Obecné informace o pěstovaných žížalách, Historie výzkumu žížal, Biologie žížal – Využití průmyslového odpadu pomocí vermikompostu (odpadní produkt červených kalifornských žížal)

Výhody žížal pro úrodnost půdy jsou lidem známy již dlouho. Starověcí Egypťané žížaly zbožšťovali a považovali je za posvátné zvíře. Starověcí zemědělci věděli, že úroda je vždy bohatší v půdách, kde žížaly žijí.

První systematické vědecké studie žížal, provedené řadou vědců v Anglii, Francii a Německu, sahají do první poloviny 40. století. Hlavní přínos k rozvoji tohoto tématu však přinesl Charles Darwin, který se o žížaly začal zajímat v mládí a věnoval jejich studiu více než 1881 let svého života. Ve svém klasickém díle „Tvorba vegetativní vrstvy Země činností žížal a pozorování jejich způsobu života“, publikovaném rok před jeho smrtí v roce 18, poznamenal, že „půda byla žížalami řádně obdělána a bude obdělána. Žížaly připravují půdu pro růst rostlin vynikajícím způsobem. Veškerá existující rostlinná vrstva již prošla střevním kanálem žížal více než jednou a projde jím ještě mnohokrát. Důkladně promíchají celou půdu, jako zahradník připravující rozdrcenou zeminu pro své nejkrásnější rostliny. Je velmi pochybné, zda se někdy našli jiní živočichové, kteří by v historii zemské kůry zaujímali tak významné místo“ [XNUMX].

V Rusku provedl první studie půdotvorné činnosti žížal na konci 15. století G. N. Vysockij, který navázal na práci C. Darwina. Výsledky, které získal, stejně jako práce vědců, jako byli N. A. Dimo a M. S. Giljarovová, rozšířily a prohloubily informace o žížalách a jejich roli při tvorbě půdy [16, 17, XNUMX]. Žížaly jako objekt studia však byly poté na mnoho let zapomenuty a po více než půl století se tomuto tématu nezabývali ani biologové, ani půdní vědci.

Biologie žížal

Žížaly patří do typu kroužkovců (Annelids)Kmen Kroužkovci), podtyp Pojaskových (Podkmen Clitellata), třída červů máloštětinatců (Classis Oligochaeta), řád Lumbricomorpha, nebo vyšší Oligochaeta, (Ordo Lumbricomorpha), čeleď pravých žížal (Čeleď Lumbricidae), který zahrnuje více než 200 druhů červů.

V Rusku existuje asi 100 druhů žížal, z nichž jen několik lze chovat. Pro vermikulturu jsou nejatraktivnější žížaly patřící k druhu žížaly (lumbricus rubellus). V důsledku jejich výběru byl získán „červený kalifornský hybrid“, který je svými vlastnostmi univerzální a cenově nejvýhodnější. Zachoval si fyziologické a morfologické znaky charakteristické pro ostatní žížaly, ale na rozdíl od svých „divokých“ příbuzných má výrazně delší život, je plodnější, velmi odolný a zvyklý na život v zajetí. Ztráta instinktu opustit své stanoviště umožňuje jeho chov ve volné přírodě bez rizika ztráty populace.

Vlastnosti vnější struktury. Tělo červa je v průřezu silně protáhlé. Přední konec těla začíná malým pohyblivým hlavovým lalokem (prostomium), bez očí, tykadel a palp (obr. 1). Za prostomiem se nachází první segment neboli peristomium, na kterém se na spodní straně nachází ústa. Každý segment, s výjimkou peristomia, je vybaven čtyřmi páry svazků malých štětin vyčnívajících přímo ze stěny těla. Štětiny směřují svými hroty dozadu a brání pohybu těla červa při jeho pohybu v hliněných norách. Od 32. do 37. segmentu se nachází ztluštění integumentu, které pokrývá několik segmentů – pás neboli clitellum, obsahující mnoho žláznatých buněk, jejichž sekret slouží k tvorbě kokonu. Tělo červa končí malým řitním lalokem (pygidiem) s řitním otvorem.

