اثرات کرم خاکی بر محیط

 

خلاصه­ای راجع به اطلاعات کرمها

 

  روش­های کشاورزی عادی معمولاً کاربرد آنالیزهای شیمیایی را برای تعیین نیازهای طبیعی محصول کاشته شده مشخص می­کند. عناصری که در خاک برای محصول معینی به قدر کافی موجود نباشد در کودهای شیمیایی به کار می­رود. اما به زندگی میکروبی درون خاک توجه کمی شده است. در کشورهایی با اقلیم متنوع، این مسئله منجر به آن شده است که به خاک به عنوان یک وسیله نگهداری محض برای محصول دهی گیاهان نگریسته شود.

 

  امتیاز کشاورزان Bio-Organic در افزایش هوموس خاک می­باشد. غنی بودن هوموس خاک، موجب می­شود خاک از آب اشباع شده و اثر گذارتر شود، نرم و سست باقی بماند، پسمان­ها برطرف شوند، هوادهی شود، گرم شود و ورم نکند یا مثل کیک ورآمده نشود. به علاوه می­تواند فشار ناشی از چرخ­ها و ترمز ماشین­آلات کشاورزی را بهتر تحمل کند. هوموس ذخیره­ای از همه انواع موادمغذی گیاهی می­باشد. هوموس نمی­تواند با مواد مصنوعی جایگزین شود. در خاک­های زنده فرایندهای میکروبی پس مانده محصول و کودهای کشاورزی را به مواد مغذی گیاهی و هوموس تجزیه می­کند. آن­ها (میکروارگانیسم­ها) به سود گیاه acid-sand و مواد مغذی تولید کرده و مواد معدنی منتشر می­کنند. میکروب­های خاک توانایی منتشر ساختن P، K، Ca، Mg، Fe، و S را به خوبی سایر عناصر کمیاب تشکیل دهنده خاک­های گوناگون دارا می­باشند.

 

G. Lienhard استاد دانشکده کشاورزی Ebenrain-Sissach (در سویس) کرم­های خاکی را ارج نهاده و اظهار می­دارد:

 

  ((کرم خاکی مواد مغذی خاک را بطور قابل توجهی افزایش می­دهد.))

 

  آزمایش­های انجام شده روی خاک در Eburnean نشان داده است که خاک­های قالب ریزی شده توسط کرم­های خاکی بطور میا نگین تا حداکثر 4.5 برابر بیشتر از خاک­های معمولی دارای پتاسیم می­باشند. خاکی که از لوله گوارش کرم عبور کرده باشد تقریبا 7 برابر بیشتر نیتروژن خواهد داشت. عمل کرم خاکی تنها مانند یک دستگاه زهکشی خوب بهبود بخشیدن به فرایند گردش آب و هوا نمی­باشد، بلکه مواد معدنی و آلی را نیز مخلوط می­نماید. همچنین آنها کارخانه­های بسیار کوچک کودسازی هستند که بدون هیچ هزینه­ای برای کشاورز به کار خود ادامه می­دهند. این عمل بدون نیاز به سوخت فسیلی انجام شده و هیچ حمل و نقلی در آن دخیل نمی­باشد. اما با وجود همه پدیده­های حیاتی خاک، آن­ها مخلوقات حساسی هستند و در مقابل کاربرد سموم و کودهای مهاجم شیمیایی زنده نخواهند ماند.

 

  ((این سؤال برانگیز خواهد بود که چه جانوران دیگری وجود دارند که مانند این مخلوقات کوچک، نقشی این چنین با اهمیت در تاریخ حیات جهان داشته باشند؟))

 

  مطالعات فراوانی پس از مشاهدات داروین روی کرم­های خاکی صورت گرفته است. اما به نظر می­رسد که هیچ کدام از این مطالعات به این سوالات که، کرم­های خاکی تا چه عمقی حفاری می­کنند؟، طول نقبهایشان چقدراست؟، و سؤالاتی از این قبیل پرداخته باشند.

 

  ما می­توانیم از یک قاعده کلی مطمئن باشیم: اگر شخصی زمین را حفر کند و در عمق 8 متری کرم­های خاکی را بیابد می­تواند یک حدس منصفانه بزند که کرم­های خاکی را می­توان در عمقی بیشتر از 8 متر نیز پیدا کرد، چرا که احتمال آن خیلی کم است که شخصی سوراخی عمیق­تر را در آنجا حفر کند.

