Функциональная роль почвы в экосистемах реферат

Обновлено: 05.07.2024

Файлы: 1 файл

Курсач Почва.doc

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МСХА имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

Экологические функции почвы

Выполнила: Скрябина Д.,

ст. 301 группы факультета ПАЭ

Оглавление

Введение

В целом экология почв (другими словами интегральная экология почв) в общем виде определяется как междисциплинарная наука, изучающая весь спектр участия различных факторов почвообразования в формировании, динамике и эволюции почв и всю совокупность почвенных экофункций с ответным воздействием на почвообразователи и поддержанием их функционирования и развития. Кроме того, следует принять во внимание, что в настоящее время термин экология почти всегда сопрягается с проблемами охраны окружающей среды как сложной планетарной системы. Поэтому есть все основания в экологию почв включить и учение о сохранении почв как незаменимого компонента биосферы. Таким образом, суммарно экология почв оказывается состоящей из трех взаимосвязанных блоков – учения о факторах почвообразования (факторная экология или собственно экология почв) и учений о почвенных экофункциях и сохранении почв как незаменимого компонента биосферы.

К числу важнейших актуальных направлений исследования в почвоведении относятся и работы по биогеоценотическим и глобальным функциям почв, имеющие принципиальное значение не только для дальнейшего развития науки о почве, но и для всесторонней разработки учения о взаимосвязи и динамике приповерхностных геосфер, а также создания научно-обоснованной системы рационального использования и охраны природных ресурсов.

Глава 1. Биогеоценотические функции почв

Все биогеоценотические (БГЦ) функции условно объединены в несколько групп по основным контролирующим свойствам почв: физические, химические и биохимические, физико-химические, информационные, целостные.

1.1. Физические функции. К физическим функциям относятся:

- жизненное пространство: одна из причин, ограничивающих распространение большей части живых организмов, - отсутствие свободной и пригодной для расселения материальной среды, где они могли бы беспрепятственно размножаться и развиваться. С почвой тесно связана подавляющая часть растений, где происходит ранний цикл их развития, а во взрослом состоянии с почвой непосредственно взаимодействуют их подземные органы. Также почву как среду обитания используют различные микроорганизмы, бактерии, актиномицеты, грибы, в меньшей мере – водоросли. Почва служит жизненосным пространством и для многих животных. Из беспозвоночных здесь живут простейшие, плоские и круглые, а также кольчатые черви, немертины, моллюски, тихоходки, первичнотрахейные, членистоногие. Позвоночные почвенные животные представлены амфибиями, рептилиями, млекопитающими.

- жилище и убежище: сущность этой функции заключается в том, что почва предохраняет многие живые организмы от переохлаждения и перегрева, защищает от хищников, обитающих на поверхности, обитающих на поверхности земли. То, что почва может выполнять функцию жилища связано с тем, что температура и влажность воздуха в ней подвержены значительно менее резким колебаниям, чем на поверхности земли.

- опорная функция: благодаря этой функции растения могут сохранять вертикальное положение, быть устойчивым к ветровалам и противодействовать силе тяжести.

- депо семян и других зачатков: выполняет функции среды, в которой сохраняются семена и различные зачатки (яйца червей, цисты, споры, микроорганизмы).

1.2. Химические и физико-химические свойства почвы:

- почвенный источник питательных элементов и соединений: питательные элементы, находящиеся в растворенном или обменном состоянии, играют решающую роль в непосредственном создании биологической продукции. Почва является основным источником воды и различных минеральных соединений (азот, фосфор, калий, кальций, магний и т.д.). Тут важную роль играет благоприятное соотношение доступных элементов.

- функция депо элементов питания, энергии и влаги: почва имеет резерв названных компонентов, который используется организмами при израсходовании наиболее легкодоступных запасов. Такое депо – это залог устойчивости почвенного плодородия и поддержания необходимых условий существования живых организмов.

- стимуляция и ингибирование биохимических и других процессов: в почву поступают разнообразные продукты метаболизма растений, микробов, животных (аминокислоты, белки, спирты и др.), которые могут стимулировать или же, наоборот, угнетать жизнедеятельность живых организмов. Рассматриваемая проблема по отношению к почвенной экологии имеет несколько аспектов, среди которых важнейшим относится выявление вклада почвенных биохимических взаимовлияний в общую динамику экосистем и формирование биологической продукции.

- осуществление сорбции веществ и микроорганизмов: основной механизм данной функции почв – адсорбция коллоидами почвы газов, жидкостей, особенно воды, молекул и ионов веществ, поступающих в почву разными путями. Сорбция влияет на снабжение растений элементами питания в культурных агроценозах. Также одно из положительных влияний сорбции – это удержание элементов питания, вмытых в нижние горизонты. Благодаря сорбции почвенным мелкоземом микроорганизмов, обитающих в почве, микроорганизмы защищены от выноса за пределы почвенного профиля с нисходящим током влаги. Такая сорбция зависит от минералогического состава и генетических особенностей почв.

