Evoluce Země z pohledu žížaly | Gavrish

Pojďme si probrat tvorbu úrodné vrstvy na zemském povrchu a co ji učinilo vhodnou pro výživu a vývoj rostlin.

Nejzáhadnějším stádiem evoluce života je vendské období (skončilo asi před 545 miliony let). Právě tehdy, po monstrózním ochlazení zemského povrchu na -100 °C v důsledku rozpouštění oxidu uhličitého v uhličitanech, byly vytvořeny podmínky pro vznik moderních forem života.

Vendské období bylo posledním segmentem prekambrické éry. Toto dlouhé období historie Země bylo dobou, kdy se kontinenty pohybovaly a měnila se chemie atmosféry a oceánu. Na dně oceánů se hromadily vrstvy sedimentárních hornin, tektonické desky se srážely a spojovaly. Všechny tyto procesy vedly ke zvětšení plochy kontinentů.

Vznik království anaerobů

85 milionů let poté, co se naše planeta proměnila ve „sněžného muže“ s kilometrovou vrstvou ledu na povrchu, dosáhla koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře 13 % (výsledek vulkanické činnosti). A pak začal proces tání ledu, protože molekula oxidu uhličitého má stejnou vibrační frekvenci jako tepelné záření z povrchu Země.

To zabraňuje úniku tepla do prostoru (zůstává ve vibračním okruhu molekul a vede ke zvýšení teploty). Ve skutečnosti vznikla říše anaerobů. Všechny živé formy tohoto království neměly žádné kostry a byly nehybné.

V tomto období byly všechny biochemické mechanismy života bez použití kyslíku vypilovány k dokonalosti. Ale postupně se obsah oxidu uhličitého začal snižovat a množství kyslíku se zvyšovalo. A protože metabolismus kyslíku uvolňuje dvacetkrát více energie než metabolismus bez kyslíku, anaerobní formy života musely kolem svých kolonií vytvořit proteinový obal. Takže červi v podstatě tvoří tento samohybný proteinový obal kolem kolonií anaerobních bakterií. Proteinový obal vyživuje bakterie, uklízí po nich a vytváří podmínky pro jejich rozmnožování.

Aktivity žížal

Červi začali míchat povrch země a tím zničili celou starověkou otevřenou formu anaerobního života. Anaerobní biochemické procesy se vyznačují tvorbou velkého množství biologicky aktivních látek (aminokyseliny, mastné kyseliny, cukry), z nichž kyslíkové buňky proteinového obalu syntetizují biologické polymery (bílkoviny, tuky, sacharidy).

U červů se tedy s koprolity uvolňují i ​​huminové kyseliny. Jsou syntetizovány střevní mikroflórou červa. Kde je humus produkovaný červy během mnoha stovek milionů let? Uhlí, kterého jsou biliony tun, se skládá z 50–85 % humusu. Ropa nejspíše vznikla také z ložisek spodního humusu. V půdním humusu je mnohem více uhlíku než v atmosféře.

Klimatické hrozby a jejich vliv na úrodnost půdy

Ekonomická aktivita člověka vedla k tomu, že se uhlík přestal hromadit v humusu. Navíc aktivní zemědělské práce zničit vrstvu humusu. V současné době dochází vlivem spalování fosilních paliv k prudkému nárůstu koncentrace oxidu uhličitého. Za posledních sto let se zdvojnásobila (tato koncentrace byla před milionem let). Kromě oxidu uhličitého existuje další skleníkový plyn – metan. Vede k zahřívání stratosféry a ničení ozónu.

Metan vzniká v obrovském množství, když hnůj pod vlivem domorodé mikroflóry hnije

Tento proces je chaotický a nekontrolovatelný. Pokud bude akumulace skleníkových plynů v atmosféře pokračovat stejným tempem jako nyní, za 500 let dosáhne koncentrace oxidu uhličitého 1 %. To povede ke smrti všech vyšších rostlin a poté zemřou všechna zvířata. Bohužel k tomu může dojít mnohem dříve, protože hydráty metanu v arktických mořích jsou připraveny naplnit atmosféru do katastrofálních úrovní v řádu měsíců, jakmile se tato moře ohřejí na teploty nad nulou.

