Реферат. Почва, ее слои и заселенность живыми организмами
 Скачать 35.08 Kb.
|
|
РЕФЕРАТ по дисциплине «Учение о биосфере» на тему: «Почва, ее слои и заселенность живыми организмами» Оглавление
Введение Почва – основа природы суши. Можно до бесконечности поражаться самому факту, что наша планета Земля единственная из известных планет, которая имеет удивительную плодородную пленку – почву. На вопрос о том, как сформировалась почва, впервые ответил великий русский ученый-энциклопедист М.В. Ломоносов в 1763 году в своем знаменитом трактате «О слоях земли». Почва, писал он, не первозданная материя, почва это то, что произошло от гниения животных и растительных остатков под влиянием долгого времени. В.В. Докучаев в классических работах о почвах России впервые стал рассматривать почву как динамическую, а не инертную среду. Он доказал, что почва – не мертвый организм, а живой, населенный многочисленными организмами, имеющий сложный внутренний состав. Им было выявлено пять главных почвообразующих факторов, к которым относятся климат, материнская порода (геологическая основа), топография (рельеф), живые организмы и время. Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Глава 1. Структура почвы Почва – это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва – это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву можно определить как продукт выветривания, реорганизации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных процессов. Она состоит из нескольких горизонтов (слоев с одинаковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним горизонтам. Горизонт A-1 – темноокрашенный, содержащий гумус слой, обогащенный минеральными веществами и имеющий для биогенных процессов наибольшее значение. Горизонт A-2 – элювиальный слой, имеющий обычно пепельный, светло-серый или желтовато-серый цвет. Горизонт B – иллювиальный слой, обычно плотный, обогащенный коллоидно-дисперсными минералами, имеющий бурую или коричневую окраску. Горизонт C – измененная почвообразующими процессами материнская порода. Поверхностный горизонт состоит из остатков растительности, составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы. Гумус – органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и поэтому сохраняющееся после того, как основной процесс разложения уже завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обогащенный гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой – подпахотным. Основные функции гумуса сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе. Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образования и различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы, или почвенный раствор, составляет вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет «почвенный воздух», включающий газы, заполняющие свободные от воды поры. Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физико-химических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих. Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов. Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т.д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы. Растения – основные создатели первичных органических веществ. Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных. С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность). Животные организмы выполняют функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные. Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагают сложные органические и минеральные вещества. Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие – азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных. Климат влияет на тепловой и водный режим почвы, а значит на биологические и физико-химические процессы. Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования. Основное свойство почвы – плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют много процессов. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни. Водная эрозия – смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону. Ветровая эрозия характеризуется выветриванием наиболее мелких частей из почвы. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота. Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники. Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т.е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Из сказанного следует, что почва включает минеральные частицы, детрит, множество живых организмов, т.е. почва – это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы – это медленно возобновляемый ресурс. Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре и до 160 см – в западных черноземах. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы. Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Глава 2. Органическая часть почвы В почве содержится некоторое количество органического вещества. В органогенных (торфяных) почвах оно может преобладать, в большинстве же минеральных почв его количество не превышает нескольких процентов в верхних горизонтах. В состав органического вещества почвы входят как растительные и животные остатки, не утратившие черт анатомического строения, так и отдельные химические соединения, называемые гумусом. В составе последнего находятся как неспецифические вещества известного строения (липиды, углеводы, лигнин, пигменты, воска, смолы и т.