червей проводили в конце июля-августа в поймах малых рек Московской области. Максимальная плотность червей E. tetraedra составляла 160 экз./м2, а максимальная плотность L. rubellus – 64 экз./м2. Эти данные использованы при создании лабораторных вермикультур.
Популяция E. tetraedra в городских почвах зеленых насаждений г. Москвы и в лесных местообитаниях была представлена преимущественно половозрелыми особями. Доля взрослых червей (московская популяция) составила 71%, ювенильных - 13% и субадультов - 16%. Индивидуальная масса взрослых червей колебалась от 22 до 225 мг. Основу пула взрослых червей в обоих местообитаниях составляли особи с живой массой 104-166 мг. Ювенильные черви могут достигать у этого вида массы до 74 мг. Половое созревание происходит в период достижения массы 50-80 мг.
Популяция L. rubellus исследовалась в лесных экосистемах в течение последних 5 лет (1998-2003 гг). Как правило, в локальных группировках преобладали ювенильные особи. В пойменной почве (по данным 2002 г.) доминировали ювенильные черви, а в 2003 г. - половозрелые особи. Живой вес взрослых червей (рис.3) может колебаться от 1300 до 300 мг, половое созревание, происходит в основном при массе 500-900 мг. Ювенильные черви были представлены широким спектром весовых групп от 100 до 900 мг.
Червей E. tetraedra содержали в чашках Петри (d = 10 см) с субстратом (около 50 мл) по 2-3 экз. в течение месяца. В качестве субстратов использовали пойменную почву (контроль) и смесь овощных отходов с добавлением навоза КРС.
В почве (без смены субстрата в течение месяца) выживаемость составила 82,6% . В отдельных сосудах погибло не более 1 экз., при этом элиминировались наиболее мелкие особи. По литературным данным при групповом содержании также была констатирована гибель мелких особей (Cotton, Curry 1976). Весовой рост в этих условиях не наблюдался, отмечена некоторая потеря массы червями.
На опытном субстрате нам удалось добиться 100%-ной выживаемости при плотности популяции 7 экз./100мл субстрата. При более высоких значениях плотности посадки смертность составляла 50-100%, увеличиваясь пропорционально плотности червей в группах. Элиминация червей при плотности популяции 14 и 21 экз. на 100 мл происходила достаточно быстро, т.к. субстрат по окончании опыта был менее трансформирован и переработан, чем в микрокосмах при плотности 7 экз./100 мл. 100%-ная смертность у червей была отмечена при содержании их в свежем навозе без подложки из минеральной почвы.
В опытных сосудах оценивали выживаемость E. tetraedra в конском навозе c соломой без добавок минеральной почвы. При плотности посадки в опытных сосудах 3 экз./50 мл субстрата черви просуществовали 6 суток без попыток выбраться из субстрата, а затем погибли. Это согласуется с данными (Cotton, Curry, 1976) о том, что на червей E. tetraedra, особенно мелких, при избытке навоза продукты начальной стадии его разложения оказывают токсичное действие. Однако, в опытах было констатировано положительное влияние навоза на скорость весового роста и выживание червей при наличии некоторого объема минеральной среды на первом этапе культивирования. Черви L. rubellus содержались на модельном субстрате из овощных отходов, и выживаемость составила 100%.
При плотности посадки червей E. tetraedra по 7 и 14 экземпляров на 100 мл навозно-овощного субстрата наблюдался весовой рост как ювенильных, так и взрослых червей. Длительность наблюдений составила 6 недель. Установлено снижение интенсивности весового роста по мере увеличения исходной массы червей. Коэффициент корреляции между начальным весом и величиной прироста в течение 5 недель без замены и добавления субстрата (без учёта поврежденных и больных особей) составляет около -0,7.
Выявлен отрицательный тренд величины прироста живой и сухой массы червей по отношению к начальному весу особей (рис. 4). Прирост по живому весу за месяц составлял от 46 мг у крупных до 130-150 мг у средних и мелких червей. Ювенильные черви и субадульты за период эксперимента перешли в половозрелую форму. В исследованных субстратах черви питались и особей с пустым более чем на 1/3 кишечником ни разу отмечено не было.
