Почва как местообитание насекомых

Для многих групп насекомых почва исторически является той промежуточной средой, с помощью которой осуществлялся переход от водного к наземному образу жизни. Обитание животных в почвенной среде определяется следующими условиями:

1. Общие физические свойства.

Плотность почвы (d_v)– это масса (m)единицы объема (v) абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении, и выраженная в граммах на кубический сантиметр:

d_v=m\v

От плотности почвы зависят поглощение влаги, воздухообмен в почве, жизнедеятельность организмов и развитие корневых систем растений.

Пористость (или скважность) почвы — это суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Чем структурнее почва, тем больше общая пористость. Размеры пор, в совокупности образующих общую пористость почвы, варьируют от тончайших капилляров до более крупных промежутков, которые не обладают капиллярными свойствами. Поэтому наряду с общей пористостью различают еще капиллярную и некапиллярную пористость почвы. Капиллярная пористость характерна для ненарушенных суглинистых почв, а некапиллярная — для структурных и рыхлых почв. Поры бывают заполнены водой или воздухом. Капиллярные поры обеспечивают водоудерживающую способность почвы, от них зависит запас доступной для растений влаги. Некапиллярные поры увеличивают водопроницаемость и воздухообмен. Устойчивый запас влаги в почве при одновременном хорошем воздухообмене создается в том случае, когда некапиллярная пористость составляет 55...65 % общей пористости. Пористость почвы обеспечивает передвижение воды в почве, водопроницаемость и водоподъемную способность, влагоемкость и воздухоемкость. От пористости в значительной степени зависит плодородие почв.

2. Водные свойства почв

Водопроницаемость — способность почвы пропускать через себя определенное количество воды. Почвы считаются хорошо проницаемыми, когда вода в течение первого часа проникает в почву на глубину до 15 см.

Влагоемкость — способность почвы удерживать определенное количество воды. Количество воды, удерживаемое почвой, неодинаково и зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса, состава солей и поглощенных катионов. Высокая влагоемкость характерна для глинистых почв, богатых коллоидами, и для почв с высоким содержанием гумуса. Почвы, содержащие известь, хлориды и нитраты, имеют высокую влагоемкость. Самая низкая влагоемкость характерна для песчаных малогумусных почв.

В зависимости от сил, которые удерживают воду в почве, различают максимально-молекулярную, капиллярную, наименьшую (предельную полевую) и полную влагоемкость.

Испаряющая способность — еще одно важное свойство почвы. Восходящий подъем характерен не только для капиллярно-подпертой влаги, связанной с грунтовой водой, но и для капиллярно-подвешенной. Глинистые и суглинистые бесструктурные почвы, в которых преобладают капиллярные поры, теряют много воды на испарение. Испарение влаги возрастает с увеличением скорости ветра, сухости воздуха и его температуры. Южные склоны теряют больше воды, чем северные.

3. Воздушный режим почв.

В почвенном воздухе по сравнению с атмосферным меньше кислорода и больше диоксида углерода. В атмосферном воздухе содержание азота составляет 78 % (по объему), кислорода – 21, диоксида углерода – 0.03, а в почвенном воздухе азота – 78-80, кислорода – 5-20, диоксида углерода 0.1-15 %. Состав атмосферного воздуха довольно постоянный, а в почвенном воздухе содержание О₂ и СО₂ может сильно колебаться. Почвенный воздух находится в трех состояниях: свободном, адсорбированном и растворенном. Свободный воздух находится в крупных порах почвы. Эти поры обеспечивают постоянную аэрацию почвы, наибольшую подвижность и доступность воздуха. В тонких капиллярах подвижность воздуха падает по мере уменьшения их диаметра. Адсорбированный почвенный воздух удерживается поверхностью твердых частиц почвы. Газы адсорбируются в зависимости от свойств молекул в такой последовательности: азот < кислород < диоксид углерода < аммиак. Сухие почвы содержат наибольшее количество адсорбированного воздуха. Растворенный почвенный воздух состоит из газов, имеющих различную растворимость в воде. Хорошо растворяются аммиак, сероводород, диоксид углерода. Растворимость кислорода небольшая, но он поддерживает окислительные свойства почвенного раствора.

Воздухоемкость — способность почвы содержать определенное количество воздуха. Воздухоемкость зависит от пористости и влажности почвы. Чем больше пористость, тем выше воздухоемкость. С увеличением влажности почвы уменьшается воздухоемкость, а при полном насыщении всех пор водой присутствует только растворенный воздух.

