 |
Главная |
Почва, ее состав и строение
 2018-06-29 |
 690 |
 Обсуждений (0) |
из
5.00
|
Почвообразование происходит сверху вниз, с постепенным затуханием интенсивности процесса. В умеренной зоне он затухает на глубинах 1,5–2,0 м. Этой величиной и определяется мощность (толщина) почв в умеренной зоне [11, с.72].
Изменяется не только интенсивность, но и характер почвообразовательного процесса, что отражается в почвенном профиле, в нем выделяются три горизонта: перегнойно-аккумулятивный или гумусовый А, вмывания (иллювиальный) В и материнская порода С (рис. 14).
Горизонт А определяет плодородие почв. Мощность его от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. В нем аккумулированы, в основном в горизонте А, питательные вещества для корневой системы растений и почвенная биота, но уже в горизонте А2 происходит выщелачивание и вымывание солей, органических коллоидов и т.п., которые переносятся, вмываются в горизонт В – иллювиальный. Здесь органические вещества переработаны редуцентами в минеральной форме, и происходит накопление карбонатов, гипса, глинистых минералов и др. Этот горизонт постепенно переходит в материнскую породу С.
Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины. Идеальная почва должна содержать приблизительно равные количества глины и песка с частицами промежуточных размеров. В этом случае образуется пористая, крупчатая структура, и почва называется суглинками. Средне- и мелкоструктурные почвы (глины, суглинки, алевриты) обычно более пригодны для роста растений благодаря содержанию в достаточном количестве питательных веществ и способности удерживать воду.
К основным типам почв на территории России относятся черноземы, подзолистые, дерновоподзолистые, подзолисто-болотные, болотные, серые лесостепные, пойменные, солончаки, солонцы, солоди и др. Каждому типу почв соответствует определенный животный мир и определенная растительность. Отмирающие или уже отмершие организмы или их части накапливаются на поверхности и внутри почвы, образуя органическое вещество. В зависимости от биоклиматических условий в разных районах Мировой суши поступление мертвого органического вещества колеблется от 1,0 до 25,0 т/км2 в год. Суммарная масса ежегодно отмирающего органического вещества близка к 125×106– 130×106 т.
Рис. 14. Обобщенный почвенный профиль
Органическое вещество почвы, состоящее из отмерших остатков растений и животных, называют гумусом.
Отмирающие части растений поступают в почву в виде ежегодного опада. Об интенсивности переработки растительных остатков мезофауной и микроорганизмами в почвенный гумус можно судить по соотношению количества мертвого органического вещества на поверхности почвы к его ежегодному поступлению на поверхность. По данным Л.Е. Родина и Н.И. Базилевич, это соотношение имеет наиболее высокое значение (90) в тундровых ландшафтах. Это означает, что полная переработка годового опада растительности растягивается на 90 лет, а биологический круговорот химических элементов сильно заторможен. В ландшафтах степей это соотношение равно 1,0-1,5, т.е. преобразование опада совершается в течение года. В пустыне это происходит еще быстрее, так как растительные остатки на почве практически отсутствуют.
Укажите, за какой период происходит переработка растительных остатков в таежных, широколиственных, экваториальных лесах…
[1] 20 – 30 лет; 3 – 4 года; многократно на протяжении одного года;
[2] 50 – 60 лет; 7 – 10 лет; 4 – 5 лет;
[3] 5 – 10 лет; 3 – 4 года; за 1 год;
[4] 20 – 30 лет; 7 – 10 лет; многократно на протяжении одного года.
Обратите внимание – в лесных сообществах числовые значения рассматриваемого соотношения зависят от гидротермических условий и длительности теплового сезона.
3.9. Органические вещества почвы
Итогом процессов, происходящих в почвенной экосистеме, является гумус – органическое вещество почвы, результат взаимодействия живых организмов и материнской породы [15, с.215].
Количество гумуса в зональных типах почв тесно связано с географическими условиями. Так, содержание гумуса увеличивается от таежных подзолистых почв (2,5–4 %) на юг к серым лесным (4–6 %) и далее к черноземам (10–15 %), а затем закономерно уменьшается в каштановых почвах сухих степей (2–4 %) и в сероземах пустынь – до 1–2 %. Толщина гумусова слоя у черноземов на равнине может достигать 60–100 см, а у лесных почв – 10–30 см. Тонкий гумусовый горизонт имеют горные почвы, называемые неполноразвитыми.
