Понятие почвенной экосистемы

Понятие почвенной экосистемы весьма условно, поскольку более правильно считать почвенную среду не особой экосистемой, а составной частью любой наземной экосистемы.


1069;кологические связи между почвой и напочвенным покровом более выражены, чем это бывает в случае двух соседствующих самостоятельных экосистем. Все растения, подземные органы которых находятся в почве, имеют и надземные части, находящиеся за пределами почвенной среды.

1057;реди животных также больше не полностью почвенных, а таких, которые проводят в толще субстрата лишь часть времени. Однако термин «почвенная экосистема» все же нередко используют, чтобы подчеркнуть специфику почвенных процессов и ее участие в общем круговороте веществ.


Биота почв и ее экологическая роль

Консументы в почвах весьма разнообразны. Большая их часть относится к детритной цепи питания, потребляя отмершую органику. Среди этой группы количественно преобладают дождевые черви – собирательное название для нескольких родов олигохет.


1053;екоторые из них обитают в толще почвы, другие – преимущественно в подстилке. И те, и другие играют важную роль в переработке опада, перемешивании и вентиляции почвы, нередко на них приходится бол.
>
#1093; их может насчитываться до 500 и более особей под 1 квадратным метром поверхности.

В почвах обитают и другие олигохеты – энхитреиды, а также многочисленные простейшие, нематоды, ракообразные (мокрицы), многоножки, насекомые.


1053;екоторые из них питаются детритом, другие – подземными частями растений, третьи – в первую очередь некоторые многоножки и насекомые – хищники.

В почве могут находиться также представители поз.


1086;в немного – большинство проводят там лишь часть времени, причем питаются они на поверхности.

  • Среди амфибий к почвенным объектам относятся червяги,
  • среди рептилий – некоторые ящерицы и змеи,

  • среди млекопитающих к почвенной фауне можно отнести некоторых насекомоядных (кроты, в меньшей степени – землеройки), и грызунов (слепыши, цокоры, в меньшей степени – некоторые полевки). Они в почве не только проводят почти все время, но и питаются.

Особенности почвенного плодородия

Плодородие почвы зависит от особенностей минерального состава почвообразующей породы, видового состава и численности почвенного биоценоза, а также режима увлажнения. Неблагоприятными в этом плане являются как слишком засушливые условия, тормозящие протекание биохимических процессов, так и промывной режим, при котором происходит вынос химических элементов в другие экосистемы.

Оптимальным для накопления гумусовых веществ является коэффициент увлажнения несколько меньше единицы. Таким он бывает в природных зонах степей, саванн и подобных им, где преобладают травянистые, в основном злаковые, фитоценозы. Здесь формируются наиболее плодородные почвы с максимальной мощностью гумусового слоя. На втором месте по плодородию находятся почвы широколиственных лесов (серые лесные) и близких к ним природных сообществ. Также высоким плодородием обладают некоторые типы почв, не связанные с определенной природной зоной, например, почвы пойменных лугов.

Источник: spravochnick.ru

1. Абиотические компоненты экосистемы почвы

2. Биотический компонент экосистемы почвы

3. Структура экосистемы почвы

4. Трофическая структура

5. Особенности круговорот веществ в экосистеме почвы

1. Абиотические компоненты экосистемы почвы

Почва как среда жизни обладает следующими характеристиками: мало света, недостаток кислорода, обилие углекислого газа. В почве для живых организмов лимитирующим фактором является влажность. Обитатели почв называются геобионтами.

Основным источником пополнения водных запасов растений является почвенная влага. Различают три основные категории почвенной воды, отличающиеся по механизму удержания ее почвой: гравитационную, капиллярную и связанную. Разные формы почвенной влаги в неодинаковой степени доступны растениям. Наиболее легко усваивается гравитационная вода, с большим трудом – капиллярная. Вся влага, удерживаемая в почве силами, превышающими осмотическое давление клеточного сока зоны всасывания корня, не может поступить в растение.

На засоленных почвах растения страдают от недостатка воды даже в том случае, когда воды в почве много. Из-за высокой концентрации почвенного раствора вода оказывается недоступной для растений. На таких почвах могут расти только солеустойчивые растения – галофиты.

Влажность почвы, запасы доступной влаги определяются не только особенностями растительного покрова, но и рядом других причин – близостью грунтовых вод, механическим составом почвы, отношением количества осадков к испаряемости.

Гумус обусловливает более темную окраску почвы по сравнению с горной породой, из которой она образуется. В зависимости от характера растительности, климатических условий, особенностей почвообразующей породы почвы имеют различную мощность – от нескольких сантиметров до 1,5-2,0 м.

Под влиянием воды, взаимодействий между различными минеральными и органическими веществами происходит разложение исходных и образование новых веществ. Вещества, входящие в состав почвы, имеют различную растворимость в воде и с различной силой удерживаются почвенными коллоидами. Опускаясь или поднимаясь в виде растворов по почвенной толще, они выпадают из растворов в осадок на разной глубине. С этим связано расчленение почвы по вертикали на горизонтальные слои, которые называются генетическими горизонтами. Переходы между генетическими горизонтами чаще всего бывают постепенными, нерезкими. Наиболее богаты питательными веществами верхние горизонты почвы.

Температура почвы в лесу значительно ниже температуры воздуха. Так, по нашим наблюдениям, в окрестностях г. Саратова в июне в полдень на поверхности почвы она равнялась 22°С, на глубине 5 см 17° С, а дальше снижалась на 1° через каждые 5 см до глубины 20 см. С глубиной различия температуры уменьшаются. В травянистых сообществах температура почвы выше, чем в лесу.

2. Биотический компонент экосистемы почвы

Видовой состав, численность и биомасса почвенных беспозвоночных. Общее число особей беспозвоночных на 1 м2 в слое почвы до 30 см достигает двух миллиардов и более. Наибольшую численность имеют жгутиковые, корненожки, инфузории, нематоды, клещи, ногохвостки, энхитреиды. Биомасса беспозвоночных может достигать 1,1 т в сухом виде или 3,5 т живого веса на 1 га. Большую часть биомассы составляют дождевые черви, простейшие, энхитреиды, многоножки.

