Дождевые черви

Дождевые черви — это общее название ряда семейств малощетинковых червей (Oligochaeta) из класса кольчатых червей (Annelida), обитающих в почве. Характеризуются вытянутым, сегментированным телом, отсутствием выраженных органов чувств и замкнутой кровеносной системой. Играют ключевую роль в почвообразовании, аэрации и переработке органических остатков. Наиболее известным представителем на территории России является червь обыкновенный (Lumbricus terrestris).

Систематика и эволюция

Дождевые черви относятся к классу кольчатых червей, подклассу малощетинковых (Oligochaeta). В отличие от многощетинковых червей (Polychaeta), у них редуцированы параподии (боковые выросты) и щетинки, а также отсутствуют органы зрения и слуха. Систематика дождевых червей сложна и включает несколько семейств, наиболее крупные из которых — Lumbricidae (люмбрициды), Megascolecidae, Eudrilidae и Glossoscolecidae. В мировой фауне насчитывается более 3000 видов, в России — около 100 видов.

Ископаемые остатки дождевых червей редки из-за мягких тканей. Древнейшие находки, относимые к малощетинковым, датируются меловым периодом (около 100 млн лет назад). Считается, что предки дождевых червей обитали в водной среде и перешли к наземному образу жизни в палеозое.

Анатомия и физиология

Внешнее строение

Тело дождевого червя состоит из сегментов (метамеров), число которых варьирует от 80 до 300 в зависимости от вида. Каждый сегмент, кроме первого и последнего, несёт четыре пары щетинок, расположенных по бокам. Щетинки служат для закрепления в почве при движении. Окраска тела — от розовато-серой до красновато-коричневой, что обусловлено пигментом гемоглобином в крови, просвечивающим через покровы.

На переднем конце тела расположена головная лопасть (простомиум), лишённая глаз. Ротовое отверстие находится на брюшной стороне первого сегмента. Анальное отверстие — на последнем сегменте. На спинной стороне между сегментами имеются спинные поры, через которые выделяется целомическая жидкость, увлажняющая поверхность тела.

Внутреннее строение

• Кожно-мускульный мешок: состоит из однослойного эпителия, выделяющего слизь, и двух слоёв мышц — кольцевых и продольных. Слизь защищает тело от высыхания и облегчает движение в почве.
• Полость тела (целом): вторичная полость, разделённая перегородками на камеры по числу сегментов. Заполнена целомической жидкостью, выполняющей гидроскелетную, транспортную и защитную функции.
• Пищеварительная система: сквозная трубка, включающая рот, глотку, пищевод, зоб (расширение для накопления пищи), мускульный желудок (перетирание пищи с помощью проглоченных песчинок), среднюю кишку (всасывание) и заднюю кишку. Пищеварение внеклеточное.
• Кровеносная система: замкнутая, состоит из спинного и брюшного сосудов, соединённых кольцевыми сосудами в каждом сегменте. В передней части тела имеются «сердца» — пять пар пульсирующих кольцевых сосудов. Кровь содержит гемоглобин, растворённый в плазме, что придаёт ей красный цвет.
• Дыхательная система: кожное дыхание через влажную поверхность тела. Кислород поступает через капилляры, расположенные в покровах.
• Выделительная система: метанефридии — парные трубочки в каждом сегменте, выводящие продукты обмена из целома наружу через выделительные поры.
• Нервная система: брюшная нервная цепочка с парными ганглиями в каждом сегменте и надглоточным ганглием (примитивный мозг). Органы чувств развиты слабо: имеются только светочувствительные клетки и осязательные рецепторы.
• Половая система: гермафродиты. Мужские половые органы (семенники) расположены в 10-м и 11-м сегментах, женские (яичники) — в 13-м. На 32–37-м сегментах находится поясок (clitellum) — железистое утолщение, выделяющее слизь для образования кокона.

Размножение и жизненный цикл

Дождевые черви — гермафродиты, но перекрёстное оплодотворение. Спаривание происходит в тёплое влажное время года (весна–осень). Две особи соединяются брюшными сторонами, обмениваясь сперматозоидами. После расхождения на пояске образуется слизистая муфта, в которую червь откладывает яйца и сперму. Муфта сползает с тела, затвердевает и превращается в кокон, содержащий от 1 до 20 яиц. Через 2–4 недели из яиц выходят молодые черви длиной около 1–2 см. Половой зрелости достигают через 3–12 месяцев. Продолжительность жизни в природе — 2–6 лет, в неволе — до 10 лет.