Состав почвенного гумуса динамичен: он непрерывно обновляется в результате разложения и синтеза его компонентов.
В органическом веществе почвы различают следующие три главные группы форм. Первую группу составляют почти не разложившиеся или слаборазложившиеся остатки преимущественно растительного происхождения. Они образуют лесные подстилки, степной войлок. Это так называемый грубый гумус. В нем под микроскопом хорошо видны все детали растительной ткани – конфигурация клеток, толщина их оболочек и др. Наименее стойкие ткани разрушены.
Ко второй группе относятся остатки, образующие рыхлое черное вещество. Только под микроскопом видно, что это вещество состоит из измельченных и сильно измененных растительных остатков, обильно пропитанных новообразованными органическими соединениями. Такая форма почвенного органического вещества называется модер.
Третья группа состоит из специальных органических образований, не обнаруживающих следов строения растительных тканей и составляющих собственно гумус. Это – аморфные скопления от хорошо прозрачных светло-желтых до плохо прозрачных темнобурых. В одних почвах гумусовые вещества диффузно распределены в почвенном матриксе, в других – склеивают мелкие минеральные частицы, образуя гумус типа муль.
Перечисленные формы почвенного органического вещества образуются в условиях хорошей аэрации. При длительном водонасыщении почвы деятельность мезофауны и аэробных микроорганизмов подавляется. Вследствие этого преобразование растительных остатков сильно замедляется. В таких условиях из остатков гидрофильных растений, главным образом мхов, образуется торф. Его характерные черты: слабая разложенность растительных осадков (менее
30 %) и волокнистое строение, благодаря преобладанию мхов среди растений – торфообразователей. Органическое вещество почвы, состоящее из торфяных компонентов, называется гумусом типа мор. Между рассмотренными формами почвенного органического вещества существуют постепенные переходы.
Гумусовые вещества – это гетерогенная полидисперсная система высокомолекулярных азотосодержащих ароматических соединений кислотной природы, которые представлены гуминовыми кислотами, фульвокислотами и негидролизуемым остатком или гумином. Деление гуминовых веществ на эти группы было основано на способе выделения их из почвы. Гумусовые кислоты – особый класс соединений с переменным составом. В пределах этой группы гуминовые кислоты и фульвокислоты сохраняют общий принцип строения. Гуминовые кислоты хорошо растворяются в щелочных растворах, слабо растворяются в воде и не растворяются в кислотах. Структурная ячейка гуминовых кислот из дерново-подзолистой почвы имеет вид С173Н183О86N11, из чернозема – С73Н61О32N4. Элементарный состав гуминовых кислот в процентах по массе составляет: углерода – 50–62; водорода – 2,8–6,6; кислорода – 31–40; азота – 2–6.
Химическая и биологическая активность гуминовых кислот обусловлена высоким содержанием и большим набором двойных С = С связей, хиноидных С = О и фенольных группировок, кислородсодержащих функциональных групп, таких как карбоксильные группы СООН-, фенольные и спиртовые гидроксогруппы ОН-, альдегидные группировки, а также аминогруппы NH2+. Реакционная способность гуминовых кислот связана с карбоксильными и фенолгидроксильными группами, водород которых может замещаться другими катионами. В почве обычно присутствуют не свободные гуминовые кислоты, а их соли: гуматы кальция, магния и др. Часть водорода функциональных групп замещается комплексными катионами типа Fe(OH)2 и т.п. В результате образуются внутрикомплексные соединения – хелаты железа, алюминия и других металлов.
Фульвокислоты имеют похожее строение, но в них боковые цепи преобладают над ядром. Содержание карбоксильных и фенолгидроксильных групп больше, чем у гуминовых кислот. Структурная ячейка фульвокислот из дерново-подзолистой почвы – С270Н318О206N16, из чернозема – С260Н280О177N15. Элементарный процесс по массе составляет: углерода – 41–46; водорода – 4–5; азота – 3–4. Содержание кислорода зависит от количества углерода, но его больше, чем в гуминовых кислотах. Фульвокислоты растворяются в воде, растворы имеют сильнокислую реакцию (рН 2,6–2,8).
В групповом составе гумуса выделяют негидролизуемый остаток гумина. Гумин представляет собой совокупность гуминовых и фульвокислот, прочно связанных с минеральной частью почв, а также трудноразлагаемых остатков растений: целлюлозы, лигнина, углистых частиц.
