Разработка материала для научно-исследовательской работы по изучению значения дождевого червя в природе

I. Введение

Актуальность: в настоящее время происходит разрушение почв, снижение их плодородия. Знание особенностей биологии дождевых червей поможет сохранить и увеличить плодородие почв. Я никогда раньше не обращала внимание на почвенных обитателей, но когда классный руководитель предложила различные темы для проведения исследовательской работы, то я обратила внимание на тему, связанную с изучением жизни дождевых червей. Мне стало интересно, как они живут в почве, какую роль играют, какое у них строение? В первую очередь я стала искать информацию в Интернете, и на основе прочитанного сформировала цель своей работы, задачи и спланировала проведение практической части исследования.

Цель работы: сформировать представление о дождевых червях и их пользе для почвы. Выяснить, какова роль дождевых червей в природе, какую пользу они приносят окружающей среде, и как человек использует их в своих интересах.

Задачи:

1.Изучить литературу о дождевых червях

2. Пронаблюдать за поведением дождевых червей ;

3. Выявить роль дождевых червей в почвообразовании.

Практическая значимость: использование информации на уроках биологии.

II.Теоретическая часть

1.     Характеристика  дождевого червя

Дождевые черви – собирательное название большой группы беспозвоночных, относящихся к нескольким семействам. Среди них встречаются и мелкие виды, длиной 12 см и такие гиганты как обитающий в Австралии Megascolides australis, который достигает трехметровой длины при диаметре 2.5 см. Наиболее распространенные на территории России виды относятся к семейству настоящих дождевых червей (Lumbricidae).

Семейство дождевых червей (Lumbricidae) состоит почти из 170 видов, и относятся к типу кольчатых червей – Annelides. Все дождевые черви сходны по образу жизни. Они живут во влажных местах роя ходы под землей, в холод и засуху уходят глубоко в землю. После сильных дождей из-за недостатка воздуха дождевые черви вынуждены подниматься на поверхность. Питаются разлагающимися растительными остатками и почвенными микроорганизмами. Особенно много дождевых червей в земле садов, огородов и иных почвах, где их численность может достигать 400 штук на 1 м земли. Размер от 8 до 30см.

2.     Строение дождевых червей.

Дождевые черви имеют вытянутое "червеобразное" тело, поделенное перетяжками на отдельные сегменты – кольца, отчего они и получили название кольчатых червей. Каждый сегмент несет пучки маленьких щетинок (впрочем, "малощетинковыми" они называются не потому, что щетинки маленькие, а потому, что их мало). У дождевых червей довольно явственно выделяется передний конец тела. Головная лопасть лишена глаз и каких-либо придатков. У некоторых видов, исходно круглое, тело в средней и задней частях имеет четырехгранную форму или может уплощаться.

Наличие пояска является признаком половой зрелости червя и готовности к размножению (у половозрелых червей поясок может исчезать и появляться снова, когда червь готов размножаться). Поверхность тела червя покрыта эластичной кутикулой, под которой находится эпителий, богатый железистыми клетками, выделяющими слизь. Особенно много их в области пояска.                                                                                                                        Черви могут быть пигментированы, имея разные оттенки красного, черного или зеленого цвета. Сквозь покровы иногда видны крупные кровеносные сосуды, а также полостная жидкость, которая обычно имеет белесую или желтоватую окраску. Под эпителием находится мощный двухслойный кожно-мускульный мешок (снаружи кольцевые, а внутри – продольные мышцы). Именно этот мешок и составляет главную пищевую ценность червей для многочисленных животных, в рацион которых они входят.                                                                                                       Пищеварительная система червей состоит из нескольких отделов – глотки, пищевода, зоба (у некоторых), мускульного желудка, средней и задней кишок. Заднепроходное отверстие (порошица) находится на анальной лопасти. Кровь по телу червя гонит пульсация спинного и брюшного кровеносных сосудов, а помогают ему сокращения кольцевых сосудов в передней части тела, называемых боковыми сердцами. Специальных органов дыхания у дождевых червей нет и они, дышат всей поверхностью тела, поэтому в их коже очень много капилляров. Органы выделения располагаются попарно в сегментах и представляют собой тонкие канальцы, соединяющие полость тела с внешней средой. Реснички, расположенные в канальцах помогают продвижению продуктов выделения и выведению их во внешнюю среду. Нервная система червей состоит из пары надглоточных ганглиев, соединенных с брюшной нервной цепочкой. Несмотря на отсутствие глаз, дождевые черви реагируют на свет, так как имеют отдельные светочувствительные клетки, расположенные в покровном эпителии.

3.     Размножение дождевых червей

Все взрослые особи дождевого червя несут в себе одновременно признаки и половые клетки и железы самца и самки. Научное название такого животного — гермафродит. Представители таких видов могут размножаться, если имеется всего два живых организма. Для них не имеет значения, какого пола будут эти организмы. Благодаря такому свойству, этот вид расселен повсеместно и весьма многочисленный, к тому же, имеет много родственных видов.