Začne druhé vendské období rozkvětu anaerobního života. Protože anaerobní mikroflóra (obývá tenké a tlusté střevo zvířat) potřebuje proteinový obal. To znamená, že potřebují jen ty a já, abychom žili v aerobním prostředí. „Stát ve státě“ žije v nás, má dokonce svůj „autonomní nervový systém“ a my jej nemůžeme nijak ovlivnit.

Ale tento „stav“ určuje chování jakéhokoli zvířete. Koneckonců, zvířata hledají potravu, jedí ji, tráví ji v žaludku, jsou v prostředí nepřátelském vůči anaerobům – to vše pouze proto, aby ji anaerobní bakterie přeměnily na živiny pro sebe a aerobní buňky „bílkovinného obalu“. Proto jsou potřeba červi žijící v úrodné vrstvě země, aby zajistili včasné využití uhlíku a metanu zpracováním organického odpadu živočišného i rostlinného původu. A pokud se do atmosféry dostane ročně asi 40 miliard tun oxidu uhličitého, mělo by se stejné množství přeměnit na uhlík v humusové vrstvě země?

Vyšší rostliny se objevily mnohem později než červi a jejich existence je neoddělitelně spjata s humusem, který červi produkují. Proto jsou na červech založeny dva z nejdůležitějších problémů lidstva: boj proti hladu a skleníkových plynů

Vždyť na jedné straně bez zajištění plodnosti nelze akumulovat sluneční energii v rostlinách a přenášet ji potravními řetězci k člověku a na druhé straně je humusová vrstva země ideálním místem pro ukládání uhlíku. Ukazuje se, že na Zemi se nejprve objevily anaerobní organismy, poté kříženci aerobů a anaerobů a teprve poté se vyvinuly čisté aeroby. A pouze červi a hmyz jsou schopni (pokud se jim pomůže) udržet rovnováhu života mezi těmito třemi skupinami živých bytostí!

Vyacheslav Velichko, zvířecí inženýr

Studiu žížal je v posledních letech věnována zvýšená pozornost vzhledem k nově vznikající možnosti jejich praktického využití pro rekultivaci půdy, ale i pro chov na krmivo pro drůbež a v chovech ryb. Co potřebujete vědět o výnosné úrodnosti půdy Nejprve musíte vědět, že „půda je základem života a blahobytu všeho živého na Zemi. A byli to červi, kdo ji vytvořil.“ C. Darwin

(potvrzení o vydání je na straně 2 v souboru s certifikátem)

Vaše dokumenty jsou připraveny. Pokud si je nemůžete stáhnout, otevřít nebo uděláte chybu, napište nám na e-mail [email protected] (nezapomeňte v dopise uvést číslo publikace)

Význam žížal v procesu tvorby půdy.

Učitel biologie, Městské vzdělávací zařízení Střední škola č. 16

Kirichenko Valentina Alekseevna

„Půda je základem života a blahobytu všeho živého na Zemi. A byli to červi, kdo ji vytvořil.“

První fázi procesu tvorby půdy zajišťují anorganické síly: sluneční paprsky, které způsobují nerovnoměrné zahřívání hornin, atmosférický vzduch a voda jsou hlavními geologickými faktory tvorby půdy. Ale paralelně s tím působí a postupně vystupují do popředí biologické faktory. Nyní se obecně uznává, že půda je holistický komplex minerálních a organických látek s živými organismy. Její neživé složky, odebrané odděleně od organismů obývajících půdu, již nejsou půdou a stejně tak půdní populace bez jejího stanoviště je pouze abstraktním pojmem. Souhrn výsledků životní činnosti půdních organismů tvoří komplex biologických faktorů tvorby půdy. Půda v obydlených oblastech, jako hlavní zásobárna veškerého odpadu vznikajícího v důsledku lidské hyperaktivity, je faktorem, který aktivně ovlivňuje obyvatele půdy a lidské zdraví.
Žížaly jsou nejvhodnějšími půdními organismy pro environmentální monitorování stavu životního prostředí. Dosavadní četné experimenty a stacionární studie prokázaly, že se zvyšujícím se stupněm znečištění půdy se vyčerpává druhové složení, je pozorováno nerovnoměrné územní a vertikální rozšíření a počet a biomasa žížal klesá. V případě silného znečištění může výše uvedená skupina bezobratlých „vypadnout“ z půdní fauny.