Выделите основное отличие гуминовых веществ от негуминовых…
[1] образуются из соединений, входящих в состав живых растений и животных; разлагаясь выделяют двуокись углерода, воду и аммиак;
[2] энергия, образующаяся при распаде, используется почвенными организмами;
[3] распад сопровождается полной минерализацией элементов питания;
[4] в результате жизнедеятельности микроорганизмов перерабатываются в новые высокомолекулярные соединения.
Почвенная биота
Почвенная биота – это вся совокупность живых обитателей почвы. Синоним – термин «эдафон», введенный немецким биологом Р. Франсе для обозначения совокупности организмов, обитающих в почве и представляющих замкнутое сообщество [7, с.118].
Почвенные микроорганизмы играют важную роль в почвообразовании, формировании плодородия почвы и в круговороте веществ в природе. Почвенные микроорганизмы могут развиваться не только непосредственно в почве, но и в разлагающихся растительных остатках.
Несмотря на то, что число микроорганизмов в 1 дм3 почвы измеряется миллионами, в общей массе они составляют только 5 % суммарного количества органических веществ (см. рис. 13).
По общей массе почвенные микроорганизмы составляют большую часть микроорганизмов нашей планеты: в 1 г чернозема их содержится до 10 млрд. или до 10 т/га. Среди других почвенных компонентов биота – самый динамичный, она наиболее быстро реагирует на поступающие извне воздействия. Сообщества почвенных организмов – это интегральный показатель функциональных свойств почвы и индикатор ее состояния.
Деструкция растительных остатков производится многочисленными беспозвоночными, обильно населяющими верхние горизонты почвы, богатые органическим веществом. Наибольшая часть массы почвенных беспозвоночных приходится на дождевых червей (40–50 т/км2) и членистоногих (до 10–30 т/км2). О их деятельности свидетельствуют данные о том, что дождевые черви на 1 км2 лиственного леса могут переработать за сезон около 150 т опавших листьев и перемешать продукты деструкции с минеральной массой, в 10 раз большей (М.А. Глазовская, 1981 г.).
Ответственная роль принадлежит микроорганизмам: бактериям, актиномицетам, грибам, водорослям, простейшим. Огромное количество и видовое разнообразие свидетельствуют, что почва является самой благоприятной средой их обитания.
Одной из главных групп почвенных микроорганизмов являются бактерии. Их количество колеблется от 0,5×106–0,8×106 в 1 г вещества подзолов до
2×106–2,5×106 экземпляров в 1 г черноземов, что соответствует примерно 2 и 6 т живой массы на площади в 1 га. По мнению Г.А. Заварзина (1984 г.), в общей массе почвенных бактерий связано 6×109 т углерода, что соответствует примерно 12×109 т сухого органического вещества. Бактерии преимущественно состоят из белков, в подчиненном количестве присутствуют липиды. Среднее содержание главных элементов в бактериях (в % сухого органического вещества): С – 54,0; О – 23,0; N – 9,6; H – 7,4; Mg – 0,70; Ca – 0,51; Na – 0,46; P – 3,00; S – 0,53 (по данным Х. Боуэна, 1966 г.).
В биогеохимических процессах, обусловленных жизнедеятельностью почвенных бактерий, участвуют огромные массы химических элементов. Так, автотрофные азотфиксирующие бактерии, обладающие способностью поглощать и связывать молекулярный азот из атмосферы, аккумулируют от 44×106 до 175×106 т/год азота.
Особо важное значение имеет деятельность гетеротрофных бактерий, участвующих в трансформации органического вещества вплоть до конечного продукта его биохимического окисления – углекислого газа. Не менее ответственная роль принадлежит актиномицетам и грибам, которые разрушают наиболее устойчивые компоненты растительных остатков – клетчатку и лигнин. Содержание актиномицетов весьма велико и часто измеряется миллиардами экземпляров в 1 т почвы.
Огромная поверхность в единице объема почвы, обилие органических остатков, постоянное присутствие капиллярной влаги и наличие кислорода в газовой фазе – все это способствует активной микробиологической деятельности.
К мезофауне почвы (см. рис. 13) относятся нематоды, энхитреиды, микроартоподы (клещи и ногохвостки). Микроартроподы и энхитреиды исчисляются тысячами на 1 м2, нематоды – миллионами. Питаются в основном детритом и бактериями. Это – совокупность сравнительно мелких, легко извлекающихся из почвы, подвижных животных. Клещи и насекомые нередко являются хищниками. Отдельные виды нематод паразитируют в корнях растений, зачастую сильно их повреждая.
