Почвенная мезобиота. Коллемболы, клещи в экосистеме, из серии живая почва сада, распопов

Живая почва сада

Статья 5

Приятно, сейчас в Новогодние праздники, помечтать с внуками о весне, представить, как мы в мае поедем в поле за город, и скольких животных и птиц там повстречаем.

Вот уже 10 лет при подъезде к нашему участку, звонким клёкотом нас встречает семья ястребов тетеревятников, они охотятся за мышами и зайцами.

Бывает страшно, когда они на небольшой высоте пролетают над головами детей, с размахом крыльев около метра. Но чаще пара огромных птиц, кружат на большой высоте и высматривают добычу весь день.

Дети знают, что они охраняют от вредителей нашу капусту и другие овощи.

Однажды мы подсмотрели, как самец и самочка ястребов купались на берегу нашей речушки. Плескались как дети.

Над нашим полем постоянно летает и пара соколов пустельг, летают не высоко, как бы трясутся на одном месте, высматривая зверьков, увидев, падают на землю, и поднимаются с мышкой в когтях.

Эти хищники никогда не трогают друг друга, а вот чаек и ворон прогоняют.

И осенью и весной во время пролёта, на наше поле постоянно садятся подкрепиться лягушками и мышами журавли и аисты.

Внук старшеклассник, готовится поступать на биофак, и рассказывает младшим детям, что раз много хищников, значит много мелких грызунов и земноводных. Для мелких животных всегда много корма в виде семян сорных трав и всяких жучков паучков червячков в почве нашего поля.

Внуки любят всё лето проводить на нашем поле, ведь так интересно найти под каждым камушком или ящерицу или огромных жуков с большими клещами. Я всегда учу их рассматривать и очень мелких почвенных животных.

Если приподнять подсохший кусок старого навоза в междурядье картофеля, то оттуда поползут в разные стороны сороконожки, мокрицы, мелкие и крупные черви разного цвета. А если в навозе много трухлявого сена, то там можно наблюдать, как сотни мелких клещей и паучков шевелятся. Присмотревшись, можно разглядеть и коллембол.

Старшеклассник мне рассказывает, что теперь учительница биологии их учит по новому, знакомит с понятиями, экосистема, биоразнообразие, саморегуляция и круговорот веществ, консументы и продуценты, авто и гетеротрофы.

Вот и я решил поговорить на эту тему с садоводами, которые учились ещё в советских школах.

Если спросить агронома старой советской закалки, какой главный ресурс почвы, определяющей плодородие, он ответит, что это содержание гумуса в почве и содержание доступных NPK в этом гумусе. Если задать вопрос про Живую Почву моего сада, мне, то я отвечу – главный ресурс моей почвы, определяющий урожай – это биоразнообразие живых существ населяющих почву.

Агрономы старой закалки, конечно, не отрицают важность живых существ почвы, но они сужают их функции в основном до разложения органики и поставки растениям дополнительных элементов питания в дополнение к минеральным удобрениям.

Я же, прочитав новые учебники, уяснил для себя, что, чем выше биоразнообразие почвенной биоты, тем лучше формируются микрогранулы почвы, её пористость, увеличивается в сотни раз площадь внутренней поверхности почвенных частиц и, естественно, площадь обитания микроорганизмов.

Всё это формирует разные экологические ниши для микробов. Как следствие регулирует болезни и вредителей.

На наше счастье, многие почвенные организмы размножаются бесполым путём, делятся каждые 20 минут, мутируют, могут получать генетическую информацию при горизонтальном переносе генов, и быстро адаптируются к новым условиям, которые создаёт садовод.

Стоит лишь дать микроорганизмам энергию углерода в виде опада, влагу, тепло и кислород, не менять эти условия лопатой и пестицидами, как плодородие почвы (биоразнообразие и биомасса) быстро нарастает.

Немного поговорим об этом сухим научным языком.

Наибольший вклад в биомассу комплексов почвообитающих животных вносят микроорганизмы (85,4%), дождевые черви (7,7%) и членистоногие (6,2%). Но все ли догадывались, что членистоногие по вкладу в почвообразование равны дождевым червям?

В верхнем слое плодородной почвы биомасса бактерий может составлять 400-5000 кг/га.