 

  برای پی بردن به عمق احتمالی سوراخ، به مجموعه­ای از داده­های آماری در باره سوراخ­ها نیاز داریم، و این بخاطر توزیع پهناوری که (بدلیل تنوع در خاک­ها، اقلیم، و گونه­ها) ممکن است با آن مواجه شویم غیر عملی می­باشد.

 

  کرم­های خاکی دارای خانواده­های فراوانی هستند. گسترده­ترین آنها خانواده Lumbericidae با بیش از 160 گونه (و با طول 30- 2 سانتی متر یا 1-12inc) است و بزرگترینشان که به 3m یا 10ft می­رسد، Megascolecidae استرالیایی یا (Megascolides australis) می­باشد.

 

  کرم­های خاکی معمولاً از مواد آلی رو به فساد و مدفوع پستانداران تغذیه می­کنند و گونه­های سوراخ­های عمیق (گونه­های geophanous)، و برخی دیگر از آن­ها حتی از نماتود­ها تغذیه می­کنند. معلوم شده است که وقتی کرم­های خاکی به خاک اضافه شدند جمعیت کرم­های نماتود ممکن است تا حدود %60 کاهش یابد.

 

  همچنین میکروب­ها نقش مهمی در جیره غذایی کرم­های خاکی دارند، و حتی کرم­های خاکی مواد آلی دارای حیات میکروبی با تراکم بالا را ترجیح می­دهند. برخی محققین معتقدند که میکروارگانیسم­ها برای کرم­های خاکی حیاتی هستند.

 

  آب یک نیاز عمده کرم­های خاکی می­باشد، بطوریکه %80 وزن بدنشا ن را آب تشکیل می­دهد در روز حدود %15 شل و سست می­شوند. اگر رطوبت در دسترس نباشد به منظور دست یافتن به آن به عمق خاک خواهند رفت. بالاگیری (سطح آب) به دمای احاطه کننده محیط وابسته است.

 

  بطور کلی کرم­های خاکی می­توانند از سه طریق بر محیط تاثیر بگذارند:

1- تراکم میکروبی– زیستی (حیات میکروبی)

2- میزان دسترسی به مواد معدنی شیمیایی، و تجزیه مواد آلی

3- به طور فیزیکی از طریق سوراخ­ها (از طریق هوادهی و از این قبیل)، و پراکندن (جابجایی مواد معدنی بین لایه­های خاک)

 

  برای راحتی و به دلیل آنکه این سه اثر خیلی دقیق به هم وابسته هستند بیایید اثرات بیولوژیکی، شیمیایی، و فیزیکی کرم­های خاکی بر محیطشان را با هم به بحث و گفتگو بنشینم.

 

  اثرات کرم­های خاکی بر تولید محصول از آزمونی به آزمون دیگر تغییرات وسیعی دارد. این تنها بخاطر گونه­ها، محصول و نوع خاک نمی­باشد بلکه، بخاطر وضعیت­های آب و هوایی هنگام آزمون نیز می­باشد. به عنوان مثال نشان داده شده است که در باغستان­هایی با جمعیت زیاد کرم­های خاکی، درختان، دارای ریشه­هایی تا حدود %5 بزرگتر می­باشند. با این حال محصولات در این باغستان­ها تنها %2 بیشتر است. (شخص نیاز خواهد داشت که مقاومت تنش باغستان­ها را (که در طول سال از خشکی ناشی شده است) برای یافتن ارزش واقعی اثرات کرم خاکی بر محصولات امتحان کند. با این وجود افزایش محصول در شبدر به میزان %900 و در گندم به میزان %100 مشاهده شده است.

 

  ریشه­ها اغلب، سوراخ­ها را تعقیب می کنند و از مواد غذایی در دسترس، در گوشه و کنار خود تغذیه می­کنند، یک حقیقت شگفت انگیز این است که ریشه­ها (اغلب به اندازه 2mm) درجستجوی قالب کرم (مسیر حفر نقب کرم) هستند. حتی اگر ریشه مجبور به رشد به سمت بالا باشد این اتفاق رخ می­دهد. علت آن است که کرم­های خاکی (یا میکروب­های موجود در داخل روده آنها) غلظت فاکتورهای رشد و ویتامین­ها را در تونل (نقب) افزایش می­دهند.