К макрофауне принадлежат крупные насекомые, их личинки, дождевые черви, а также роющие позвоночные: кроты, суслики, слепушонки, мыши, полевки и др. Роющие животные могут уходить из слоев, где возникает неблагоприятная обстановка. К зиме и в засуху они концентрируются в более глубоких слоях, большей частью в нескольких десятках сантиметров от поверхности.
В почве есть болезнетворные организмы. Многие из них связаны с определенными типами почв. Так, гистоплазмоз вызывается паразитическим грибком Histoplasma capsulatum. В почве могут находиться возбудители брюшного тифа, дизентерии, бруцеллеза, многих глистных заболеваний. Наибольшая смертность от холеры связана с заболоченными почвами пойм рек Западной Индии.
По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три экологические группы: геобионты, геофилы и геоксены.
Дайте описание геобинтов…
[1] животные, постоянно обитающие в почве. Весь цикл их развития протекает в почвенной среде. Это такие, как дождевые черви, многие первично-бескрылые насекомые;
[2] животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. Во взрослом же состоянии – это типичные наземные обитатели (жуки, комары-долгоносики, саранчовые);
[3] животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища. Из насекомых таракановые, полужестокрылые жуки;
[4] грызуны и другие млекопитающие, живущие в норах.
Биосфера – самая молодая и самая динамичная часть Земли[2]
Биосфера – это среда нашей жизни, это та природа, которая нас окружает.
В.И. Вернадский
Биосфера (от греч. bios – жизнь) занимает определенную ограниченную область, охватывающую все три сферы планеты: верхнюю часть земной коры, гидросферу и часть атмосферы. Все оболочки Земли населены живыми организмами и подвергаются их воздействию.
По словам В.И. Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом».
Биосфера – самая динамичная сфера Земли. По современным оценкам, биомасса всего земного шара составляет 2,4×1012 т (без воды), а ежегодное производство живого вещества находится на уровне 2,3×1011 т. И хотя по сравнению с массой земной коры эта величина ничтожно мала, только за последние 500 млн. лет суммарная продукция живого вещества, несомненно, превысила массу земной коры. По сконцентрированной в биосфере энергии, постоянно возобновляющейся и производящей огромную геохимическую работу на протяжении миллиардов лет, биосфера не имеет соперника в окружающем мире.
Биосфера – саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В.И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.
Эволюция биосферы свидетельствует, что при любом воздействии на биосферу, ее гомеостаз обеспечивается биологическим разнообразием. Биоразнообразие приобрело статус особой оценки экологических условий: хорошо, когда оно есть, и плохо, когда его нет, поэтому биоразнообразие необходимо всячески поддерживать и стремиться восстановить утерянное.
Россия ратифицировала конвенцию о биологическом разнообразии в 1995 г., взяв на себя ответственность за сохранение живой природы на 1/8 суши нашей планеты. Сохранение биоразнообразия является основным направлением деятельности России в программах развития международного сотрудничества по сохранению, защите и восстановлению экосистем Земли.
Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, многие из которых были значительными по масштабам, и справлялась с ними (извержение вулканов, встречи с астероидами, землетрясения, горообразование и т.п.) благодаря действию геомеостатических механизмов и, в частности, принципа, который носит название Ле Шателье-Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивого равновесия, последнее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.
Опасность современной экологической ситуации связана прежде всего с тем, что нарушаются многие механизмы гомеостаза и принцип Ле Шателье-Брауна, если не в планетарном, то в крупных региональных планах. Их следствие – региональные кризисы. В стадию глобального кризиса биосфера, к счастью, еще, по-видимому, не вступила. Но отдельные крупные возмущения она уже гасить не в силах.
Человек, став мощным геологическим фактором, оказывает глобальное воздействие на биосферу. Биосфера со своей стороны диктует ему свои экологические законы, которые он вынужден соблюдать, чтобы выжить.
Без всякого преувеличения можно отметить, что воздействие человека на биосферу в целом и на отдельные ее компоненты (атмосферу, гидросферу, литосферу и биотические сообщества) достигло к настоящему времени беспрецедентных размеров. Особенно возросли темпы роста ингредиентных и параметрических загрязнителей, причем не только в количественном, но и в качественном отношении.
| 2018-06-29 |
690 |
Обсуждений (0) |
из
5.00
|
Обсуждение в статье: Почва, ее состав и строение |
|
Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓ |
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...
Система поиска информации
Мобильная версия сайта
Удобная навигация
Нет шокирующей рекламы