Воздухопроницаемость — способность почвы пропускать через себя воздух. Она зависит от гранулометрического состава, структуры почвы и объема пор между агрегатами. Чем больше воздухопроницаемость, тем лучше газообмен и выше содержание кислорода в почвенном воздухе.

Газообмен почвенного воздуха с атмосферным происходит под действием ветра, диффузии, изменения температуры и давления, а гакже в результате изменения количества влаги в почве при выпадении осадков, орошении и испарении.

Воздушный режим почввключает все процессы поступления воздуха в почву, передвижения, изменения состава и газообмена почвенного воздуха с атмосферным.

4. Тепловой режим

Совокупность явлений поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла называется тепловым режимом почвы. Количество лучистой энергии, поступающей в почву, зависит от географического положения территории, а также от свойств верхних слоев почвы — окраски, гранулометрического состава, содержания влаги, структуры и других физических свойств.

Теплопоглотительная способность характеризуется показателем альбедо – количеством солнечной радиации, отраженным поверхностью почвы и выраженным в процентах к солнечной радиации, достигающей поверхности почвы. Чем меньше альбедо, тем больше солнечного тепла поглощает почва. Темные почвы с высоким содержанием гумуса поглощают больше тепла, чем светлоокращенные, влажные – больше, чем сухие.

Теплоемкость – свойство почвы поглощать определенное количество тепла. Теплоемкость почвы зависит от минералогического и гранулометрического состава, содержания гумуса, влажности, пористости и воздухоемкости. Чем влажнее почва, тем больше тепла требуется для ее нагревания. Песчаные почвы теплее глинистых и суглинистых. У них низкая влагоемкость, а из-за плохой испаряющей способности они слабее охлаждаются.

Теплопроводность – способность почвы проводить тепло. Тепло в почве передается через твердые частицы, а также через воду и воздух. Наименьшей теплопроводностью обладают воздух и гумус, несколько лучшей – вода, наибольшей – минеральная часть почвы. Чем больше в почве гумуса и пор, заполненных воздухом, тем меньше она проводит тепла, тем дольше удерживается в почве солнечная энергия.

Тепловой режим почвформируется под влиянием потока солнечной радиации и условий увлажнения. Показателем теплового режима служит температура почвы. Она зависит от климата, рельефа, свойств почвы, растительного и снежного покрова. Различные элементы рельефа получают неодинаковое количество тепла. Самые теплые – южные склоны, затем следуют западные, восточные, а наиболее холодные – северные. Растительный покров уменьшает нагревание почвы в летний период, а в холодное время года способствует накоплению снега и сохранению тепла. Снежный покров предохраняет почву от воздействия низких температур воздуха.

Большое значение имеет температурный фактор; как правило, в умеренном климате с повышением температуры почвы уменьшается ее влажность и, таким образом, ход температуры и влажность являются взаимосвязанными величинами. Преобладающее влияние температуры на глубину залегания насекомых в условиях умеренного климата находит отражение в сезонных вертикальных миграциях почвенных личинок (Гиляров, 1949).

5. Химический состав

рН среды – фактор, имеющий значение в воде и не оказывающий непосредственного влияния на большинство наземных открыто живущих организмов, непосредственно воздействует на почвенное население. Почвенная вода в зависимости от ионного состава растворимых соединений может иметь нейтральную, кислую или щелочную реакцию. Кислая реакция особенно характерна для почв богатых гумусом, образующимся в условиях повышенной влажности и недостаточной аэрации.

Концентрация солей – фактор химизма почв, серьезно влияющий на почвенное население, определяется в значительной мере проницаемостью кутикулы. Нечувствительность почвенных насекомых к тем концентрациям, которые обычно наблюдаются в большинстве почв, позволяет в большинстве случаев не считаться с этим фактором. Только при очень высоких концентрациях солей в почве (например на солончаках) этот фактор резко проявляет свое влияние на почвенное население, элиминируя многие формы. Для общей характеристики почвы как среды обитания важно отметить только, что почвенные животные приходят в постоянное соприкосновение поверхностью своего тела с растворами солей – момент сближающий условия существования в почве с условиями водного обитания. При этом концентрация солей в почве постоянно подвергается колебаниям, повышаясь при высыхании, уменьшаясь после выпадения осадков (Гиляров, 1949).