Размножение дождевых червей происходит в несколько этапов. Сначала особи обмениваются семенной жидкостью, которая будет сохраняться определенное для каждого вида количество дней в слизи, выделенной специальными клетками пояска. Когда сперматозоиды созревают, тот же поясок снова выделяет слизь, которая образует кокон. Его червь снимает с себя через голову, при этом, во время сдвигания, в кокон из половых сегментов попадают яйцеклетки. И только теперь происходит их оплодотворение. Снятый кокон, наполненный жизнеспособными яйцами, хранится в земле, где в нем происходит развитие новых дождевых червей. Когда приходит нужное время, из такой капсулы выходят маленькие, но уже абсолютно сформированные черви.

Если вдруг складывается ситуация, когда виду угрожает полное истребление, дождевые черви имеют запасные варианты, которые помогают им сохраниться в самых сложных условиях. Эти животные способны размножаться и без оплодотворения. Но тогда в популяции будут только одни самки.                                                                                                            Есть виды, которые могут размножиться и бесполым путем. Если такого червя разрезать — то у каждой половинки отрастет недостающая часть.

4.     Питание дождевых червей

Дождевые черви всеядны. Они заглатывают огромное количество земли, из которой усваивают органические вещества, точно так же поедают они большое количество всевозможных полусгнивших листьев, за исключением очень твердых или обладающих неприятным для них запахом. При содержании червей в горшках с землей можно наблюдать, как они едят свежие листья некоторых растений.

Очень интересные наблюдения за дождевыми червями провел Ч. Дарвин, который посвятил этим животным большое исследование. В 1881 году была опубликована его книга «Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей». Чарльз Дарвин содержал дождевых червей в горшках с землей и проводил интереснейшие опыты для изучения питания и поведения этих животных. Так, чтобы выяснить, какую пищу, кроме листьев и земли могут, есть черви, он закреплял булавками кусочки вареного и сырого мяса на поверхности земли в горшке и наблюдал, как каждую ночь черви теребили мясо, и большая часть кусочков оказывалась съедена. Съедали они также и куски мертвых червей, за что Дарвин даже назвал их каннибалами.

Полусгнившие или свежие листья втаскиваются червями через отверстия норок на глубину 6—10 сантиметров и там поедаются. Дарвин наблюдал, каким образом черви захватывают пищевые объекты. Если к поверхности земли в цветочном горшке приколоть свежие листья, то черви будут стараться утащить их к себе в норки.                                                              Обычно они отрывают маленькие кусочки, захватывая край листа между выдающейся верхней и нижней губой. В это время толстая мощная глотка выпячивается вперед и тем самым создает верхней губе точку опоры.          Если червь натыкается на плоскую большую поверхность листа, он действует по-другому. Передние кольца туловища немного втягиваются в последующие, за счет чего передний конец тела расширяется, становится тупым с небольшой ямкой на конце. Глотка подается вперед, прижимается к поверхности листа, а затем, не открепляясь, оттягивается назад и слегка расширяется. В результате в ямке на переднем конце тела, приложенной к листу, образуется «вакуум».                                                                                        Глотка действует как поршень, и червь очень прочно присасывается к поверхности листа. Если подложить червю тонкий увядающий капустный лист, то с обратной стороны от червя можно видеть углубление прямо над головным концом животного. Жилки листа червь никогда не трогает, а высасывает нежные ткани листьев.

5.     Образ жизни дождевых червей

Дождевые черви предпочитают вести подземный образ жизни, создавая подземные норки, глубиной до 1 метра, хотя имеются виды, которые углубляются на глубину до 8 метров. Из-за наличия на поверхности тела тонкого слоя слизи, черви с легкостью перемещаются в толще, даже самого твердого грунта. Кожа настолько тонкая, что быстро высыхает под действием солнечных лучей, поэтому они не могут находиться в подобных условиях длительное время, иначе они могут погибнуть. В связи с этим, дождевых червей можно увидеть либо в пасмурную погоду, либо в темное время суток.

Совсем неудивительно, когда в темное время суток на земле встречаются целые скопления дождевых червей. Чтобы оказаться на поверхности земли, они высовывают из своей норки часть своего туловища. После проведенной разведки, если ничего не угрожает, черви полностью выползают из своих нор в поисках пропитания.

Черви используют листья не только в пищу, но и затыкают ими входы в норки. С этой целью они также тащат в норы кусочки стеблей, завядшие цветки, обрывки бумаги, перья, клочки шерсти. Иногда из норы червя торчат пучки листовых черешков или перьев. 