Хотя почвенные беспозвоночные играют большую роль в разложении растительных остатков, однако приоритет в трансформации органического вещества и энергии в почве принадлежит микроорганизмам. Объясняется это, прежде всего, высокой их численностью. Число бактерий достигает 1 млрд, а длина грибных нитей 1000 м в 1 г почвы. Однако микробные клетки мелкие, поэтому общая масса микробного вещества в почве незначительна и составляет в пахотном слое почвы до 5 т на га.

Биомасса микробов очень активна. Суммарная поверхность тел микроорганизмов в пахотном слое 1 га пашни составляет несколько сот гектаров. Это огромная поверхность, соприкасающаяся с почвой, выделяет ферменты и продукты обмена, которые вызывают глубокие изменения органических и минеральных составных частей почвенного слоя.

Среди почвенных микроорганизмов различаются грамотрицательные и грамположительные. К грамотрицательным относятся нефотосинтезирующие и фотосинтезирующие. Наиболее обычными для почв являются следующие нефотосинтезирующие бактерии: псевдомонады (аэробы, факультативные анаэробы, денитрификаторы), бделловибрионы (облигатные внутриклеточные паразиты), азотобактер, клубеньковые бактерии, энтеробактерии, почкующиеся бактерии (Nitrobacter – нитрифицирующий микроорганизм), миксобактерни и цитофаги (очень важные агенты разложения целлюлозы), стебельковые бактерии, спириллы, спирохеты. Грамположительными являются следующие группы микроорганизмов: спорообразующие бактерии (палочковидные формы: аэробы – Bacillus и анаэробы – Clostridium), артробактерии (имеют форму кокков, палочек неправильной формы), актииомицеты.

На основании биологических различий среди почвенных микроорганизмов выделяют четыре группы: неспорообразующие бактерии, спорообразующие бактерии (бациллы), актииомицеты, грибы.

Особенностью почвенного микронаселения можно считать то, что большая часть его представителей находится в почве в неактивном состоянии в виде покоящихся спор, цист и других анабиотических структур или вегетативных клеток в стадии поддержания жизни, но не размножения. Вместе они составляют общий микробный запас, или пул, обеспечивающий гомеостаз системы: определенное содержание гумуса, физиологически активных веществ, минеральных и органических веществ, степень разрушения минералов, величину других физических и химических параметров. Микробный пул поддерживается постоянным поступлением доступных веществ из живых растений в виде корневых выделений или из гумуса за счет наличия в почве внеклеточных гидролитических ферментов. Каждая почва характеризуется определенным пулом микроорганизмов и их метаболитов, главным образом ферментов.

Источник: studfile.net

Почва оказывается прежде всего жизненным пространством, при­годным для наземных организмов (см. схему на стр. 26). Так, с поч­вой связано большинство расте­ний. Она может служить средой обитания как для всего раститель­ного организма на ранних стадиях развития, так и для подземной его корневой части, которая бывает значительной.

Органическое вещество корней составляет от 20—30 до 90% от общей биомассы растений. Наи­более обильна корневая масса во влажных тропических лесах, где часто превышает 1 тыс. ц/га. В хвойных и лиственных лесах она снижается до 800 ц/га, степях — 250, арктических тундрах — 80, пустынях — 30 ц/га. По-иному изменяется соотношение надземной и подземной частей расте­ний.

Больше всего растения спрятаны в почву в тундровой и степной зонах, где корни составляют 70— 90% от общей фитомассы. Это говорит о том, что в экстремаль­ных условиях — при общем не­достатке тепла или влаги — рас­тительные организмы стремятся разместиться в основном в почве, отличающейся большей стабиль­ностью своего микроклимата. Аналогичное явление характерно и для многих животных.

Активно используют почву как среду жизни различные микро­организмы. Содержание микроб­ных клеток в 1 г почвы зачастую выражается поистине астрономи­ческими величинами и может пре­вышать 25 млрд.

Следует, однако, отметить, что распределены почвенные микро­организмы очень неоднородно как в пространстве, так и во вре­мени. Их содержание сильно меняется в зависимости от свойств почв, сезона года и глубины за­легания горизонта. Даже в таком гомогенном горизонте, как па­хотном, содержание микроорга­низмов в слое 0—5 см может быть в несколько раз выше, чем на глу­бине около 20 см. Еще более резкое снижение микроорганиз­мов с глубиной отмечается в не­которых целинных землях, напри­мер в подзолистых почвах север­ной и средней тайги, где основным горизонтом жизни для микробов (а также беспозвоночных живот­ных) оказывается лесная подстил­ка. Это необходимо в полной мере учитывать при освоении новых районов тайги. Уничтоже­ние подстилки или чрезмерно глубокое ее запахивание может привести к значительному снижению активности почвенной ми­крофлоры.

Говоря о сезонной изменчивости численности микробов, необхо­димо обратить внимание на то, что в ходе эволюции возникли микроорганизмы, способные к жизнедеятельности при самых не­благоприятных условиях. Интерес­ны в этом отношении психро-филы — микробы, которые ак­тивны и в холодное время года. В составе бактериальной микро­флоры почв умеренных широт насчитывают от 0,5 до 86% психрофилов. Благодаря этим микро­организмам жизнь почвы не пре­кращается в зимний период и, следовательно, почва не знает покоя в течение всего года. Од­нако изучение динамики почв в холодное время года находится пока что в начальной стадии.

Всесторонне используют поч­ву как среду обитания и живот­ные. Из беспозвоночных в почве живут простейшие, плоские и круглые, а также кольчатые чер­ви, моллюски, тихоходки, члени­стоногие и др. Среди почвенных позвоночных имеются представи­тели класса амфибий, рептилий, млекопитающих.

Распространенность животных различна. Особенно многочислен­ны некоторые беспозвоночные, такие, как простейшие, нематоды и др.