Obr. 1. Vzhled žížaly

Vak kůže-svalTělo žížaly je pokryto vrstvou kožního epitelu s velkým množstvím žlázových buněk. Kůže vylučuje tenkou kutikulu. Hojný hlenový sekreční trakt chrání kůži žížal před mechanickým poškozením a vysycháním. Pod kůží se nacházejí kruhové a podélné svaly, zevnitř vystlané coelomickým epitelem (obr. 2).

Obr. 2. Průřez střední částí těla žížaly

Dutina těloŽížaly mají typický segmentovaný coelom naplněný dutinovou tekutinou, v níž se nacházejí vnitřní orgány. U žížal mizí dorzální mezentérium a břišní mezentérium nedosahuje břišní stěny těla. Spojuje střevo s břišní cévou a břišním nervovým provazcem. Coelomická tekutina může volně proudit z jednoho segmentu do druhého. Coelom plní nutriční, vylučovací a dýchací funkce. Kromě toho coelom plní muskuloskeletální funkci díky nestlačitelnosti coelomické tekutiny a peristaltickým pohybům svalů.

Trávicí systém Gastrointestinální trakt žížal se skládá z řady dobře diferencovaných částí: hltanu, jícnu, žabíku a svalového žaludku, středního a zadního střeva (obr. 3). Do jícnu ústí tři páry speciálních vápenatých žláz, jejichž sekrety neutralizují huminové kyseliny v potravě žížal. Z jícnu se potrava dostává do žabíku, kde se hromadí, a poté po malých částech přechází do svalového žaludku. Zde se rostlinné zbytky drtí jejich rozdrcením mezi minerálními částicemi půdy. Ze žaludku se potrava dostává do středního střeva, kde se vstřebávají živiny. Střední střevo tvoří na dorzální straně složený výběžek – tyflosol, který vyčnívá do lumen střeva a zvětšuje absorpční povrch střeva. Nestrávené zbytky potravy a minerální částice půdy vstupují do krátkého zadního střeva a jsou odváděny konečníkem.

Obr. 3. Trávicí systém žížaly

Respirační systémHlavním a jediným orgánem dýchání je kůže, ve které se rozvětvuje hustá síť kapilár. Po dešti voda prochází horními vrstvami půdy, kde se v ní nachází kyslík. Taková voda, zbavená kyslíku, je pro žížaly smrtelná. Když voda zaplaví nory, žížaly, které z nich unikají, jsou nuceny plazit se na povrch (odtud název „žížaly“).

Oběhový systémŽížaly mají dobře vyvinutý uzavřený oběhový systém. Existují hřbetní a břišní pulzující cévy, které jsou propojeny prstencovými cévami. Prstencové cévy předního konce těla, obepínající jícen, pulzují nezávisle, pro což se jim říká srdce (obr. 4). Peristaltické pohyby těla červa také přispívají k krevnímu oběhu. Krevní plazma obvykle obsahuje látku podobnou hemoglobinu, která dodává krvi červenou barvu.

Obr. 4. Anatomie žížaly

Vylučovací systémVylučovací orgány jsou reprezentovány typickými metanefridiemi, které mají složitou strukturu. Schopnost metanefridií uchovávat vlhkost v těle zpětnou absorpcí vody zajišťuje adaptaci žížal na život v půdě. Pevné exkrementy se hromadí v chlorogenních buňkách coelomického epitelu. Část těchto buněk, naplněná exkrementy, je odváděna trychtýři nefridií nebo speciálními póry v tělní stěně.

Nervový systémŽížaly mají typické kožní plísně párové supraezofageální ganglia a ventrální nervový provazec

Smyslové orgány jsou u žížal špatně vyvinuté, což se vysvětluje jejich životem v půdě. Kůže obsahuje mnoho smyslových buněk: světlocitlivých, hmatových atd. (obr. 5). Žížaly citlivě reagují na světlo, vlhkost a teplotu. To vysvětluje jejich vertikální migrace v půdě během dne a podle ročních období.