Биомасса дождевых червей оценивается в 110-1100 кг/га в зависимости от типа почвы, а микрофауны (нематод, простейших и коловраток) - 20-200 кг/га.

В предыдущих статьях я говорил о микрофлоре и микрофауне и её роли. Напомню.

Микробиота (размер тела до 0,1 мм) в почве очень многочисленна и разнообразна.

К микрофлоре относятся водоросли, бактерии, цианобактерии, грибы, дрожжи, миксомицеты и актиномицеты, которые могут разлагать любые природные материалы.

К микрофауне относятся нематоды, простейшие, турбеллярии, которые обычно живут на водной плёнке и питаются микрофлорой, корнями растений, другими представителями микрофауны и иногда более крупными организмами (например, некоторые нематоды питаются насекомыми и другими крупными беспозвоночными животными).

Сегодня поговорим о более крупных представителях почвенного животного мира. О пастухах и хищниках контролирующих этот мир.

К почвенной макробиоте, (размер тела более 2 мм) относят позвоночных (змеи, ящерицы, мыши, кроты и т.д.) и крупных беспозвоночных животных (муравьи, многоножки, костянки, дождевые черви, мокрицы, гусеницы, цикады, личинки и имаго жуков, личинки мух и перепончатокрылых, улитки, пауки, сверчки и тараканы). Всех этих животных мои внуки находили на нашем участке.

К мезобиоте (размер тела от 0,1 до 2 мм) относят псевдоскорпионов, коллембол, клещей, небольших многоножек и энхитреид.

Мезобиота обычно живёт в почвенных порах, питаясь органическим веществом, микрофлорой, микрофауной и другими беспозвоночными.

Почему почвы быстро деградируют, если мы их копаем, вносим минералку, и не вносим органику? Ведь и черви и бактерии в ней находятся всегда?

Чтобы понять это, надо разобраться с тем, что существуют функциональные группы – набор организмов, которые оказывают сходное влияние на процессы в экосистеме почвы.

Как пример. Дождевые и другие черви создают мягкий гумус – мулль. Это и есть группа по главной своей функции.

Микрофлора и членистоногие «отвечают» за 95,8% углекислого газа, выделяемого в процессе дыхания почвы. Это другая группа по своей функции.

Учёные экологи говорят, что стоит выделять 6 «ключевых» групп почвенной биоты:

1. Инженеры экосистем (различная макрофауна, такая как термиты и дождевые черви): они оказывают физическое воздействие на почву путем её перемещения, постройки агрегированных структур и прокладывания ходов.

2. Сапрофаги (целлюлозо-разрушающие грибы или бактерии): микроорганизмы, обладающие ферментами, разлагающими полимеры, которые влияют на большую часть энергетических потоков в пищевых сетях.

3. Микрорегуляторы (микрофауна, такая как нематоды): животные, которые регулируют потоки питательных веществ в результате питания растениями.

4. Микросимбионты (микоризные грибы, ризобии): микроорганизмы, связанные с корнями, деятельность которых усиливает прием питательных веществ растениями-

5. Вредители и возбудители болезней (в т.ч. патогенные грибы, беспозвоночные животные – вредители растений), виды, используемые в биологическом контроле (в т.ч. хищники, паразиты и сверхпаразиты вредителей и возбудителей болезней).

6. Бактериальные трансформеры: бактерии, преобразующие углерод (в т.ч. метанотрофы) или питательные элементы, такие как азот, сера или фосфор (в т.ч. нитрифицирующие бактерии).

О простейших мы рассуждали во второй статье, сегодня подробней поговорим о более крупных животных. Продолжим разговор так же о биологических регуляторах.

Членистоногие

Микро-артроподы (микро-членистоногие) все они с наружным скелетом размером до нескольких мм, такие как коллемболы, пауки и клещи.

Клещи – наиболее многочисленная группа членистоногих.

Их плотность в лесных почвах может достигать нескольких сотен особей на 1 м2. Известно 50 тыс. видов клещей, а если включить ещё не открытых, может достигать 1 млн. видов.

Клещи обычно живут на поверхности подстилки или в верхних слоях почвы.