1.3. Информационные функции:

- сигнал для сезонных и других биологических процессов: контролирование периодически изменяющимися параметра ми почвы – ее тепловым, водным, пищевым и солевым режимами.

- регуляция численности, состава и структуры биогеоценозов: воздействие почвенных факторов на формирование конкретной консортивной структуры биогеоценозов.

- пусковой механизм некоторых сукцессий: проявление в смене биологических сообществ.

1.4. Целостные функции:

- трансформация веществ и энергии: преобразование почвообразовательным процессом исходного вещества материнских пород и продуктов, поступающих с пылью, атмосферными осадками, поверхностными и грунтовыми водами, растительными остатками.

- защитный и буферный БГЦ экран: устойчивость к гомеостатистическому регулированию обеспечивает поддержание сложившегося функционирования биогеоценозов Земли, что является залогом благополучия биосферы.

- также к целостным функциям почвы можно отнести плодородие и условия существования и эволюции почвенных организмов.

Глава 2. Планетарные (глобальные) функции

Почва оказывает большое влияние и на планетарные оболочки Земли. В категорию глобальных функций входят функции, реализуемые почвенным покровом в его взаимодействии с литосферой, гидросферой, атмосферой, биосферой в целом и этносферой.

2.1. Литосферные функции.

Так как воздействие почвы на каменную оболочку Земли воспринимается как малозначительное, то проблема литосферных функций на первый взгляд может показаться неправомочной. Но тут важное значение имеют коры выветривания и осадочная оболочка в целом. В состав литосферных функций входят:

- почва – защитный слой и фактор развития литосферы;

- биохимическое преобразование приповерхностной части литосфе ры включает в себя косвенные (активное биохимическое изменение литосферы было бы невозможно) и непосредственное участие (почва выступает как поставщик органических кислот специфического и неспецифического гумусообразования);

- почва – источник вещества для формирования пород и полезных ископаемых;

- передача аккумулирования солнечной энергии и вещества атмосферы в недра Земли.

2.2. Гидросферные функции.

Гидросфера – это скопление морей и океанов, континентальных вод (реки, ручьи, озера, пруды, водохранилища и т.д.), а также водяного пара и ледников.

- трансформация поверхностных вод в грунтовые, при этом важную роль играет перераспределение атмосферных осадков;

- участие в формировании речного стока;

- фактор биопродуктивности водоемов за счет приносимых почвенных соединений;

- сорбционный барьер, защищающий акваторий от загрязнения (почва способна поглощать многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы).

2.3. Атмосферные функции.

Тесная зависимость состава и динамики атмосферы от почвы диктуется в первую очередь их взаимопроникновением через газообразную фазу почвы (диффундирование).

- защитный фильтр от отравляющих газов;

- поглощение и отражение солнечной радиации;

- регулирование влагооборота атмосферы;

- источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу;

- поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространство, регулирование газового обмена атмосферы.

2.4. Общебиосферные и этносферные функции.

Огромное значение почвы значение почвы как среды обитания для растений и животных Земли проявляется прежде всего в том, что именно с ней связано существование большинства видов живых организмов и образование основной массы живого вещество земной планты:

- среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши;

- связующее звено биологического и геологического круговоротов, планетарная мембрана;

- защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы;

- фактор биологической эволюции.

Глава 3. Стратегия сохранения и рационального использования почв

3.1. Факты:

Экологические функции, изложенные выше, выступают, прежде всего, в качестве основания при реализации программ по сохранению и рациональному использованию почв. Успешное осуществление этих функций может гарантировать только ненарушенная почва. К ним относятся целинные почвы в отличии от пахотных, которые в свою очередь имеют свой лимит: распашке должно подвергаться не более 25% от всей территории суши. В противном случае будет экологическая катастроф. Тем более под пашни должны использоваться 40% освоенной территории, но площадь их должна быть меньше 25%. Только таким образом можно сохранить экологические функции почвы. В требования экологического земледелия входит и использование для защиты растений биологических средств, которые, к сожалению, применяются в существенно меньшем объеме, чем химические. Химические же средства часто вносятся без крайней необходимости, нередко ими подменяется биологическая и интегрированная защита, чем причиняется огромный ущерб окружающей среде и здоровью людей.

В почвенно-экологической оценке в настоящее время можно выделить несколько принципиальных направлений. Первое касается анализа общего состояния почвенного покрова Земли в целом, отдельных природных зон, физико-географических регионов. Второе направление – оценка проявлений почвенных экофункций на различных уровнях: глобальном, зональном, региональном, ландшафтно-биогеоценотическом, локальном. Третье направление – анализ и ранжирование различных видов загрязнения и нарушения почв: химического, радиоактивного, биологического, эрозионного и др. Сейчас экологическая обстановка на Земле оставляет желать лучшего. Именно поэтому важнейшей частью работы в области охраны почв является почвенно-экологический мониторинг.