Obr. 5. Průřez kožně-svalovým vakem a citlivou ledvinou žížaly

Reprodukční systém, rozmnožování a vývojŽížaly jsou hermafroditi. V 10. a 11. segmentu těla se nacházejí 2 páry varlat ležících v semenných pouzdrech, varlata jsou pokryta třemi páry speciálních semenných vaků, které se vyvíjejí jako výběžky výběžků (obr. 6). Pohlavní buňky vstupují do semenných vaků ze semenných pouzder poté, co se oddělí od varlat. V semenných vacích pohlavní buňky nakonec dozrávají a zralé spermie se vracejí do semenných pouzder. K jejich vyloučení slouží speciální vývody. Naproti každému varleti se nachází řasinkový trychtýř, ze kterého vychází zpět vývod. Oba vývody na každé straně se slévají do jednoho podélného chámovodu, který ústí na ventrální straně 15. segmentu. Pohlavní trychtýře spolu s vývody představují pravé coelomodukty, tj. útvary mezodermální povahy.

Ženský reprodukční systém se skládá z jednoho páru velmi malých vaječníků ve 13. segmentu a páru krátkých, trychtýřovitých vejcovodů, které se otevírají ve 14. segmentu. Zadní výběžek ženského segmentu tvoří vaječné váčky podobné semenným váčkům (viz obr. 6). Kromě toho ženský systém zahrnuje další dva páry hlubokých kožních invaginací, spermatheky na ventrální straně 2. a 9. segmentu. Tyto váčky, které nemají spojení s tělní dutinou, slouží jako spermatheky během křížového oplodnění.

S reprodukčním systémem nepřímo souvisí četné jednobuněčné žlázy, které tvoří na povrchu těla prstencovité ztluštění podél segmentů 32–37 – pás neboli klitelum. Vylučují hlen, který slouží k vytvoření vaječného kokonu, a bílkovinnou tekutinu, která vyživuje vyvíjející se embryo.

Oplodnění žížal je křížové oplodnění. Dva červi se přikládají břišními stranami k sobě, hlavami k sobě. Pásy obou červů vylučují hlen, který je pokrývá ve formě dvou manžet, přičemž pás jednoho červa se nachází naproti otvorům semenných nádobek druhého. Z otvorů samců obou červů se vylučují spermie, které jsou po svém povrchu unášeny kontrakcí břišních svalů k pásu, kde vstupují do dříve zmíněné hlenové manžety. Semenné nádobky partnera vykonávají polykací pohyby a přijímají sperma vstupující do manžety. Semenné nádobky obou jedinců se tak naplní spermatem toho druhého. Takto dochází ke kopulaci, po které se červi oddělí. K kladení vajíček a jejich oplodnění dochází mnohem později. Červ vylučuje kolem svého těla, v oblasti pásu, hlenovou manžetu, do které se vajíčka kladou. Pás se poté sklouzne z červa přes jeho hlavový konec. Jakmile se svazek protáhne kolem 9. a 10. segmentu, semenné schránky vtlačí cizí semeno do svazku, který oplodní vajíčka. Svazek se poté na koncích uzavře, zhutní a změní se v kokon, pod jehož ochranou se vajíčka vyvíjejí. Vajíčka se vyvíjejí uvnitř kokonu, z něhož se vynoří plně vytvořený červ. Kokon obsahuje výživnou bílkovinnou tekutinu a vajíčka jsou chudá na žloutek a během vývoje produkují embryo, které aktivně polyká bílkoviny [19, 22, 23, 31].

Obr. 6. Sagitální řez reprodukčními segmenty žížaly

Stručný popis žížaly Eisenia foetida

ČERVENÝ KALIFORNSKÝ ČERV – byl vyšlechtěn v roce 1959 v důsledku šlechtitelské práce v USA. Na rozdíl od svých divokých příbuzných, kteří se rozmnožují pouze 4-6krát, je kalifornský červ schopen rozmnožovat se více než 500krát ročně, ale to vyžaduje optimální podmínky.