Коллемболы обычно образуют скопления в результате выделения аггрегационного феромона.

У микроартропод различаются пищевые предпочтения. Большинство являются растительноядными, некоторые питаются грибами или хищничают.

Коллемболы и клещи в основном поедают гниющую растительность и таким образом ассоциированных с ней бактерии и грибы.

Время от времени они поедают нематод или других микроартропод.

Без всех этих животных не будет биологической регуляции пищевой сети, именно они стабилизируют размножение микробов в основном через хищничество.

Микроартроподы и более крупные членистоногие, потребляют подстилку и микроорганизмы, которые активируются в процессе пищеварения.

Развитие микроорганизмов продолжается в фекалиях, которые повторно случайно могут заглатываться беспозвоночными, что увеличивает микробиальную биомассу.

При низкой плотности хищники стимулируют скорость роста популяции их жертв (в т.ч. организмы, питающиеся бактериями, стимулируют рост бактерий), но при высокой плотности они снижают плотность популяции жертвы.

Хищничество часто подавляет развитие микробиальной популяции в большей степени, чем ресурсы.

Например, простейшие и нематоды благодаря хищничеству на микробиальных сапрофагах, помогают распределять в почве органическое вещество и сапрофагов. Таким образом, они косвенно влияют на доступность питательных веществ, которые иначе будут отлагаться в микробиальной биомассе.

Сложность трофических сетей может стимулировать минерализацию, которая в свою очередь, может стимулировать продуктивность.

Энхитреиды

Энхитреиды – небольшие (1-50 мм), в основном бесцветные, кольчатые черви. Они преобладают в кислых почвах в лесах и на заброшенных пастбищах, где могут достигать высокой плотности.

Поскольку они в основном питаются детритом, бактериями и грибами, они стимулируют круговорот азота и углерода.

Энхитреиды обитают в верхнем 5-см слое большинства почв и играют важную роль в процессах разложения и гумификации. Они являются микрофагами и повторно используют экскременты других животных (дождевых червей или микроартропод).

Активность этих мелких червей, как биологических регуляторов может влиять на биоразнообразие, в том числе на взаимодействия между растениями и вредителями и болезнями.

Такое разнообразие важно для длительной стабильности функционирования почвы, для регулирования количества видов и сохранения биоразнообразия.

Распределение биологических регуляторов в экосистемах зависит от практики земледелия, и прежде всего от внесения органики.

В каждый промежуток времени, только небольшой набор видов является биологически активным, или активны только те виды, которые могут использовать доступные в настоящее время ресурсы.

Их рост и размножение обычно следует за доступностью ресурсов, которая носит сезонный характер.

Например, питающиеся бактериями простейшие и нематоды растут с максимальной скоростью в течение нескольких недель после добавления органического материала. Затем большинство простейших вступает в фазу отдыха, образуя цисты, в то время как другие группы организмов, могут иметь периоды с пониженной активностью, в виде яиц или нимф.

Инженеры экосистем

Инженеры экосистем – организмы, которые изменяют условия окружающей среды для других организмов механическим путем. Инженеры экосистем могут строить устойчивые микрогранулы в почве и проделывать ходы, перемешивая почву.

Наиболее важными инженерами экосистем являются дождевые черви, термиты, муравьи и корни растений.

Дождевые черви

Размеры дождевых червей варьируются от нескольких мм до нескольких десятков сантиметров. Мировая фауна насчитывает, по крайней мере, 6 тыс. видов червей объединённых в 5 семейств.

Их численность широко варьируется, может составлять 30-300 особей/ м2, а биомасса – 110-1100 кг/га. Черви преобладают в почвенной фауне в регионах с выпадением не менее 800 мм осадков в год, причем предпочитают хорошо аэрируемые почвы с высокой влажностью.

Дождевые черви питаются органическими растительными остатками и почвенными минералами, и выделяют копролиты, которые обогащены бактериями, органическими веществами и питательными веществами, доступными для растений.

Обширная система ходов глубиной до 1-2 м, позволяет улучшить аэрирование почвы и дренаж, что исключительно важно для повышения почвенного плодородия.

В течение одного года черви могут переработать 55-1125 т опада /га.