Экология и поведение

Среда обитания

Дождевые черви населяют почвы всех материков, кроме Антарктиды. Наибольшее разнообразие наблюдается в умеренных и тропических широтах. В России распространены повсеместно, за исключением зон вечной мерзлоты и высокогорий. Предпочитают влажные, богатые органикой почвы с нейтральной или слабокислой реакцией. Активны при температуре от +5 до +30 °C, при засухе или морозах впадают в диапаузу, сворачиваясь в клубок и выделяя защитную слизь.

Питание

Дождевые черви — сапрофаги, питаются разлагающимися растительными остатками (листовой опад, корни, навоз), а также микроорганизмами и простейшими, содержащимися в почве. За сутки один червь пропускает через пищеварительный тракт количество почвы, равное массе его тела (около 0,5–1 г). В процессе питания они заглатывают почву, перетирают её в мускульном желудке, извлекают питательные вещества, а непереваренный остаток (копролиты) выбрасывают на поверхность.

Роль в почвообразовании

Дождевые черви являются одними из главных почвообразователей. Их деятельность включает:

• Аэрация: прокладывая ходы, черви разрыхляют почву, улучшая доступ кислорода к корням растений.
• Дренаж: ходы способствуют отводу избыточной влаги.
• Перемешивание: черви перемещают органику из верхних слоёв вглубь и поднимают минеральные частицы на поверхность.
• Обогащение: копролиты содержат больше азота, фосфора, калия и гумуса, чем окружающая почва.
• Стимуляция микрофлоры: в кишечнике червей активизируются бактерии, ускоряющие разложение органики.

По оценкам почвоведов, на 1 гектаре почвы в умеренной зоне может обитать от 200 тыс. до 2 млн особей, перерабатывающих до 50–100 тонн почвы в год.

Значение для человека

Сельское хозяйство

Дождевые черви считаются индикаторами плодородия почвы. Их присутствие свидетельствует о высоком содержании гумуса и благоприятном водно-воздушном режиме. В органическом земледелии червей используют для вермикомпостирования — переработки навоза, пищевых отходов и растительных остатков в биогумус (вермикомпост). Биогумус содержит сбалансированный набор макро- и микроэлементов, а также гуминовые вещества, стимулирующие рост растений.

Вермикультура

Разведение дождевых червей (вермикультура) — отрасль сельского хозяйства. Наиболее популярные виды для культивирования: красный калифорнийский червь (Eisenia fetida) и старатель (гибрид, выведенный в России). Их используют для получения биогумуса и червяной муки (белковая добавка к кормам для животных и птиц). В России вермикультура развита в фермерских хозяйствах и на приусадебных участках.

Научные исследования

Дождевые черви — модельные объекты в биологии и экологии. На них изучают регенерацию (способность восстанавливать утраченные сегменты), механизмы кожного дыхания, адаптацию к загрязнению почв тяжёлыми металлами и пестицидами. Используются в токсикологических тестах для оценки качества почвы.

Интересные факты

• Дождевые черви способны регенерировать до 10–15 задних сегментов, но передняя часть тела (с головным ганглием) восстанавливается только при сохранении нескольких сегментов.
• Чарльз Дарвин посвятил дождевым червям одну из своих последних книг — «Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей» (1881), в которой доказал их роль в почвообразовании.
• В некоторых регионах (например, в Юго-Восточной Азии) дождевых червей употребляют в пищу — жарят, варят или сушат.
• В России дождевые черви являются объектом любительской рыбалки как наживка.
• Крупнейший вид дождевых червей — австралийский гигантский червь (Megascolides australis), достигающий длины до 3 метров.

Источники

• Биологический энциклопедический словарь / под ред. М. С. Гилярова. — М.: Советская энциклопедия, 1986.
• Догель В. А. Зоология беспозвоночных. — М.: Высшая школа, 1981.
• Дарвин Ч. Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей. — М.: Изд-во АН СССР, 1952.
• Стриганова Б. Р. Питание почвенных сапрофагов. — М.: Наука, 1980.
• Гиляров М. С. Зоология почв. — М.: Изд-во МГУ, 1965.
• Вермикультура: учебное пособие / под ред. Н. А. Ушакова. — М.: РГАУ-МСХА, 2010.