Biotopové podmínky červů. Všechny žížaly jsou saprofágní. Specifika jejich stravy se však mohou značně lišit. Některé jsou schopny spotřebovat slabě rozložené rostlinné zbytky a dokonce i ty prakticky nerozložené (jedná se o tzv. „humusotvorné látky“). Existuje několik klasifikací forem života žížal, a to jak čistě ekologické, tak morfoekologické povahy. Ve zjednodušené podobě tato klasifikace vypadá takto:
1. Červi, kteří žijí hluboko v půdě. Živí se půdním humusem, jehož množství s hloubkou klesá, takže mají složitější tyflosolovou strukturu. Tito červi mají slabou pigmentaci, jsou obecně méně pohybliví a jsou schopni skutečné diapauzy, kterou tráví ve speciálním kokonu.
2. Červi žijící na povrchu půdy (v podestýlce, pod padlými stromy atd.). Živí se málo rozloženými nebo prakticky nerozloženými rostlinnými zbytky, mají méně vyvinutý tyflosol, jsou malé, pohyblivé, vysoce pigmentované, zpravidla neschopné skutečné diapauzy a rychle se rozmnožující druhy.
3. Červi, kteří se živí na povrchu půdy, ale mimo aktivní období zalézají hluboko do trvalých nor (neboli „norem“). Obecně jsou podobní předchozímu typu, ale jsou díky svým hlubokým norám lépe přizpůsobeni k přežití nepříznivých podmínek (sucho).
V rámci uvedených skupin se žížaly mohou výrazně lišit také životním stylem, odolností vůči chladu a suchu apod. Pro svou značnou plasticitu obývají širokou škálu biotopů. Největšího počtu však dosahují v místech, kde se do půdy dostává velké množství rostlinných zbytků a kde je poměrně vysoká vlhkost. Vlhkost pod 30-35% brzdí jejich vývoj a při 22% vlhkosti do týdne zemřou. Při pěstování žížal je optimální vlhkost 70-85%, tedy blízká obsahu vody v těle žížaly.
Dusík. Červi mají velmi vysokou potřebu organické hmoty obsahující dusík. V substrátu bohatém na dusík se rychlost růstu a plodnost červů dramaticky zvyšuje.
Každý pohlavně dospělý jedinec naklade během léta 18-24 kokonů, z nichž každý obsahuje 1-21 vajíček. Po 2–3 týdnech se z vajíček vylíhnou noví jedinci a po dalších 7–12 týdnech jsou „novorozenci“ sami schopni produkovat potomstvo. Červi se dožívají 10-15 let a dosahují délky desítek centimetrů. Mladí pohlavně zralí jedinci váží až 1 g.
Kyselost. V kyselém prostředí pod pH=5 nebo nad pH=9 všichni červi do týdne zemřou. Optimálním prostředím pro červy je neutrální prostředí s pH=7.
Teplota. Zpravidla při teplotě +5°C červi vyprázdní střeva a nepřijímají potravu. Jdou do hlubších vrstev půdy a upadají do hibernace. Na jaře se červi probudí 1,5-2 týdny před rozmrznutím půdy (zmizení zmrzlé vrstvy).
Slanost. Koncentrace soli vyšší než 0,5 % jsou pro červy smrtelné. Červi však tolerují zvýšené koncentrace uhličitanu vápenatého, uhličitanu železa, síranu hlinitého a chloridu železitého.
Význam žížal v přírodě

Žížaly jsou neúnavnými „agrotechniky“ přírody. Pokud však otázka významu žížal pro proces tvorby půdy nevyvolává mezi odborníky pochybnosti, pak tyto informace ještě dostatečně nepronikly mezi biology a půdologa, nemluvě o širokých masách lidí, tak či onak spjatých se zemědělstvím, zahradnictvím a lesnictvím. Všeobecně se předpokládá, že žížaly mohou rostlinám ublížit. Mnoho majitelů je alespoň pilně vybírá ze svých zahradních záhonů a ničí je, aniž by věděli, že jejich přítomnost může přinést jen užitek. Abychom správně pochopili proces vzniku půdy a správně posoudili roli žížal v tomto procesu, bylo by nutné vzít v úvahu aktivitu dalších živočichů a rostlin spojených s půdou, stejně jako zvážit další faktory tvorby půdy. Ale nejsme schopni to udělat, protože problém tvorby půdy tvoří hlavní náplň celé moderní pedologie – rozsáhlé vědy, která při řešení tohoto problému využívá údaje z příbuzných věd: geologie, bakteriologie, botaniky a půdní zoologie.