Черви могут быть подразделены на 3 основных группы:

1) эпигейные – живут в подстилке и питаются листовым опадом и компостом-

2) эндогейные – живут в верхних слоях почвы и также питаются в почве в основном геофитами-

3) анейные – которые проводят большую часть своего времени в почве, в глубоких ходах, которые они проделывают, причём питаются подстилкой, которую они перемешивают с почвой.

Эпигейные формы мало влияют на структуру почвы, в то время как анейные и эндогейные группы выполняют основные инженерные работы путём прокладывания ходов и перемешивания почвы.

Более того, в кишечнике червей живут многие активные почвенные микроорганизмы.

В результате микробиальной активности выделения червей содержат высокие концентрации таких питательных веществ как NH+ и P.

Корни растений

Корни – один из основных инженеров экосистем. Количество корней в почве может быть таким же, или даже превышать количество наземных частей растений. На поле занятом под усредненную злаковую культуру после сбора урожая в почве остается 2500-4500 кг корней/га.

Корни выполняют две основные функции: поглощение воды и неорганических питательных веществ и удержание растений в земле. Корни разрыхляют почву, приводят к образованию почвенных комков и способствуют круговороту органических веществ.

Продолжительность жизни корней различна, корневые волоски живут 1-2 дня, другие части корня могут жить несколько дней или недель.

Итак, подытожим, что делают в Европейских почвах экосистемные инженеры.

1) Копролиты дождевых червей.

Черви поглощают почву и ткани листьев чтобы экстрагировать питательные вещества и затем выделяют экскременты (копролиты) в виде гранул. Обычно эти гранулы очень малы и формируются эпигейными червями, в то время как глобулярные гранулы крупные и формируются эндогейными червями.

2) Ходы, прокладываемые дождевыми червями.

Черви проделывают в почве галереи или ходы, причём при движении они покрывают стенки ходов мучнистыми выделениями (мукусом). Ходы могут быть полностью или частично заполнены копролитами.

3) Термитники, гнезда муравьёв.

Термиты и муравьи могут вносить большое количество органического вещества и питательных веществ в почву.

Экосистемные инженеры в основном изменяют физические свойства почвы, поскольку они создают устойчивые почвенные структуры и ходы, которые могут служить местообитанием для почвенных организмов меньшего размера. Инженеры поддерживают высокий уровень аэрации и пористости почвы, увеличивая долю стабильных агрегаций в почве.

Преобразователи подстилки, такие как изоподы или многоножки, поедают мёртвые растения и выделяют органические гранулы размером 0,1 мм. Эти гранулы являются более влажными и более богатыми питательными веществами, чем окружающая почва, что способствует их колонизации микробиальными сапрофагами.

На поверхности этих галерей находится 3-25% всей почвенной микрофлоры, причём галереи по объёму составляют только 3%.

Естественно, корни любят располагаться в таких микро галереях.

Садовод должен знать, что изоподы и многоножки влияют на рост урожая достаточно сильно, в дополнение к дождевым червям.

Их микрогалереи являются инкубаторами микробиального пищеварения и существуют сравнительно короткое время.

Активность экосистемных инженеров в целом повышает плодородие почвы и продуктивность растений, косвенно воздействуя на активность сапрофагов и циклы питательных веществ, а также непосредственно влияя на физиологию растений.

Инженеры экосистем создают структуры, которые могут существовать намного дольше, чем сами организмы, которые их создали, что означает, что данная функциональная группа влияет на почвенные процессы в длительном временном диапазоне.

Я 10 лет назад впервые увидел этот феномен у себя в саду, и описал его как феномен старой мусорной кучи.

Многие годы соседи выбрасывали картофельную ботву за забором моего сада. Когда я разработал этот участок, я удивился качеству и плодородию почвы на этой «свалке». Вот уже 10 лет на этом участке я чередую посадки лука с сеянцами яблонь. И лук всегда гигантский, и яблони из семени вырастают более метра.

Ключевые слова феномена: Сухая углеродистая ботва. Регулярно много лет одинаково кормит биоту. Заросла гигантскими сорными травами. Не копалась. Сформированное биоразнообразие определяет плодородие.

Опишу еще одно наблюдение. Прошедшим летом мы всей семьёй приехали в поле, а оно всё перерыто кротами, такого обилия кротов не было в прежние годы.