д.), составляющие до 10-15% всего гумуса, так и образующиеся из них в почве специфические гумусовые кислоты. Элементный состав гуминовых кислот (по массе): 46-62% углерода, 3-6% азота, 3-5% водорода, 32-38% кислорода. А также присутствуют сера и фосфор, но в очень малых количествах. В молекуле гуминовых кислот выделяют ядро, состоящее из ароматических колец. Кольца соединяются «мостиками» с двойными связями, создающими протяжённые цепи сопряжения, обуславливающие тёмную окраску вещества. Ядро окружено периферическими алифатическими цепями, в том числе углеводородного и полипептидного типов. Механизм формирования гумусовых кислот (гумификация) до конца не изучен. По конденсационной гипотезе эти вещества синтезируются из низкомолекулярных органических соединений. По гипотезе Л.Н. Александровой гумусовые кислоты образуются при взаимодействии высокомолекулярных соединений (белки, биополимеры), затем постепенно окисляются и расщепляются. Согласно обеим гипотезам в этих процессах принимают участие ферменты, образуемые преимущественно микроорганизмами. Есть предположение о чисто биогенном происхождении гумусовых кислот. По многим свойствам они напоминают тёмноокрашенные пигменты грибов. Глава 3. Живые организмы в почве В природе практически не бывает таких ситуаций, чтобы на большой территории преобладал только один из типов почв с неизменными свойствами. Закономерное пространственное размещение почв на небольших территориях называется структурой почвенного покрова (СПП). Исходной единицей СПП является элементарный почвенный ареал (ЭПА) – почвенное образование, внутри которого отсутствуют какие-либо почвенно-географические границы. Чередующиеся в пространстве и в той или иной степени генетически связанные ЭПА образуют почвенные комбинации. По степени связи со средой обитания в почве выделяются три группы: 1) Геобионты – постоянные обитатели почвы – дождевые черви, многие первичнобескрылые насекомые, из млекопитающих – кроты, слепыши; 2) Геофилы – животные, у которых часть цикла развития проходит в другой среде, а часть – в почве. Это большинство летающих насекомых (саранчовые, комары-долгоножки, медведки, многие бабочки). Одни в почве проходят фазу личинки, другие – фазу куколки; 3) Геоксены – животные, иногда посещающие почву в качестве укрытия или убежища. К ним относятся все млекопитающие, живущие в норах, полужесткокрылые, некоторые виды жуков. Особые группы – псаммофиты и псаммофилы адаптированы к сыпучим пескам в пустынях. Приспособления к жизни в подвижной, сухой среде у растений: придаточные корни, спящие почки на корнях. Первые начинают расти при засыпании песком, вторые при сдувании песка. От заноса песком спасаются быстрым ростом и редукцией листьев. Плодам присуща летучесть, пружинистость. От засухи предохраняют песчаные чехлы на корнях, опробковение коры, сильно развитые корни. Приспособления к жизни в подвижной, сухой среде у животных: минируют пески (раздвигают их телом). У роющих животных лапы-лыжи с наростами, с волосяным покровом. Почва – промежуточная среда между водой и воздухом. Для многих членистоногих почва была средой, через которую они смогли перейти от водного образа к наземному образу жизни. Основными показателями свойств почвы, отражающими возможность быть средой обитания для живых организмов, являются гидротермический режим и аэрация. Или влажность, температура и структура почвы. Все три показателя тесно связаны между собой. С повышением влажности повышается теплопроводность и ухудшается аэрация почв. Чем выше температура, тем сильнее идет испарение. Одним из важных приспособлений к суровым условиям в фитогенном поле является микоризное питание. За счет микоризы увеличивается активная поверхность корневых систем, а грибные выделения легко усваиваются корнями высших растений. Это хорошо видно на примере почвенного покрова в лесных районах на севере и юге Дальнего Востока. Характерной особенностью почв Дальнего Востока, формирующихся в условиях муссонного, т.е. очень влажного климата, является сильное вымывание элементов из элювиального горизонта. Почвообразование на Крайнем Севере происходит в условиях короткого периода вегетации и повсеместного распространения вечной мерзлоты. Недостаток тепла, часто сопровождается переувлажнением почв, низкой химической активностью выветривания почвообразующих пород и замедленным разложением органики. Жизнедеятельность почвенных микроорганизмов сильно угнетена, а усвоение питательных элементов корнями растений заторможено. В результате северные сообщества живых организмов отличаются низкой продуктивностью. При этом накопление отмершей органики превалирует над ее разложением, вследствие чего формируются мощные торфянистые и гумусовые горизонты, в профиле высоко содержание гумуса. Одновременно идет вынос элементов за пределы профиля, а при близком залегании мерзлоты они аккумулируются в иллювиальном горизонте. Заключение Земля – единственная из планет имеет особенную, верхнюю оболочку суши – почву. Эта оболочка является ровесницей сухопутной жизни на планете. Великий русский ученый В.В. Докучаев впервые назвал почву самостоятельным природным телом и доказал, что почва такое же самостоятельное естественноисторическое тело, как любое растение, любое животное, любой минерал, она есть результат, взаимной деятельности климата данной местности, ее растительных и животных организмов, рельефа и возраста материка. Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10% суши, сенокосы и пастбища – 25% суши. Список литературы Розанов Б.Г. Морфология почв. – М.: Изд. МГУ, 1983. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. – М.: Изд. МГУ, 1974. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. – М.,1963. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. – Л., 1980. Трофимов С.С., Таранов С.А. Особенности почвообразования в техногенных экосистемах. «Почвоведение», 1987, №11. Ковда В.А. Основы учения о почвах. – М.: Наука, 1983. Розанов Б.Г. Морфология почв. – М.: Изд. МГУ, 1983. |