Žížala (trus, kompost, žížala) je jedním z osmi rodů čeledi Lumbricidae a patří do třídy kroužkovitých. Žije ve všech typech půdy, nejčastěji v hnoji, sklenících, na skládkách atd. Má celosvětové rozšíření.

Délka – 60–130 mm, maximální tloušťka – 7,5 mm. Přední část těla je silnější, se silným osvalením a tmavší barvy; zadní (ocasní) část je tenčí a světlejší. Ústa se nacházejí na hlavě těla a konečník na ocasu.
Počet segmentů je 80-110. Hlavový segment je epilobický. Segmenty v přední části těla jsou větší. Barva je červená, oranžovočervená, jasná. Mezisegmentové rýhy nejsou pigmentované, kvůli čemuž červ vypadá pruhovaně, zejména na zadním konci těla. U mladých červů je pigmentace tmavší.
Štětiny, pohybové orgány červa, jsou umístěny po celé délce těla. Každý segment má 8 štětin, které jsou seskupeny do dvojic. Vzdálenost aa = bc, dd = ½ obvodu. První dorzální pór se nachází na drážce mezi 4. a 5. segmentem.
Dospělý jedinec má pás (ztluštění), který se nachází v přední části těla od 24. do 32. segmentu (na 7.-9. segmentu). Jeho funkcí je tvorba vaječných kokonů. Na ventrální straně těla, před pásem, se nacházejí genitální otvory – pár samčích a pár samičích genitálních pórů od 9. do 12. segmentu. Samčí póry v řadě štětin “C” se nacházejí na velkých polštářcích, spermatéky – poblíž hřbetní linie.
Celé tělo žížaly je pokryto epitelem, který obsahuje žláznaté a kambiální buňky, jež vylučují průhledný slizniční film. To zajišťuje hladkost povrchu kůže a usnadňuje klouzání těla červa při pohybu.

Žížaly jsou bisexuální (hermafroditi). Pro rozmnožování je však nutná kopulace. Žížaly se rozmnožují pouze kladením vajíček uzavřených ve speciálních vaječných kokonech, které za optimálních podmínek kladou jednou za 5-7 dní. Kokon je oválná elastická kapsle a tvarem připomíná citron. Barva je u čerstvě nakladených světle žlutá a u dozrávajících hnědá až hnědá. Jejich průměr je od 2 do 4 mm. Každý kokon obsahuje 1 až 21 vajíček. Vylíhlí červi jsou dlouzí 4-7 mm. Jsou tencí jako nitky a vyznačují se přítomností jasně definované červené páteřní cévy. Po vylití z kokonu se začnou živit a rychle přibývají na váze z 1 mg po narození na 250-300 mg v následujících 60 dnech. Mláďata dosahují pohlavní dospělosti 8-10 týdnů po narození. Dospělí červi dosahují hmotnosti 1-2 g do 5-6 měsíců. Období kladení kokonů u dospělých jedinců trvá v přirozených příznivých letních podmínkách 2,5-3 měsíce. Během tohoto období, které trvá od začátku května do konce července, je každý jedinec schopen naklást 18 až 26 kokonů. Míra přežití nově narozených mláďat je nízká a za příznivých podmínek pro kultivaci červů dosahuje v průměru 3 červy na kokon.

Hlavní částí motorického aparátu žížaly je mohutné, vyvinuté svalstvo tělní stěny. Je uspořádáno podle typu tzv. kožně-svalového vaku, sestávajícího z prstencových a podélných svalů, jejichž kontrakce způsobuje pohyb a zahrabávání žížaly do země.
V přirozených podmínkách červi v půdě odvádějí obrovskou práci při jejím kypření. Bylo prokázáno, že při hustotě populace červů v půdě rovné 100 jedincům na 1 m2 urazí během letní sezóny 1000 metrů chodeb, čímž půdu zkypří a zpropustní. Zároveň absorbují část půdy s v ní rozptýlenou organickou hmotou (rozklad rostlinných a živočišných tkání, půdní bakterie, houby atd.) jako potravu. Bylo zjištěno, že každý červ projde svým trávicím aparátem za den tolik půdy, kolik sám váží.