3.2. Основные принципы и мероприятия по сохранению почвы и биосферы в целом

Существующая система охраны окружающей среды и ее компонентов, в особенности почв, выглядит неэффективной вследствие недостаточной разработки ее теоретических и методических основ. Охрана почв и биосферы в целом во многом не дает нужного результата из-за явно недостаточной разработки ее теоретических и методических основ. Особенно отстающее звено в этом – это восстановление разрушенной и деградированной природы, хотя оно должно было бы идти примерно в том же объеме и с той же активностью, что использование природных ресурсов. Именно поэтому особо внимание следует уделять широкой природоохранной концепции, которую Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин предлагаю предварительно именовать природосохранением. Природосохранение - это система тесно взаимосвязанных локальных, местных, региональных и глобальных мер, в которой успешно реализуются все три базовых природосберегающих направления: 1) охрана природы (защита от факторов разрушения и деградации); 2) рациональное использование природных ресурсов; 3) природовосстановление. Установочные положения, с которыми необходимо связать программы и реальные шаги природосохранения: признание незаменимости для человека естественно-исторической биосферы и почвенной оболочки – ее важнейшего структурно-функционального компонента, а также – наличие организованности структурно-функциональных составляющих биосферы на уровне глобальной органически целостной системы, взаимопроникновение и полифункциональность приповерхностных геосфер и роль почвы как планетарного узла экологических связей, неспособность биосферы и педосферы далее выдерживать возрастающую антропогенную нагрузку и реальная опасность стремительного развития регионально-глобальных экологических катастроф.

Почва – один из важнейших элементов экологической системы Земли. Наряду с солнечным светом, водой, температурой окружающей среды она – компонент внешней среды жизнедеятельности человека. Будучи одним из элементов биосферы, почва во многом определяет гигиеническое состояние внешней среды, оказывая большое влияние на состояние здоровья людей и санитарно-гигиенические условия жизни.

Почва представляет собой совершенно особое природное образование , обладающее только ей присущими строением, составом и свойствами.

Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но также и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон, парков и скверов в городском хозяйстве и т. д.

Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

Как неотъемлемый компонент структуры наземных экосистем почва выполняет множество экологических функций, обеспечивающих жизнь обитающих в почве и на почве растительных и животных организмов. Это и дает право называть почву полифункциональной природной системой.

Экологические функции почвы в своем проявлении обусловлены наряду с морфологическими – физическими и химическими свойствами. Плотность почв, степень обводнения почвенных пор, доступность почвенной воды растениям и микроорганизмам, тепловой режим почв – определяют возможность существования на этой почве тех или иных растений, педофауны, микроорганизмов. Также в определенной степени влияют химический состав почв, концентрация растворимых солей, состав обменных катионов, кислотность почв, содержание и состав гумуса и т.п.

Из сказанного выше следует, что почва играет значительную роль в функционировании экосистем, поэтому рассматриваемая тема является достаточно актуальной.

Целью данной курсовой работы является определение функциональной роли почв в экосистемах Земли, для чего необходимо решить следующие задачи:

1) дать определение почве, рассмотреть ее основные морфологические свойства;

2) рассмотреть основы почвенной классификации;

3) изучить функции почв, обусловленные их физическими, физико-химическими и химическими свойствами;

4) изучить информационные, целостные функции почв.

1. Свойства и классификация почв

1.1. Понятие и морфологические свойства почв

Почвой называется самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительных, животных и микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков.

Наука о происхождении и развитии почв, закономерностях их распространения, путях рационального использования и повышения плодородия называется почвоведением .

К морфологическим свойствам почвы относятся строение почвенного профиля, окраска (цвет) почвы, влажность, механический состав, ее структура и сложение, а также новообразования и включения.

Взаимодействия внутри почвенной системы приводят к видимым изменениям в почвенной массе. В почвенных разрезах вскрывается вертикальная последовательность слоев, называемых почвенными горизонтами, различающимися по набору признаков (например, по цвету, мощности и др.). Каждый горизонт примерно повторяет неровности поверхности. Такая последовательность, включающая все почвенные горизонты, называется почвенным профилем. В пределах распространения почвы определенного типа строение профиля имеет сходные черты. Таким образом, почвенный профиль является главным отличительным признаком типа почвы.

