Исследовательская работа "Изучение дождевых червей на разных участках почвы"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с. Филиппово Кирово – Чепецкого района Кировской области

Изучение эколого – биологических особенностей дождевых червей на различных участках почвы

Автор:

Микрюкова Алина

ученица 4 класса МКОУ СОШ с.Филиппово Кирово-Чепецкого района

Филиппово

2018

Оглавление

Введение………………………………………………………………………..3-4

1. Эколого - биологические особенности дождевых червей

1.1.Внешний вид и особенности поведения дождевого червя………….....5-6

1.2.Значение дождевых червей в природе и для человека…………………6-8

1.3.Причины уменьшения численности дождевых червей………………..8-9

2.Материалы и методы исследования……………………………………..10-14

3. Результаты исследований и их обсуждение…………………………….14-16

Заключение…………………………………………………………………..16-17

Список используемых источников…………………………………………….17

Приложение…………………………………………………………….……18-24

Введение

В сельской местности люди занимаются земледелием. В селе Филиппово Кирово-Чепецкого района, где я живу, почти каждая семья имеет приусадебный участок, где выращивает для себя овощные, зеленные, плодово-ягодные культуры. Корневые системы растений располагаются в почве. Из почвы растения получают необходимые им питательные вещества, обеспечивающие ее уникальное свойство – плодородие.

Важную роль в создании плодородия почвы играют дождевые черви. Они разрыхляют почву, улучшают ее структуру. Созданные червями ходы позволяют воздуху и воде насыщать почву. Равномерно перемешивая почву и растительные остатки, дождевые черви готовят плодородную смесь - гумус.

Наблюдения показывают, что на различных участках почвы встречаемость дождевых червей неодинакова. Влажность почвы, температура и достаточное количество органической пищи – главные условия, необходимые для жизни червей. Отсутствие дождевых червей в почве означает, что условия неблагоприятны для их жизнедеятельности, и плодородие такой почвы низкое.

Наиболее чувствительны дождевые черви к загрязнению почв. Установлено, что при увеличении вредного действия человека на почву происходит снижение их численности и биомассы[4].В последнее время воздействие человека на почву действительно становится опасным. Часть ее площадей разрушается при добыче полезных ископаемых, строительстве, прокладке дорог. Почву загрязняют выбросы вредных веществ промышленных предприятий, выхлопные газы автомобилей, избыток химических удобрений.

Любые вредные вещества, находящиеся в почве, рано или поздно по пищевым цепочкам попадают в организм человека. Поэтому важно размещать поля, сады, огородные участки вдали от источников, вызывающих загрязнение почвы.

Проблема заключается в оценке почвенных участков на основе знания эколого-биологических особенностей и встречаемости дождевых червей.

Цель: изучить эколого – биологические особенности дождевых червей на различных участках почвы.

Задачи:

1.Изучить источники информации по теме.

2. Определить эколого-биологические особенности дождевых червей и их роль в формировании почвы на основе наблюдений и эксперимента.

3. Выявить антропогенное влияние на численность и биомассу дождевых червей на различных участках в с.Филиппово.

4.Дать оценку расположения приусадебных участков своей семьи.

Гипотеза: предположим, что чем ближе земельный участок к дороге, тем меньше в нем дождевых червей.

Объект исследования: дождевые черви.

Предмет исследования: эколого – биологические особенности дождевых червей на различных участках почвы.

Методы изучения: изучение и анализ литературы, наблюдение, сравнение, эксперимент, метод раскопки и ручного разбора, метод статистического учета.

Практическая значимость: знание биологических особенностей дождевых червейпоможетисследовать и оценить степень плодородия и загрязнения почвы в населенном пункте, обосновать и рекомендовать выбор места для расположения своего огорода, приусадебного участка.

1. Эколого - биологические особенности дождевых червей

1.1. Внешний вид и особенности поведения дождевого червя

Дождевые черви (лат.Lumbricidae) — семейство червей из класса малощетинковых (Oligochaeta), типа кольчатых червей (Annelida). К этому семейству принадлежат довольно крупные черви (от 10 до 30 см длины). В России из них встречается около ста видов. Дождевой или земляной червь —это сегментированный червь трубчатой формы. Это значит, что его тело сильно вытянуто, в поперечном сечении округлое, разделено на отдельные сегменты, количество которых может достигать 320. Колечки на теле видны невооруженным взглядом. Передний головной отдел тела более толстый, с сильной мускулатурой и темнее окрашенный; задний (хвостовой) более тонкий и бледный. На головном конце тела размещается рот, а на хвостовом – заднепроходное отверстие. По всей длине тела расположены щетинки – органы движения червя. Все тело дождевого червя покрыто эпителием, в составе которого имеются клетки, выделяющие прозрачную слизь. Благодаря этому тело становится гладким, что помогает червю скользить при движении[5].

