Почвенная среда. Особенности почвенной среды обитания

Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Важнейшее ее свойство - плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Почва представляет собой не просто твердое тело, а сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Она пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами, и поэтому в ней складываются чрезвычайно разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро- и макроорганизмов. В почве сглажены температурные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха, а наличие грунтовых вод и проникновение осадков создают запасы влаги и обеспечивают промежуточный между водной и наземной средой режим влажности. В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и трупами животных (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

Почва неоднородна по своей структуре и физико-химическим свойствам. Неоднородность условий в почве резче всего проявляется в вертикальном направлении. С глубиной резко меняется ряд важнейших экологических факторов, влияющих на жизнь обитателей почвы. Прежде всего это относится к структуре почвы. В ней выделяют три основных горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам (рис. 1.4): 1) верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт А, в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз; 2) горизонт вмывания, или иллювиальный В, где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества, и 3) материнскую породу, или горизонт С, материал которой преобразуется в почву.

Колебания температуры резки только на поверхности почвы. Здесь они могут быть даже сильнее, чем в приземном слое воздуха. Однако с каждым сантиметром вглубь суточные и сезонные температурные изменения становятся все меньше и на глубине 1-1,5 м практически уже не прослеживаются.

Рис. 1.4.

Все эти особенности приводят к тому, что, несмотря на большую неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвижных организмов. Все это определяет большую насыщенность почвы жизнью.

В почве сосредоточены корневые системы наземных растений. Чтобы растения могли выжить, почва как среда обитания должна удовлетворять их потребность в минеральных элементах питания, в воде и кислороде, при этом важны значения pH (относительная кислотность и соленость (концентрация солей).

1. Минеральные элементы питания и способность почвы их удерживать. Для питания растений необходимы такие минеральные питательные компоненты {биогены), как нитраты {N0 3), фосфаты (Р0 3 4),

калий (К +) и кальций (Са 2+ ). За исключением соединений азота, которые образуются из атмосферного N 2 при круговороте этого элемента, все минеральные биогены изначально входят в химический состав горных пород наряду с «непитательными» элементами, такими как кремний, алюминий и кислород. Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены в структуре пород. Чтобы ионы биогенов перешли в менее связанное состояние или в водный раствор, порода должна быть разрушена. Порода, которую называют материнской, разрушается в процессе естественного выветривания. Когда ионы биогенов высвобождаются, они становятся доступными растениям. Будучи исходным источником биогенов, выветривание все же слишком медленный процесс, чтобы обеспечить нормальное развитие растений. В естественных экосистемах основной источник биогенов - разлагающиеся детрит и метаболические отходы животных, т.е. круговорот биогенов.

В агроэкосистемах происходит неизбежное удаление биогенов с собранным урожаем, так как они входят в состав растительного материала. Их запас регулярно пополняют, внося удобрения.

  • 2. Вода и водоудерживающая способность. Влага в почве присутствует в различных состояниях:
  • 1) связанная (гигроскопическая и пленочная) прочно удерживается поверхностью почвенных частиц;
  • 2) капиллярная занимает мелкие поры и может передвигаться по ним в различных направлениях;
  • 3) гравитационная заполняет более крупные пустоты и медленно просачивается вниз под влиянием силы тяжести;
  • 4) парообразная содержится в почвенном воздухе.

Если слишком много гравитационной влаги, то режим почвы близок к режиму водоемов. В сухой почве остается только связанная вода и условия приближаются к наземным. Однако даже в наиболее сухих почвах воздух влажнее наземного, поэтому обитатели почвы значительно менее подвержены угрозе высыхания, чем на поверхности.

В листьях растений существуют тонкие поры, через которые происходит поглощение углекислого газа (С0 2) и выделение кислорода (0 2) в процессе фотосинтеза. Однако они же пропускают пары воды из влажных клеток, находящихся внутри листа, наружу. Чтобы компенсировать эти потери водяных паров листьями, называемые транспирацией, необходимо по меньшей мере 99% всей поглощаемой растением воды; на фотосинтез расходуется менее 1%. Если воды недостаточно для восполнения потерь на транспирацию, растение вянет.