Обычно почва подразделяется на два основных горизонта: верхний, деятельный, и нижний, "подпочвенный". Однако при внимательном изучении почвенного профиля во многих почвах обнаруживается большее число горизонтов, которые обычно обозначаются латинскими буквами А, В и С. Горизонты часто подразделяются на подгоризонты: А1, А2, А3, В1, В2, В3. Горизонты А формируются в верхней части почвенного профиля, а горизонты В - в "подпочвенных" слоях. Горизонт С сложен фрагментами горной породы, называемой материнской породой почвы. Иногда выделяют также горизонты О и R. Горизонт О (или А0) - лесная подстилка, перекрывающая минеральные горизонты многих лесных почв, состоит из опавших листьев. Горизонт R представляет собой породу, подстилающую почвы. Горизонты разных почв отличаются по содержанию органики и глинистых частиц, мощности, цвету и другим признакам.

Цвет почвы – одно из важных внешних свойств ее, наиболее доступных для наблюдения и широко используемых в почвоведении для присвоения названий почвам (чернозем, краснозем, желтозем, серозем и др.).

Окраска горизонта зависит от наличия в почве того или иного количества красящих веществ. Верхние горизонты окрашены гумусом в темные цвета (серые и коричневые). Чем большее количество гумуса содержит почва, тем темнее окрашен горизонт. Наличие железа и марганца придает почве бурые, красные тона. Белесые, белые тона предполагают наличие процессов оподзоливания (вымывания продуктов разложения минеральной части почв), осолодения, засоления, окарбоначивания , т. е. присутствие в почве кремнезема, каолина, углекислого кальция и магния, гипса и других солей.

Рис. 1. Почвенный профиль

Почвы редко бывают окрашены в какой-либо один чистый цвет. Обычно окраска почв довольно сложная и состоит из нескольких цветов (например, серо-бурая, белесовато-сизая, красновато-коричневая и т. д.), причем название преобладающего цвета ставится на последнем месте.

Окраска почв находится в прямой зависимости от ее химического состава, условий почвообразования, влажности .

Влажность не является устойчивым признаком какой-либо почвы или почвенного горизонта. Она зависит от многих факторов: метеорологических условий, уровня грунтовых вод, механического состава почвы, характера растительности и т. д.

Различают пять степеней влажности почв:

1) сухая почва пылит, присутствие влаги в ней на ощупь не ощущается, не холодит руку; влажность почвы близка к гигроскопической (влажность в воздушно-сухом состоянии); 2) влажноватая почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет; 3) влажная почва – на ощупь явно ощущается влага; почва увлажняет фильтровальную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, приданную почве при сжатии рукой; 4) сырая почва при сжимании в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; 5) мокрая почва – при сжимании в руке из почвы выделяется вода, которая сочится между пальцами; почвенная масса обнаруживает текучесть.

От влажности почвы значительно зависит степень плотности, пластичности, прочность структуры и т.д. Правильная оценка влажности почвы позволяет установить степень обеспеченности растений водой, а также составить представление о водно-воздушном режиме почвы.

В результате процессов выветривания плотные горные породы превращаются в массу, состоящую из частиц различного размера, которые называются механическими элементами . Механические элементы, близкие по размерам, объединяются во фракции . Совокупность механических фракций представляет механический состав почвы. Группировка механических элементов по размерам называется классификацией механических элементов . В нашей стране у почвоведов широко применяется классификация проф. Н. А. Качинского.

Почвоведение – достаточно молодая наука. Люди всегда взаимодействовали с почвой, но углубить знания и систематизировать оказалось не просто. Предметом этой науки является почва - особое царство природы, о котором еще в 1771 году профессор Московского университета М.И. Афонин на торжественном собрании университета сказал так: "Почва есть самое преизящнейшее Всевышнего существа творение". Сейчас почва рассматривается как органоминеральное природное тело, со своими особенностями и функциями…

Роль почв в природе.

Почвенный покров образует одну из геофизических оболочек Земли - педосферу. Основные геосферные функции почвы как природного тела обусловлены положением почвы на стыке живой и неживой природы. И главная из них - обеспечение жизни на Земле. Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В результате почвообразования именно в почве концентрируются жизненно необходимые организмам вода и элементы минерального питания в доступных для них формах химических соединений. Таким образом, почва - условие существования жизни, но одновременно почва - следствие жизни на Земле.

Существуют следующие общие функции почв:

· Запасание энергии т.к. почва является важнейшим условием фотосинтетической деятельности растений.

· Обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ

· Почва участвует в процессе регулирования состава атмосферы и гидросферы

· Регулирование биосферных процессов, в частности плотности и продуктивности живых организмов на земной поверхности

· Обеспечение существования жизни на земле

Но помимо этого существуют еще экологические и биосферные функции почвы, которые также необходимо знать при изучении и анализе почвенного покрова.

Экологические и биосферные функции почв.

Экологические функции почв – учение о роли и формах участия почв в функционировании и динамике различных природных и социоприродных систем.