Взрослая особь имеет поясок (утолщение), который расположен в передней части тела с 24 по 32 сегмент. Этот поясок служит для вынашивания яиц. Половозрелые черви (с «пояском») взаимно оплодотворяют друг друга (гермафродиты) и откладывают коконы с яйцами. При благоприятных условиях черви откладывают в землю яйца в коконах каждые 2-4 недели, при этом в коконе может развиваться от двух до двадцати яиц.[1].

Взрослые особи живут достаточно долго. В зависимости от почвы дождевой червь может прожить более 10 лет. Длина его тела составляет до нескольких десятков сантиметров, а масса — до десятка граммов. Молодые особи по достижении половой зрелости весят до 1 г.  

Свое имя "дождевой червь" получил еще в ХVI веке. Скорее всеготакое название дано благодаря активной жизни в дождливую погоду: земляные черви выходят на поверхность, так как они имеют кожное дыхание и начинают страдать от недостатка кислорода в переувлажненной почве [5].

По особенностям биологии дождевых червей можно разделить на два типа: к первому относятся черви, питающиеся на поверхности почвы, ко второму — питающиеся в почве. В первом типе можно также выделить подстилочных червей, которые живут в слое подстилки из листьев, травы, хвоии не опускаются в землю глубже 5—10 сантиметров. Другой тип – норные черви, делающие постоянные глубокие ходы (до 1 метра и более), которые они обычно не покидают. Днем червь прячется в норке. Норка – это узкий длинный канал с расширением в конце для разворота головой к входу, который прикрыт листьями, хвойными иглами и т.д. В жаркое, засушливое лето норка может достигать глубины 2-2,5 метра. Все дождевые черви ведут ночной образ жизни:ночью выходят на поверхность земли и втаскивают в свои ходы различные органические остатки растений. Таким образом, они всю жизнь проводят в земле, роют глубокие ходы, тем самым рыхлят землю.

Влажность почвы, температура и достаточное количество органической пищи – главные условия, необходимые для сохранения жизни червей.Отсутствие дождевых червей в почве означает, что почвенные условия неблагоприятны для их жизнедеятельности, и, как следствие, плодородие такой почвы крайне низкое[3].

1.2. Значение дождевых червей в природе и для человека

На значение дождевых червей в процессе образования почвы одним из первых указал Чарльз Дарвин в 1882 году. «Его труд о дождевых червях - одна из самых интересных и значительных книг по естествознанию. Дарвин установил, что дождевые черви за несколько лет пропускают сквозь себя весь пахотный слой земли. Они обогащают свежим перегноем истощённые земли, рыхлят их, попутно удобряя своими выделениями и унесёнными в норки листьями. Роясь в земле и глотая её, они создают прочную комковатую структуру почвы - воздух и влага лучше проникают на глубину. Бесчисленные норки червей, словно капиллярная сеть живой ткани, обеспечивают идеальный дренаж и вентиляцию почвы»[1].

Ежегодно на землю падают листья, стебли, плоды, ягоды, в почве остаются корешки и корнеплоды. В них содержатся необходимые пищевые компоненты: белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины, ферменты, биологически активные вещества. Вся эта растительная органическая масса падает на почву и здесь достается микроорганизмам и почвенным животным. Дождевые черви заглатывают огромное количество земли, из которой усваивают органические вещества. Они способны разрыхлить землю, улучшить ее структуру, сохранить и повысить плодородие.Передвигаясь в почве, создают туннели, которые также как и вспашка позволяют воздуху и воде добраться до семян и корней растений. Черви наилучшим образом приготовляют почву для произрастания растений: они разрыхляют ее так, что не остается комочка крупнее, чем они могут проглотить, облегчают проникновение в почву воды и воздуха. Это происходит следующим образом: затаскивая листья в свои норы, они измельчают их, частично переваривают и смешивают с землёй. Равномерно перемешивая почву и растительные остатки, готовят плодородную смесь – гумус [1] Корни растений свободно продвигаются в почве по ходам дождевых червей, получая питательный гумус. Черви обеспечивают растения питанием и защищают их от вредителей и болезней. Каждый червь пропускает через пищеварительный канал за сутки количество почвы, равное массе его тела. В нашей местности активная деятельность червей продолжается 200 дней в году.[5].

