Почва как среда обитания кратко

Обновлено: 04.07.2024

Почва представляет собой слой различных веществ, являющихся продуктами физического, химического и биологического преобразования горных пород, находящихся на поверхности земной коры. Она является сложной трёхфазной системой, которая включает твёрдую (представленную минеральными веществами), жидкую (представленную почвенной влагой), а также газообразную фазу.

Ещё в 1870 году В.В. Докучаевым, являющихся одним из основоположников почвоведения, было доказано наличие процессов постоянных динамических процессов в почве, способствующих её развитию. Он установил, что в основе формирования почвы лежат климатические факторы, преобладание растений, животных и микроорганизмов.

Характеристика гумусового слоя

Известно, что плодородные свойства почвы характеризуются наличием в ней гумусового слоя - верхнего слоя почвы, представляющего собой комплекс органических и минеральных веществ. Преобладание в этом слое сложны биохимических процессов способствует разрушению органических веществ с образованием более простых соединений ($H_2O$, $CO_2$, $NH_3$ и т.д.) или превращению их в более сложные органические соединения - гумус.

Почва является средой обитания для множества видов растительных и животных организмов, которые и обуславливают её физико-химические характеристики. Биомасса их в различных почвах равна (в кг/га): бактерий 1000-7000, микроскопических грибов – 100-1000, водорослей – 100-300, членистоногих – 1000, червей – 350-1000.

Условно почвенные обитатели подразделяются на три основные группы:

микробиота, являющаяся основной составляющей пищевой цепи и представляющая собой промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными (бактерий, водоросли, грибы и т.д.);
мезобиота - к которой относятся клещи, мелкие личинки насекомых и т.д. Данная группа является многочисленной - до 1 млн. особей/1 $м^2$ почвы;
макробиота - представлена червями, крупными насекомыми и т.д., играющими важное значение в процессах перемешивания. Численность этой группы составляет до 300 особей на 1 $м^2$ почвы.

Высока роль жизнедеятельности вышеуказанных групп организмов в обеспечении биологических особенностей почвы. Так, например, корневая масса растений способствует разрыхлению почвы и обеспечению условий для жизни других организмов. Также перемешивание почвенной массы обеспечивают и роющие животные, которые после смерти становятся источником питательных веществ для тех же растений и микроорганизмов, обитающих в почве. Также жизнедеятельность почвенных животных способствует переводу крупных растительных остатков в микроскопические частицы более доступные для микроорганизмов.

Готовые работы на аналогичную тему

Как правило, протекание основных биохимических процессов осуществляется в верхнем слое почвы, толщиной до 0,4 м, в котором обитает наибольшее количество микроорганизмов. Стоит отметить, что одни группы организмов участвуют в цикле превращений только одного определенного элемента, другие же - многих.

Важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности почвенных организмов играет количество воды, недостаток которой значительно угнетает их.

Экологические группы обитателей почвы

Животных исходя из степени связи с почвой как средой обитания в экологии объединяют в три экологические группы:

геобионты, к которым относятся животные, постоянно обитающие в почве, а также весь цикл развития которых полностью протекает в почвенной среде;
геофилы, к которым относятся животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) проходит в почве;
геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища.

Велика роль почвы и в процессах жизнедеятельности человека, которая является источником основных потребляемых питательных веществ.

Формирование почвы, рост растительности и развитие земной жизни связаны между собой самым теснейшим образом. Почвы формировались в процессе рождения, развития и деятельности живых организмов. Потребовались миллионы лет, прежде чем из мельчайших живых организмов (ультрабактерий) стали развиваться микроорганизмы, а затем и высшие растения и животные.

Особенности

Почва – достаточно рыхлый верхний пласт земли, представляющий собой субстрат минеральных образований, получаемых в ходе развала горных пород под воздействием физико-химических факторов, а также органических субстратов, возникающих в ходе разложения остатков растительного и животного происхождения. В верхних почвенных слоях, где располагается свежее мертвое органическое вещество, обитает значительное количество организмов-бактерий, грибов, червей, мелких членистоногих и пр. Именно их деятельность и способствует развитию почвы, её поверхностного слоя, а вот физическое и химическое разрушение коренных пород способствует формированию более глубоких её слоёв.

Описание почвенной среды обитания говорит о том, что она обладает рядом особенностей: значительная плотность, дефицит света, невысокие амплитуды колебания температуры, дефицит кислорода.