Необходимо обратить внимание на то, что большая часть зоомас­сы экосистем суши сосредоточена обычно в почве, так как хотя мно­гие наземные животные и пре­восходят по весу обитателей поч­вы, но они более редко встре­чаются и в целом уступают по общей массе. Вообще это не един­ственный случай, когда мелкие организмы в совокупности заметно превосходят по тому или иному показателю значительно более крупные. Еще Линней под­считал, то в тропиках потомство трех мух может съесть труп ло­шади быстрее, чем лев.

Необходимо подчеркнуть и тот факт, что для разных размер­ных групп почва выступает как разного типа среда. Так, если рас­сматривать почвенных беспозво­ночных, то самые мелкие из них — коловратки и др., живя в почве, остаются фактически обитателя­ми водной среды. При значитель­ной ее увлажненности эти живот­ные плавают в скоплении почвен­ной влаги, а в засушливый период обитают в пленках воды, сохра­няющихся вокруг мелких частичек, где они продолжают свою жизне­деятельность, питаясь микроорга­низмами.

Для более крупных, но все еще небольших по размеру беспоз­воночных— ногохвосток, мелких клещей и жуков — почва как среда представлена прежде всего совокупностью ходов и полостей, и жизнь в ней сходна с обита­нием в пещерах, воздух в кото­рых, так же как и в почве, насы­щен влагой. Для еще более круп­ных животных — многоножек, дождевых червей и др.— средой обитания является почва в целом.

То, что почва как среда оби­тания оказывается дифференци­рованной и многоплановой, по­зволяет поселяться в ней самым различным представителям жи­вого, предъявляющим зачастую прямо противоположные требо­вания к условиям существования. Поэтому, например, не случайно, что в ряде почв могут одновре­менно процветать аэробные и анаэробные формы микроорга­низмов.

Почва выполняет также функ­цию жилища и убежища благода­ря тому, что многие животные сооружают в ней свои подземные квартиры. Наиболее яркие пред­ставители — грызуны: обыкновен­ная полевка, малый и желтый сус­лик, сурок, хомяк и др.

Норы грызунов нередко имеют сложное устройство и значитель­ные размеры. У серого сурка они могут простираться в длину на 15—20 м и в некоторых случа­ях проникать вниз на глубину до 8 м. Жилища обитателей почвы не лишены комфорта. Например, бурундук устраивает себе много­комнатную квартиру, где, кроме камеры для гнезда, имеются кла­довые для запасов и уборные. Основное жилище зверек вы­стилает сухой травой, заботится о нем, ибо здесь он ночует, впа­дает в зимнюю спячку, выводит свое потомство.

Норы и ходы грызунов могут располагаться очень густо. Так, площадь ходов, которые делают кроты в лесных почвах, порою достигают 7з площади леса.

Строят жилища в почве и мно­гие беспозвоночные. Свои гнезда сооружают здесь роющие осы. Сложные постройки делают тер­миты, у которых гнездо может уходить на глубину до 12 м. Ис­пользуют почву в качестве жили­ща муравьи.

В отношении плотности застрой­ки почва — это четвертое, по образному выражению В. В. Доку­чаева, царство природы может не уступать современным густонасе­ленным городам. Поэтому очень важно знать те требования, кото­рые предъявляют подземные жи­тели к почве как жилищу для то­го, чтобы более глубоко понять их экологию и избежать неприятностей при хозяйственном освое­нии природы. А то, что они могут случаться и приносить большой ущерб, хорошо известно.

В качестве примера можно ука­зать на случаи массового размно­жения грызунов в антропогенно измененных ландшафтах. В этом отношении поучителен завоз сусликов в Белоруссию в доре­волюционное время. Эти живот­ные были выпущены в районах, где они никогда не обитали. Животные прижились, быстро размножились и вскоре стали серьезными вредителями сель­ского хозяйства. В результате потребовалось применять дорого­стоящие мероприятия по истреб­лению расплодившихся грызунов.

Нежелательные явления могут возникнуть и при постройке гид­ротехнических сооружений. Так, затопление подземных жилищ грызунов при строительстве ка­налов и водохранилищ в состоя­нии вызвать массовые миграции зверьков. Причем среди пересе­ленцев не исключены носители опасных инфекционных заболе­ваний.

Представляет интерес и опор­ная функция почвы, благодаря которой растения сохраняют вер­тикальное положение, противо­действуя силе тяжести и ветру. Если опорные свойства недоста­точны, растения начинают испы­тывать трудности в закреплении своих корневых систем. Напри­мер, в районах распространения вечной мерзлоты нередко .растет так называемый «пьяный лес», где многие деревья сильно на­клонены, изогнуты или повале­ны из-за слабой связности почвен­ного мелкозема.

От опорной функции почвы зависят и некоторые важные стороны жизни животных. Ее дорож­ные свойства во многом опреде­ляют конкретные пути мигра­ции ряда видов и эволюцию их органов движения и способов перемещения.

Немаловажное значение имеет и почвенная функция резерва (депо) семян и других зачатков, знание которой помогает понять некоторые, на первый взгляд странные явления в жизни сухо­путных организмов. Так, известно, что многие вырубки быстро за­растают, несмотря на отсутствие значительного привноса семян со стороны, причем появляются растения, не характерные для дан­ного участка. Этот парадокс объяс­няется тем, что в почве сохраняет­ся запас семян различных расте­ний, которые в случае подходя­щих условий начинают активно прорастать.

Выделяется также группа функ­ций почвы, тесно связанных с ее химическими и биохимическими свойствами. Это в первую очередь центральная почвенная функция источника питательных элемен­тов и соединений, изучению кото­рой посвящено наибольшее число работ.

Хотя часть влаги и элементов питания растения получают воз­душным путем, именно почва оказывается для них главным ис­точником пищи. Кроме воды, они получают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу, железо, марганец, медь, молиб­ден и другие необходимые эле­менты питания. Поэтому знание закономерностей поглощения рас­тениями химических элемен­тов — важное условие разработки передовых систем земледелия, обеспечивающих высокие уро­жаи.