 

نقبهای زیرزمینی کرم­های خاکی به افزایش  کانی­های لایه A نسبت به لایه­های B و C کمک می­کند. ضمناً لایه­های تحتانی با مواد آلی لایه­های فوقانی A و O غنی می­شوند. این در هم آمیزی به علاوه­ی افزایش اکسیژن و نفوذ آب به لایه­های پایینی، ضخامت خاک­های فوقانی را افزایش می­دهد.

 

  در سال به اندازه 20cm یا 9inch از لایه سفت زیر-خاک (Subsoil) توسط نقب­های کرم­های خاکی می­تواند به سطح آورده شود.

 

  از سایر تاثیرات بر محیط این است که همیشه خاک اطراف سوراخ­ها خنثی تر از خاک­های مجاور هستند (به PH 7 نزدیکترند). این به خنثی سازی اسیدیته و یا خاصیت بازی موجود در خاک که به موجب بهینه سازی PH  برای رشد ریشه گیاهان کاشته شده بوجود می­آید کمک می­کند.

 

  یک ماده موکوزی که غنی از پروتئین است دیواره تونل­ها را قوام می­بخشند. این ماده به عنوان منبع انرژی میکروب­ها کارایی دارد. مشاهده شده است که تراکم میکروب­های شوره ساز در نقب­ها %40 بیشتر از خاکهای دیگر است. این به آن معنی است که هر کجا کرم­های خاکی حضور داشته باشند خاک از کیفیت مطلوبی برخوردار بوده و به همین دلیل کرم خاکی یک ابزار ایده ال برای سنجش کیفیت خاک می­باشد.

 

  یکی از اساتید دانشگاه Eburnean گفته است که: اگر هنگام شخم زدن بتوانیم 80 کرم در هر 10 قدم از شیارهای زمین بیابیم آنگاه خاک مطلوب می­باشد.

 

خلاصه

 

  اهمیت نقش موادآلی در فرایندهای تجزیه شیمیایی آنهاست. بطوریکه فقط بتوان تصور کرد بخش اول تجزیه صرف نظر از خاک انجام می­شود (کود دادن زیاد).

 

  همان طور که ماده آلی به خاک افزوده می­شود، فساد و تجزیه باعث افزایش مواد غذایی با ارزش در خاک می­شود (معدنی شدن). این­ها شکل­های قابل حصولی هستند و بوسیله گیاهان استفاده می­شوند. لایه گل، نظر به این که فضایی را برای فعالیت میکروارگانیسم­ها فراهم می­آورد بسیار با اهمیت می­باشد. ساختار خوب در خاک نیاز گیاهان روینده به مواد غذایی را تامین می­کند و باعث می­شود تغییر و تبدیل مواد آلی سریعتر انجام شود.

 

  سایر مراحل تجزیه، هوموس می­سازد و در الحاق هیومیک اسید و گل هوموس پایدار بدست می­دهد. این قسمت از خاک همان طور که از نام آن بر می­آید پایدار است. هوموس پایدار درون  خاک شبیه انباری از مواد معدنی است که فقط در هنگام کمبود مواد آلی در دسترس قرار می­گیرد. بنابراین می­توان آن را به عنوان یک ذخیره مواد مغذی در نظر گرفت. وقتی مواد آلی وجود نداشته باشد یا سطح آن در خاک کم باشد هوموس پایدار نیاز غذایی را برطرف می­کند و این تنها با کمک گیاهان میکروسکوپی micro-flora  قابل حصول می­باشد. در عوض هوموس پایدار، تامپونی برای آب و PH خاک می­باشد.

 

کرم­های خاکی چه می­کنند؟

 

  زندگی بر روی کره خاکی بدون دوستان کوچکمان در زیر خاک تفاوت­های بسیاری خواهد داشت. کیفیت خاک­ها به سختی به حیات کرم­های خاکی وابسته است. سرانجام آن که خاک­های با کیفیت و سالم راه حلی برای قابل تحمل بودن محیط خواهند بود، لذا متعلق به ما می­باشند. خواص بیولوژیکی، شیمیایی ،و فیزیکی، برای رشد گیاهان، تعدیل و جداسازی سطح آب­های زیرزمینی و buffering (خنثی سازی) و detoxifying (سم زدایی) و Scrubbing مواد شیمیایی پرخطر، حیاتی می­باشد. در واقع خاک  مخزنی از تنوع زیستی است  که شاید وسعت آن فراتر از اکوسامانه­های زنده روی زمین باشد.

 

  کرم­های خاکی در خاک عملکردهای منحصر به فردی دارند. نقب­های بزرگ آن­ها اجازه می­دهد که آب باران به راحتی وارد خاک شود و میزان سرعت نفوذ آب در خاک افزایش یابد. این مانع از شستشوی خاک شده و به آب اجازه می­دهد تا وارد ناحیه ریشه­ها شود و مورد استفاده گیاهان قرار گیرد. نقب­های آن­ها همچنین اجازه می­دهد که ریشه­های گیاهان به راحتی از خلال خاک عبور کرده و به فضای جدیدی راه یابد، خاک­هایی که توسط کرم­های خاکی عمل آمده باشند دارای ساختار گل مانند پایداری هستند که احتمال جابجایی آن توسط باد کمتر است.

 

  نقش کرم­های خاکی به همان اندازه دارای ویژگی­های منفی نیز می­باشد. در مناطق خاصی گونه­هایی معرفی شده که بر سرکرم­های خاکی بومی رقابت دارند. این مسئله زندگی توفیق آمیز، بلکه بقای گونه­های بومی را با مشکل رو به رو می­سازد. لذا در بسیاری اوقات گونه­های بومی در مناطق مجزای کوچکی به سر می­برند. بسیاری از کرم­های خاکی که ما می­بینیم در اروپا معرفی شده­اند. این لزوما یک رویه منفی نمی­باشد، اما مشکلاتی را هم بدنبال دارد. یک مثال توده فضله­ای است  که مربوط به Lumbricus terrestris در غرب کانادا می­باشد که باعث شده خاک­هایی با موادی با منشاء آهکی چیره شوند. نقب زنی­های عمیق L.terrestris توده­های فضله سفت بهم چسبیده­ای می­سازد. این نقب زنی­ها، زیر- خاک (Subsoil) سفت را در معرض خشک و خیس شدن قرار می­دهد که این ماده را بسیار سخت کرده و از پیش بردن آن را در باغ­ها، پیست­های گلف، و چمن زارها با مشکل رو به رو می­سازد.

 

 

 

 

Earthworm Effects on the Environment

 Ordinarily| normal farming procedures stipulates the use of chemical analysis to determine the basic nutrient needs for the planted crop. The element which is not in sufficient supply in the soil for a certain crop is then applied in the form of chemical fertilizer. The microbial life in the soil is given little consideration. In countries with climatic extremes| this has led to regarding soil as a mere holding media for crop plants.

 

The bio-organic farmers priority is to increase the humus content in the soil. Rich in humus| the soil soaks up water and holds it more effectively| remains loose| aerated| and warm| and does not blow away or cake up. Further| it can better withstand the pressure of wheels and skid marks of farm machinery. Humus is a vast reservoir of all kinds of plant nutrients. It cannot be replaced by artificial means. In the living soil| the microbiological processes decompose crop residue and manure into plant nutrients and humus. They produce acid-sand release minerals for the benefit of the plants. Soil microbes have the ability to release P| K| Ca| Mg| Fe and S as well as other trace elements from various soil components.

G. Lienhard| instructor at the School of Agriculture in Ebenrain-Sissach (Switzerland) praises the earthworm: "The earthworm increases the nutrients in the soil significantly"

Soil tests taken at Ebenrain showed that worm ings had| on average| twice as much potassium as normal soil| with a maximum of 4.5 times as much. Soil that passed through the earthworm contains approximately seven times as much nitrogen. The earthworm| working as a "fine drainage maker" not only improves the water and air circulation in the soil| but also mixes organic and mineral substances. They are then the smallest fertilizer factories which keep working at no cost to the farmer. The work is done on the spot without fossil fuels and no transportation is involved. However| as with all life phenomena in the soil| they are susceptible creatures and will not survive the application of poisons and aggressive chemical fertilizer.

"It may be doubted whether there are many other animals which played so important a part in the history of the world| as have these lowly creatures".

There have been many studies on earthworms since Darwins observations. Most of these do not seem to agree over -How deep do earthworms dig? What is the length of burrows? etc.

We can be sure of one principle: If one digs and finds earthworms at 8 meters depth one can make a fair assumption that earthworms can be found at more than 8 meters depth| because of probability is very high that one did not dig out the deepest burrow there is.