Черви L. rubellus также демонстрировали весовой рост на модельном субстрате и происходило половое созревание отдельных ювенилов и субадультов. В отличие от червей E. tetraedra зависимость величины прироста биомассы и начальным весом не обнаружено (рис. 5).
На пойменной почве при плотности посадки 2 экземпляра на 50 мл в чашках Петри скорость откладки коконов червями E. tetraedra составила в среднем 1±0,15 шт. в неделю на 1 взрослую особь. Максимальная продукция у отдельных особей достигала 2 коконов в неделю. При плотности посадки 3 червя на чашку Петри продукция составила 0,6±0,2 кокона в неделю. По окончании опытов с весовым ростом в микрокосмах также подсчитывали количество коконов и молоди. При плотности популяции 7 экз./100 мл продукция была равна 0,8±0,13 шт. в неделю.
При 25 ОС черви E. tetraedra не размножались, но были подвижны и активно питались; все исследуемые особи находились в субстрате и не предпринимали попыток покинуть свое местообитание. Активность червей E. tetraedra при 25 ОС наблюдали в течение 2 недель. Размножения червей L. rubellus за время эксперимента не происходило.
Коконы E. tetraedra созревали неравномерно. Средний срок эмбрионального развития составил 24,8±2,2 суток и колебался от 14-16 до 44 суток. Наиболее равномерное вылупление из коконов происходило при температуре 15-17 ОС. В этом случае наблюдалось две волны созревания - примерно через 2 недели, а затем ещё через 6-10 дней. При 25 ОС развитие не происходило и все коконы погибали. Из каждого кокона выходила одна ювенильная особь.
Месячный прирост живой биомассы взрослых червей E. tetraedra при культивировании на модельном субстрате составляет при плотности популяции 7 экз./100 мл, которую можно считать оптимальной, 6,70+0,76 г/л субстрата, или 101+26% от начальной биомассы. Для сравнения, прирост сырой биомассы компостных червей при культивировании на свежем конском навозе составляет при оптимальной плотности посадки 6,1 г/л субстрата, составляет от 0,2 до 6,4 г в зависимости от начального веса и физиологического состояния, и у взрослых особей прирост не превышает 50% в месяц. При этом черви E. tetraedra переносят и более высокую плотность посадки (5-9 г/л субстрата), чем компостные черви Eisenia fetida (1-6 г/л).
Основным результатом проведенных экспериментов является вывод о том, что черви вида E. tetraedra, широко распространенного в центральной России, способны к активному росту и размножению в условиях вермикультуры при содержании на смеси навоза с овощными отходами. При этом продуктивность у взрослых особей E. tetraedra оказалась выше, чем таковая у Красного калифорнийского гибридного червя.
В дальнейшем предполагается провести оценку выживаемости молоди червей при разной плотности посадки, а также качества биогумуса, получаемого при вермикультивировании.
Для червей вида L. rubellus необходимо выявить условия, при которых эти черви будут активно размножаться при содержании в модельном субстрате, и оценить максимально возможную плотность содержания в вермикультуре.
Литература
Гиляров М. С. Стриганова Б.Р. Количественные методы в почвенной зоологии М. Наука. 1987.
Морев Ю. Искусственное разведение дождевых червей. Фрунзе, 1990.
Перель Т.С. Распространение и закономерности распределения дождевых червей фауны СССР. М. Наука. 1979.
Curry, J.P., Cotton, D.C.F.,Bolger, T., O Brien, V. (1980) Effects of landspread animal manures on the fauna of grassland. In: Effluents from livestock. (Gasser, (Ed.)). Appl. Sci. Publishers, London, 314-23.
Holmstrup, M., Ostergaard, I.K., Nielsen, A., Hansen, B.T. The relationship between temperature and cocoon incubation time for some Lumbricid earthworm species Pedobiologia 35 (1991) 3 179-183.
Terhivuo, J., Saura, A., Hongell, K. Genetic and morphological variation in the partenogenetic earthworm Eiseniella tetraedra (Sav) (Oligochaeta: Lumbricidae) from south Finland and Norway Pedobiologia 38 (1994) 1, 81-96.
Автор(ы): Барне А.Ж., Институт Проблем Экологии и Эволюции им. А.Н. Северцова РАН
Источник: Материалы II научно-практической конференции "Дождевые черви и плодородие почв
СП "Ecorosteh" Ltd.