Кроме того, земля отличается повышенным содержанием диоксида углерода. Для неё характерно достаточно пористое структурное строение.

Возникающие в ней полости заполняются газовыми смесями и водными включениями. Именно это и обуславливает многообразие кондиций для жизни самых разнообразных организмов. На 1м2 почвенного покрова приходится примерно около 100 млрд клеток простейших, десятки тысяч коловраток и тихоходок, миллионы нематод, тысячи членистоногих червей, моллюсков и иных беспозвоночных. Живут здесь мириады бактерий, грибов, водорослей и иных микроорганизмов.

Актуальнейшая особенность этой среды – регулярное её пополнение органическими веществами главным образом за счёт отмирающей растительности и опадающей листвы. Это ценнейший источник энергии для живущих в почве организмов. Как экологический фактор жизни, почвенная среда является совокупностью высокодисперсных частичек. Благодаря этому свойству атмосферные осадки просачиваются в субстрат и удерживаются в нём капиллярными системами.

Почва включает ряд генетически тесно взаимосвязанных горизонтов, образующих её особый профиль, динамически формирующийся в ходе изменений верхних пластов литосферы под совокупным влиянием воды, воздушных масс и организмов. Важной её характеристикой (свойством) является уровень плодородия. Иными словами, свойства почвы, в совокупности всех её признаков и факторов влияния, способствуют формированию определённого экологически благоприятного режима, актуальными параметрами которого служат гидротермические показатели и степень аэрации.

Структуру почвы характеризуют 4 системообразующих составляющих: минеральная база (примерно 50 – 60%), органика (до 10%), воздух (15 – 25%), вода (25 – 35%). Минеральной основой является неорганическая составляющая, получаемая из материнских образований в ходе их выветривания. Эти фрагменты различны по размерам – от валунов до крупинок песка и мелких глинистых частичек. Такой материал условно делят на мелкий (размером менее 2 мм) и более крупный. Крупинки менее 1 мкм в диаметре называются коллоидными.

Структурные характеристики почв обусловлены относительным соотношением в них песка и глины. Идеальное соотношение этих составляющих почвы должно быть примерно равным, с наличием крупинок средних размеров. Именно при таких параметрах формируется пористый, крупчатый субстрат. Образуются суглинки, обладающие плюсами двух крайних видов почв. Средние и мелкоструктурированные почвы (глины, суглинки, алевриты) в большей степени пригодны для развития растений, поскольку в них содержится большее количество питательных веществ и воды.

С научно-практической точки зрения выделяют 3 основных почвенных горизонта, которые различаются по морфологии и химии.

У каждого горизонта имеются более мелкие слои, которые в значительной мере различаются по своим свойствам. Верхний слой, используемый для взращивания растений, состоит из двух слоёв – увлажняемого и гумусного. Увлажняемый пласт темных оттенков, незначительной толщины (несколько сантиметров). Здесь содержится небольшое количество организмов, но зато происходит бурная биодеятельность. Гумусный слой несколько толще (до 30 см). Это очень плодородная почва, где обитает множество живых организмов, перерабатывающих растительные и органические образования на минеральные части.

Экологические группы организмов

Все обитатели почвы объединяются одним названием – эдафобионты (эдафобиус, от греч. edaphos – почва, bios – жизнь), которые, взаимодействуя между собой, формируют специфический биоценотический комплекс, эффективно участвующий в создании непосредственно почвенной среды жизни и определяющий степень ее плодородия. Виды, населяющие почву, называются также педобионтами (от греч. paidos – дитя), в развитии они проходят стадию личинки.

Эволюционно представители эдафобиуса обладают анатомо-морфологическими особенностями. К примеру, животные имеют вальковатые формы тела, небольшие размеры, относительно крепкие и бесцветные покровы, дыхание кожное, редуцированные глаза, способность к сапрофагии (могут поедать остатки иных организмов).

В ряду этих животных одна часть представляет собой аэробные организмы, другая – анаэробные (способность существовать при отсутствии свободного кислорода) виды.

По размерам и степени подвижности

Для мелких обитателей почвы, называемых микрофауной (простейшие, коловратки, тихоходки и др.) почвы представляют собой хаотичные системы микроводоемов. Поскольку они, по сути, являясь водными организмами, существуют в порах заполняемых водой. Но часть своей жизни они могут проводить отдельно, на стенках крупиц в тонких включениях пленочной влаги. Некоторые из них не прочь побывать и в простых водоемах. При этом амебы, живущие в пресной воде, достигают размеров 100 мкм, а почвенные – 15 мкм.

