Исследовательская работа Возможности использования дождевых червей в различных отраслях народного хозяйства

ШколаN7 Г.Поронайск

Титульный лист необходимо оформить в соответствии с имеющимися требованиями!!!

Исследовательская работа

Возможности использования дождевых червей в различных отраслях народного хозяйства

(Дождевые и навозные черви: возможно ли их скрещивание; использование червей в рыбоводстве как питание; использование гумуса в растениеводстве)

Калинина Анна Владимировна 7А класс

МБОУ СОШ №7 г. Поронайск

Кобылин Никита Сергеевич

Учитель биологии

МБОУ СОШ №7 г. Поронайск

Содержание

Введение

Дождевые черви являются важными компонентами почвенной системы, главным образом из-за их благоприятного воздействия на структуру и функцию почвы.

Их жизнедеятельность, основанная на рыхлении и питании особенно способствует усилению проникновения воды, аэрации почвы и стабилизации почвенных агрегатов. Кроме того, дождевые черви помогают повысить плодородие почвы путем формирования слоя органического вещества в верхнем слое почвы. Эти особенности, среди прочего, привели к популярности дождевых червей как отличных биоиндикаторов загрязнения почвы. Эти организмы поглощают большое количество почвы или определенные фракции почвы (т. е. органическое вещество), тем самым постоянно подвергаясь воздействию загрязняющих веществ через их пищеварительные поверхности [2]. Это далеко не единственные возможности использования данной группы беспозвоночных животных. В настоящее время широко развивается и актуальным является направление использования дождевых червей в различных сферах народного хозяйства: от растениеводства до рыбоводства.

Проблемным является вопрос выбора конкретного вида червей для каких-либо целей, подбор оптимальных условий их содержания для получения целевого продукта.

Основной проблемой растениеводства является обеднение почв, сельскохозяйственные растения забирают большинство микроэлементов, необходимые для ротса и получения высоких урожаев. Естественным путем микроэлементарный состав почв восстанавливаться не успевает, требуется дополнительное внесение минеральных веществ. Химические удобрения в большинстве своем наносят сильный ущерб почве, в частности ее микробиологическому составу. Внесение органических удобрений требует времени для их превращения в минеральные. Биогумус, получаемы посредством дождевых червей – оптимальный вариант получения высоких урожаев сельскохозяйственных растений без ущерба для окружающей среды.

Актуальным является вопрос получения полноценного белка для кормления сельскохозяйственных животных, птицы, а также рыбы. Используемые в настоящее время рыбокостные концентраты и другие подобные вещества имеют высокую себестоимость. Дождевые черви являются хорошим вариантом решения данной проблемы благодаря быстрому воспроизводству, относительно дешевой себестоимости и высокой питательной ценности благодаря сбалансированному составу.

На основании выявленной проблемы в рамках проекта была поставлена следующая цель:

Показать возможности использования дождевых червей в различных отраслях народного хозяйства

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Оценить теоретические и практические возможности скрещивания дождевых и навозных червей;

2. Экспериментально обосновать выбор червей в качестве источника белка в рыбоводстве;

3. Экспериментально обосновать преимущества использования биогумуса в растениеводстве.

1. Основная часть

1.1. Дождевой червь, систематическое положение и экофизиодолгические категории дождевого червя

Дождевой червь - это трубчатый сегментированный червь типа Annelida . Они встречаются во всем мире и обычно находятся в почве, питаясь живыми и мертвыми органическими веществами. Дождевые черви -гермафродиты: каждый несет мужские и женские половые органы.

Дождевые черви подразделяются на три основные экофизиологические категории:

- навозные черви или обитающие в компосте черви, которые не выползают на поверхность почвы, живут на границе раздела почвы и подстилки и питаются разлагающимся органическим веществом (называемым эпигеемным), например Eisenia fetida;

- черви, живущие в верхних слоях почвы на глубине 10-30 см, роют горизонтальные норы и выбрасывают почву наружу. Питаются также растительными остатками, заглатывая их вместе с почвой; Lumbricusrubellus

- крупные черви, которые создают постоянные глубокие вертикальные норы, которые они используют, чтобы посещать поверхность, чтобы получить растительный материал для пищи, такой как листья (называемые Anecic (что означает «достигать»)), например,Lumbricus terrestris. Является биоиндикатором почв.

