Фауна почвы

Почва, ее фауна и способы сбора этой фауны могли бы сами по себе составить предмет целой книги, и многие энтомологи посвящают себя полностью только этому. Дело в том, что вся энтомофауна почвы в соединении с микрофауной и микрофлорой играет важную роль в процессах распада остатков растений и образования гумуса (перегноя). Правильное понимание явления "гумификации" все в большей степени становится основной задачей агронома.

Автоматизированная ловушка Берлезе - Тюльгрена. Проба почвы нагревается термостатом, и все факторы, играющие роль при отборе образца, можно контролировать гораздо строже, чем в старых моделях

К сожалению, техника сбора насекомых из почвы встречает немало трудностей. Множество мелких насекомых застревает между комочками земли, поэтому техника сбора насекомых зависит от типа почвы. Одни исследователи пытались разрушить структуру почвы, обрабатывая ее различными способами, после чего извлекали из нее всю фауну посредством ряда повторных промывок и просеиваний. Другие авторы старались усовершенствовать аппарат, почти столь же ненадежный, как и сачок, - коллектор Берлезе. Это одно из тех священных чудовищ, какие притаились во всех экологических лабораториях. Коллектор похож на гигантскую воронку, закрепленную в штативе с сосудом, имеющим внизу отверстие. Образец исследуемой почвы кладут на решетку в верхней части воронки и включают над ней электрическую лампочку или любой другой излучатель тепла. Что будут делать при таких обстоятельствах насекомые, ясно: гонимые жаром, они могут лишь перемещаться из верхних слоев почвы во все более и более глубокие, а затем все дальше, дальше - сквозь решетку в воронку и, наконец, в подставленный под нее сосуд. Теперь остается сосчитать их, описать и составить ученое сообщение о фауне почвы и ее вариациях.

Усовершенствованный Макфэдьеном аппарат для изъятия членистоногих из почвы. В парафиновом нагревателе (а - на рисунке показан его разрез) отопление (б) устроено так, что горячий воздух идет по пути, обозначенному стрелками. Аппарат имеет круглую форму, и горячий воздух проходит над всеми каналами (в), содержащими пробы почвы (г) в трубках (д). Насекомые, убегая от жары и сухости, падают сквозь металлическую сетку (е) в трубки (ж) (см. предыдущий рисунок)

А какова ценность этих сообщений? Не стоит бояться правды - почти нулевая, по крайней мере в плане количественном, который главным образом интересует эколога. Ибо как только скептики приступили к оценке данных, полученных при помощи коллектора Берлезе, с количественной точки зрения, так сразу все рухнуло. Какой крах! Оказывается, есть насекомые, которые вовсе не спускаются вниз сквозь прогреваемую землю, они застывают в неподвижности, скованные "термическим оцепенением", и погибают не шелохнувшись. А хуже всего то, что эти же насекомые прекраснейшим образом спускаются, но в почве другого типа, или в слегка модифицированном аппарате Берлезе, или при другом режиме прогревания.

В 1953 г. Макфэдьен попытался внести в коллектор Берлезе кое-какие изменения. Он взял небольшие пробы почвы, избегая всякого уплотнения, которое могло бы снизить подвижность насекомых, и перевернул образец на решетке так, что нижний слой земли оказался сверху. В результате землероющие насекомые, которые при нормальных обстоятельствах находятся в земле глубже остальных, должны проделать путь через весь лежащий в воронке слой, и они смогут это сделать, а неземлероющим, живущим обычно на поверхности, придется проползти какие-нибудь миллиметры. Бесспорно, переворачивание образца почвы - прием весьма хитроумный. Ну, а насекомые? Поступают ли они действительно так, как хотелось бы Макфэдьену? Он, во всяком случае, утверждает, что сбор насекомых получается такой же, как по методу флотации, о котором мы ниже расскажем, хотя и признает, что многие ногохвостки, так же как и многие клещи, неуловимы.

С тех пор немало усовершенствований предлагали и другие авторы. Мерфи (1958), например, советовал помещать в коллектор только тонкие срезы земли, предварительно снимая растительную подстилку: если не сделать этого, насекомые будут спускаться очень медленно.

Истина, по-видимому, заключается в том, что каждая группа микрочленистоногих и каждый тип почвы требуют разработки специальной техники исследования.

Здесь уместно было бы задать себе вопрос: так почему же упрямые исследователи продолжают неуклонно совершенствовать аппарат, самый принцип которого, очевидно, порочен? Потому же, почему не вышел до сих пор из употребления сачок, а также потому, что при помощи этого метода легко получить вполне осязаемые результаты. Весьма впечатляющее зрелище - выстроившиеся гуськом штук двадцать коллекторов Берлезе, которые без сучка, без задоринки "дистиллируют" насекомых в целую батарею склянок. И до чего же не хочется признавать, что цифры, добытые с такой легкостью, не представляют никакой ценности! А ведь если вы отречетесь от метода Берлезе, то что же останется вам, кроме наскучившего метода флотации?