Дождевые черви могут служить индикатором: если их в почве много, значит, земля является плодородной.

Таким образом, дождевые черви играют важную роль в образовании почвы.Если они содержатся в земле в достаточном количестве, то могут сыграть решающую роль в успешном выращивании растений

1.3.Причины уменьшения численности дождевых червей

Дождевые червиподвержены воздействию хозяйственной деятельности человека. В Красную книгу РФ внесены 11 видов дождевых червей[5].

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[3];

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.

2.Материалы и методика исследования

2.1.Опыты и наблюдения по изучению эколого – биологических особенностей дождевых червей

Опыт 1. Изучение внешних особенностей дождевых червей

Цель: описать внешний вид дождевого червя по показателям: форма, цвет, масса и длина.

Оборудование: линейка, электронные весы,лупа, фотоаппарат, перчатки.

Методика:На приусадебном участке с площади 1 м² (бывшая огуречная грядка) было собрано 20 дождевых червей. Каждую особь рассматривали визуально и через лупу, измеряли, взвешивали на электронных весах (точность до 0,1 г)и распределяли в один из двух контейнеров: №1 – с суглинистой почвой; №2 – с почвой, богатой перегноем. (Приложение 2.Фото 1, 2.)

В контейнеры №1 и №2 распределено одинаковое количество дождевых червей с близкой общей биомассой.(Фото 5)

Опыт 2. Изучение особенностей передвижения дождевых червей

Цель: изучить особенностей передвижения дождевых червей на различных субстратах.

Оборудование: субстраты (почва, камень, опилки), мелкиепредметы, фотоаппарат, перчатки.

Методика:Опыт проводили 1 ноября 2017 г, через месяц после помещения дождевых червей в контейнеры. Осторожно разгребая почву в контейнере №2, находили червей и перекладывали на рабочую поверхность стола, где находились различные предметы (спичечные коробки, карандаши, камешки и кусочки земли, лист бумаги). Отмечали, что на прикасание сразу реагируют: начинают активно извиваться в разные стороны, отползают. При отсутствии дальнейших касаний движения замедляются, затем черви начинают двигаться в определённом направлении. Характер движений волнообразный за счёт расширения и сжатия кольцевых мышц. Движение в направлении головы. При встрече с препятствием обследуют его с разных сторон или огибают, затем продолжают движение. Попадая на гладкий лист бумаги, дождевой червь скользит, извивается, но не продвигается вперёд, так как щетинки на коже не могут зацепиться на гладкой поверхности.

Далее дождевые черви перемещаютсяна субстраты. При перенесении на почву дождевой червь сразу начинает активно прорывать ход под землю, через 2-3 минуты исчезая с поверхности.

При попадании на груду камней червь сначала замирает, постепенно начинает двигаться вперёд – назад, пока не находит отверстие между камнями. Медленно вползает, исчезая из виду. Когда мы убрали несколько камней, то обнаружили червя в основании каменной груды.

В качестве субстрата, который также встречается в природе, мы взяли древесные опилки, смочив нижнюю часть опилок водой. Попав на груду опилок, червь начинает делать волнообразные движения, зарываясь головой внутрь субстрата. Достигнув слоя влажных опилок, замирает.(Фото 10-13).

Наблюдение 1.Изучение роли дождевых червей в формировании почвы.

Цель: изучить деятельность дождевых червей по переработке листьев и перемешиванию почвы.

Оборудование:контейнеры №1 и №2, виды почвы, опавшие листья, лопаточка, перчатки.

Методика: Опыт заложен 1 октября 2017 года. Взяты два пластиковых объёмных контейнера. В оба контейнера закладывается почва. В 1 контейнер – суглинистая почва: тяжёлая, комковатая, красновато – коричневого цвета. Во 2 контейнер – почва, богатая перегноем: лёгкая, рассыпчатая, с частичками песка, чёрного цвета. Почва достаточно увлажнена водой. Поверх почвы толстым слоем укладываются опавшие листья. (Фото 3) Затем в каждый контейнер поступает по 10 дождевых червей.Контейнеры устанавливаются в затенённое место в классной комнате (постоянная температура воздуха 18-20 С), почва в них поддерживается во влажном состоянии (увлажнение 1 раз в 3-5 дней) в течение всего опыта до 1 декабря. За 2 месяца наблюдений мы отметили, что листья в верхнем слое изменили свою окраску и посерели, стали сухими, ломкими. Ниже располагались влажные и тёмные листья. Было заметно более интенсивное воздействие на эти листья влаги, микроорганизмов и дождевых червей. Постепенно слой листьев становился более тонким. К 1 декабря на поверхности почвы остались несколько сухих листочков. Причём сохранней оказались листья в контейнере №1 с суглинистой почвой. Исследуя, мы заметили в контейнере №1 несколько хорошо заметных отверстий в крупных кусках почвы – ходы дождевых червей (Фото 8). На различной глубине в почве контейнеров №1 и №2 находили частички листьев (Фото 6,7).

