1

Ekologiczne znaczenie

dżdżownic

Wykorzystanie dżdżownic

do bioindykacji środowiska

oraz do utylizacji odpadów organicznych

2

Ekologiczne znaczenie dżdżownic

1. Wstęp.
•

Typ: pierścienice (Annelida)

•

Gromada: skąposzczety (Oligochaeta)

•

Rodzina: dżdżownice (Lumbricidae)

Rodzina dżdżownic liczy ok. 250 gatunków, ale w glebach

użytków środkowej Europy powszechnie występuje 10-15, a
w glebach uprawnych tylko kilka.

Skład gatunkowy, liczebność i biomasa dżdżownic w glebie jest

bardzo zróżnicowana w zależności od uwarunkowań
ekologicznych.

Zwierzęta te żyją w glebach niezakwaszonych, są wrażliwe na

suszę i mróz, preferują gleby bogate w substancje

organiczne. Brak ich jednak w torfach, ze względu na niski ich

odczyn i na niedostateczny dostęp powietrza.

Na ogół biomasa dżdżownic w glebach ornych jest mniejsza niż

pod wieloletnimi roślinami, ale przy właściwym nawożeniu

organicznym nie spada poniżej 1 tony na ha.

Dżdżownice są więc znaczącym elementem życia biologicznego

gleby i wywierają istotny wpływ na jej żyzność i urodzajności.

Lumbricus rubellus

3

4

Ekologiczne znaczenie dżdżownic

1. Wstęp c.d.
•

W sprzyjających warunkach, np. w pryzmie kompostowej,

dżdżownice mogą rozmnażać się przez cały rok, wydając kilka

pokoleń. W warunkach polowych, gdzie występują okresy o
warunkach niekorzystnych (niskie temperatury w zimie, susza

w lecie), wpadają one w stan odrętwienia, podczas którego

leżą zrośnięte spiralnie w glebie na głębokości 20-60 cm. Już

lekki mróz -1; -2

o

C. jest dla nich śmiertelny.

Największy wpływ na wzrost dżdżownic, tempo składania

kokonów, okres inkubacji i liczby wylęgniętych młodych mają:

•

jakość pokarmu (pH, faza fermentacji, wilgotność, zawartość

procentowa celulozy, a przede wszystkim związków
azotowych),

•

jego obfitość.

W naturalnych warunkach dżdżownice żyją 2-3 lata, w

laboratoriach 15-20 lat.

Niesłuszny jest pogląd, że dżdżownice łatwo regenerują

utracone części ciała. Regenerować się może tylko część

tylna, gdzie nie są umiejscowione organy rozrodcze i siodełko.

5

2. Charakterystyka dżdżownicy hodowlanej

gatunku Eisenia foetida

Gatunek Eisenia foetida obejmuje 2 podgatunki: E. foetida foetida

(Sav) charakteryzującego wyraźnym prążkowaniem na stronie

grzbietowej i zabarwieniu z przewagą pigmentu fioletowego lub
brunatnego oraz E. foetida andrei

(Bouche), wyróżniającego się

jasno czerwonym jednolitym ubarwieniem, bez wyraźnego

prążkowania i mniejszą długością ciała.

Z uwagi na istnienie barier fizjologicznych i biochemicznych

podgatunki te nie krzyżują się ze sobą.

E. foetida

jest jednym z najbardziej rozpowszechnionym gatunków

na wszystkich kontynentach. Jest pospolita również w Polsce,

jej naturalnym siedliskiem jest ściółka lasów liściastych.

Występuje także w pryzmach kompostu, obornika i w wiejskich

śmietnikach. Do zasiedlania gruntów ornych jest mało

przydatna, wykorzystuje się ją do produkcji kompostu

koprolitowego. Określenie "kalifornijska" wynika stąd, że

właśnie w Kalifornii w latach 50-tych zapoczątkowano chów

tych dżdżownic.

"Koprolit" wywodzi się z gr. kopros = gnój oraz lithos = kamień,

skała.

6

3. Uwarunkowania życiowe dżdżownic

Dżdżownice są saprofagami, odżywiają się substancjami organicznymi

zawartymi w podłożu hodowlanym - najczęściej w oborniku lub
przekompostowanymi odpadkami organicznymi np. odpadkami

przemysłu spożywczego i rolnego, osadami ściekowymi. Pobierając

taką karmę wykorzystują żyjące w tym środowisku pierwotniaki i

bakterie. Przetrawiona paszę zwierzęta te wydalają w postaci

odchodów zwanych koprolitami, mającymi charakterystyczną,

gruzełkowatą postać. Gruzełki te tworzą humus koprolitowy -

ekologiczny nawóz organiczny.

Ilość pochłanianej karmy wynosi ok. 50% ich przyżyciowej masy ciała,

wynoszącej średnio 800 mg/1 osobnika, z czego ok. 40% zużywa na

potrzeby własnego organizmu, a pozostałe ok. 60% wydala w postaci

odchodów (koprolitów).

E. foetida

odżywia się selektywnie, preferując pokarm bogatszy w

związki azotowe.

Środowisko dla E. foetida powinno posiadać następujące parametry:
•

pH 6,5-7,5,

•

wilgotność ok. 85%,

•

celulozy ok. 65%,

• 10-20% związków białkowych (co odpowiada od 1,6% do 3,2% azotu

białkowego).

7

4. Humus koprolitowy

Humus koprolitowy w porównaniu z obornikiem wykazuje szereg korzystnych cech m.in.
•

wyższa koncentracja podstawowych składników nawozowych będących pokarmem

dla roślin oraz większa ich rozpuszczalność i przyswajalność,

•

korzystny wpływ na cechy fiz.-chem. wszystkich rodzajów gleb (struktura,

wilgotność, napowietrzenie, pH),

•

wprowadzenie dużej ilości mikroelementów dodatnio oddziaływających na

wszystkie typy gleb, a zwłaszcza na zdewastowane, zdegradowane; utrzymuje lub

podnosi ich żyzność,

•

powoduje wcześniejsze i lepsze ukorzenianie roślin,

•

przyspiesza tempo wzrostu i rozwoju roślin,

•

wzmaga odporność roślin na choroby,

•

eliminuje lub znacznie ogranicza stosowanie przemysłowych środków ochrony

roślin,

•

przyczynia się do uzyskania większych plonów, podnosi w nich zawartości soli

mineralnych, witamin oraz cukru,

•

wymaga mniejszej przestrzeni magazynowej, środków transportu i siły roboczej

ponieważ charakteryzuje się większą (4-8-krotną) koncentracją podstawowych trzech

składników pokarmowych (N, K2 O, P2O5),

•

nie wprowadza do gleby żadnej obcej niekorzystnej substancji chemicznej,

•

jest nowym, naturalnym organicznym nawozem ekologicznym,

•

jego wartość i przydatność równa się 3/10 - 4/10 obornika. Oznacza to, że 10 t

obornika można zastąpić 3-4 t nawozu koprolitowego.

Biorąc pod uwagę koszty jego produkcji, stosuje się go prawie wyłącznie do upraw

warzywniczych, sadownictwa oraz kwiaciarstwa. Tak uzyskane plony należą do

ekologicznych ("zdrowej żywności").

8

5. Żywienie dżdżownic hodowlanych

Dżdżownice karmi się odpadkami organicznymi o pH

ok. 7, dobrze rozdrobnionymi.

W stanie naturalnie świeżym ma zastosowanie

jedynie nawóz króliczy.

Obornik bydlęcy dopiero po okresie ustania wszelkich

procesów fermentacyjnych (5-12 do 18 m-cy).

Inne oborniki są mniej przydatne ze względu na

dłuższy okres leżakowania;

Nawozy drobiarskie nie nadają się na karmę dla

dżdżownic hodowlanych.

Pokarm dla dżdżownic nie może zawierać żadnych

szkodliwych substancji chemicznych (sól kuchenna,

pestycydy, detergenty, związki metali ciężkich).

9

6. Zasady hodowli

1. Hodowla systemem naturalnym - w pryzmach kompostowych o

wymiarach: podstawa 1,5m; szczyt 0,75; wysokość ok. 1 m i dł.

wg. warunków terenowych. Pryzmy izoluje się od podłoża

siatką ocynkowaną, bądź plastykową.

2. Hodowla w skrzynkach ekologicznych lub ażurowych kojcach.

Pierwsze stosuje się w gosp. ogrodniczych, drugie w

warunkach terenowych (działki, parki, lasy). Wymiary skrzyń

ekologicznych: dł. 100-200 cm; szer. 50-100 cm; wys. 35-45-60

cm. Dna pojemnika ma zapewniać odpływ nadmiaru wody (jest

perforowane lub wyłożone warstwą żwiru, żużlu).

3. Hodowle dla potrzeb domowych w skrzynkach ekologicznych o

min. wymiarach: 30-40 x 30-40 x 15-20 cm.

Namnażania siedlisk dokonuje się 3 razy w roku:
ok. 1 IV, ok. 1 VII i ok. 1 X.
Zależy to od ilości dżdżownic w siedlisku.
Wszystkie stadia rozwojowe tworzą tzw. "biomasę hodowlaną", od

jej poziomu zależy " moc produkcyjna siedliska".

10

7. Wykorzystanie dżdżownic do utylizacji odpadów

organicznych oraz do bioindykacji środowiska

Dżdżownice mogą być wykorzystywane do utylizacji

różnych odpadowych substancji organicznych.

Od przekompostowanych ekskrementów zwierząt

gospodarskich, poprzez pozostałości z produkcji

roślinnej, aż do osadów pochodzących z

oczyszczalni ścieków.

Pochodzenie humusu koprolitowego determinuje

jego stosowanie -

decyduje, czy należy go

wysiewać pod uprawę roślin spożywczych, czy

przeznaczyć do rewaloryzacji terenów

komunalnych, rekreacyjnych (humus pochodzący

z utylizacji przemysłowych odpadów

organicznych , zawierających niekorzystne
substancje organiczne).

11

7. Wykorzystanie dżdżownic do utylizacji odpadów

organicznych oraz do bioindykacji środowiska

Propozycja wykorzystania dżdżownic jako wskaźników

zagrożenia środowiska metalami ciężkimi napotyka na

pewne trudności, gdyż kumulacja w przypadku niektórych

metali zależy od ich wieku, rozmiarów i rodzaju pokarmu.

Stanowią one już jednak jeden z podstawowych obiektów

testowych przyjętych przez mi międzynarodową organizację

do badań i oceny zagrożeń środowiska uwzględnianych

przy rejestracji pestycydów.

Wykazano, że najbardziej toksycznymi metalami dla

dżdżownic są: kadm, nikiel, miedź, cynk i ołów. Cd, Pb i Zn

występujące w glebie są koncentrowane przez dżdżownice,
a Cu i Ni

nie, ale ich ilości w ciele dżdżownicy zależą

głównie od koncentracji glebowych.

12

7. Wykorzystanie dżdżownic do utylizacji odpadów organicznych oraz do

bioindykacji środowiska

Koncentracja kadmu

w tkance może być regulowana w jakiś

sposób przez dżdżownice, ale zależy również od koncentracji
cynku w glebie (Beyer i wsp., 1982)

W glebach traktowanych metalami ciężkimi pokazują, że

dżdżownice akumulują również Cr i Hg. Koncentracje Hg i Cr

w odchodach pierścienic zwiększają się wraz ze zwiększeniem

dawek ścieków, ale stałe koncentracje tych elementów w ich

ciele dowodzą, że nie są one bio-dostępne.

Koncentracje Cd, Cu i Zn

w dżdżownicach zwiększają się,

podczas gdy Se

zmniejsza się wraz ze wzrostem dawek

ścieków. Organizm dżdżownic ma możliwość usunięcia
nadmiaru magnezu i strontu

13

7. Wykorzystanie dżdżownic do utylizacji odpadów organicznych

Potencjalna rola Eisenia foetida

w przyspieszeniu rozkładu

ścieków kanalizacyjnych i stabilizacji jest bezpośrednio

powiązana z procesem rozkładu tlenowego i zawartością

wilgoci. Mimo, że rozkład tlenowy może być stymulowany przez
Eisenia foetida

poprzez zwiększenie powierzchni wydalin i stąd

może stymulować penetrację tlenu i wzrost mikrobów, to ten

wpływ nie będzie "działał" w warunkach beztlenowych.

Przy stosunkowo niskich stężeniach miedzi, niklu, ołowiu i cynku

hodowane osobniki są zdolne do wzrostu, jednak tracą

zdolność rozmnażania się. Ogranicza to znacznie stosowanie

odpadów o dużej zawartości metali ciężkich w przemysłowych
hodowlach.

Do nawożenia roślin uprawnych wykorzystuje się osady ściekowe.

Ze względu na wysoką zawartość azotu i fosforu są one

doskonałymi nawozami, jednak trzeba przestrzegać pewnych

warunków ograniczających ich stosowanie.

14

Dopuszczalne zawartości metali ciężkich (mg/kg s.m.)
w glebach nawożonych ściekami (Gorlach,

1993).

Metal Gleby

lekkie

Gleby
średnio-
ciężkie

Dopuszczalna zawartość w
osadach użytkowanych
rolniczo wg. Instytutu
Chemii Rolnej

i Gleboznawstwa

we Wrocławiu

Cd
Cr
Cu
Ni
Pb
Zn

3
100
50
30
50
200

3
300
100
100
100
300

< 20
<500
< 800
< 100
< 500
< 2000

15

Zagrożenia zdrowia człowieka przez

metale ciężkie

Z powodu potencjalnego zagrożenia zdrowia człowieka

przez metale ciężkie proponowano, aby w obliczeniu

dawek nawozowych osadu brać pod uwagę stężenie

najbardziej szkodliwego pierwiastka, jednocześnie

należy uwzględnić skażenie fauny glebowej, przede

wszystkim dżdżownic.

Nawozy koprolitowe powstałe w wyniku utylizacji

przemysłowych odpadów organicznych i osadów

pochodzących z oczyszczalni ścieków, zawierających
niekorzystne substancje chemiczne, w tym metale

ciężkie, należy przeznaczyć do rewaloryzacji terenów

komunalnych, hałd i obszarów rekreacyjnych.

16

7. Wykorzystanie dżdżownic do bioindykacji środowiska

Dżdżownice są ważną i liczną grupą zwierząt glebowych.

W ciągu ostatnich lat obserwuje się wzrost
zainteresowania nimi jako doskonałymi bioindykatorami.

Spełniają one wszystkie warunki stawiane żywym

organizmom w testach biologicznych:

• są łatwo dostępne,
• obficie występują,
• szybko się rozmnażają
• i są bardzo wrażliwe na zmiany warunków środowiska.
Najczęściej wykorzystywane są jako bioindykatory

skażenia gleb metalami ciężkimi, pestycydami,
związkami syntetycznymi, substancjami
ropopochodnymi, rozpuszczalnikami.

17

Przeprowadzane testy są zazwyczaj oparte na określeniu

procentu śmiertelności, wpływu na biomasę oraz
reprodukcję dżdżownic umieszczonych w sztucznym
podłożu o określonym składzie zawierającym toksyczne
substancje w różnych stężeniach.

Substancje chemiczne uważane za średnio- lub względnie

toksyczne dla ssaków okazały się bardzo toksyczne dla
dżdżownic i innych bezkręgowców glebowych.

Dżdżownice mogą kumulować w ciele wysokie stężenia

metali - Dendrodrillus rubidus i Lumbricus rubellus
stężenia Pb 6600



g/g. Wysokie stężenia metali w

dżdżownicach mogą być toksyczne nawet dla
odżywiających się nimi zwierząt - czyli wpływać na
łańcuchy troficzne.

18

Różne gatunki dżdżownic żyjących w tej samej glebie mogą zawierać

w ciele różne stężenia metali. Jest to związane z faktem istnienia
wśród dżdżownic grup ekofizjoologicznych:

• epigees - gatunki żyjące w ściółce nie kopiące głębokich korytarzy,

odżywiające się ściółką,

• endogees - gatunki kopiące poziome korytarze w mineralnej glebie,

odżywiające się rozdrobniona materią organiczną,

• aneciques - gatunki kopiące głębokie, pionowe korytarze,

zbierające pokarm na powierzchni gleby.

Dżdżownice zamieszkujące to samo siedlisko, ale należące do różnych

gatunków mogą odżywiać się różnym pokarmem: rozdrobnioną
materią organiczną lub opadłymi liśćmi Dlatego tez pobierają metale
w różnym stężeniu i w różnej formie. Pomiędzy gatunkami
występują również różnice w aktywności gruczołów wapiennych
biorących udział w detoksykacji metali.

19

Metale stwierdza się w różnych tkankach dżdżownic Miejscem silnej akumulacji

zwłaszcza ołowiu i kadmu jest tkanka chloragogenowa otaczająca jelito, wysokie
stężenia metali można zaobserwować również w zwoju głowowym.

Pobieranie i usuwanie metali z ciała dżdżownic:
Pobierane wraz z pokarmem metale są asymilowane przez komórki jelita. Stąd część jest

kumulowana w otaczającej przewód pokarmowy tkance chloragogenowej, a część
wraz z krwią przenoszona jest do innych tkanek (mięśni, gruczołów wapiennych i
innych).

Z organizmu metale mogą być usuwane różnymi drogami:
•

poprzez usuwanie z komórek nabłonka jelita do światła jelita,

•

trwałe magazynowanie w tkance chloragogenowej,

•

czasowe magazynowanie w tkance chloragogenowej, a następnie usuwanie do płynu
celomatycznego, skąd mogą być usuwane przez nefridia, albo otwory grzbietowe,

•

trwałe magazynowanie w guzkach z odpadkami, w których mogą być
przemieszczane do końca ciała i magazynowane w brązowych ciałach, a następnie
usuwane przez autotomia ostatnich segmentów,

•

z gruczołów wapiennych do światła jelita.

Skażenie metalami może indukować zmiany powodujące, ze pewne populacje, czy

gatunki będą odporniejsze. Zmiany te mogą mieć wpływ na skład gatunkowy zwierząt
na terenach skażonych.

1
2
3
4
5

Odcinek

przedgębowy

Otwór gębowy
Jama gębowa
Gardziel
Przełyk

1
2
3
4
5

Przełyk
Wole
Żołądek
Jelito
Komórki chloragogenowe

http://lumbricidae.w.interia.pl

20

Zawartość metali w dżdżownicach i glebie

(



g/g s.m.)

Gatunek

Metale

Pb

Zn

Cd

Lumbricus terrestris
Allobophora caliginosa
Allobophora chlorotica
Allobophora longa
Allobophora rosea
Gleba

43
63
83
74
77

147

1398

721
696

1196

634
617

55
63
55
39
49
10

21

Stężenie (



g/g s.m.) metali w różnych tkankach u

Dendrodrillus rubidus

Tkanka

Metale

Pb

Zn

Cd

gardziel
mi

ęśnie

pęcherzyki nasienne
zwój głowowy

22
20
85

100

5
3
6

17

8

13
24

5

22

23

Istnieją 3 różne metody laboratoryjne określające

toksyczność środków chemicznych dla dżdżownic:

• test kontaktowy z użyciem papieru filtracyjnego



testowanie toksyczności kontaktowej (skórnej) poprzez
umieszczanie organizmów na papierze filtracyjnym
zwilżonym środkami chemicznymi

• test z użyciem sztucznego podłoża



ocenia

toksyczność kontaktową (poprzez skórę) i pokarmową,
dżdżownice są umieszczone w sztucznym podłożu
złożonym z piasku, minerałów ilastych i torfu

• test „przykładowa gleba” ocenia toksyczność j. w. lecz

podłoże stanowi - dwutlenek krzemu (krzemionka), woda
i szklane kulki.

24

Przykład testu sztucznego podłoża:

Test ISO/DIS 11268-2 -

określający wymagania odnośnie:

• testu wstępnego, na podstawie którego określa się

stężenia testowanych preparatów,

• organizmu testowego - dżdżownica Eisenia foetida Sav.,

osobniki dojrzałe z dobrze wykształconym siodełkiem

• podłoża - utworzonego z torfu sfagnowego, iłu i piasku

kwarcowego zmieszanych w stosunku 1:2:7, w
poszczególnych składnikach należy oznaczyć zawartość
suchej masy (%) i wilgotność aktualną (%), a w
uzyskanym podłożu - pojemność wodną i pH,

25

• warunków przeprowadzania doświadczenia:
• temperatura powietrza w granicach 20

o

C



2

o

C,

• oświetlenie o iluminacji stałej równej 400 lux,
• kontrolowany cyklem - światło:ciemność = 12 h : 12 h,
• kontrola dżdżownic w 1, 28 i 56 dniu od założenia

doświadczenia - w 1 i 28 dniu dorosłe dżdżownice są
ważone i liczone, po 4 tygodniach określa się także ich
aktywność życiową, śmiertelność dorosłych osobników a
żywe usuwa, w 56-tym dniu liczy się ilość kokonów oraz
młodych dżdżownic.

26