Среди этих закономерностей необходимо прежде всего назвать наличие определенных ограниче­ний в полноценном почвенном питании растений. Так, растения не в состоянии использовать все фор­мы питательных элементов. Ос­новным рационом оказываются в основном элементы, находящие­ся в растворенном или обменном состоянии в виде ионов, хотя в некоторых опытах и отмечалось усвоение корнями сложных сое­динений — аминокислот, антибио­тиков и др. Поэтому далеко не все почвы, богатые валовыми запасами питательных элементов, в состоянии полностью удовлет­ворить пищевые запросы расте­ний. Преимущество оказывается на стороне почв, характеризую­щихся оптимальным соотношени­ем основных свойств и процессов: достаточным (но не избыточным) содержанием тонкодисперсной илистой фракции и гумуса, обес­печивающих поддержание необхо­димого фонда доступных элемен­тов, благоприятным соотноше­нием тепла и влаги и др.

Для успешного питания расте­ний немаловажное значение имеет соотношение доступных элемен­тов в почве, поскольку поступле­ние одного элемента в раститель­ный организм часто зависит от концентрации другого в связи с явлением антагонизма и синер­гизма ионов. Если увеличение одного элемента тормозит поступ­ление другого, имеет место анта­гонизм. Когда же такое увеличе­ние активизирует накопление другого элемента — синергизм. Указанные явления учитываются в практике. Так, чтобы снизить со­держание молибдена в кормовых культурах, который нередко на­капливается в токсичных для животных количествах, в качестве удобрения можно применять сое­динения меди, заметно умень­шающей благодаря эффекту ан­тагонизма доступность молибдена.

Сложность процесса почвенного питания растений оказывается од­ной из причин больших трудно­стей при получении высоких га­рантированных урожаев. Преж­де всего приходится решать проб­лему химической «гармонии» рас­тений и почв, поскольку их состав очень сильно различается. Так, примерные подсчеты свидетель­ствуют о том, что концентрация растворимого азота в почвах по сравнению с культурными расте­ниями в среднем ниже почти в 500 раз, фосфора и калия — в 20 раз, магния и кальция — в 3— 4 раза. Другие элементы могут себя вести по-иному. Так, концент­рация железа в почвах выше в 6 раз, чем в растениях.

Неоднозначность почвы как ис­точника пищи делает необходи­мым постоянное регулирование доступных элементов в ней. Важ­ность этой задачи определяется еще и тем, что на сегодняшний день именно управление почвен­ным питанием растений оказывает­ся наиболее подвластным челове­ку благодаря успехам в производ­стве удобрений. Современные развитые страны за счет приме­нения минеральных удобрений получают 50—60% сельскохозяй­ственной продукции. Прибавки урожая от химической защиты посевов достигают 20—60%, причем затраты на нее составляют всего лишь 1—5% общих издер­жек производства.

Следует, однако, отметить, что все более широкое применение минеральных удобрений выдвига­ет ряд проблем, связанных с их рациональным использованием и предотвращением отрицатель­ных последствий от их примене­ния.

Другая почвенная функция, тесно связанная с только что рас­смотренной,— это функция депо элементов питания, энергии и вла­ги. Ее основное назначение — снаб­жать живые организмы названны­ми компонентами в случаях из­расходования наиболее легкодо­ступных запасов. В почвенное де­по входят соединения, законсер­вированные в аморфных и крис­таллических минералах, скоагулированных гумусовых кислотах, подвижные соединения и влага глубоких горизонтов и др.

Благодаря почвенному депо живые организмы успешно суще­ствуют и в периоды, когда на­блюдается перерыв в поступле­нии в почву влаги, тепла, удобре­ний, растительного опада. О боль­ших возможностях этого депо убедительно свидетельствуют опыты на Ротамстедской станции в Англии, где в течение 100 лет выращивались культуры, под ко­торые не вносились какие-либо удобрения (выполнялись лишь правила передовой обработки почв). Урожай пшеницы состав­лял около 25% от современных урожаев развитых стран Европы, корнеплодов — около 10%.

Эти опыты свидетельствуют, что хотя только за счет почвенных резервов питания максимальных урожаев добиться нельзя, умелое использование функции депо может служить большим под­спорьем при выращивании сель­скохозяйственных растений. Прак­тика показывает, что там, где это депо значительно, урожаи более устойчивы, так как они в мень­шей мере зависимы от прихотей погоды и сроков внесения удоб­рений земледельцем. Поэтому при выборе новых земель под пашню и эксплуатации существую­щих важно учитывать все факторы, обеспечивающие полноценное почвенное депо.

К таким факторам относится физико-химическое обменное по­глощение гумусом и глинисты­ми минералами подвижных биофильных элементов, которое хотя и снижает их доступность расте­ниям, оказывается важным нако­пительным барьером, препятст­вующим вымыванию за пределы профиля. Существенное значение имеют и внутрипочвенные агенты выветривания материнских по­род — микроорганизмы, корне­вые выделения и др., перево­дящие элементы, законсервиро­ванные в кристаллических решетках, в доступные формы. Поэтому, например, сильное сни­жение биохимической активности почв или полное исключение почвенной кислотности — одного из агентов выветривания — может привести к ослаблению почвен­ного депо и потребовать увели­чения удобрений.

Знание механизмов перевода потенциально доступных элемен­тов в усвояемую форму оказы­вается важным условием разра­ботки передовых систем земле­делия. К сожалению, этот воп­рос изучен недостаточно.

Существенной, но слабоизученной является почвенная функ­ция стимулятора и ингибитора биохимических и других процес­сов. Действие данной функции связано с тем, что живые организ­мы выделяют в почву разнообраз­ные продукты метаболизма — белки, аминокислоты, антибиоти­ки, витамины и другие, активизирующие или угнетающие (ингиби­рующие) их жизнедеятельность.

С данной функцией нередко связаны многие важные явления в жизни экосистем. Примером мо­жет служить почвоутомление, ког­да наблюдается снижение биомас­сы растений, несмотря на обеспе­ченность почвы элементами пита­ния и благоприятные условия климата. Причины почвоутомле­ния различны — ухудшение вод­но-воздушного режима почвы из-за неправильной ее обработки, увеличение засоренности посевов сорняками и, что весьма сущест­венно, накопление выделений растений и микроорганизмов. Поэтому нередко отмечается угнетение растительных организ­мов под действием корневых вы­делений. Самоугнетение отмече­но у гваюлы, костра безостого. У древесных пород отмечалось угнетающее влияние одного вида на другой. Например, отрицатель­но действуют на дуб выделения сосны, осины, вяза и др.