Очевидно, что если дождевая вода стекает по поверхности грунта, а не впитывается, пользы от нее не будет. Поэтому весьма важна инфильтрация, т.е. впитывание воды с поверхности почвы. Так как корни большинства растений в нее не очень глубоко проникают, вода, которая просачивается глубже, чем на несколько сантиметров (а для мелких растений - на гораздо меньшую глубину), становится недоступной. Следовательно, в период между дождями растения зависят от запаса воды, удерживаемого поверхностным слоем почвы, как губкой. Величина этого запаса называется водоудерживающей способностью почвы. Даже при редких осадках почвы с хорошей водоудерживающей способностью могут запасти достаточно влаги для поддержания жизни растений на протяжении довольно длительного сухого периода.

Наконец, запас воды в почве сокращается не только в результате его использования растениями, но и за счет испарения с поверхности почвы.

Итак, идеальной будет почва с хорошей инфильтрацией и водоудерживающей способностью и покровом, снижающим потери воды от испарения.

3. Кислород и аэрация. Чтобы расти и поглощать биогенные элементы, корням необходима энергия, генерируемая при окислении глюкозы в процессе клеточного дыхания. При этом потребляется кислород и в качестве отхода образуется углекислый газ. Следовательно, обеспечение диффузии (пассивного движения) кислорода из атмосферы в почву и обратное перемещение углекислого газа - еще одна важная черта почвенной среды. Его называют аэрацией. Обычно аэрацию затрудняют два обстоятельства, приводящих к замедлению роста или гибели растений: уплотнение почвы и насыщение ее водой. Уплотнением называют сближение между собой почвенных частиц, при котором воздушное пространство между ними становится слишком ограниченным, чтобы происходила диффузия. Водонасыщение - результат переувлажнения.

Потери воды растением при транспирации должны компенсироваться запасами капиллярной воды в почве. Этот запас зависит не только от обилия и частоты осадков, но и от способности почвы впитывать и удерживать воду, а также от прямого испарения с ее поверхности когда все пространство между частицами почвы заполняется водой. Это можно назвать «затоплением» растений.

Дыхание корней растений - это поглощение ими кислорода из окружающей среды и выделение в нее углекислого газа. В свою очередь, эти газы должны иметь возможность диффундировать между частицами почвы

  • 4. Относительная кислотность (pH). Большинству растений и животных требуется близкое к нейтральному значение pH = 7,0; в большинстве естественных сред обитания такие условия соблюдаются.
  • 5. Соль и осмотическое давление. Для нормальной жизнедеятельности клетки живого организма должны содержать определенное количество воды, т.е. требуют водного баланса. Однако сами они не способны активно закачивать или выкачивать воду. Их водный баланс регулируется отношением - концентрацией солей с внешней и внутренней сторон от клеточной мембраны. Молекулы воды притягиваются ионами соли. Клеточная мембрана препятствует прохождению ионов, а вода быстро движется сквозь нее в направлении большей их концентрации. Это явление называется осмосом.

Клетки контролируют свой водный баланс, регулируя внутреннюю концентрацию соли, а вода поступает внутрь и наружу под действием осмоса. Если концентрация соли вне клетки слишком высока, вода поглощаться не может. Более того, под действием осмоса она будет оттягиваться из клетки, что приведет к обезвоживанию и гибели растения. Сильно засоленные почвы практически представляют собой безжизненные пустыни.

Обитатели почвы. Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда.

Для мелких почвенных животных, которых объединяют под названием микрофауна (простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды и др.), почва - это система микроводоемов. По существу, это водные организмы. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, а часть жизни могут, как и микроорганизмы, находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из этих видов обитают и в обычных водоемах. Однако почвенные формы намного мельче пресноводных, и, кроме того, попадая в неблагоприятные условия среды, они выделяют на поверхности своего тела плотную оболочку - цисту (лат. cista - ящик), защищающую их от высыхания, воздействия вредных веществ и т.д. При этом физиологические процессы замедляются, животные становятся неподвижными, принимают округлую форму, перестают питаться, и организм впадает в состояние скрытой жизни (инцистированное состояние). Если инцистированная особь вновь попадает в благоприятные условия, происходит эксцистирование; животное покидает цисту, превращается в вегетативную форму и возобновляет активную жизнедеятельность.

Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва предстает как система мелких пещер. Таких животных объединяют под названием мезофауна. Размеры представителей мезофауны почв - от десятых долей до 2-3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей, первичнобескрылые насекомые (напрмер, двухвостки), мелкие виды крылатых насекомых, многоножки симфилы и др.

Более крупных почвенных животных, с размерами тела от 2 до 20 мм, называют представителями макрофауны. Это личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Для них почва - плотная среда, оказывающая значительное механическое сопротивление при движении.