По степени связи со средой обитания

Внешний облик различных организмов зачастую даёт возможность понять и среду их обитания, и образ жизни. Так, небольшое тело с небольшим хвостом и недлинными конечностями, с мощными передними, похожими на грабли лапами, короткой шеей и подслеповатыми глазами говорит о подземных предпочтениях зверька, роющего норки и галереи (например, лесной крот, степной слепыш, медведка и пр.).

По уровню связи с жизненной средой выделяют 3 группы.

Геобионты – постоянные жители почв (черви, первичнобескрылые насекомые и пр.), а также кроты, слепыши.
Геофилы – животные с циклом развития, частично происходящим в иной среде, а частично – в почве. В основном это летающие насекомые (саранча, жукообразные, комары-долгоножки, медведки, бабочки). Часть из них проживает в почвах личиночную фазу, другие же – фазу куколки.
Геоксены – посещают почву изредка, используя её как укрытие. Это норные млекопитающие и насекомые – таракановые, полужесткокрылые, жуки.

Отдельное место принадлежит псаммофитам и псаммофилам (мраморные хрущи, муравьиные львы), приспособленным к сыпучим средам в пустынных областях земли. Особыми адаптационными приёмами в пустынях пользуются саксаулы, песчаная акация, овсяница и пр. Здесь, например, происходит использование придаточных корней, спящих почек на корнях. Первые развиваются при засыпании песком, вторые – при выветривании песков. От песчаных заносов растительность спасается скорым ростом и редукцией листьев. Плодам же таких растений свойственны качества летучести и упругости.

Способы выживания и адаптации к сыпучим средам различны и уникальны, например, способность раздвигать пески телом, лапы-лыжи (с наростами и волосяным покровом).

Адаптация к условиям жизни

Каждый вид по-своему приспосабливается к жизни в той или иной среде обитания. Если движение в плотной среде затруднено, то жители имеют червеобразную или округлую форму тела и передвигаются двумя способами. Например, дождевые черви пропускают почву через свой организм. Млекопитающие же располагают конечностями роющего типа. У слепышей и кротов недоразвито зрение, а у некоторых видов глаза полностью зарастают. В своих многочисленных галереях эти животные ориентируются при помощи иных органов чувств (осязание, обоняние).

В ходе движения животные постоянно подвергают свою поверхность трению о частицы грунта, поэтому их покровам свойственна особая прочность и гибкость. Кроме этого, большая часть почвенных животных дышит всей поверхностью тела. Совершенно различны подземные обитатели и по способам питания. Среди них есть и хищники, и паразиты, и фитофаги. Однако большая часть из них – сапротрофы (организмы, потребляющие мертвую органику). Это грибы и бактерии, имеющие важнейшее значение для эффективности почвообразования, структурирования, перемешивания и аэрации почв.

Почва — это поверхностный слой литосферы, твердой оболочки Земли, контактирующий с воздушной средой. Почва — плотная среда, состоящая из отдельных твердых частиц разной величины. Твердые частицы окружены тонкой пленкой воздуха и воды. Поэтому почву рассматривают как трехфазную систему.

Поверхностный слой почвы достаточно рыхлый. Он пронизан системой полостей и ходов и содержит большое количество мертвой органики (растительный опад, гумус и пр.). Это горизонт А — перегнойно-аккумулятивный. Глубже расположен очень плотный горизонт вмывания (иллювиальный) — В. Его твердые частицы цементируются коллоидами из горизонта А. Под ним расположен горизонт С — материнская (почвообразующая) порода.

Механическая неоднородность почвенных горизонтов определяет специфику абиотических факторов. Так, с глубиной в почве ухудшается аэрация. Количество кислорода снижается, увеличивается содержание углекислого газа, а также других газов, образующихся при разложении органических веществ. В верхних горизонтах почвы концентрируются вещества, необходимые для питания растений — фосфор, азот, кальций, калий и многие другие. Свет в почву практически не проникает.

