Поедая рисовую солому, червь связывает углерод в почве. Это, во-первых, делает ее плодороднее, а во-вторых, минимизирует урон, который климату наносит сжигание соломы.
Коллектив российских ученых проверил, насколько хорошо навозные черви Eisenia fetida могут перерабатывать рисовую солому, которую обычно утилизируют сжиганием. Выяснилось, что в среднем наиболее эффективной оказалась работа четырех червей над килограммом почвы, независимо от ее происхождения.
В России объем выращиваемого риса за последнее десятилетие увеличился больше чем вдвое. Основным драйвером этого было использование пестицидов, удобрений и гербицидов, которые, с одной стороны, позволили сократить «потери» урожая, но с другой — «зачистили» почвенные экосистемы на рисовых полях. После сбора урожая риса и очистки семян на полях остается большое количество соломы. Она не идет на корм животным, и после ее, как правило, сжигают, так что после каждой жатвы в атмосферу выделяется много сажи и парниковых газов. Поэтому ученые ищут более экологичные способы утилизировать солому.
Авторы исследования, опубликованного в European Journal of Soil Biology, — ученые из Сеченовского университета, Института экологии и эволюции им. Северцова, МГУ и Института экологии животных в Гессене — испытали для этой цели навозных червей, которых в России разводят промышленно и используют для производства гумуса и рыбалки.
Они собрали образцы почвы в трех регионах России, где выращивают рис: Калмыкии, Краснодарском и Приморском краях. Во всех этих регионах навозные черви не обитают — Eisenia fetidaбыли выбраны в силу их дешевизны и куплены в московском магазине для рыболовов. Из образцов почвы сделали так называемые мезокосмы — замкнутые системы, воспроизводящие естественные условия для Eisenia fetida. В каждом мезокосме площадью 70 см2 был уложен 10-сантиметровый слой почвы общей массой 1 кг. Она могла быть сухая или увлажненная, в нее вносили либо не вносили солому, оставляли ее без червей или подселяли разное их количество (2, 4 или 6). Черви занимались там тем же, чем обычно, — ползали, поглощали почву и солому, пропускали ее через кишечник. Ученые смотрели, как при тех или иных комбинациях числа червей, объемов рисовой соломы и типа почв меняется в мезокосме выделение углекислого газа и метана, а также как меняется содержание углерода в самой почве. Всего у ученых было 96 таких «испытательных полигонов».
Оказалось, что добавление рисовой соломы в любой из типов почв повышает выброс углекислоты в среднем в три раза. Однако зависимость выделяемого CO2 от количества червей сильно отличается для различных типов почв. В мезокосмах с почвой из Приморья и соломой после подселения туда червей выделение CO2 в земле практически не изменились. В остальных типах почв с рисовой соломой выделение углекислоты заметно повышалось при увеличении количества червей. Максимальный эффект в почвах Калмыкии был зафиксирован в мезокосмах с шестью червями внутри, а в краснодарских почвах этот параметр был пиковым при четырех червях. Почему это именно так, ученые пока объяснить не могут. При этом на эмиссию метана черви не повлияли.
В то же время добавление червей значительно повлияло и на объем углерода, который оставался в почвах. Как пишут авторы, в среднем для всех почв четыре червя в мезокосме увеличивали содержание углерода на 30 граммов, по сравнению с «нечервивыми» почвами.
Это означает, что черви способствуют тому, что углерод не выделяется в атмосферу, а остается в почве, повышая ее плодородие и устойчивость к эрозии. Происходит это потому, что черви, поедая солому, пропускают ее через кишечник, где ее перерабатывает особая микробиота. Попадая в почву, эта микробиота и связывает углерод. Кроме того, черви дополнительно уносят солому вглубь почвы, способствуя ее переработке, объяснил корреспонденту «Чердака» ведущий научный сотрудник лаборатории изучения экологических функций почв Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова и лаборатории молекулярной биологии и биохимии МГМУ имени И.М. Сеченова Андрей Зайцев.
«От количества соломы эффективность деятельности червей по сокращению эмиссии парниковых газов, скорее всего, не зависит. Но мы это пока не изучали. В целом можно предположить, пока спекулятивно, что при избытке бедной азотом рисовой соломы черви будут менее эффективны. Что касается разных типов почв, то, скорее всего, черви сильнее сокращают эмиссии парниковых газов в почвах из регионов с дефицитом влаги. Почему — мы пока до конца не разобрались, но скорее всего, опять дело в концентрации азота и, может быть, фосфора. Сейчас работаем в этом направлении», — пояснил Зайцев.
Таким образом, пишут ученые, они продемонстрировали потенциальный способ сократить эмиссию углекислого газа в атмосферу из-за сжигания отходов сельского хозяйства. По словам Андрея Зайцева, червей лучше не вносить бездумно в почвы по всей стране, а лучше использовать в биореакторах — специальных баках для переработки отходов.
Сейчас исследовательский коллектив продолжает изучение навозных червей, а также червей-энхитреид, которые, по словам Зайцева, еще более удивительны.
«Это малюсенькие черви, их еле-еле видно, и вдруг они начали жизнерадостно поедать солому и при этом еще сокращать выброс парниковых газов. Мы сейчас гораздо большие надежды возлагаем на эту группу. Но исследовать будем и тех, и тех. Возможно, мы сможем скомбинировать их, так как они друг другу не враги, и предлагать как некую многовидовую систему, которая будет активно перерабатывать солому и не допускать загрязнения атмосферы парниковыми газами», — сказал ученый.
Ранее британские ученые обнаружили необычное свойство комара перерабатывать мох в почву на арктических островах.