Возможно, однако, и иное — положительное влияние выделе­ний одних организмов на раз­витие других. Так, отмечается в основном благоприятное взаимо­влияние сосны и лиственницы. Не­редко имеет место и безразлич­ное отношение растений как к собственным, так и к чужим выде­лениям. Так, пшеница, ячмень, кукуруза, картофель не страдают от собственных корневых выде­лений.

Выделения живых организмов могут действовать также опосре­дованно путем изменения рН поч­вы и доступности элементов пи­тания. Хорошо известно подкис­ляющее действие корней ели, сосны и других хвойных пород, которое во многом связано с тем, что корни выделяют ряд кислот — яблочную, щавелевую, янтарную. Кислотные продукты, а также внеклеточные ферменты растений и микроорганизмов оказываются важным фактором усвоения эле­ментов питания из труднодоступ­ных соединений.

Знание рассматриваемой функ­ции почв существенно не только для теории, но и для практики. Учет активаторно-ингибиторных процессов почвы позволяет ус­пешнее решать проблему струк­туры посевов. Одновидовые по­севы и посадки малоперспектив­ны. Например, отмечено, что в чистых ельниках за 2—3 поколе­ния бонитет может упасть со II — III до IV—V классов. Ряд ис­следователей обращает внимание на большую производительность специальных смешанных посевов и посадок, в которых благодаря подбору видов с положительным взаимовлиянием и учету сезон­ной и суточной изменчивости корневых выделений имеет место более полное использова­ние почвенного плодородия. Это­му способствует прежде всего то, что питательные вещества, выделяемые корнями одного ви­да, не вымываются из почвы, а перехватываются корнями друго­го вида, с иным ритмомпогло­тительно-выделительной деятель­ности. Перехваченные вещества оказываются дополнительным ис­точником пищи и играют роль активизатора биохимических про­цессов в почве.

Следует, однако, обратить вни­мание на то, что успешное осуще­ствление проектов эксплуатации характеризуемой функции почвы возможно лишь, когда принимает­ся во внимание изменчивость всех ее свойств. Так, необходимо постоянно учитывать динамику влаж­ности, во многом определяющую обмен корневыми выделениями. Этот обмен возможен в широком диапазоне почвенной влажности (от 25 до 90% полной влагоем­кости), но наиболее активно он протекает при влажности около 70%, о чем нельзя забывать при регулировании увлажненности почв.

Некоторые важные функции почвы контролируются в основном физико-химическими ее парамет­рами. К таким функциям относит­ся поглощение — сорбция тонко­дисперсного вещества, поступаю­щего из атмосферы, с боковым и грунтовым водным потоками, рас­тительным опадом и др. Погло­тительная способность почвы су­щественно зависит от дисперс­ности мелкозема, увеличиваясь по мере утяжеления механическо­го состава. Но и в легких почвах ее масштабы велики. Благодаря сорбированию почвенно-растительным покровом соедине­ний, поступающих с осадками и пылью, возможно успешное про­израстание растительности даже на очень бедных землях. Приме­ром могут служить высокостволь­ные сосновые леса на кварцевых подзолах, вещественный состав которых более чем на 90% пред­ставлен кремнеземом.

Сорбционная функция имеет большое значение и в жизни культурных растений. Ее влия­ние может быть двояким. Поло­жительные эффекты обусловлены тем, что благодаря поглотитель­ной способности элементы пита­ния защищены от быстрого вымы­вания из почвы. Негативные яв­ления связаны с переводом части элементов в труднодоступные формы, что приводит к снижению эффективности удобрений.

В целом работу сорбционной функции можно оценить поло­жительно, особенно в случае не­нарушенных экосистем. Однако при неправильном обращении с землею поглотительная способ­ность почв может причинить боль­шие неприятности земледельцу, например, вследствие накопления в мелкоземе ряда вредных эле­ментов и соединений—свинца, ртути и других, которые могут попадать с промышленными от­ходами и сточными водами не­бытового происхождения.

Преимущественно с физико-химическими явлениями связана и сорбция мелкоземом микро­организмов, обитающих в почве или попадающих в нее.

Экблогическое значение данной функции велико, так как, если бы она не действовала, большая часть микроорганизмов выноси­лась бы из почв с нисходящим то­ком влаги. Исследования показа­ли, что бактериальные клетки не­которых микроорганизмов сор­бируются естественной почвой более чем на 90%. В целом, од­нако, сорбция не всегда может быть настолько эффективна. В опытах была показана отчетливая зависимость сорбции как от свойств сорбента, так и от особен­ностей микроорганизма. Поэтому одни микроорганизмы погло­щаются интенсивнее, чем другие. Некоторые же могут вообще не поглощаться определенными сор­бентами. Однако благодаря то­му, что почва весьма гетерогенна по составу и представляет со­бой сложный сорбент с различ­ными свойствами, она в состоя­нии удерживать любой микро­организм. Особенно большой вклад в общую сорбцию дает гумус. В опытах с черноземами количество поглощенных клеток некоторых бактерий уменьшалось вдвое, если образцы лишались гумуса путем прокаливания. По-видимому, высокая поглотитель­ная способность органического вещества является одной из при­чин повышенного содержания микроорганизмов в сильногумусированных почвах.

Сорбированные микроорганиз­мы сохраняют свою жизнедея­тельность. Это оказывается одним из доказательств справедливости высказываний о том, что спо­собность сорбироваться — приспо­собительный признак, возникший у многих микроорганизмов в про­цессе эволюции. Почвенные ор­ганизмы можно разделить на обитателей твердой фазы и оби­тателей почвенных растворов. По­следние, однако, в количествен­ном отношении обычно немного­численны.

В самостоятельную группу вы­членяются информационные функции почв. Среди них выде­ляется функция сигнала для се­зонных и других биологических процессов, контролируемая периодически изменяющимися па­раметрами почвы — водным, теп­ловым, пищевым режимами и дру­гими.