Современные представления о экологических функциях почв позволяет преодолеть доминирующее одностороннее восприятие почвы как объекта сельскохозяйственного труда и трактовать почвенный покров Земли - педосферу как незаменимую планетарную оболочку, без которой невозможно благополучие биосферы и общества. Выделяются две основные категории почвенных экофункций: глобальные и биогеоценотические (экосистемные).

Глобальные функции подразделяются на гидросферные, атмосферные, литосферные, общебиосферные и этносферные.

В группе гидросферных функций почв обособляются: трансформация почвой поверхностных вод в грунтовые; участие почвы в формировании речного стока и влияние ее на биопродуктивность водоемов за счет приносимых почвенных соединений; работа почвы в качестве барьера, защищающего акватории от загрязнений и др. Антропогенная деятельность вызывает сильные изменения водного режима почв и водного баланса территорий. К сожалению, последствия этих изменений учитываются явно недостаточно, хотя во многих случаях они служат причиной крупных негативных явлений регионального и глобального масштаба. Среди них – нарушение естественного водообмена в геосистемах, гипертрофирование гидрологических функций почв, их переувлажнение при орошении, что сопровождается процессами вторичного засоления, опустынивания в аридных и семиаридных зонах.

Группа атмосферных функций почв включает в себя: поглощение и отражение почвой солнечной радиации; регулирование влагооборота атмосферы; поставку в воздушную оболочку твердого вещества и микроорганизмов; поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространство; регулирование газового режима атмосферы. Например в структурном пахотном горизонте почти полное обновление воздуха может происходить каждый час. Масштабы потребления и выделения газов почвой характеризуются исключительным размахом. За 1 ч. кислорода потребляется 1000-4000 л/га, в таких же примерно количествах выделяется углекислый газ. Важным является взаимодействие почвы с подземной атмосферой, представляющее весьма важную область исследований. Значимость этого вопроса становится все более очевидной в связи с установлением значительного разнообразия проявлений подземной атмосферы и большого ее удельного веса в суммарной газовой оболочке Земли.

Работы микробиологов показали, что в почве распространена микрофлора, окисляющая углеводороды, проникающие в нее из подземной атмосферы. Причем повышенные концентрации бактерий, окисляющих пропан и гептан, были обнаружены над залежами нефти и газа. В то же время в приземном воздухе этих районов до вскрытия месторождений углеводороды отсутствовали, что свидетельствует об эффективности работы почвенного бактериального фильтра. Экологическое значение данной функции почвенных и подпочвенных микроорганизмов трудно переоценить, ведь благодаря ее действию атмосферная среда обитания высших организмов оказывается защищенной от вредного действия горючих газов. Там, где в районе промыслов уничтожается почвенный защитный бактериальный фильтр, содержание углеводородов в атмосфере достигает десятых долей, а иногда и нескольких процентов.

Таким образом, можно констатировать, что газорегуляторная функция почвы наряду с аналогичной функцией наземных биоценозов – действенный механизм поддержания почвой атмосферы в определенном режиме, сформировавшемся в ходе эволюции. Это достигается многообразием и эффективностью конкретных форм влияния почвы на атмосферу, к которым относятся: выделение многочисленных газообразных почвенных продуктов в атмосферу, биологическое и физико-химическое поглощение газов тропосферы, фиксация газов, выделяющихся из недр Земли, и др.

Литосферные функции почв включают в себя: биохимическое преобразование верхних слоев литосферы при участии почвообразовательного процесса; роль почвы как источника вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемых; вклад почвы в защиту литосферы от чрезмерной эрозии, в обеспечение условий ее нормального развития и др.

Анализируя сущность основных литосферных функций почвы, необходимо иметь в виду, что верхняя часть каменной оболочки, граничащая с гидросферой и воздушной оболочкой, находится в особых термодинамических условиях. Поверхностные горизонты литосферы испытывают постоянное разрушающее воздействие ряда агентов. На континентах особую разрушающую силу несут с собой движущиеся воды и ветер, наиболее интенсивно воздействующие на не защищенные почвенным и растительным покровом дневные горизонты геологических пород.

В группе общебиосферных почвенных функций почва выступает как среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши, связующее звено биологического и геологического круговоротов, планетарная мембрана, защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы, фактор биологической эволюции.

Особый интерес представляет роль почвы как среды обитания и фактора биологической эволюции. Роль почвы как среды обитания для растений и животных проявляется, прежде всего, в том, что именно с ней связаны существование большинства видов живых организмов и образование основной массы живого вещества планеты.

Доказано (М.С. Гиляров, Д.А. Криволуцкий и др.), что без почвы оказалось бы невозможным то разнообразие наземных форм жизни, которое имеет место в настоящее время. Однако антропогенные воздействия на биосферу, приводящие к негативным изменениям в почвенной оболочке, ослабляют ее роль как благоприятной среды обитания для многих групп организмов, что с неизбежностью приводит к снижению биоразнообразия.