Мегафауна почв - это крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь (слепыши, слепушонки, сумчатые кроты Австралии и др.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Внешний облик и анатомические особенности этих животных отражают их приспособленность к роющему подземному образу жизни. У них недоразвиты глаза, компактное, вальковатое тело с короткой шеей, короткий густой мех, сильные копательные конечности с крепкими когтями.

Кроме постоянных обитателей почвы, среди крупных животных можно выделить большую экологическую группу обитателей нор (суслики, сурки, тушканчики, кролики, барсуки и т. п.). Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве.

По целому ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между водной и наземной. С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность его водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие солей и органических веществ в почвенных растворах, возможность двигаться в трех измерениях.

С воздушной средой почву сближают наличие почвенного воздуха, угроза иссушения в верхних горизонтах, довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев.

Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания животных позволяют предполагать, что почва играла особую роль в эволюции животного мира. Для многих групп, в частности членистоногих, почва послужила средой, через которую первоначально водные обитатели смогли перейти к наземному образу жизни и завоевать сушу. Этот путь эволюции членистоногих доказан трудами М.С. Гилярова (1912-1985).

В таблице 1.1 приведена сравнительная характеристика абиотических сред и адаптации к ним живых организмов.

Характеристика абиотических сред и адаптации к ним живых организмов

Таблица 1.1

Среда

Характеристика

Адаптация организма к среде

Самая древняя. Освещенность убывает с глубиной. При погружении на каждые 10 м давление возрастает на одну атмосферу. Дефицит кислорода. Степень солености возрастает от пресных вод к морским и океаническим. Относительно однородная (гомогенная) в пространстве и стабильная во времени

Обтекаемая форма тела, плавучесть, слизистые покровы, развитие воздухоносных полостей, осморегуляции

Почвенная

Создана живыми организмами. Осваивалась одновременно с наземно-воздушной средой. Дефицит или полное отсутствие света. Высокая плотность. Четырехфазная (фазы: твердая, жидкая, газообразная, живые организмы). Неоднородная (гетерогенная) в пространстве. Во времени условия более постоянны, чем в наземно-воздушной среде обитания, но более динамичны, чем в водной и организменной. Самая богатая живыми организмами среда обитания

Форма тела вальковатая (гладкая, округлая, цилиндрической или веретеновидной формы), слизистые покровы или гладкая поверхность, у некоторых имеется копательный аппарат, развитая мускулатура. Для многих групп характерны микроскопические или мелкие размеры как приспособление к жизни в пленочной воде или в воздухоносных порах

Наземновоздушная

Разреженная. Обилие света и кислорода. Гетерогенная в пространстве. Очень динамичная во времени

Выработка опорного скелета, механизмов регуляции гидротермического режима. Освобождение полового процесса от жидкой среды

Вопросы и задания для самоконтроля

  • 1. Перечислите структурные элементы почвы.
  • 2. Какие характерные особенности почвы как среды обитания Вы знаете?
  • 3. Какие элементы и соединения относятся к биогенам?
  • 4. Проведите сравнительный анализ водной, почвенной и наземно-воздушной сред обитания.

Почва как среда обитания.

Наименование параметра Значение
Тема статьи: Почва как среда обитания.
Рубрика (тематическая категория) Экология

Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Несмотря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении жизни. Почва представляет собой не просто твердое тело, как большинство пород литосферы, а сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Она пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами, и в связи с этим в ней складываются чрезвычайно разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро– и макроорганизмов. В почве сглажены температурные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха, а наличие грунтовых вод и проникновение осадков создают запасы влаги и обеспечивают режим влажности, промежуточный между водной и наземной средой. В почве концентрируются запасы органических и минœеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и трупами животных. Все это определяет большую насыщенность почвы жизнью.

Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества в основном за счёт отмирающих растений и опадающей листвы . Это ценный источник энергии для бактерий, грибов и многих животных, в связи с этим почва – самая насыщенная жизнью среда.

Для мелких почвенных животных, которых объединяют под названием микрофауна (простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды и др.), почва - ϶ᴛᴏ система микроводоемов. По существу, это водные организмы. Οʜᴎ живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, а часть жизни могут, как и микроорганизмы, находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из этих видов обитают и в обычных водоемах. В то время как пресноводные амебы имеют размеры 50‑100 мкм, почвенные – всœего 10–15. Особенно мелки представители жгутиковых, нередко всœего 2–5 мкм. Почвенные инфузории также имеют карликовые размеры и к тому же могут сильно менять форму тела.

Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва предстает как система мелких пещер.
Размещено на реф.рф
Таких животных объединяют под названием мезофауна . Размеры представителœей мезофауны почв – от десятых долей до 2–3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей, первичнобескрылые насекомые У них нет специальных приспособлений к рытью. Οʜᴎ ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь.

Мегафауна почв - ϶ᴛᴏ крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь (слепыши, кроты).

Почва как среда обитания. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Почва как среда обитания." 2017, 2018.


  • - Почва как среда обитания.

    Свойства почвы, как экологического фактора (эдафические факторы). Почва представляет собой совокупность высокодисперсных частиц, благодаря чему атмосферные осадки проникают в её глубину и удерживаются там в капиллярных системах. Сами частицы удерживают на поверхности... .

    Водная среда обитания. Водная среда обитания по своим условиям значительно отличается от наземно-воздушной. Вода характеризуется высокой плотностью, меньшим содержанием кислорода, значительными перепадами давления, температурным режи­мом, солевым составом, газовым... .


    • Почвенная среда занимает промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средами. Температурный режим, пониженное содержание кислорода, насыщенность влагой, присутствие значительного количества солей и органических веществ сближают почву с водной средой. А резкие изменения температурного режима, иссушение, насыщение воздухом, в том числе кислородом, сближают почву с наземно-воздушной средой жизни.

    Почва - это рыхлый поверхностный слой суши, который представляет собой смесь минеральных веществ, полученных при распаде горных пород под воздействием физических и химических агентов, и особых органических веществ, возникших в результате разложения растительных и животных остатков биологическими агентами. В поверхностных слоях почвы, куда поступает самое свежее мертвое органическое вещество, обитает множество организмов-разрушителей - бактерий, грибов, червей, мельчайших членистоногих и др. Их активность обеспечивает развитие почвы сверху, тогда как физическое и химическое разрушение коренной породы способствует образованию почвы снизу.

    Как среду жизни почву отличает ряд особенностей: большая плотность, отсутствие света, пониженная амплитуда колебаний температур, недостаточность кислорода, сравнительно высокое содержание углекислого газа. Кроме того, почва характеризуется рыхлой (пористой) структурой субстрата. Имеющиеся полости заполнены смесью газов и водными растворами, что определяет чрезвычайно большое разнообразие условий для жизни множества организмов. В среднем на 1м2 почвенного слоя приходится более 100 млрд. клеток простейших, миллионы коловраток и тихоходок, десятки миллионов нематод, сотни тысяч членистоногих, десятки и сотни дождевых червей, моллюсков и прочих беспозвоночных, сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов (актиномицетов), водорослей и других микроорганизмов. Все население почвы - эдафобионты (эдафобиус, от греч. edaphos - почва, bios - жизнь) взаимодействует между собой, образуя своеобразный биоценотический комплекс, активно участвующий в создании самой почвенной среды жизни и обеспечивающий ее плодородие. Виды, населяющие почвенную среду жизни, называют также педобионтами (от греч. paidos - дитя, т.е. в своем развитии проходящие стадию личинок).

    У представителей эдафобиуса в процессе эволюции выработались своеобразные анатомо-морфологические особенности. Например, у животных - вальковатая форма тела, малые размеры, сравнительно прочные покровы, кожное дыхание, редукция глаз, бесцветность покровов, сапрофагия (способность питаться остатками других организмов). Кроме того, наряду с аэробностью широко представлена анаэробность (способность существовать при отсутствии свободного кислорода).

    Почвенная среда обитания, характеристика которой будет рассмотрена в нашей статье, является основой жизни для многих организмов. Как можно существовать в условиях отсутствия света и большого количества углекислого газа? Давайте разбираться вместе.

    Экологические факторы

    В окружающей среде на любой живой организм неминуемо действует целый ряд условий. Их называют экологическими факторами. Среди них особую группу составляют компоненты неживой природы. Это абиотические факторы. К ним относятся показатели температуры воды и воздуха, давления, химического состава атмосферы, тип почвы.

    Биотические факторы объединяют разные формы взаимоотношений организмов. Они могут быть нейтральными, взаимовыгодными или антагонистическими. На современном этапе особое значение приобрели антропогенные факторы. Это все формы хозяйственной деятельности человека.