Tělo červa je jako dvě trubice vložené do sebe: stěny vnější trubice tvoří tělesnou stěnu a stěna vnitřní trubice je trávicí stěna. Prostor mezi nimi tvoří tělní dutina, naplněná tekutinou. Ústy se potrava dostává do hltanu, poté do jícnu a hltanu, kde se hromadí, a poté po částech dostává do svalového žaludku. Funkcí žaludku je drcení potravy. Za svalnatým žaludkem následuje střední a zadní střevo, které končí na konci těla řitním otvorem. Zbytky zpracované potravy jsou vyhazovány řitním otvorem ve formě malých granulí – koprolitů. Koprolity obsahují huminové látky (huminové kyseliny a jejich soli – humáty), které činí tyto granule vodotěsnými, absorbujícími vodu, odolnými vůči mechanickému namáhání a strukturují půdu, čímž ji činí úrodnou a prodyšnou. Kromě toho jsou koprolity centry mikrobiologické aktivity široké škály půdní mikroflóry a trávicí trubice červů je zdrojem neustálého doplňování půdní mikroflóry novými generacemi mikrobů – hlavních konzumentů (ničitelů) odumřelých rostlinných a živočišných tkání a jejich rozkladu v půdě na oxid uhličitý a vodu. Podle akademika V. I. Vernadského je půda hlavním zdrojem oxidu uhličitého v přírodě. Oxid uhličitý vstupuje do povrchové vrstvy atmosféry z půdy, kde je zachycen zelenými listy rostlin a s pomocí sluneční energie (fotosyntézy) je opět přeměněn na rostoucí rostliny. Bez oxidu uhličitého a fotosyntézy by život na Zemi nemohl vzniknout, existovat a obohacovat se. Proto: žížaly a mikrobiální společenství půdy jsou hlavními živými organismy, které tvoří půdu a její zelený pokryv na Zemi – zdroj života, zdraví a pohody všech živých organismů na Zemi.

Žížaly jsou suchozemští bezobratlí s tisíci druhy, seskupenými do tří kategorií podle jejich chování v přirozeném prostředí: anecické, endogeické a epigeické.

Anecic Druhy, obecně zastoupené Lumbricus terrestris, si téměř vždy budují vertikální nory hluboké až 1,5–2 metry. Do určité míry se živí fermentovanou organickou hmotou na povrchu půdy a přeměňují ji na humus. Pokud jsou anecické druhy zbaveny svého trvalého prostředí, přestanou se rozmnožovat a růst.

Endogeický Druhy jako Aporrectodea calignosa si staví široké, většinou horizontální nory, kde tráví většinu času a živí se půdními minerály a rozkládající se organickou hmotou. Jsou to jediné druhy žížal, které se skutečně živí velkým množstvím půdy. Jak se pohybují v půdě, promíchávají ji a provzdušňují a obohacují ji o živiny a mikroflóru.

Epigeic Druhy zde zastoupené kalifornským červeným červeňákem (Eisenia fetida) si nestaví trvalé nory; místo toho obvykle žijí v oblastech bohatých na organickou hmotu, jako je ornice, v lesích, pod hromadami listí nebo rozkládajícími se kmeny stromů. Často se nacházejí v hromadách hnoje. Protože se nezavrtávají hluboko a dávají přednost stravování s organicky bohatým materiálem, snadno se přizpůsobují vermikultuře. Eisenia fetida a Eisenia andreii tvoří přibližně 80 až 90 procent žížal používaných ve velkých komerčních provozech.