Значительная роль почвенного покрова в дифференциации географической оболочки и биосферы. Природные зоны отражают порядок чередования и пространственная ориентация зон определяют структуру континентальной части географической оболочки и биосферы.

Почва является фактором биологической эволюции. До сих пор оценка значимости почвы не реализована в полной мере. Анализируя почву ученые пришли к выводу о том, что почвенная оболочка промежуточная между водной и воздушной, через которую возможен постепенный переход от водного образа жизни к наземному. [3]

Анализ данного вопроса дает основание выделить категорию этносферных, а также социосферных функций почвы, существенно определяющих этногенез и жизнь этносферы и социосферы. Среди таких функций можно назвать: роль почвы как одного из важных факторов существования и динамики этносферы и социосферы; участие ее в формировании полезных ископаемых и энергетических ресурсов, используемых этносами Земли; почва как место для поселений, промышленных и дорожных объектов; сохранение почвой информации о развитии природной и этнокультурной среды и др.

Актуальность социально-экономических почвенных исследований в региональном и глобальном масштабе все более возрастает в связи с нарастающей антропогенной деградацией биосферы и педосферы, чреватой неизбежными этническими напряжениями и катаклизмами.

Особую категорию образуют функции почв в биогеоценозах – наземных экосистемах [1]; Биогеоценотические (БГЦ) функции целесообразно объединить в группы в соответствии с основными свойствами почв. Физические, химические и физико-химические свойства почв определяют такие их функции, как: жизненное пространство; жилище и убежище; механическая опора; депо семян и других зачатков; источник элементов питания; стимулятор и ингибитор биохимических процессов, идущих в биогеоценозе; депо влаги, элементов питания и энергии; сорбент микроорганизмов и др. Важно подчеркнуть, что наиболее "популярная" функция почв как источника элементов питания – это одна из многих узловых биогеоценотических функций, но отнюдь не единственная. Поэтому ее чрезмерное усиление (например, с помощью минеральных удобрений) с неизбежностью приводит к существенным, часто неблагоприятным трансформациям других биогеоценотических функций. Это, к сожалению, очень долгое время не могли понять сторонники повышенных доз минеральных удобрений, внесение которых, как правило, сопровождается многими отрицательными последствиями.

В связи с разработкой учения об экологических функциях почв по-новому должно пониматься почвенное плодородие. В свете разрабатываемых представлений об экологической полифункциональности почвы, ее плодородие можно определить как одну из наиболее интегральных почвенных экологических функций, обеспечивающую формирование биомассы растений, имеющую относительный характер, отличающуюся сильной пространственно-временной изменчивостью и обусловленную взаимодействием различных свойств и функций почвы. По-видимому, целесообразно пользоваться двумя родственными понятиями: понятием биологической продуктивности почв – способностью обеспечивать рост, развитие и формирование биомассы различных организмов, связанных с почвой, и понятием плодородия почв, под которым подразумевается более конкретная функция – способность почвы обеспечивать создание биомассы растений.

Вышеприведенное понимание почвенного плодородия акцентирует внимание прежде всего на его многопричинной обусловленности, относительности и динамичности. Оно опирается на тесную зависимость способности почвы производить урожай от многочисленных ее свойств и экологических функций. Так, показательны примеры низких урожаев на удобренных почвах, зараженных паразитами растений, и резкого увеличения урожайности в случае их уничтожения.

Учение об экологических и биосферных функциях почв и его дальнейшая разработка во многом определяет развитие биосферологии и теории взаимодействия общества и природы. Оно предполагает новые подходы в охране почв, как незаменимого компонента биосферы – прежде всего подготовку Красной Книги и Кадастра особоценных почв.

Однако, задача охраны почв и сохранение почвенного разнообразия на практике реализуется пока неудовлетворительно, что во многом связано, с продолжающим доминировать узко утилитарным отношением к почвенным ресурсам. Поэтому крайне актуально возрождение бережного отношения к почве и воспитание чувства земли, в чем неоценимую помощь может оказать экологическая этика[2].

Почва как компо­нент биосферы участвует одновременно в процессах биогеоценотического, витасферного и биосферного структурных уровней ее организации, занимая центральное положение во взаимодействиях геологического, микро- и макробиогеоценозного природных круговоротов. Обеспечение жизни на Земле — глав­ная функция почвы. Реализация этой функции зависит от концентрации в по­чве в доступных формах химических со­единений биогенных элементов, необ­ходимых организмам. Почва аккуму­лирует влагу, обеспечивая в период ве­гетации потребность в ней автотрофного звена биогеоценозов. Она служит сферой обитания растений, животных, микроорганизмов и т. д.

Важнейшая глобальная функция по­чвы — накопление в поверхностной ча­сти коры выветривания, в почвенных органогенных горизонтах специфичес­кого органического вещества — гумуса и связанной с ним химической энергии.