    Среды обитания организмов

    Каждый вид приспособлен к определенным условиям существования. Их совокупность называется средой обитания. Всего их четыре. Это наземно-воздушная, водная, почвенная и другие организмы. Каждая из них имеет свои особенности. К примеру, высокая удельная теплоемкость, незначительные колебания температуры - это характеристики водной среды. Для почвенной характерны совсем другие показатели.

    Что такое почва?

    Начнем с определения понятия. Почвой называют верхний рыхлый плодородный Ее структура представлена частицами глины, песчинками и органическими веществами - гумусом. Между ними находятся полости, которые заполнены водой или воздухом. Глубина почвенной среды обитания, характеристику которой мы рассматриваем, составляет несколько метров.

    Характеристика почвенной среды обитания: таблица

    Как видите, почва представляет собой достаточно динамичную систему. С течением времени слои взаимопревращаются и сменяют друг друга.

    Почвенная среда обитания: характеристика

    Верхний слой литосферы имеет ряд уникальных особенностей. Почвенной среде обитания, характер условий которой отличается относительным постоянством, присущи следующие признаки:

    1. Высокая плотность, которая затрудняет движение организмов.
    2. Наличие света только в верхних слоях, что делает возможным существование там некоторых видов водорослей.
    3. Незначительные перепады температуры.
    4. Повышенное содержание углекислого газа, который является продуктом дыхания корней растений, грибов и животных.
    5. Постоянное наличие воды, уровень которой определяется климатическими условиями и количеством обитателей.
    6. Наличие многовидовых сообществ организмов и их остатков.

    Местные жители

    Кто же способен обитать в таких условиях? В верхнем слое почвы расположены корневые системы и растений. Встречаются здесь лишайники, цианобактерии, зеленые и диатомовые водоросли. Особенно много их на поверхности почвы, где наиболее благоприятные условия для осуществления фотосинтеза.

    А вот грибы и бактерии населяют всю толщу почвы. Среди животных встречаются простейшие, кольчатые и круглые черви, брюхоногие моллюски. Почвенными позвоночными являются слепыши, кроты, землеройки.

    Некоторые животные проводят в этой среде обитания только определенный этап своей жизни. К примеру, жуки откладывают в почву свои личинки. А по мере развития они переходят к наземно-воздушной среде. Грызуны переносят здесь неблагоприятные условия - засуху или холода.

    Пути адаптации

    Характеристика почвенной среды обитания включает и особенности организмов, которые ее населяют. Каждый вид по-своему приспособился к ней. Поскольку движение в почве затруднено, ее жители имеют червеобразную или округлую форму тела. Передвигаться в почве можно двумя способами. Так, дождевые черви пропускают ее через пищеварительную трубку. А вот млекопитающие имеют конечности роющего типа. У слепышей и кротов органы зрения недоразвиты, а у некоторых видов полностью зарастают. В своих многочисленных ходах такие животные ориентируются с помощью других органов чувств - осязания и обоняния.

    Поскольку при движении животные постоянно подвергаются трению о твердые частицы, их покровы отличаются прочностью и гибкостью. Вместе с этим через кутикулу почвенных насекомых испаряется вода, что очень важно в условиях повышенной влажности. Молекулы кислорода располагаются между твердыми частицами, поэтому большинство почвенных животных дышит всей поверхностью тела.

    Итак, характеристика почвенной среды обитания кратко представлена следующими особенностями:

    1. Является верхним слоем литосферы, который обладает плодородием.
    2. Состоит из твердых частиц и гумуса, между которыми находятся молекулы воды и воздуха.
    3. Отличается постоянством условий.
    4. Главными абиотическими факторами для этой среды являются отсутствие света, повышенное содержание углекислого газа, большая плотность.

    ПЛАН ЛЕКЦИИ

    1. Общая характеристика почвы

    2. Органическое вещество почвы

    3. Влажность и аэрация

    4. Экологические группы почвенных организмов

    1. Общая характеристика почвы

    Почва - важнейший компонент любой экологической системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ, в свою очередь составляющих основу пищевых цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы Земли, ее биосферу. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется наличием и состоянием земельных ресурсов, плодородием почв.

    Между тем, за историческое время на нашей планете было утрачено до 20 млн. км 2 земель сельскохозяйственного назначения. На каждого жителя Земли нынче приходится в среднем всего 0,35- 0,37 га , тогда как в 70-х годах эта величина составляла 0,45- 0,50 га . Если современная ситуация не изменится, то через столетие, при таких темпах потерь, общая площадь угодий, пригодных для земледелия сократится с 3,2 до 1 млрд. га.