Аппарат для изъятия мелких членистоногих из воды, почвы или растительности. А - изгнание из почвы с помощью водяной струи; а, б, в - сита различной частоты; г - сосуд для отстаивания осадка, передвигающийся вдоль оси д, е - камера, откуда вода выливается в трубку ж для последнего процеживания через шелковое сито. В - флотационная камера, в которую вводят членистоногих, собранных на сите; через трубку снизу подаются жидкость надлежащей плотности, вроде раствора сернокислого магния, и одновременно с ней пузырьки воздуха. В - извлечение животных из растительности; содержимое трубки ж переносят в сосуд I и, постепенно встряхивая последний, вводят туда же бензол. Растения остаются, а животные всплывают и попадают во внешний сосуд II (по Солту)

Извлечение членистоногих из почвы по месту Д' Агиляра, Бенара и Бессара. Слева - сортировка по плотности, справа - фильтр, применяемый для сбора образцов (по Шовену)

Правда, он более надежен, но, чтобы его окончательно доработать, нужно запастись терпением и проделать еще немало исследований. Труднее всего разрушить структуру почвы - она должна состоять из мельчайших крупинок, чтобы ни одно членистоногое не могло в них притаиться. Солт уверяет, что для этого достаточно заморозить землю до -12°, после чего вся масса подогретой земли легко образует в воде взвесь, поддающуюся флотациям и фильтрованиям, а в них-то и заключается основа метода. Надо только в момент флотации прибавить бензол, который смачивает кутикулу насекомых и не смачивает обломки растений; благодаря этому насекомые оказываются в бензоле, а растения плавают на границе между водой и бензолом. Если в этот момент создать вакуум, пузырьки воздуха, помогавшие растениям держаться на воде, будут удалены, и растительная масса опустится на дно. Сбор насекомых таким образом значительно облегчится; Солт собрал 260000 особей там, где классическими методами удавалось получить только 900.

У трех французских ученых, Д'Агиляра, Бенара и Бессара, появилась мысль, очень простая, но тем не менее, кажется, ни у кого дотоле не возникавшая: раз речь идет о том, чтобы разрушить структуру почвы, то неплохо было бы обратиться за советом к соответствующим специалистам - наверняка они могут кое-что сказать по этому поводу. И действительно, при исследовании почв уже давно применяют метод Демолона: замачивание почвенных проб в 1%-ном лимоннокислом натрии (цитрате натрия), в котором комочки земли разрушаются с величайшей легкостью. Д'Агиляр и его сотрудники стали промывать почвенные пробы в баке, оборудованном очень мелким фильтром, отделяющим все частицы, меньшие по размеру, чем самые мелкие из разыскиваемых насекомых. После нескольких фильтраций сквозь ряд сит с постепенно увеличивающимися ячейками материал пропускают через "сепаратор", содержащий жидкость повышенной плотности, что позволяет отделить минеральные элементы. И еще один важный момент, о котором думали доселе лишь немногие,- эталонирование метода. Трое исследователей провели его, вводя в почвенную пробу "посторонних" членистоногих, и каждый раз этих насекомых удавалось обнаружить.

Автоматическая сортировка

Но все эти методы - и те, что предназначаются для почвенной фауны, и те, что рассчитаны на фауну травянистого слоя,- требуют непомерно долгого и утомительного подсчета насекомых, над которым должна корпеть целая армия технических сотрудников. В этом одна из причин, которые ограничивают и всегда будут ограничивать развитие экологии, во всяком случае до тех пор, пока не будет найдена возможность автоматизировать подсчет.

И это совсем не такая несбыточная фантазия, как может показаться. Ведь среди множества признаков, отличающих один вид от другого, есть такой признак, как плотность, и о нем-то обычно забывают. Бактериологам удается весьма успешно разделять бактерий по видам, помещая их во взвешенном состоянии в жидкости надлежащей плотности. Таким именно способом Зейнхорст, например, классифицировал нематод по отдельным видам. Фэй и Морленд выделили в культуре комаров представителей разного пола и возраста. Для этого они дали культуре стекать между двумя стеклянными пластинками, сложенными под углом, который можно отрегулировать так, что для пропускания одного литра жидкости потребуется 45 секунд. Особи различных полов и разных стадий располагаются тогда полосами, лежащими одна над другой, и их постепенно снимают у нижнего края. Лoy и Дромгул (1956) пошли дальше и разработали электронный счетчик для тлей, пребывающих во взвешенном состоянии в жидкости; такой счетчик можно приспособить и для других видов насекомых.