Почва выступает как регулятор рас­пространения живых организмов, вы­полняя функцию генерирования и со­хранения биологического разнообразия. Будучи средой обитания множества организмов, она ограничивает деятель­ность одних и способствует активности других. Чрезвычайное разнообразие по­чвенных разностей предопределяет весь­ма различные условия жизнедеятельнос­ти организмов. От этого, в частности, за­висят плодородие почв и устойчивость агроэкосистем. Например, черноземные почвы, характеризующиеся высокой чис­ленностью микробного населения, обла­дают высоким плодородием и лучшей ус­тойчивостью к неблагоприятным факторам среды. Дерново-подзолистые, а осо­бенно подзолистые почвы отличаются более низкой обсемененностью почвен­ными микроорганизмами, невысоким плодородием и слабой устойчивостью к различным токсикантам. Следовательно, северные ценозы отличаются большей ранимостью, чем южные, и это необходи­мо учитывать в процессе производствен­ной деятельности.

Почва представляет собой жизнен­ное пространство, обеспечивающее обитание живых организмов.

Почва является механической опо­рой произрастающей на ней раститель­ности.

Незаменима роль почвы как храните­ля семян. Способность почвы хранить семена в течение нескольких лет без по­тери всхожести объясняется наличием веществ, ингибирующих прорастание семян. Тем самым в природе поддержи­ваются биоразнообразие и способность к обновлению растительных популяций.

Почва регулирует гидротермический режим, что позволяет населяющим ее организмам сохранять свою жизнедея­тельность при определенных значениях температуры и влажности.

Почва выполняет санитарную функ­цию. Высокая самоочищающая способ­ность почвы за счет обитающей в ней биоты обеспечивает обезвреживание многих патогенов и токсикантов, что положительно влияет на качество сельс­кохозяйственной продукции, состояние окружающей природной среды.

Основные причины почвоутомле­ния — накопление в почве токсичных веществ, выделяемых корнями расте­ний и микроорганизмами, разложение специфических вредителей; возбудите­лей болезней и сорняков.

Предотвратить почвенное утомление достаточно просто. Необходимо соблю­дать севообороты, оздоравливать почвы путем внесения органических удобре­ний, сидератов, выращивать устойчивые сорта и т. д.

В зарубежных странах имеются спе­циальные службы, призванные следить за состоянием почвенного плодородия. По их заключениям регулярно изыма­ются из сельскохозяйственного оборо­та земли для оздоровления и восста­новления плодородия, что обеспечива­ет сохранность экологических функций почв.

Почва занимает особое положение в природных ландшафтах и в экосистемах. Она является важнейшим блоком экосистем, высту­пает как фактор плодородия для растений и как самая насыщенная организмами среда жизни Почву можно рассмат­ривать и как самостоятельную экосистему. Еще В. В. Докучаев в начале XX столетия подчеркивал, что почва является естествен­но-историческим телом со своими взаимосвязями, закономернос­тями существования и возможностями саморегулирования.

Почва - важнейшее звено круговорота веществ. Именно в ней начинается биологический круговорот, из нее поглощаются мине­ральные элементы и влага, здесь же замыкается круговорот дея­тельностью организмов-редуцентов. Почва - это то важнейшее звено экосистем, в котором не только высвобождается, но и на длительное время аккумулируется часть энергии и химических элементов, прежде всего в детрите и гумусе, а также в других структурах поглощающего комплекса.

Исключительно важна роль почвы как санитарного барьера. Пос­леднее свойство также связано с высокой насыщенностью жизнью, через посредство которой вещества поступают в цепи питания, а за­тем включаются в круговорот.

Нельзя не упомянуть о таком свойстве почвы, как способность накап­ливать и длительное время хранить информацию об экосистемах. Эта информация прежде всего фиксируется в генетических горизо! ггах (сло­ях), а также в присущих им структурах, носящих название новообразова­ния, включения и др. Такая информация сохраняется в течение тысяч лет. Так в нынешних тундрах находят ископаемые почвы, несущие при­знаки степного и субтропического типов их образования. В сухих степях встречаются песчаные почвы со следами подзолистого типа почвообра­зования, что свидетельствует о формировании их в условиях более влаж­ного климата под хвойными (наиболее вероятно, сосновыми) лесами.