    В.В. Докучаевым было выявлено 5 главных почвообразующих факторов:

    1. климат;

    2. материнская порода (геологическая основа);

    3. топография (рельеф);

    4. живые организмы;

    5. время.

    В настоящее время еще одним фактором почвообразования можно назвать деятельности человека.

    Почвообразование начинается с первичной сукцессии, проявляющейся в физическом и химическом выветривании, ведущем к разрыхлению с поверхности материнских горных пород, таких как базальты, гнейсы, граниты, известняки, песчаники, сланцы. Этот слой выветривания постепенно заселяется микроорганизмами и лишайниками, которые преобразуют субстрат и обогащают его органическими веществами. В результате деятельности лишайников в первичной почве накапливаются важнейшие элементы питания растений, такие как фосфор, кальций, калий и другие. На этой первичной почве теперь могут поселиться растения и сформировать растительные сообщества, определяющие лицо биогеоценоза.

    Постепенно в процесс почвообразования вовлекаются более глубокие слои земли. Поэтому большинство почв имеет более или менее выраженный слоистый профиль, разделяемый на почвенные горизонты. В почве поселяется комплекс почвенных организмов - эдафон : бактерии, грибы, насекомые, черви и роющие животные. Эдафон и растения участвуют в образовании почвенного детрита, который через свой организм пропускают детритофаги - черви и личинки насекомых.

    Например, дождевые черви на гектаре земли за год перерабатывают около 50 т почвы.

    При разложении растительного детрита образуются гуминовые вещества - слабые органические гуминовые и фульвокислоты - основа почвенного гумуса. Его содержание обеспечивает структурность почвы и доступность растениям минеральных элементов питания. Мощность богатого гумусом слоя определяет плодородие почвы.

    В состав почвы входят 4 важных структурных компонента:

    1. минеральная основа (50-60 % общего состава почвы);

    2. органическое вещество (до 10 %);

    3. воздух (15-20 %);

    4. вода (25-35 %).

    Минеральная основа – неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты различны по размерам (от валунов до песчинок и мельчайших частиц глины). Это скелетный материал почвы. Его разделяют на коллоидные частицы (меньше 1 мкм), мелкий грунт (меньше 2 мм) и крупные фрагменты. Механические и химические свойства почвы определяются мелкими частицами.

    Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину в равном количестве.

    В почве, как правило, выделяют 3 основных горизонта, различающихся по механическим и химическим свойствам:

    1. Верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз.

    2. Горизонт вымывания или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества.

    3. Материнскую породу или горизонт (С), материал, который преобразуется в почву.

    В пределах каждого слоя выделяют более дробные горизонты, различающиеся по своим свойствам.

    Основными свойствами почвы как экологической среды являются ее физическая структура, механический и химический состав, кислотность, окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв. На Земле по распространенности ведущее положение занимают пять типологических групп почв:

    1. почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы , характеризующиеся богатством минерального состава и большой подвижностью органики;

    2. плодородные почвы саванн и степей - черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем;

    3. скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к различным климатическим зонам;

    4. относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, дерново-подзолистые, бурые и серые лесные почвы ;

    5. мерзлотные почвы, обычно маломощные, подзолистые, болотные , глеевые , обедненные минеральными солями со слабо развитым гумусовым слоем.

    По берегам рек встречаются пойменные почвы;

    Отдельной группой стоят засоленные почвы: солончаки, солонцы и т.д. на которые приходится 25 % почв.

    Солончаки – почвы постоянно сильно увлажненные солеными водами вплоть до поверхности, например, вокруг горько-соленых озер. Летом поверхность солончаков высыхает, покрываясь коркой соли.

    Рис. Солончак

    Солонцы – с поверхность не засолены, верхний слой выщелоченный, бесструктурный. Нижние горизонты уплотнены, насыщены ионами натрия, при высыхании растрескиваются на столбы, глыбы. Водный режим нестабильный – весной – застаивание влаги, летом – сильное пересыхание.

    2. Органическое вещество почвы

    Каждому типу почв соответствует определенный растительный, животный мир и совокупность бактерий – эдафон . Отмирающие или отмершие организмы накапливаются на поверхности и внутри почвы, образуя органическое вещество почвы, называемое гумусом . Процесс гумификации начинается с разрушения и измельчения органической массы позвоночными животными, а затем преобразуется грибами и бактериями. К таким животным относятся фитофаги , питающиеся тканями живых растений, сапрофаги , потребляющие мертвые вещества растений, некрофаги , питающиеся трупами животных, копрофаги , уничтожающие экскременты животных. Все они составляют сложную систему, получившую название сапрофильного комплекса животных .

    Гумус различается по виду, форме и характеру составляющих его элементов, которые подразделяются на гуминовые и негуминовые вещества. Негуминовые вещества образуются из соединений, входящих в ткани растений и животных, например, белков и углеводов. При разложении данных веществ выделяется углекислый газ, вода, аммиак. Энергия, образующаяся при этом используется почвенными организмами. При этом происходит полная минерализация элементов питания. Гуминовые вещества в результате жизнедеятельности микроорганизмов перерабатываются в новые, обычно высокомолекулярные соединения – гуминовые кислоты или фульвокислоты .

    Гумус подразделяется на питательный, который легко перерабатывается и служит источником питания микроорганизмов и устойчивый, который выполняет физические и химические функции, контролируя баланс питательного вещества, количество воды и воздуха в почве. Гумус плотно склеивает минеральные частицы почвы, улучшая ее структуру. Структура почв также зависит от количества соединений кальция. Выделяют следующие структуры почвы:

    1. мучнистую,

    2. пороховатую ,

    3. зернистую,

    4. ореховатую ,

    5. комковатую,

    6. глинистую.

    Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость – удержанию воды почвой.

    Главное свойство почвы – ее плодородие, т.е. способность обеспечивать растения водой, минеральными солями, воздухом. Мощность гумусового слоя определяет плодородие почвы.

    3. Влажность и аэрация

    Вода почвы подразделяется на :

    1. гравитационную,

    2. гигроскопическую,

    3. капиллярную,

    4. парообразную

    Гравитационная вода – подвижная, является основной разновидностью подвижной воды, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, просачивается вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Растения легко усваивают ее.

    Гигроскопическая вода в почве удерживается за счет водородных связей вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой, прочной связанной пленки. Высвобождается только при температуре 105 – 110 о С и практически недоступна для растений. Количество гигроскопической воды зависит от содержания в почве коллоидных частиц. В глинистых почвах ее до 15 %, в песчаных – 5 %.

    По мере накопления количества гигроскопической воды она переходит в капиллярную , удерживающуюся в почве силами поверхностного натяжения. Капиллярная вода легко поднимается к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряется, свободно поглощается растениями.

    Парообразная влага занимает все свободные от воды поры.

    Существует постоянный обмен почвенных, грунтовых и поверхностных вод, меняющий свою интенсивность и направленность в зависимости от климата, сезонов.

    Все поры, свободные от влаги заполнены воздухом. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Воздушный режим и режим влажности связан с количеством атмосферных осадков.

    4. Экологические группы почвенных организмов

    В среднем почва содержит 2-3 кг/м 2 живых растений и животных, или 20-30 т/га. При этом в умеренном поясе корни растений составляют 15 т/га, насекомые 1т, дождевые черви – 500кг, нематоды – 50кг, ракообразные – 40кг, улитки, слизни – 20кг, змеи, грызуны – 20гк, бактерии – 3т, грибы – 3т, актиномицеты – 1,5т, простейшие – 100кг, водоросли – 100кг.

    Неоднородность почвы приводит к тому, что для разных организмов она выступает как разная среда. По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в 3 группы:

    1. Геобионты – животные, постоянно обитающие в почве (дождевые черви, первично-бескрылые насекомые).

    2. Геофиллы – животные, часть цикла которых обязательно проходит в почве (большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки).

    3. Геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища (таракановые , многие полужесткокрылые , жесткокрылые, грызуны и др. млекопитающие).

    В зависимости от размеров почвенных обитателей можно разделить на следующие группы.

    1. Микробиотип , микробиота – почвенные микроорганизмы, основное звено детритной цепи, промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными. Это зеленые, сине-зеленые водоросли, бактерии, грибы, простейшие. Почва для них – система микроводоемов . Они живут в почвенных порах. Способны переносить промерзание почвы.

    3. Макробиотип , макробиота – крупные почвенные животные, размером до 20мм (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и т.д.). п очва для них – плотная среда, оказывающая сильное механическое сопротивление при движении. Они передвигаются в почве расширяя естественные скважины путем раздвижения почвенных частиц либо роя новые ходы. В связи с этим у них выработались приспособления к рытью. Часто имеются специализированные органы дыхания. Также дышат через покровы тела. На зиму и в засушливый период перемещаются в глубокие почвенные слои.

    4. Мегабиотип , мегабиота – крупные землерои , главным образом из числа млекопитающих. Многие из них проводят в почве всю жизнь (златокроты, слепушонки , цокоры , кроты Евразии, сумчатые кроты Австралии, слепыши и др.). Прокладывают в почве систему нор, ходов. У них недоразвиты глаза, компактное, вальковатое тело с короткой шеей, короткий густой мех, сильные компактные конечности, роющие конечности, крепкие когти.

    5. Обитатели нор – барсуки, сурки, суслики, тушканчики и др. Кормятся на поверхности, размножаются, зимуют, отдыхают, спят, спасаются от опасности в почвенных норах. Строение характерно для наземных, однако имеют приспособления норных –к репкие когти, сильная мускулатура на передних конечностях, узкая голова, небольшие ушные раковины.

    6. Псаммофилы – жители сыпучих песков. Имеют своеобразные конечности, нередко в форме «лыж», покрытых длинными волосками, роговыми выростами (тонкопалый суслик, гребнепалый тушканчик).

    7. Галлофилы – жители засоленных почв. Имеют приспособления к защите от избытка солей: плотные покровы, приспособления для удаления солей из организма (личинки пустынных жуков-чернотелок).

    8. Растения подразделяются на группы в зависимости от требовательности к плодородию почвы.

    9. Эутотрофные или эвтрофные – растут на плодородных почвах.

    10. Мезотрофные – менее требовательные к плодородию почвы.

    11. Олиготрофные – довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ.

    12. В зависимости от требовательности растений к отдельным микроэлементам почвы выделяют следующие группы.

    13. Нитрофилы – требовательны к наличию в почве азота, поселяются там, где есть дополнительные источники азота – растения вырубок (малина, хмель, вьюнок), мусорные (крапива щирица, зонтичные), растения пастбищ.

    14. Кальциефилы – требовательны к наличию в почве кальция, поселяются на карбонатных почвах (венерин башмачок, лиственница сибирская, бук, ясень).

    15. Кальциефобы – растения, избегающие почв с большим содержанием кальция (сфагнумовые мхи, болотные, вересковые, береза бородавчатая, каштан).

    16. В зависимости от требований к РН почвы все растения подразделяются на 3 группы.

    17. Ацидофилы – растения, предпочитающие кислые почвы (вереск, белоус, щавель, щавелек малый).

    18. Базифиллы – растения, предпочитающие щелочные почвы (мать-и-мачеха, горчица полевая).

    19. Нейтрофилы – растения, предпочитающие нейтральные почвы (лисохвост луговой, овсяница луговая).

    Растения, произрастающие на засоленных почвах называются галофиты( солерос европейский, сарсазан шишковатый), а растения не выдерживающие избыточного засоления – гликофиты . Галофиты имеют высокое осмотическое давление, позволяющее использовать почвенные растворы, способны выделять избыток солей через листья или накапливать их в своем организме.

    Растения, адаптированные к сыпучим пескам называются псаммофиты . Они способны образовывать придаточные корни при засыпании их песком, на корнях образуются придаточные почки при их обнажении, часто имеют высокую скорость роста побегов, летучие семена, прочные покровы, имеют воздушные камеры, парашюты, пропеллеры – приспособления к незасыпанию песком. Иногда целое растение способно оторваться от грунта, высохнуть и вместе с семенами перенестись ветром в другое место. Всходы быстро прорастают, споря с барханом. Имеются приспособления к перенесению засухи – чехлы на корнях, опробковение корней, сильное развитие боковых корней, безлистные побеги, ксероморфную листву.

    Растения, произрастающие на торфяных болотах, называются оксилофитами . Они приспособлены к высокой кислотности почвы, сильному увлажнению, анаэробным условиям (багульник, росянка, клюква).

    Растения, обитающие на камнях, скалах, каменистых осыпях относятся к литофитам. Как правило, это первые поселенцы на скальных поверхностях: автотрофные водоросли, накипные лишайники, листовые лишайники, мхи, литофиты из высших растений. Их называют растениями щелей – хасмофитами . Например, камнеломка, можжевельник, сосна.

    Похожие публикации