Эти беспозвоночные являются сапрофагами, которе питаются разлагающимся органическим материалом. В экосистемах дождевые черви, увеличивают скорость переноса между трофическими уровнями, облегчая растениям усвоение питательных веществ. В пищевых цепях дождевые черви, являются основными потребителями, чья роль заключается в преобразовании энергии, синтезируемой фотосинтезирующими растениями, в пищу для животных на более высоких трофических уровнях.

Еще одно интересное свойство Lumbricus rubellus является следствием его связи с микроорганизмами, продуцирующими витамин В_12, такими как бактерии и актиномицеты. Высокая концентрация Lumbricus rubellus в почве способствует повышению концентрации бактерий и актиномицетов, продуцирующих витамин В12. В результате увеличивается урожай ячменя и увеличивается объем органического материала для дождевых червей. Таким образом, существует положительная обратная связь между ячменем, микроорганизмами и Lumbricus rubellus [1].

1.2. Роль дождевых червей в экосистеме

Почвенная биота повышает продуктивность почвы и способствует устойчивому функционированию всех экосистем. Круговорот питательных веществ является критически важной функцией, необходимой для жизни на Земле. Земляные черви являются основным компонентом сообществ почвенной фауны в большинстве экосистем и составляют значительную долю биомассы макрофауны. Их деятельность полезна, потому что она может улучшить круговорот питательных веществ в почве благодаря быстрому проникновению детрита в минеральные почвы. В дополнение к этому смешивающему эффекту, образование слизи, связанное с выделением воды в кишечнике дождевого червя, также усиливает активность других полезных почвенных микроорганизмов. Затем следует производство органического вещества.

Итак, в краткосрочной перспективе более существенным эффектом является концентрация большого количества питательных веществ (N, P, K, и Ca), которые легко усваиваются растениями при свежих отложениях. Кроме того, похоже, что дождевые черви ускоряют минерализацию, а также обмен органических веществ в почве. Известно также, что дождевые черви увеличивают минерализацию азота посредством прямого и косвенного воздействия на микробное сообщество. Увеличение переноса органических С и N в почвенные агрегаты указывает на способность дождевых червей способствовать стабилизации и накоплению органического вещества в почве в сельскохозяйственных системах и что их влияние в значительной степени зависит от различий в практике землепользования.

Увеличение переноса органических С и N в почвенные агрегаты указывает на способность дождевых червей способствовать стабилизации и накоплению органического вещества в почве в сельскохозяйственных системах и что их влияние в значительной степени зависит от различий в практике землепользования [3].

2. Исследование

2.1 Дождевые и навозные черви: возможно ли их скрещивание

!Дождевой червь относится к виду Lumbricusrubellus, а навозный червь -Eisenia fetida. В связи с этим их скрещивание в естественных условиях невозможно, так как среды обитания у них различны.

!Как уже говорилось выше, навозный червьEisenia fetida обитает в компостных ямах и т. п., на границе раздела почвы и подстилки и питаются разлагающимся органическим веществом, а дождевой Lumbricusrubellusобитают в верхних слоях почвы на глубине 10-30 см, роют горизонтальные норы и выбрасывают почву наружу. Питаются также растительными остатками, заглатывая их вместе с почвой.

!Кроме того, как известно, что данные виды червей являются гермафродитами, но для размножения им необходимо две особи для обмена сперматозоидами. Друг друга они находят благодаря специфическому запаху, выделяемому поверхностью туловища. Для каждого вида характерен специфичный запах, что исключает возможность скрещивания особей двух видов между собой. Для доказательства этого провели простой эксперимент. Для этого взяли одну взрослую особь вида Lumbricusrubellus, размером 8 см, и другую взрослую особь вида Eisenia fetida, размером 7,5 см (рисунок 2)

б

а

Рисунок 1. Взрослые особи Lumbricusrubellus (а), Eiseniafetida (б)

!Затем посадили их в изолированную коробку с почвой (рисунок 2).

Рисунок 2. Постановка эксперимента по скрещиваниюLumbricusrubellusиEiseniafetida.

!Так как черви размножаются в течение всего теплого времени года, когда питаются, за исключением засух, эксперимент был поставлен с 15 мая по 25 августа 2019 года. Периодически во время эксперимента подкармливали различными органическими остатками (листья, трава, чай) (рисунок 3).

Рисунок 3. Подкормка червей чаем и листвой

!Следили за влажностью и температурой почвы. Оптимальные параметры представленные в таблице 1, поддерживались естественным образом, путем помещения экспериментальной установки в темное прохладное место с наличием в установке проветривающего устройства в виде выводящей трубки.

Таблица 1. Оптимальные условия для содержания дождевого и навозного червей в неволе.

!Из таблицы видно, что оптимальные условия для содержания дождевого и навозного червей в неволе одинаковые.

!Далее подбираем оптимальный состав грунта. Здесь возникает проблема: для каждого вида оптимальны разные грунты, поэтому данную задачу мы решили следующим образом: 50 % грунта было взято из места, откуда был извлечен навозный червь, а 50 % - из места, где обитал дождевой червь. Грунты тщательно перемешали, сверху замульчировали листвой, чтобы не было пересыхания почвы.

!Раз в неделю добавляли корм, проверяли оптимальность условий. По окончании эксперимента были получены отрицательные результаты. Скрещивания червей между собой не произошло, потомства они не дали.

!Полученные нами в ходе эксперимента результаты подтверждаются и работами других авторов, которые показывают возможность скрещивания различных популяции одного вида червей, а не двух разных видов [4].

2.2 Использование червей в рыбоводстве как питание

!Дождевые черви – богатый источник белка в кормлении как сельскохозяйственных животных, птицы, а также рыбы. Дождевые черви содержат 70 % белка, витамин D, фосфолипиды, до 55 % ненасыщенных жирных кислот, 22 % насыщенных, 12 % полиеновых кислот. Из биомассы червей готовят белковую муку, содержащую 62–72 % белка.

!Многолетними исследованиями была показана возможность и целесообразность культивирования червей на субстратах, приготовленных на основе навоза свиней, крупного рогатого скота, лошадей, помета птиц, сапропеля. 4 Чаще всего для культивирования используются следующие виды семействаLumbricidae: Eisenia fоetida – навозный червь, Eisenia fоetida angrei – красный калифорнийский червь. В Беларуси выращивается гибрид «Красный пахарь» [5].

!Был проведен эксперимент, с целью выяснения, каких червей, дождевых или навозных, лучше использовать в рыбоводстве. В литровую банку с озерной водой помещались дождевые и навозные черви. Методом наблюдения было выявлено: дождевой червь сохранял свою активность в течении 24 часов, однако навозный червь погибал в воде в течении 2 часов. Если применить эти знания к кормлению рыб, то наиболее выгодными будут дождевые черви, так как они сохраняют свою активность и более привлекательны для питания. Стоит отметить, что продукты разложения навозных червей будут сокращать концентрацию кислорода в воде, что в летний период грозит замором.

2.3 Использование биогумуса в растениеводстве

!Вследствие больших материальных затрат на приобретение минеральных удобрений, органические удобрения заняли центральное место в поддержании плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Во многих странах довольно широкое распространение получило одно из новых направлений биотехнологии − вермикультивирование, заключающееся в промышленном разведении некоторых форм дождевых червей.

!Вермикомпостирование − конверсия органических веществ с помощью дождевых червей, новый способ биотехнологии. Этот способ позволяет получать экологически чистое удобрение (биогумус) и кормовую добавку животного происхождения. Биогумус − идеальное питание для растений, его эффективность в 10−20 раз выше навоза. А червь стерилен и является стерилизатором, потребляя органические отходы, он создает только ценности: биогумус, собственную биомассу и чистую окружающую среду.

!Биогумус обладает бактерицидными свойствами и отличается биологической чистотой, он не засоряет почву, так как в его составе нет семян сорных растений, а также применение его как удобрение очень эффективно.

!Анализ плодородной эффективности биогумуса был оценен нами в полевых условиях на культурном растении – лук [6].

!В эксперименте оценивались две площадки с посаженным луком: первая площадка была экспериментальной, с использованием биогумуса, который был взят в местах скопления навоза и представлял собой продукт переработки навоза навозными червями Eisenia fetida. Повнешнему виду он был черного цвета, имел сыпучую мелкую структуру. Вторая площадка – контрольная, вместо биогумуса там использовался сам навоз.

!Площадки были одинакового размера на одинаковых типах почвы, лук был одного сорта, посажен в одно и то же время. Всего на каждой площадке было посажено по 15 шт луковиц среднего размера. Лук рос в одинаковых условиях и все сельскохозяйственные мероприятия (инсектицидная обработка, полив, рыхление) проводились по мере необходимости в одно и то же время в равных объемах.

!Результаты эксперимента. оценивались следующие характеристики урожайности лука:

- общий объем собранных зеленых перьев на каждой площадке (гр),

- среднее количество зеленых перьев на луковице (шт),

Результаты эксперимента представлены в таблице 2.

!Таблица 2. Результаты эксперимента по изучению плодородной эффективности биогумуса

!Анализ полученных результатов показал достоверно более высокую урожайность лука на экспериментальной площадке с добавлением в качестве удобрения биогумуса. В многочисленных исследованиях показано преимущество использования биогумуса в качестве удобрения по сравнению с навозом и различными минеральными удобрениями [7-9].

Заключение

!Таким образом, дождевые черви являются интересным объектом для изучения возможностей их использования в различных отраслях народного хозяйства. В рамках проекта теоретически были обоснованы возможности их использования в качестве биоиндикаторов, показаны преимущества их использования в различных областях народного хозяйства, в том числе: растениеводстве, где они являются средством получения биогумуса, в рыбоводстве, где их используют как быстро возобновляемый источник сбалансированного и полноценного экологически чистого белка. В ходе работы над проектом были решены все поставленные задачи, а именно:

!Во-первых, были оценены теоретические и практические возможности скрещивания дождевых и навозных червей, которые привели к выводу о невозможности их скрещивания, так как они относятся к разным видам;

!Во-вторых, экспериментально обоснован выбор червей в качестве источника белка в рыбоводстве,наиболее выгодными будут дождевые черви, по сравнению с навозными, так как они дольше способны сохранять активность под водой, по сравнению с навозными, продукты разложения которых будут сокращать концентрацию кислорода в воде, что в летний период грозит замором.

!В-третьих, экспериментально обоснованы преимущества использования биогумуса в растениеводстве. Эксперимент показал достоверно более высокую урожайность лука на экспериментальной площадке с добавлением в качестве удобрения биогумуса, по сравнению с контрольной площадкой, где в качестве удобрения использовался навоз.

!Практические рекомендации: для повышения урожайности сельскохозяйственных растений предложено использование биогумуса, так же в проекте представлены оптимальные условия культивирования дождевых червей, что может обеспечить процесс получения биогумуса круглый год.

Список литературы

1. Wallwork, JA (1983). Биология дождевого червя . Edward Arnold Publishers Ltd., Лондон,Англия.

2. Санчес-Эрнандес Дж. Биомаркеры дождевого червя в оценке экологического риска // Обзоры загрязнения окружающей среды и токсикология. - Springer, New York, NY, 2006. - С. 85-126.

3. Бхадаурия Т., Саксена К.Г. Роль дождевых червей в поддержании плодородия почв путем производства биогенных структур // Прикладное и экологическая почвоведение. - 2010. - Т. 2010.

4. Дрозд Г. Я., Пашутина Е. Н., Давыдов С. И. Биотехнологические вопросы утилизации осадков сточных вод //Вода и экология. Проблемы и решения.—Санкт-Петербург. – 2014. – №. 2. – С. 66-78.

5. Портная Т. В. Биотехнология в рыбоводстве. Олигохеты и нематоды: метод. указания. – 2019.

6. Мустафаев Б. А., Какежанова З. Е. РЕЗУЛЬТАТЫ БИОКОНВЕРСИЙ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ ПОСРЕДСТВОМ ДОЖДЕВЫХ ЧЕРВЕЙ И ПОЛУЧЕНИЯ БИОГУМУСА //Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. – 2015. – С. 27-31.

7. Аллахвердиев С. Р. и др. Антистрессовые и экологически чистые удобрения в растениеводстве //Theoretical & Applied Problems of Agro-industry. – 2016. – Т. 28. – №. 3.

8.Бондаренко А. М., Мирошникова В. В. Технологические аспекты переработки навоза в высококачественные органические удобрения для растениеводства //Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. – 2012. – №. 4.

9. Бондаренко А. М., Мирошников М. А., Мирошникова В. В. Экономическая оценка эффективности производства органических удобрений на основе полужидкого навоза молочно-товарных ферм //Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. – 2011. – №. 4.

Работу необходимо обязательно оформить в соответствии с имеющимися требованиями!! Необходимо внимательно вычитать работу, исправить все орфографические, пунктуационные, грамматические ошибки. С учетом незначительных корректировок, данная работа может быть принята для участия в научно-практической конференции.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/431632-issledovatelskaja-rabota-vozmozhnosti-ispolzo