2.2. Опыты по изучению антропогенного влияния на численность и биомассу дождевых червей.

Общая характеристика учетных площадок в с.Филиппово

Для определения численности дождевых червей нами выбраны 5 учетных площадок.(Приложение 3.Фото 17-23.) Все они расположены вдоль ул.Заева, т.е. влияние транспорта примерно одинаковое. Почва-дерново-подзолистая, суглинистая.

№1-приусадебный участок. Площадь 10 соток. Располагается в 10м от автобусной остановки и перекрестка на ул.Заева. Почва обработанная. Растет картофель, лук, томаты в теплице. На прилежащей территории растут одуванчики, пырей, тимофеевка, ежа сборная, подорожник.

№2-приусадебный участок. Площадь 0,2 сотки. Располагается на территории общего огорода за панельными домами на ул.Заева. Расстояние от основной дороги 40м, от проезжей к домам дороги- 10м. Почва обработанная. Растет картофель, лук, томаты в теплице.

№3-игровая и парковочная площадка перед панельными домами на ул.Заева. Расстояние от дороги-5м. Располагаются скамья, 2 качели, металлическая лестница - дуга. Рядом часто паркуют легковые автомобили.На поверхности почвы - гравийно-песчаная смесь. Высокая степень вытаптывания.

№4-территория перед школой(у дороги). Ширина-20м. В 15м от насыпи дороги по ул.Заева находится пешеходная дорожка, образованная путем вытаптывания. Растут одуванчики, тимофеевка, подорожник, мать-и-мачеха.

№5-территория на школьном дворе(за дорогой), ширина 25м от асфальтовой дорожки за зданием школы. Пересечена беговой дорожкой с искусственным покрытием. Растут 2 ели, несколько берез, кустарники.

Оборудование и материалы: лопата, перчатки, совок, колышки, шпагат, стеклянные баночки, весы.

Методика: Для получения дождевых червей на учетных площадках мы применяли метод раскопки и ручной разборки.

1. Брали пробы на площадках 10х10 м, закладывая по 3 прикопки25х25 см по диагонали. Сначала отмечали площадь пробы, забивая по углам квадрата колышки, натягивая между ними шнур. Затем от границ отмеренной площадки отгребали в разные стороны опад или сухую сыпучую землю, которые тщательно перебирали, учитывая и собирая всех найденных животных. Далее выкапывали почву с площади пробы лопатой. Почву перебирали руками, всех обнаруженных червей собирали в баночки вместе с землей.

2.Подсчитывали численность дождевых червей в каждой пробе по уровням удаления от дороги, затем взвешивали. Данные заносили в таблицу:

Полученные данные по численности и биомассе дождевых червей были пересчитаны на 1м².

3.Результаты, полученные на разных учетных площадках, сравнивали.

3. Результаты исследований и их обсуждение

В результатеОпыта 1зафиксировали основные показатели внешнего вида дождевого червя. Определили, чтоу дождевых червей тело сегментировано, имеет красный и розоватый оттенок, хорошо заметы кровеносные сосуды. У 10 червей из 20 на теле имеется «поясок».На брюшной стороне на каждом сегменте, кроме первого, имеется ряд щетинок, которые участвуют в движении и служат опорой при перемещении по наклонной поверхности. (Фото15,16).

Опыт 2 показал, что движения дождевых червей волнообразные и направлены вниз. Они стремятся зарыться в почву, потому что являются подземными жителями, не переносящими солнечный свет, сухость воздуха.

Наблюдение 1 показало, чтодождевые черви питаются растительными остатками. Проглатывая и пропуская почву через свой кишечник, они забирают в себя из нее некоторые питательные вещества, выбрасывая остальное наружу. При этом земля из нижнего слоя почвы смешивается с верхним. Таким образом, происходит перемешивание почвы.

Результаты Опыта 3 по изучению антропогенного влияния на численность и биомассу червей занесены в таблицу 1 и диаграммы (Приложение 4) .

Таблица 1.