Роль почвенной влаги как ре­гулятора сезонного развития ор­ганизмов, связанных с почвен­ными горизонтами, особенно яр­ко проявляется в районах недо­статочного увлажнения, где сме­на фаз развития многих растений диктуется изменениями водо­обеспеченности почв. В качестве примера можно привести сокра­щение активного вегетационного периода у эфемеров и эфеме­роидов и приуроченность его к тому непродолжительному време­ни, пока почвы достаточно ув­лажнены. Жизнедеятельность почвообитающих животных в аридных районах также во многом зависит от увлажненности почв! Так, развитие яиц у ряда беспоз­воночных происходит лишь при определенной влагообеспеченности почвенных горизонтов, в ко­торых они находятся.

В северных холодных районах решающим фактором сезонного развития зачастую оказывается температура почвы. Начало роста корней ели в европейской се­верной тайге зависит от темпера­туры почвы. На более холодных участках рост ели задерживается на несколько недель. В холодные годы заметно сокращается и прирост корневой биомассы.

Температура почвы может оп­ределять не только продолжи­тельность вегетационного перио­да, но и влиять на течение ряда физиологических процессов. От­мечено, что при значительном понижении температуры почвы наблюдается падение интенсив­ности поглощения растениями влаги. Особенно замедляется водопотребление, когда темпера­тура воды приближается к 4°С, поскольку при этой температуре она обладает наибольшей плот­ностью и вязкостью. Полагают так­же, что снижение температуры почвы может сопровождаться ос­лаблением фотосинтеза и дыха­ния растений. Приведенные при­меры позволяют понять, почему при освоении северных почв важ­ным мероприятием является их тепловая мелиорация.

В рассматриваемую группу функций входит и регуляция почвой численности, состава и структуры биоценозов. Одним из механизмов осуществления дан­ной функции оказывается влия­ние почвы на развитие попадаю­щих в нее семян, из огромной, ежегодно пополняемой массы ко­торых прорастает лишь незначи­тельная часть, что во многом оп­ределяется конкретными свойст­вами верхнего почвенного слоя.

Большой интерес представляет функция пускового механизма некоторых смен растительных группировок и связанных с ними комплексов животных (сукцес­сии). Наиболее ярким примером ее действия может служить по­следовательная смена биоценозов в результате изменения общей увлажненности почв. Так, из­вестно, что если в лесной зоне почвы испытывают постепенное заболачивание, то происходит закономерная смена фитоценозов. В результате еловый лес со временем заменяется сосняком заболоченным, на месте которо­го в дальнейшем образуется на­стоящее болото с присущим ему специфическим комплексом растений.

Одной из фундаментальных информационных функций почвы является почвенная память био­геоценоза (ландшафта). Из всех компонентов ландшафта почва обладает наибольшей способ­ностью к накоплению информации о природной среде и ее измене­ниях.

Известно, что окружающая нас природа очень динамична и не раз меняла свой лик на про­тяжении истории существования человека и в более отдаленные эпохи. Так, на территории евро­пейской части СССР в течение четвертичного (антропогенного) периода отмечалось несколько стадий оледенения и похолодания, сменявшихся потеплением и улучшением условий жизни.

При каждой серьезной смене природной обстановки изменя­лись и почвы, приобретавшие свои специфические черты. Во многих ныне наблюдаемых почвенных разрезах сохранились определен­ные признаки былых фаз почво­образования, изучение которых существенно для реконструкции истории развития природной сре­ды. Эта реконструкция имеет не только чисто познавательное зна­чение, но и помогает предвидеть будущие изменения природы, в том числе и отрицательные. Ряд ученых считает, что в перспек­тиве не исключена возможность нового оледенения в Северном полушарии. Поэтому вовремя пре­дугадать его начало — значит своевременно принять необходи­мые меры.

В этой связи становится особен­но понятной важность изучения летописи природы, записанной почвой. Однако процедура эта весьма сложна, поскольку, по образному выражению В. О. Тар­гульяна и И. А. Соколова, ее можно сравнить с чтением книги, в которой на одних и тех же стра­ницах писали многие авторы, каж­дый писал о своем, но все они дополняли, исправляли и частично зачеркивали друг друга; страни­цы этой книги перепутаны, а часть их утеряна. Следует, однако, отметить, что познание информа­ции, заложенной в почве, вполне реально при условии разработки специальных методов ее расшиф­ровки и сохранения в ненару­шенном состоянии полигенетиче­ских почв с наиболее полной за­писью природных событий. Такие почвы необходимо полностью выявить и взять под особый надзор. Поэтому особенно актуально создание Красной книги почв и дополнительной сети специаль­но почвенных заповедников и заказников.

Выделяется также группа це­лостных функций почвы, опре­деляемых сочетанием многих ее свойств и процессов. При реали­зации данных функций в преде­лах биогеоценозов почва обычно выступает как целое. Так, почва осуществляет трансформацию веществ и энергии (находящихся или попадающих в биогеоценоз), сущность которой состоит в пре­образовании почвообразователь­ным процессом соединений, по­ступающих с растительным опа­дом, из атмосферы, с грунтовыми водами, а также в ходе выветри­вания материнских пород. В свя­зи с действием данной функции почвенный субстрат приобретает свойства, благоприятные для по­селяющихся организмов. В част­ности, в почве происходит не только накопление элементов питания в доступной форме, но и отмечается желательное измене­ние их соотношения по сравне­нию с тем, которое имело место в исходной породе. Во многих почвах возрастает доля биофиль­ных элементов — углерода, азо­та, калия и др.

Заслуживает внимания санитар­ная функция почвы, характеризу­ющаяся разнообразным проявле­нием. Прежде всего она обеспе­чивает освобождение поверхности почвы от отходов жизнедеятель­ности организмов в результате их минерализации почвенными микробами. Если бы этого не происходило, то поверхность Земли за относительно короткое время оказалась бы покрытой остатками растительных и животных организмов и жизнь на ней в той разнообразной форме, в которой мы сейчас наблюдаем, оказалась бы невозможной.

Важная роль санитарной функ­ции состоит также в том, что почва благодаря определенным своим свойствам ограничивает или подавляет развитие в ней болезнетворных микроорганиз­мов, в силу чего в незагрязнен­ных землях болезнетворные мик­робы встречаются редко. Однако они часто попадают в почву с фекалиями, сточной жидкостью, навозом, хозяйственными отбро­сами, при использовании которых должны соблюдаться определен­ные санитарно-гигиенические пра­вила. При их невыполнении могут возникнуть опасные инфекцион­ные заболевания человека или животных — дизентерия, бруцеллез и др. Способы распростра­нения болезней при загрязнении почв различны: употребление сы­рых овощей, пылевая инфекция, непосредственный контакт с поч­вой, разнос инфекции мухами.

Поскольку загрязненные поч­вы на определенное время могут представлять эпидемиологическую опасность, важно знать сро­ки самоочищения их от болезне­творных микроорганизмов. Са­моочищение почвы от возбудите­лей бруцеллеза, чумы, туляре­мии происходит довольно быст­ро— за 1—2,5 месяца. Возбудите­ли столбняка, газовой гангрены, ботулизма, некоторые фитопа­тогенные микроорганизмы со­храняются достаточно длитель­ное время. Особенно устойчив возбудитель сибирской язвы, который в гумусовых горизонтах почв скотомогильников может сохраняться в течение нескольких десятков лет.

Одним из важных факторов, определяющих размеры зоны загрязнения, является механиче­ский состав почвы. В легких поч­вах эта зона обычно значительно больше, чем в суглинистых. По­этому безопасное расстояние от источника загрязнения для колод­цев на песчаных почвах равнин­ных районов может составлять не­сколько сот метров. Сходные раз­личия обнаруживаются и по вер­тикали. Глубина проникновения патогенных микроорганизмов в песчаных почвах в несколько раз больше, чем в суглинистых и до­стигает 4 м и более.

Характеризуя противоэпиде­миологические свойства почвы в целом, можно сказать, что она оказывается надежным барьером против широкого распростране­ния инфекций и бактериального загрязнения грунтовых вод и грун­тов. Однако в некоторых случаях (наличие хорошо фильтрующих пород, близкое залегание под­земных вод, сильное антропоген­ное нарушение почвенного покро­ва) загрязнение распространяет­ся на значительные расстояния.

Еще один аспект санитарной функции почв связан с разруше­нием почвенными микробами ток­сичных продуктов обмена в при­корневой зоне, что является важ­ным условием нормального су­ществования живых организмов. В опытах, в которых производи­лась стерилизация почвы, расте­ния испытывали угнетение даже при полном обеспечении их элементами питания.

В деле регулирования жизни биогеоценозов почва выполняет также функцию буферного и защитного экрана. Проявлением ее является, например, способ­ность почвы сглаживать резкие колебания водообеспеченности биогеоценозов. Это достигается прежде всего благодаря впиты­ванию и фильтрации почвой выпадающих атмосферных осад­ков, что позволяет избегать заста­ивания воды во время снеготая­ния и ливневых дождей и предо­твращать с помощью созданных почвенных запасов влаги чрез­мерную летнюю сухость при­земных слоев воздуха и гибель растений во время засух.

Указанная функция почв осу­ществляет также защиту биогео­ценозов от разрушающего дейст­вия ветра, силы тяжести, потоков воды, что возможно благодаря противоэрозионной стойкости почв, способности ее удерживать в вертикальном положении расте­ния. Эта же функция участвует и в восстановлении нарушенных био­ценозов за счет имеющегося в почве запаса семян и способности дифференцированного почвенно­го покрова ускорять восстановле­ние первоначальной неодно­родности фитоценозов.

Наиболее интегральной функ­цией является почвенное плодо­родие, которое определяется взаимодействием всех свойств почвы и охарактеризованных выше функций. Долгое время почвен­ное плодородие трактовалось упрощенно и связывалось с огра­ниченным числом почвенных свойств. Современные достижения науки свидетельствуют о необ­ходимости предельно комплекс­ного динамического подхода к вопросам повышения и регулиро­вания плодородия почвы. Недо­учет какого-либо фактора или функции может приводить к на­прасной затрате удобрений, ра­бочего времени и техники. По­казательны в этом отношении примеры низких урожаев в случае заражения почвы паразитами растений и резкого увеличения урожайности полей в случае уничтожения паразитов при одно­временном снижении доз вно­симых удобрений.

Кроме охарактеризованных, в последнее время выделены также новые биогеоценотические функции почвы.

  • ← Роль почвы в развитии и сохранении биосферы
  • Учет общепланетарного значения почвы →

Источник: collectedpapers.com.ua

Почва – это верхний рыхлый и плодородный слой поверхности Земли, покрытый растительностью. В состав почвы входят песок, глина, перегной, минеральные соли, вода, воздух.

Первоначально наша Земля была покрыта голыми, безжизненными скалами. Постепенно, на протяжении миллионов лет, солнце, воздух и вода разрушали скалы. Оставшиеся обломки скал были малопригодны для жизни растений и животных. Только лишайники могли выжить в таких условиях. После того, как растения обжили эти территории, на них поселились животные. Остатки растений и животных в результате деятельности бактерий превращаются в перегной (гусмус). Из перегноя образуются соли. Соли – это питательные вещества, необходимые растениям для жизни, вместе с остальными компонентами они образуют плодородный слой земли.

Итак, мы видим, что почва не могла появиться без живых существ. В то же время и растениям и животным необходима почва.

Образование в почве перегноя и соли

Чем богаче почва перегноем и минеральными веществами, тем она плодороднее. На плодородной почве лучше растут любые растения. Самые плодородные и богатые перегнои почвы – чернозёмы. Они создают хорошие условия для роста растений.