Норки червей идут или вертикально, или немного вкось. Практически всегда они выстланы изнутри тонким слоем черной переработанной животным земли. Комочки земли, выбрасываемой из кишечника, утрамбовываются по стенкам норки вертикальными движениями червя. Образованная таким образом выстилка становится очень твердой и гладкой и тесно прилегает к телу червя, а у загнутых назад щетинок есть прекрасные точки опоры, что позволяет червю очень быстро двигаться в норке вперед и назад. Выстилка, с одной стороны, укрепляет стенки норки, с другой стороны, предохраняет тело червя от царапин.                                   Норки ведущие вниз заканчиваются обычно расширением, или камерой. Здесь черви проводят зиму, поодиночке или сплетаясь в клубок по нескольку особей. Норка обычно выстлана мелкими камешками или семенами, что создает прослойку воздуха для дыхания червей.

После того, как червь заглатывает порцию земли, независимо от того, сделано это для питания или для прокапывания хода, он поднимается к поверхности, чтобы выбросить из себя землю. Выброшенная земля пропитана выделениями кишечника и вследствие этого становится вязкой. Высохнув, комочки экскрементов затвердевают. Выбрасывается земля червем не хаотично, а поочередно в разные стороны от входа в нору. Хвост при этом работает, как лопата. В результате вокруг входа в норку образуется своеобразная башенка из комочков экскрементов. Такие башенки у червей разных видов имеют разную форму и высоту.

6.     Причины уменьшения численности дождевых червей

Дождевые черви подвержены воздействию хозяйственной деятельности человека. В Красную книгу РФ внесены 11 видов дождевых червей.

Основные причины снижения численности дождевых червей:

1) загрязнение почв, воды и всей среды обитания выбросами промышленных предприятий и автотранспорта, ядохимикатами и бытовыми отходами губительны для червей, вызывают химические ожоги. На приусадебных участках не надо использовать химические средства борьбы с сорняками или насекомыми, которые затем попадут в почву;

2) использование поваренной соли для ускорения таяния снега на дорогах уничтожает червей;

3) вырубка деревьев и кустарников приводит к потере влажности почвы, сокращению достаточного количества органической пищи;

4) ухудшение санитарного состояния лесов; сжигание мусора и других отходов. Черви погибают от перегрева почвы, дыма и золы. Потом на месте костра черви долго не появляются, а земля уплотняется и обедняется органикой и гумусом. На месте костров более двух лет не появляются даже травы;

5) вытаптывание и уплотнение почвы при использовании лесов, парков, лугов губит червей. Почва должна быть рыхлой, мягкой и делают ее такой черви;

6) ежегодная вспашка огородов разрушает подземную систему ходов; перекопка лопатами травмирует червей: при разрезании червя на две половинки выживает только передняя головная часть животного. Для сохранения червей лучше использовать вилы.

Таким образом, деятельность человека может привести к снижению численности дождевых червей.

Кроме того, у дождевых червей имеется много естественных врагов в природе. Самые опасные враги - это птицы, кроты, землеройки, крысы, жабы, лягушки, кабаны, свиньи, барсуки. А такие мелкие животные, как муравьи и сороконожки, являются естественными конкурентами по пище. Значительное уничтожение червей происходит при весенней пахоте почвы, так как стаи грачей выбирают из перевернутого пласта земли червей и личинок разных насекомых.

Дождевой червь не имеет никакого защитного органа, лишь обладают способностью быстро зарываться в почву.

7.     Значение дождевых червей

После прохождения через кишечник червей комочки почвы выбрасываются в виде копролитов. Это название происходит от греческих слов kopros — что означает «навоз», «испражнения», и lithos — «камень», т. е. в целом — «навозные камешки». Копролиты представляют собой сферические или удлиненные комочки земли размером 1—5 мм. У свежевыброшенных копролитов — гладкая поверхность; они могут склеиваться друг с другом в тельца (агрегаты) размером до 20 мм и более. Копролиты выбрасываются червями в виде кучек высотой 0.3—1.5 см, закрывающих обычно наружное отверстие хода червя». Эти кучки называют выбросами червей; их можно наблюдать повсюду.  Особенно хорошо они видны на дорожках в парках, на немощеных открытых площадках или под деревьями.

Копролиты – это практически органическое удобрение, называемое биогумусом,  которое получается  в результате переработки органических отходов дождевыми червями. Биогумус содержит в себе большое количество фосфора, калия, различных ферментов, аминокислот, антибиотиков и множество других биологически активных веществ.Такой состав биогумуса подавляет патогенную микрофлору почвы, способствует раскислению грунта и помогает восстановить плодородный слой почвы, который был уничтожен из-за неправильного использования химических удобрений или пожаров.

Чарльз Дарвин писал: «Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человечества; но ещё задолго до его изобретения почва правильно обрабатывалась червями, и всегда будет обрабатываться ими».