Vliv žížal na větrání a odvodňování půdy.

Už samotná přítomnost žížalích chodeb v půdě mění její vlastnosti. Je zcela jasné, že čím více průchodů si žížaly v půdě udělají, tím se vytvoří příznivější podmínky pro pronikání vzduchu a vody do ní. Obojí je nezbytné pro řadu chemických procesů v půdě a především vzduch a voda tvoří základní podmínky pro život půdních organismů, především bakterií a hub, jejichž činnost hraje významnou roli v zásobování kořenových systémů vyšších rostlin potřebnými látkami. Humusové látky v půdě jsou mikroorganismy přeměňovány na rozpustné chemické sloučeniny a pomocí kořenů mají rostliny potřebný dusík, fosfor, draslík a další prvky. Vzduch v půdě je důležitý i jako zdroj sloučenin dusíku, čehož dosahují speciální půdní bakterie. Žížaly tak přispívají k realizaci tohoto zásadního článku v koloběhu dusíku, usnadňují cirkulaci vzduchu v půdě a jeho pronikání do hlubokých půdních vrstev. Dutiny v půdě, různého původu a nejrůznějších velikostí, jsou navíc hlavní biotopy různých skupin drobných půdních živočichů, kteří se podílejí jak na produkci humusu, tak na jeho dalším zpracování. Půdy obývané žížalami jsou svými chodbami často velmi bohatě prostoupeny. To je způsobeno skutečností, že jeden červ může vykopat celý systém chodeb, které spolu komunikují a vycházejí na povrch na několika místech. Například pozorování práce jednoho orného červa v půdě v teráriu se skleněnými stěnami speciálně vyrobenými pro tento účel ukázala, že červ, který se nejprve dostal hluboko do země, z ní znovu vyšel a vytvořil další vnější otvor. Další den se červ vrátil do hlubin, provedl tam horizontální pohyb a znovu se dostal na povrch. Pak buď využil staré chodby, nebo vykopal nové, a po 21 dnech se vytvořil složitý systém chodeb, zčásti opuštěných a zasypaných, zčásti aktivních, jdoucích různými směry a pod libovolným úhlem k horizontu. Stěny chodeb jsou pokryty vrstvou hlenu a výkalů červů, které se vodou jen velmi těžko ničí. To jim dává mnohem větší pevnost než náhodné trhliny v půdě. Aktivita červů tedy zajišťuje nejdůležitější faktory úrodnosti půdy – provzdušňování a odvodňování. Nevětrané a neodvodněné půdy jsou bez červotočů a mají velmi špatnou agronomickou kvalitu. Samozřejmě to tak není absence červů. Naopak žádní červi tam nejsou kvůli chemickým vlastnostem půdy. Ale pokud je půda vhodná pro život červů, pak její hodnotu nepochybně zvyšuje červí nuda.

Vliv žížal na promíchávání půdy a její vynášení na povrch.

Částice půdy pohlcují žížaly. Poté, co půda projde střevy červů, jsou hrudky půdy vyvrženy ve formě koprolitů (z řeckých slov kopros – „hnůj“ a lithos – „kámen“). Koprolity jsou kulovité nebo protáhlé hrudky zeminy o velikosti 1-5 mm. Čerstvě vyvržené koprolity mají hladký povrch; Lze je slepit a vytvořit agregáty o velikosti až 20 mm nebo více. Koprolity jsou vyvrhovány červy ve formě hromádek vysokých 3–15 mm, které obvykle zakrývají vnější otvor červího průchodu, i když značná část koprolitů je uložena také v podzemních chodbách. Díky žížalám tak dochází k promíchávání půdních vrstev. Polykání půdy červy a její vynášení na povrch je kontinuálně probíhající proces tvorby nové povrchové vrstvy, ve které se navzájem důkladně promísí půdní částice z různých hloubek. K promíchávání půdních vrstev dochází nejen díky odvádění půdních částic z hloubky na povrch; Neméně důležitý je pohyb částic z povrchových vrstev do hlubin. K tomu může dojít prouděním humusové vrstvy nasáklé deštěm spolu s vodou chodbami žížal, ale i přímo ukládáním erupcí v podzemních chodbách, někdy i ve velkých hloubkách. Nutno podotknout, že před schoulením se do klubíčka při zimním spánku v zimních a letních komůrkách se střeva vždy vyprázdní, a to se většinou děje v blízkosti komůrek, tedy ve značné hloubce.