Стали подкапывать раннюю картошку, а дождевых червей и нет, всех кроты съели. Хотя в прошлые два года в любом месте копнёшь – десяток жирных червей найдёшь.

Ведь по 200-300 мешков с перепревшим навозом с множеством червей, мы ежегодно вывозим на свое поле.

Ну, думаю, урожай плохой будет. Внук меня учит.

- Посмотрим осенью. Много кротов – много нор и воздуха для корней.

Съедая червяков, крот свои экскременты оставляет в почве, а ползёт он всегда вдоль грядки, где много навоза и червей. Точно к корешкам свои богатые питанием выделения подносит.

Так и оказалось. Урожай этого года был рекордным. Осенью мы с внуками убирали урожай свёклы и моркови. Много погрызов от мышей.

Мне жалко. Говорю: надо было потравить мышек. А внук мне подсказывает:

- Посмотри на кормовую свёклу, одна к одной, более двух кило попадаются.

Зачем жалеть, что иногда есть погрызы.

Отобрали мы свёклу с погрызами в отдельные мешки, чтобы скормить её с осени, а хорошую в подвал, и все равно её оказалось больше чем всегда.

А мышек пусть хищные птицы ловят, и нам приветственно крылышками машут, и журавли, улетая, благодарственно курлычут за создание нашей Живой Земли.

Чтобы вы поняли, насколько мир хищников почвы интересный, посмотрите зарисовку и фото о Коллемболах. Их больше 10000 видов, но мало кто из садоводов рассматривал хоть один из них.

Раньше их считали примитивными насекомыми, потом было установлено, что это самостоятельный класс.

Размер – от одной десятой миллиметра до чудовищных гигантов в 17 мм длиной.

Возникли в девоне, более 400 млн. лет назад. Живут на почве и питаются детритом. Они есть всегда в глубине лиственного опада.

Их кушают все – от птиц до муравьёв и мух, множество жуков только ими и питаются.

У жужелиц есть особая борода из ресничек на подбородке – она бежит над субстратом, и как снизу за бороду зацепит коллемболу – хватает челюстями и в рот.

Кто-то охотится на коллембол, догоняя их, кто-то подстерегает в засаде.

Снизу под брюшком у многих ногохвосток прикреплена вилка – орган для прыжков. Если появляется опасность, вилка высвобождается из зажима на брюшке и распрямляется, коллемболу бросает в воздух на невозможную высоту. Этакие десантники.

Кроме вилки, на брюшке есть ещё трубка, выделяющая липкую жидкость. Приземляется на брюхо и тут же приклеивается и присасывается липкой присоской, чтобы не отскакивать и не падать.

Ну, а другие коллемболы без всего этого обходятся и просто ползают.

Насколько можно понять, разные группы видов приспособлены каждая к своему субстрату. Есть роды и семейства, живущие на листьях, живых и мёртвых. Есть виды-грибники, которые специализируются на поедании грибов. А есть даже виды, обитающие в основном на кладбищах и поедающие трупы.

Среди них есть и хищники. Эти крошечные членистоногие охотятся на нематод, энхитреид и некоторых червей. Правда, без особых приёмов, охотничье поведение – собирательство, то есть ползёт себе, ползёт, а когда мелкая вкусность на пути зашевелится, сразу хватает.

Чудес в их жизни много. Коллемболы, которых всё едят, сами хищничают, а их в то же время едят грибы. Есть такие особые хищные грибы – делают из грибных нитей ловушки в почве, петли, и когда коллембола пролезает через переплетение гифов – петля вдруг затягивается, а потом гриб прорастает через пойманную жертву и высасывает.

Надеюсь понятно, что подобную красоту можно описать и сфотографировать по каждому виду из сотен тысяч мелких животных населяющих наши Живые Почвы.

Геннадий Распопов, г. Боровичи

04.01.15

Другие статьи Геннадия Фёдоровича смотрите на Распопов Геннадий Фёдорович, садовод-испытатель из Новгородской области, публикации

Другие статьи по органическому земледелию смотрите в разделе Содержание почвы в саду, новое в агротехнике, органическое земледелие