Дождевые черви играют важнейшую роль в формировании плодородного слоя почвы. Без них не существовало бы ни современного сельского хозяйства, ни человечества
Обсудим становление плодородного слоя на земной поверхности и то, что сделало его пригодным для питания и развития растений.
Самый загадочный этап эволюции жизни — вендский период (закончился около 545 миллионов лет назад). Именно тогда после чудовищного охлаждения поверхности земли до -100 °С вследствие растворения углекислоты в карбонатах были созданы условия для возникновения современных форм жизни.
Вендский период был последним отрезком докембрийской эры. Этот долгий период истории Земли был временем, когда перемещались континенты, изменялся химический состав атмосферы и океана. На дне океанов скапливались слои осадочных пород, тектонические плиты сталкивались и соединялись. Все эти процессы приводили к росту площади материков.
Формирование царства анаэробов
Через 85 миллионов лет после того, как наша планета превратилась в «снеговика» с километровым слоем льда на поверхности, концентрация углекислого газа в атмосфере достигла 13% (результат вулканической активности). И тогда начался процесс таяния льда, так как молекула углекислого газа имеет ту же частоту колебаний, что и тепловое излучение от поверхности земли.
Это мешает уходу тепла в космос (оно остается в колебательном контуре молекул и приводит к повышению температуры). Фактически сформировалось царство анаэробов. Все живые формы этого царства не имели скелетов и были неподвижны.
В этот период были отточены до совершенства все биохимические механизмы жизни без использования кислорода. Но постепенно содержание углекислого газа начало снижаться, а количество кислорода увеличиваться. А так как кислородный обмен веществ выделяет в двадцать раз больше энергии, чем бескислородный, анаэробным формам жизни пришлось создавать белковую оболочку вокруг своих колоний. Так что черви, по сути, и составляют эту самодвижущуюся белковую оболочку вокруг колоний анаэробных бактерий. Белковая оболочка кормит бактерии, убирает за ними, создает условия для их размножения.
Деятельность дождевых червей
Черви начали перемешивать поверхность земли и тем самым погубили всю древнюю открытую форму анаэробной жизни. Анаэробные биохимические процессы характеризуются образованием большого количества биологически активных веществ (аминокислоты, жирные кислоты, сахара), из которых кислородные клетки белковой оболочки синтезируют биологические полимеры (белки, жиры, углеводы).
Так, в случае с червями выделяются с копролитами еще и гуминовые кислоты. Их синтезирует микрофлора кишечника червя. А где же гумус, выработанный червями за многие сотни миллионов лет? Каменный уголь, которого триллионы тонн, на 50-85% состоит из гумуса. Нефть скорее всего тоже образовалась из донных отложений гумуса. В гумусе почв углерода намного больше, чем в атмосфере.
Климатические угрозы и их влияние на плодородие почвы
Хозяйственная деятельность человека привела к тому, что углерод перестал накапливаться в гумусе. Более того, активные сельскохозяйственные работы разрушают слой гумуса. В настоящее время вследствие сжигания ископаемого топлива происходит резкое увеличение концентрации углекислого газа. За последние сто лет она удвоилась (такой концентрация была миллион лет назад). Кроме углекислого газа, есть и другой парниковый газ — метан. Он приводит к разогреву стратосферы и разрушению озона.
Метан в огромных количествах образуется при перегнивании навоза под воздействием аборигенной микрофлоры
Это процесс хаотичный и неуправляемый. Если накопление парниковых газов в атмосфере будет продолжаться теми же темпами, что и сейчас, через 500 лет концентрация углекислого газа достигнет 1%. Это приведет к гибели всех высших растений, а потом погибнут все животные. К сожалению, это может наступить гораздо раньше, ведь метаногидраты арктических морей готовы в считаные месяцы заполнить атмосферу до катастрофических значений, как только эти моря прогреются до плюсовых температур.
Наступит второй вендский период расцвета анаэробной жизни. Потому что анаэробной микрофлоре (она заселяет тонкий и толстый отделы кишечника животных) нужна белковая оболочка. То есть мы с вами нужны им только для жизни в аэробной среде. В нас живет «государство в государстве», оно имеет даже свою «вегетативную нервную систему», и на него мы никак не можем повлиять.
Зато это «государство» определяет поведение любого животного. Ведь животные ищут пищу, едят ее, переваривают в желудке, находясь во враждебной для анаэробов среде, — все это только для того, чтобы анаэробные бактерии превратили ее в питательные вещества для себя и аэробных клеток «белковой оболочки». Поэтому черви, живущие в плодородном слое земли, нужны, чтобы обеспечить своевременную утилизацию углерода и метана путем переработки органических отходов как животного, так и растительного происхождения. И если в атмосферу ежегодно поступает около 40 миллиардов тонн углекислого газа, столько же должно переходить в углерод гумусного слоя земли?
Высшие растения появились намного позже, чем черви, и их существование неразрывно связано с гумусом, который черви производят. Именно поэтому на червях замкнуты две самые важные проблемы человечества: борьба с голодом и парниковыми газами
Ведь, с одной стороны, без обеспечения плодородия невозможно аккумулировать солнечную энергию в растениях и по пищевым цепям передать ее человеку, а с другой — гумусовый слой земли — идеальное место для хранения углерода. Получается, что на Земле сначала появились анаэробные организмы, потом гибриды аэробов и анаэробов, а уже потом развились чистые аэробы. И только черви и насекомые способны (если им помочь) поддерживать равновесие жизни между этими тремя группами живых существ!
Вячеслав Величко, зооинженер