Vliv žížal na strukturu a chemické složení půd.

Půda, procházející střevy žížal, se nejen pohybuje z jednoho místa na druhé, ale také se kvalitativně mění. Půda spolknutá červem je v jeho žaludku rozemleta s listy a dalšími rostlinnými zbytky a je také podrobena chemickému ošetření pomocí látek vylučovaných žlázami v různých částech střeva. Výsledkem je jemná homogenní potravinářská kaše, ze které část rozpuštěných látek absorbují střevní buňky. Červ samozřejmě zužitkuje velmi malou část látek, které spolkne. Uvažujme nejprve, jak průchod půdy střevy červa ovlivňuje obsah humusu v ní. Z toho, co bylo právě řečeno, je zřejmé, že v důsledku spolknutí půdy červy by se v ní mělo snížit množství humusu. Neměli bychom však zapomínat, že červi se živí nejen humusem, ale také různými odumřelými částmi rostlin, které jsou zavlečeny do půdy, rozemlety, podrobeny chemickému ošetření a vhozeny zpět do půdy, kde jsou dále zpracovávány bakteriemi a aktivními chemikáliemi, v důsledku čehož se mění v humus. Žížaly jsou proto konzumenty i producenty půdního humusu. Žížaly zpracovávají rostlinné zbytky a další organické látky (hnůj, kůra stromů, průmyslový odpad atd.). Jedná se o jeho organickou část, bohatou na živiny. Zároveň se zlepšuje mechanické složení půdy a snižuje se počet škodlivých organismů. Za jeden den dokáže 1 milion červů zpracovat až 500 kg odpadu a přeměnit ho na hodnotná hnojiva obsahující velké množství živin, enzymů a prospěšných organismů. Zpracováním hnoje jej červi dezinfikují a obohacují o organické kyseliny, které jsou prospěšné pro půdu. Toto organické hnojivo po takovém zpracování zlepšuje nutriční režim rostlin, zvyšuje schopnost půdy zadržovat vodu, což je důležité zejména při nástupu suchého období při růstu rostlin.
Hnůj nebo kompost se obvykle aplikuje bezprostředně před orbou nebo rytím půdy, aby se snížily ztráty amoniakálního dusíku, který se může odpařovat jako plyn. Pokud však přidáte žížaly na hromady hnoje nebo kompostu během jejich skladování, dusík se přemění na netěkavé sloučeniny, což eliminuje potřebu okamžitého zapravování organických hnojiv. Mohou být po určitou dobu ponechány na povrchu nebo zapuštěny do mělké vrstvy půdy (5 cm). Zpracování hnoje žížalami zlepšuje hygienické podmínky. Jejich přidáním do prasečí kejdy nebo drůbežího trusu je možné v krátké době získat sypkou organickou hmotu bez zápachu vhodnou pro hnojiva s nižším počtem životaschopných semen plevelů a patogenů.

Monitorovací studie počtu žížal v oblastech s různou antropogenní zátěží.

Pro posouzení antropogenního vlivu na půdy a ekosystémy bylo cílem naší práce studovat početnost žížal v oblastech s různou antropogenní zátěží. Pro zjištění obecné povahy antropogenního vlivu jsme vykopali 4 jámy o rozměrech 50×50 cm a hloubce 50 cm.
Studium žížal bylo provedeno v období léto-podzim 2022-2023. Sběr experimentálního materiálu byl prováděn standardními metodami kvantitativního účtování žížal v těchto oblastech města: spolek dacha a lesní oblast. Maximální počet žížal v období od léta do podzimu 2022-2023 byl pozorován na místě chatové osady a lesní oblasti. Minimální počet žížal na území města. Změny v počtu žížal ve zkoumaných oblastech za 2 roky nejsou statisticky významné.

Závislost počtu žížal na stupni antropogenního dopadu (vzdálenost od silnice)