Типы почв выделяются на основе их плодородия, строения, механического состава и т. п. На обширных равнинах России последовательно сменяют друг друга следующие зональные типы почв: тундровые, глеевые, подзолистые и дерново-подзолистые, серые и бурые лесные, черноземы, каштановые, бурые почвы полупустынь, серо-бурые и сероземы. Почвы республики Татарстан отличаются большим разнообразием. Почти треть территории Татарстана (32%) занята черноземными почвами — в районах Предволжья, на западе и востоке Закамья. Серые и темно-серые лесные и слабоподзолистые почвы, занимающие почти 38% площади РТ, широко распространены в Предкамье, северных районах Предволжья, на северо-востоке и в центре Закамья. В северных районах Татарстана, а также по левобережью Волги и правобережью Камы преобладают дерново-подзолистые почвы. На их долю приходится около 17% территории республики. В долинах рек встречаются аллювиальные (наносные) почвы

Разнообразие почв нашей республики отражено на почвенной карте Татарстана.

Основу населения наших лесов, лугов, полей слагают почвенные животные. Почва, на первый взгляд такая безжизненная и неприглядная, оказывается при пристальном рассмотрении буквально напичканной жизнью. Если приглядеться внимательно, откроются картины необыкновенные.

Одних обитателей почвы увидеть несложно. Это – грибы, дождевые черви, многоножки, личинки насекомых, мелкие клещи, бескрылые насекомые. Других можно рассмотреть с помощью микроскопа. В тончайших пленках воды, которые обволакивают почвенные частицы, снуют коловратки, жгутиконосцы, ползают амебы, извиваются круглые черви. Сколько здесь настоящих тружеников, неразличимых невооруженным глазом, но проделывающих, тем не менее, титаническую работу! Все эти незаметные существа поддерживают в чистоте наш общий дом – Землю. Более того, они еще предупреждают об опасности, которая грозит этому дому, когда люди неразумно ведут себя по отношению к природе.

Весь этот мир, живущий по своим законам, обеспечивает переработку мертвых растительных остатков, очистку от них почв, поддержание водопрочной структуры. Почвенные животные постоянно перепахивают почву, перемещая наверх частицы из нижних слоев.

Экосистемы состоят из живых организмов и среды обитания, которая дает им ресурсы – энергию, воду, питательные вещества. Однако есть в экосистеме один фактор, который нельзя отнести ни к собственно живым ее компонентам, ни к мертвым условиям среды. Это почва. Толщина почвы в разных районах Земли составляет от нескольких сантиметров до двух метров.

Главное вещество почвы – перегной (гумус). Из него под действием микробов образуются соли. Их используют растения. Растениями питаются животные. Когда растения и животные умирают, их остатки попадают в почву и под действием микробов превращаются в перегной. А потом из перегноя снова образуются соли. Их используют новые растения. А растениями питаются новые животные. Таким образом вещества «путешествуют» в природе по кругу. Из почвы – в растения, из растений – в тела животных, и с остатками растений и животных – снова в почву. Так происходит круговорот веществ в природе. Если почвы вдруг не станет, круговорот веществ прервется. Исчезнут растения и животные. А значит, не смогут жить на Земле и люди.

Один сантиметр почвы образуется в природе за 250-300 лет, двадцать сантиметров – за 5-6 тыс. лет. а вот разрушаться она может очень быстро.

Таблица 1

Воздействие растений, ветра, воды и человека на плодородие почвы

Объект природы или явление природыОтрицательное воздействие на почву Положительное воздействие на почву

Растения Забирают питательные вещества из почвы Укрепляет почву, обогащает её перегноем

Вода Смывает плодородный слой Нужна для питания растений

Ветер Сносит плодородный слой Переносит семена растений

Человек Снижает плодородие, загрязняет, разрушает, уничтожает Восстанавливает и охраняет почву почву

Экологическая ситуация в стране продолжает оставаться тревожной. Отрасли добывающей промышленности создают специфические промышленные ландшафты с карьерами, шахтами, отвалами пустой породы. В результате открытой добычи руд и угля из сельскохозяйственного оборота изымаются десятки тысяч гектаров плодородных земель.

При добыче и перевозке нефти почвы и воды сильно загрязняются в результате аварий и т. д.

Сильнейшее загрязнение возникает вследствие развития энергетики. Тепловая энергетика загрязняет воздух соединениями серы, отвалы шпаков выводят из оборота пахотные земли, загрязняют поверхностные и подземные воды.

Гидроэнергетика вызывает заболачивание и затопление земель в связи со строительством водохранилищ.

Атомная энергетика может выступать источником радиоактивного загрязнения воды, воздуха, почв, животных и растений. Это может пагубно сказываться на жизни целых областей, как, например, в случае с аварией на Чернобыльской АЭС.

В результате жилищного, транспортного и промышленного строительства из оборота выводятся земельные угодья, нарушается экологическое равновесие в природе.

Наибольший вред пахотным землям наносит водная и ветровая эрозии.

Овраги разрушают дороги, разрезают поля на мелкие участки, неудобными для обработки машинами, иссушают землю. В результате эрозии почва теряет азот, фосфор, калий и другие питательные вещества. Ухудшаются физические свойства почвы. Талая и дождевая вода верхний плодородный слой. Урожаи на таких почвах сильно снижаются.

Поэтому полеводство должно перейти к почвозащитным методам ведения хозяйства, включающим правильную распашку почвы на склонах, глубокое рыхление, разумное внесение удобрений, создание защитных лесных полос, проводить снегозадержание зимой и т. д.

Для борьбы с ростом оврагов вдоль самих оврагов и по их склонам создаются кустарниковые и лесные полосы, по отвершкам строятся различные защитные сооружения, выше вершины полей строят земляные валы, задерживающие талые воды. По дну оврага сажают быстрорастущие кустарники и деревья (тополь, иву), делают запруды, плотины, создают пруды.

Основными путями решения экологических проблем могут быть:

• строительство надежных и современных очистных сооружений,

• внедрение безотходных технологий,

• комплексное использование ресурсов,

• правильное (с учетом природных и социально-экономических факторов) размещение предприятий,

• при строительстве дороги (завода, жилого дома), добыче полезных ископаемых в карьерах необходимо снимать слой почвы, который можно потом использовать для озеленения территории.

Что дает почва человеку

Без почвы жизнь растений и человека на Земле невозможна. Необходимо беречь почву от разрушений и истощения, способствовать повышению её плодородия.

Источник: www.hintfox.com