To find the probabilities of burrow depth| we need a of statistical data concerning burrows-and this is impractical because of the wide distribution we would find (because of the variety in soil| climate and species).

There are many Families of earthworms. The most widely represented is Lumbricidae with over 160 species(2-30cm[1-12in.]|and the giant(up to 3 meters[10ft.]long )Australian Megascolecidae (Megascolides Australis)

Earthworms are generally feeding on organic matter that has started to decompose| mammalian dung and the deep burrowing species feed on soil (geophanous species)|some even feed on nematodes. It has been found that nematode population may decrease by as much as 60% when earthworms are added to soil.

Also microbes play an important part of an earthworms diet| and earthworms even prefer organic matter with high concentrations of microbial life. Some researchers suggest that some microorganisms are essential to earthworms.

Water is a major necessity of earthworms as they contain about 80% water| by weight and loose about 15% per day. If moisture is not available they will dig deep into the soil to find it. The water uptake is related to surrounding temperature. The generalized limits to earthworm activity are form 273K (32 degrees F) for the lower limit to 303K (86 degreesF) for the upper temperature limit.

EFFECTS ON THE ENVIRONMENT

Generally we can see the effects of earthworms on the environment in three ways:

1) Biological - microbial concentration

2) Chemical - mineral availability| organic matter decomposition

3) Physical - Burrows (aeration. etc.) s (mineral movement between horizons)

For sake of simplicity and because these three effects are so closely related let us consider the biological| chemical and physical effects of earthworms on their environment together.

The effects of earthworms on crop production vary widely from test to test. This not only because of species| crop and soil type but also the weather conditions at the time of test. For example| it has been shown that in orchards with high population of earthworms the trees have larger root systems by 40%. Yet yields are only 2% higher in these orchards. One would need to examine the stress resistance (yields in years of drought| ect.)of the orchards to find the true value of the earthworm effects on yields. Nevertheless yield increases as high as 900% have been observed on clover and 100% on wheat.

Often roots follow the burrows and feed on the more available nutrients in the immediate vicinity (within 2mm). An amazing fact is that roots often seek out the earthworm s. This happens even if the roots have to grow upward! The reason for this is that the earthworms (or the microbes present in their gut) have concentrated high amounts of growth factors and vitamins into the s.

The burrowing of earthworms helps bring up minerals to the A horizon from the B and C horizons. At the same time the lower horizons get enriched with the organic matter from the upper A and O horizon (see Soil Layers).This intermixing plus the increase of oxygen and water penetration to the lower horizons increases the depth of the top soil.

As much as a 2cm (1 inch) thick layer of subsoil may be brought to the surface per year by the burrowing of earthworms.

Another effect on the environment is that the s are always more neutral (closer to pH 7) then the surrounding soil. This helps neutralize the acids or alkali that may be present in the soil thereby optimizing the pH for the root development of majority of cultivated plants.

A mucosal substance rich in proteins lines the wall of the burrows. This substance in turn serves as energy source for microbes. The concentration of nitrifying microbes has been observed to be about 40% higher in the burrows then in the rest of the soil.

This means that where there are earthworms there is good soil. For that reason| the earthworm is an ideal tool with which to measure the quality of the soil. An Ebenrain "rule of the fist" is: When plowing if you can count 80 earthworms for every 10 steps in the furrow| then the soil is good."

SUMMARY

The important part of organic matter is its decomposition process. Ideally the first part of decomposition is carried out apart from the soil (pile composting).

As the organic matter is added to the soil the decomposition will yield valuable nutrients to the soil(mineralization)| these are in available form and are used by the plants. Clay plays an important roll as its layers provide spaces for microorganisms to function. Good structure in the soil provides the growing plants with needed nutrients and makes for a fast turnover of organic matter.

The other part of decomposition yields humus and in combining humic acids| with clay yields stable humus. This part of the soil is relatively static as its name "stable" implies. Stable humus in the soil is like a storehouse of nutrients that are accessed only in times of low decomposing organic matter. So one could see it as a buffer for nutrients. When no or low levels of organic matter are present stable humus supplies the needed nutrients. This can only be accomplished with the help of healthy micro-flora. In addition stable humus provides a buffer for water and pH in the soil.

 

Charles Darwin on earthworms.