Численность и биомасса дождевых червей на учетных площадках

Данные таблицы показывают:

• Чем ближе площадка к дороге, тем меньше в ней дождевых червей, тем меньше их биомасса.

• Меньше всего червей на площадке №3, где расположена игровая площадка и парковка. Причина-сильное вытаптывание, загрязнение от автотранспорта.

• Больше всего червей на площадке №2-это огородный участок за домами вдали от дороги.

• Больше всего червей в перекопанной рыхлой почве, чем в неперекопанной.

Таким образом, дороги, тротуары, тропинки приводят к уменьшению численности дождевых червей в почве, а значит снижению ее плодородия. Причина этого - попадание в почву вредных веществ и ее уплотнение.

Сравнение результатов на площадке №1 и №2, которые являются территорией приусадебных участков моей семьи, показывает, что условия для огородничества лучше на участке за домами вдали от дороги, чем у автобусной остановки. Это можно объяснить тем, что количество и биомасса червей на участке у остановки меньше из-за загрязнения выхлопными газами автомобилей и уплотнения почвы.

Таким образом, наша гипотеза подтвердилась полностью.

Заключение

Цель исследования достигнута. Задачи, поставленные в начале работы, выполнены. Выдвинутая гипотеза о том, что дождевые черви, участвуя в процессе почвообразования, испытывают антропогенное влияние, различное в зависимости от участка земли, доказана.В результате изучения пришли к следующим выводам:

1.Влияние дождевых червей на особенности почвы многообразно. Перекапывание земли и прокладывание ходов дождевыми червями делает почву более рыхлой, облегчается доступ воздуха, необходимых для корней растений и микроорганизмов. Переработанная червями земля становится мягкой, рыхлой, повышается её плодородие.

Дождевые черви предпочитают жить в рыхлой плодородной земле с достаточным увлажнением. Активно передвигаются в почве в поисках пищи, роют норки, даже в сухой твердой земле и при этом перемешивают почву. Питаются органическими остатками (мы исследовали листья), способствуя образованию перегноя.

Изучение антропогенного влияния на почву по количеству обитающих в ней животных(дождевых червей) является удобным, так как не требует специального оборудования и больших затрат времени. Это позволяет определить экологически чистые участки почвы для земледелия, а также оценить проблемы загрязнения почвы и решать их.

Перспективой нашего исследования может быть изучение численности и биомассы дождевых червей в природных сообществах(лес, поле, луг). Это позволит провести сравнительную характеристику дождевых червей с участков почвы с различной степенью влияния антропогенного фактора.

Список используемых источников

2.Райков, Б.В. Зоологические экскурсии[Текст]:учебно – методическое пособие.- Л.: Учпедгиз, 1956.

3.Румянцев, В.И. Земледелие с основами почвоведения[Текст]:/ В.И.Румянцев, З.Ф.Коптева, Н.Н.Сурков. -М.: Колос, 1979.

4.Школьный экологический мониторинг[Текст]:учебно-методическое пособие / Под ред. Т.Я. Ашихминой. – М.:АГАР, 2000 – 386 с.

5.https://ru.wikipedia.org/wiki/Земляные_черви

Приложение

Приложение 1

Рис1. Место обитания дождевого червя.

Приложение 2

Фото 1,2. Сбор грунта с разных участков земли в контейнеры

Фото3. Контейнер №1. Почва суглинистая. Контейнер №2. Почва, богатая перегноем.

Фото 4. Закладка опавших листьев в контейнеры.

Фото5. Дождевые черви помещаются в контейнеры.

Фото 6,7. Вид листьев через 2 месяца после закладки в контейнере.

Фото 8. Ходы дождевого червя в суглинистой почве

Фото 9. Подготовка к экспериментам по проникновению в почву

Фото10-13. Дождевой червь в каждом опыте активно ищет проход под землю.

Фото14. Определение массы дождевого червя с помощью электронных весов (точность 0,1 г)

Фото15,16. Дождевой червь передвигается даже по вертикальным поверхностям

Приложение 3

Фото 17.Выполнение прикопки на учетной площадке.

Фото 18. На учетной площадке №1.

Фото 19. Расположение учетной площадки №2.

Фото 20. Расположение учетной площадки №3.

Фото 21. Учет дождевых червей на площадке №2.

Приложение 4

Диаграмма 1.

Численность дождевых червей на учетных площадках на расстоянии 0, 5, 10м от дороги

Диаграмма 2.

Биомасса дождевых червей на учетных площадках на расстоянии 0, 5, 10м от дороги