Эрозия почв, ее причины, районы проявления

Под эрозией почв понимают их разрушение в результате дей­ствия воды или ветра. Различают водную и ветровую, или дефляцию, эрозии. В первом случае в качестве разрушающей силы выступает текущая вода, во втором - движение воздуха. Эрозия существовала и до начала интенсивной деятельности чело­века. Об этом, в частности, свидетельствует снос твердых частиц поверхностными водами в океан, постоянное наличие в воздухе по­чвенной пыли. Имеются сведения, что такие поверхностные слои ли­тосферы, как лес (на юге и юго-востоке) и покровные суглинки (на севере) - результат осаждения из воздуха продуктов ветровой эрозии. Под влиянием человека эрозионные процессы резко увеличились (на порядки значений). Вместе с почвой при этом выносится такое количество питатель­ных для растений веществ, которое в 1,5-2 раза превышает вноси­мые с удобрениями. Эрозия начинается, прежде всего, там, где унич­тожается естественный растительный покров, выполняющий по крайней мере две функции. Во-первых, растения скрепляют почву корнями. Во-вторых, надземные части растений резко снижают ин­тенсивность и силу водных и особенно воздушных потоков. Рас­тительность способна защищать почву от ветровой эрозии не толь­ко в месте произрастания, но и на расстоянии. Чем выше растения (больше их биомасса), тем значительнее их влияние на прилежа­щие пространства. Именно на этом принципе основывается почво­защитное и полезащитное лесоразведение.

Ветровая эрозия почв. Интенсивность этого вида эрозии нахо­дится в прямой зависимости от скорости ветра и его продолжи­тельности, степени открытости пространств (наличие или отсут­ствие древесной растительности, рельеф) и состояния самих почв. При прочих равных условиях эрозия проявляется сильнее на легких (песчаных и супесчаных) почвах, характеризующихся слабой ус­тойчивостью к разрушениям. Эрозию усиливает также сухость почв, бедность их гумусом.

Перечисленные факторы наиболее полно сочетаются в степях, полупустынях и пустынях, особенно там, где распространены пес­чаные почвогрунты.

Водная эрозия. Этот вид эрозии проявляется практически по­всеместно, но наиболее сильно в тех районах, где выпадает значи­тельное количество осадков на фоне больших открытых про­странств с интенсивной обработкой почв. Благоприятные условия для проявления водной эрозии имеют место в лесостепной зоне. Значительна она также в степной и лесной зонах. Различают обычно следующие виды (стадии) водной эрозии: плос­костную, в результате которой равномерно сносится водными потока­ми поверхностный слой почвы; струйчатую- заметно проявляются слабые очаги эрозии по местам концентрации водных потоков; бороз­дчатую и овражную как следующие стадии струйчатой, проявляющи­еся в интенсивном очаговом разрушении не только почв, но и грунтов с выносом больших масс продуктов эрозии в водные источники.

Кроме обработки почв, проявлению эрозионных процессов, осо­бенно в горах, способствует также вырубка лесов на значительных площадях, уничтожение растительного покрова и разбивание почв в результате интенсивного выпаса, туризма и т. п. Особым видом антропогенной эрозии является ирригационная, свя­занная с подачей на поверхность почв больших масс воды, которая не успевает впитываться и стекает по поверхности. При ирригационной эрозии часто одновременно проявляются эрозия и засоление почв.

Меры борьбы с эрозией почв. Поскольку основной причиной эрозионных явлений служит подверженность почв разрушению в результате уничтожения природной растительности либо наруше­ния процессов почвообразования, то и меры борьбы с эрозией, вы­зываемой воздушным и водным агентами, в ряде случаев совпа­дают. К таким мерам борьбы относятся:

1. Умеренные нагрузки на естественные экосистемы, которые не вызывали бы полного или относительно полного разрушения растительного покрова, тем более на значительных площадях. Сказанное прежде всего относится к лесопользованию. Снятие урожая древесины наиболее целесообразно посредством несплош­ных (выборочных, постепенных и т.п.) видов рубок. При примене­нии сплошных рубок они должны проводиться неширокими лесо­секами, которые чередуются с оставляемыми полосами древостоев. При горном и холмистом рельефе недопустимо размеще­ние лесосек вдоль склонов, они должны располагаться поперек склонов. В последнем случае функции гашения водных потоков наиболее полно выполняет остающийся на корню древостой.

2. На пастбищах эрозионные процессы нередко вызываются пе­ревыпасом (скотосбоем). При повреждении травяного покрова на значительных площадях, особенно с легкими почвами, возможна как водная, так и ветровая эрозия. В горных районах даже незначи­тельное повреждение травяного покрова (например, в виде троп) создает очаги для водной эрозии, иногда интенсивно прогрессиру­ющей. Основной путь исключения неблагоприятных явлений — со­блюдение норм выпаса и рекреационных нагрузок.

3. Для защиты пахотных земель наиболее действенны следую­щие мероприятия:

- соблюдение севооборотов, в частности, пропашные культуры (кукуруза, картофель, свекла) должны сменяться посевами, скреп­ляющими почву корнями, например травосмесями;

- проведение контурной вспашки (по горизонталям рельефа);

- исключение из обработки легкоранимых песчаных и супесча­ных почв;

- чередование небольших полей с естественными ландшафтами;

- создание полезащитных полос;

- внесение органических удобрений, способствующих структурообразованию, связности почв;

Читайте также: