Описанные выше явления являются результатом заглатывания почвы дождевыми червями. После прохождения почвы через кишечник червей комочки почвы выбрасываются в виде копролитов (от. греческих слов kopros – “навоз”, и lithos – “камень”). Копролиты представляют собой сферические или удлиненные комочки земли размером 1-5 мм. У свежевыброшенных копролитов- гладкая поверхность; они могут склеиваться друг с другом в агрегаты размером до 20 мм и более. Копролиты выбрасываются червями в виде кучек высотой 3 – 15 мм, закрывающих обычно наружное отверстие хода червя, хотя значительная часть копролитов откладывается и в подземных ходах.
Таким образом, благодаря дождевым червям происходит перемешивание слоев почвы. Заглатывание червями почвы и вынос ее на поверхность представляет собой непрерывно идущий процесс образования нового поверхностного слоя, в котором частицы почвы с разных глубин оказываются тщательно перемешанными друг с другом.
Перемешивание слоев почвы идет не только благодаря вынесению частиц почвы с глубины на поверхность; не меньшее значение имеет перемещение частиц из поверхностных слоев в глубину. Это может происходить путем стекания вместе с водой размоченного дождем гумусного слоя по ходам дождевых червей, а также непосредственно путем откладывания извержений в подземных ходах, подчас на большой глубине. Следует заметить, что перед свертыванием в клубок при впадении в спячку в зимних и летних камерах обязательно опоражнивается кишечник, причем это происходит обычно неподалеку от камер, т.е. на значительной глубине.
Большое количество извержений червей нходится ткже в дерновом слое почвы. Об этом свидетельствуют данные С.И.Пономаревой:
Таблица 2. Количество выбросов дождевых червей на различных участках дерново-подзолистой почвы в Московской области (1953г.)
| участок | Выбросы, собранные на поверхности (в т на 1 га) | Выбросы в почве, в зоне корневых систем | Общее кол-во выбро-сов дожде-вых червей | Число дожде-вых червей на 1 га | |
| в т на 1 га | В % к весу всей почвы | ||||
| Посевные травы1-го года пользования | 7,8 | 4,0 | 9,7 | 11,8 | 1520000 |
| То же, 2-го года пользования | 26,2 | 25,8 | 48,1 | 52,0 | 1790000 |
| Озимая пшеница | 11,2 | 2,3 | 20,2 | 13,5 | 880000 |
| Пар, занятый картофелем | 3,2 | Не опре-делено | Не опре-делено | - | 800000 |
| Рожь с под-севом трав | 2,7 | 6,2 | 13,6 | 8,9 | 320000 |
| Лес дубовый | 16,0 | Не опре-делено | Не опре-делено | - | 2940000 |
Из таблицы видно, что в некоторых случаях в зоне корней растений извержений червей оказывается не меньше, чем на поверхности, а иногда и больше (на ржаном поле). Таким образом, если учитывать не только дерновый, но и более глубокие слои почвы, то окажется, что большая часть извержений не выносится наружу, а остается внутри почвы. Вполне возможно, что наверх поступает только то количество извержений, которое необходимо для защиты норки от проникновения холодного воздуха.
Процесс перемешивания почвы дождевыми червями можно проследить, проведя несложный, но весьма показательный опыт (Пономарева 1953). В сосуд с плоской стеклянной стенкой насыпается слой мелкого светлого грунта (например, лесс), а сверху такой же объем просеянной через сито темной почвы, богатой перегноем. В сосуд запускаются 6 дождевых червей и создаются условия их нормальной жизнедеятельности. Через 17 дней слой светлого лесса оказывается пронизанным до дна ходами червей, причем значительная часть их была заполнена копролитами темного цвета, а через 110 дней вся почва в сосуде полностью перемешана. При этом общий объем почвы увеличивается (это объясняется увеличением ее скважности вследствие возникновения ходов червей и промежутков между образовавшимися структурными единицами). Конечно, в природе этот процесс идет с гораздо меньшей скоростью, но все же он имеет огромное значение в эволюции почв.
Изложенные выше данные объясняют, почему граница между темным слоем почвы, содержащим гумус, и подлежащими, более светлыми слоями в природе никогда не бывает резкой, а всегда размыта и неотчетлива.
До сих пор мало осознана та роль, которую играют дождевые черви в земледелии, перемешивая удобрения с почвой. Некоторые ученые, в частности, Франц (Franz, 1950) полагают, что навоз в почвах, лишенных дождевых червей, может лежать годами, не перегнивая и не смешиваясь с почвой; он приобретает торфянистый характер и не только не улучшает почвы, а даже ухудшает ее. С этим можно согласиться, но не стоит забывать, что в распределении навоза в почве играют роль не только дождевые черви, но и почвенные насекомые, хотя роль последних в данном случае второстепенная.
Объединив все факты, изложенные в этом разделе можно сделать вывод, что вся масса почвы, заселенной дождевыми червями (а таковыми является большая часть почв земного шара), за время своего существования прошла через кишечник дождевых червей и, возможно, неоднократно.
Влияние дождевых червей на структуру и химический состав почв.
Почва, проходя через кишечники дождевых червей, не только перемещается с одного места на другое, но и качественно меняется. Земля, заглоченная червем, перетирается в его желудке с листьями и другими растительными остатками, а также подвергается химической обработке при помощи веществ, выделяемых железами разных отделов кишечника. В результате получается мелкая однородная пищевая кашица, из которой некоторая часть растворенных веществ всасывается клетками кишечника. Червь утилизирует, конечно, очень небольшую часть заглоченных веществ.
Рассмотрим прежде всего, как отражается прохождение почвы через кишечник червя на содержание в ней гумуса. Из только что сказанного ясно, что в результате заглатывания почвы червями количество гумуса в ней должно уменьшаться. Но не стоит забывать, что черви питаются не только гумусом, но и различными отмершими частями растений, которые затаскиваются внутрь почвы, перемалываются, подвергаются химической обработке, и выбрасываются обратно в почву, где подвергаются дальнейшей обработке бактериями и активными химическими веществами, в результате чего превращаются в гумус. Следовательно, дождевые черви являются одновременно и потребителями, и производителями. гумуса почв.
Справедливости ради стоит отметить, что роль некоторых видов дождевых червей в производстве гумуса весьма скромная. Так, например, эйзения Норденшельда (Eisenia nordenskioldi) питается исключительно внутри почвы, а значит не вносит в почву органических веществ с поверхности.
Копролиты большого красного червя содержат большее количество гумуса по сравнению с почвой, в которой они жили. Есть указания наповышенное содержание гумуса в облицовке ходов некоторых люмбрицид. Однако в общем нужно сказать, что деятельность дождевых червей как образователей гумуса не имеет особого значения. Их главная роль в преобразовании почв заключается не в этом, т.к. участие олигохет, энхитреид, других почвенных бивотных и микробов в образовании гумуса несравненно больше. К тому же, дождевые черви питаются остатками растений, в которых уже довольно продвинуты бактериальные процессы гниения (зеленый корм они берут крайне неохотно), а значит их нельзя считать пионерами образования гумуса, они лишь обрабатывают продукты, являющиеся “полуфабрикатами”.
Более важны косвенные последствия внесения дождевыми червями в почву органических веществ. Химическими анализами подтверждено накопление в извержениях червей ммиака, нитратов, фосфорной кислоты, кальция и магния.
Существенно также накопление в кишечнике червей кальция в виде биогенного кальцита. Кальцит – это минерал, который представляет собой кристаллы углекислой извести. Способ образования этих кристаллов в точности не установлен, но можно предположить, что кальций, поступающий с листьями и почвой в кишечник червей в виде тончайшим образом распыленной взвеси оксида кальция, превращается в углекислую соль, которая кристаллизируется в пищеводе. Кристаллы при движении по кишечнику растут, а затем соединяются друг с другом, образуя компактные камшки размером до 1,5 мм и более.
Анализы С.И.Пономаревой (1953) показывают, что содержание биогенного кальцита в копролитах, собранных в разных участках дерново-подзолистой почвы, колеблется от 0,82 (озимая пшеница) до 34,12 кг (посевные травы второго года пользования) на 1 га. Присутствие биогенного кальцита способствует нейтрализации кислот в почве и изменяет ее структурные свойства.
Известно, что при разложении отмерших частей растений образуются кислоты. Но несмотря на это реакция кпролитов дождевых червей оказывается заметно щелочной. Почти такая же щелочность характерна для верхнего слоя почвы, недавно созданного копролитами червей. Более глубокие слои лесных почв могут оказаться значительно кислыми. Возможно, это связано с уменьшением в этих слоях дождевых червей.
Тем не менее, важнейшее значение дождевых червей состоит в придании почве зернистой структуры. Механический анализ копролитов показывает, что по сравнению с исходной почвой в них содержится большее количество мелких, пылеватых частиц. Однако обнаружить их можно только после искуственного разрушения структурных отдельностей, в которые они слипаются в задних отделах кишечника. Отдельные комочки извержений могут сливаться друг с другом. Многочисленные опыты подтверждают образование из мелкой почвы довольно крупных отдельностей неправильной формы. Главной особенностью таких структурных отдельностей состоит в их высокой водопрочности,т.е. способности противостоять размыванию водой. Очень вероятно, что это объясняется наличием каркаса из неразложившихся волокон растений. К тому же почвенные зернышки цементируются кристаллами окиси кальция и его углекислой соли.