Колебания температуры (сезонные и суточные) выражены только в поверхностном слое почвы. На глубине 1—1,5 метров температура практически стабильна (4—5°С). Режим влажности в почве более благоприятен для животных, чем в наземно-воздушной среде, особенно для микроскопических организмов, обитающих в воздушно-водной пленке между твердых частиц почвы. Даже в сухой почве сохраняется пленочная вода, находящаяся в почвенном воздухе, а испаряется прежде всего вода, заполняющая почвенные поры (капиллярная) и пустоты (гравитационная).

Почва обладает также своеобразными биологическими особенностями, поскольку тесно связана с жизнедеятельностью организмов. Верхние ее слои содержат массу корней растений. В процессе роста, отмирания и разложения они разрыхляют почву, чем создают определенную ее структуру, а вместе с тем и условия для жизни других организмов. Роющие животные перемешивают почвенную массу, а после смерти становятся источником органического вещества для микроорганизмов.

Организмы, заселяющие почву, называются эдафобион-тами, или педобионтами. Количество организмов в почве огромно. На 1 кв. метре почвы в лесах умеренной зоны можно обнаружить около 1000 видов животных; при этом численность нематод и простейших превышает 10 млн, но-гохвосток и почвенных клещей — 100 тысяч и т.д.

Существуют разные классификации экологических групп эдафобионтов. Так, почвенные животные могут быть сгруппированы по степени связи со средой обитания в три основные экологические группы: f

геобионты— постоянные обитатели почвы. Весь цикл их развития протекает в почвенной среде. Например, дождевые черви (Lumbricidae), многие первичнобескрылые насекомые (Apterygota);

геофилы— животные, часть цикла развития которых, хотя бы одна из фаз, обязательно проходит в почве. К ним относятся: саранчовые (Acrididea), ряд жуков (Staphylinidae,

Carabidae, Elateridae), комары-долгоножки (Tipulidae). Личинки их развиваются в почве, а во взрослом состоянии это типичные наземные обитатели;

геоксены — животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища. К геоксенам относятся: таракановые (Blattodea), многие полужесткокрылые (Hemiptera), а также грызуны и другие млекопитающие, живущие в норах.

В соответствии с другой классификацией почвенные организмы делят на экологические группы, исходя из их размеров и степени подвижности:

микробиотип— почвенные микроорганизмы, составляющие основное звено детритной пищевой цепи. Это зеленые (Chlorophyta) и сине-зеленые (Cyanophyta) водоросли, бактерии (Bacteria), грибы (Fungi) и простейшие (Protozoa);

мезобиотип— совокупность сравнительно мелких, легко извлекающихся из почвы, подвижных животных. Сюда относятся почвенные нематоды (Nematoda), мелкие личинки насекомых, клещи (Oribatei), ногохвостки (Collembola) и другие. Питаются они в основном детритом и бактериями;

макробиотип— крупные насекомые, дождевые черви и другие;

мегабиотип — млекопитающие, обитающие в почве, например, землеройки, кроты, слепыши и другие животные.

Свойства почвы влияют на условия жизни почвенных организмов. Выделяют целый ряд экологических групп растений по отношению к разным свойствам почв, например, в зависимости от кислотности, засоления, влажности. Так, на кислых почвах (рН менее 6,7) произрастают ацидофильные виды растений (растения сфагновых болот, белоус); на нейтральных (рН 6,7—7,0) — нейтрофилъные (культурные растения); на щелочных (рН более 7,0) — базофильные растения (кальцефилы) — ветреница, белая акация.

Итак, почва как природная среда обитания специфических почвенных организмов образовалась в результате воздействия на материнскую породу воздуха, атмосферных осадков, солнечного тепла, жизнедеятельности живых организмов, а также мертвого органического вещества. Это самая молодая среда жизни на нашей планете, которая занимает как бы промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средами жизни.

макробиотип— крупные насекомые, дождевые черви и другие;

мегабиотип — млекопитающие, обитающие в почве, например, землеройки, кроты, слепыши и другие животные.

§ 12. Почвенная среда жизни. Адаптации организмов к жизни в почве

Общая характеристика почвы как среды жизни

Почва — верхний слой земной коры, обладающий плодородием. Она образовалась в результате взаимодействия климатических и биологических факторов с подстилающей породой (песок, глина). Она является источником минерального питания для растений. В то же время почва — среда жизни для многих видов организмов. Это самая молодая среда жизни на Земле. С момента возникновения она играет важную роль в эволюции органического мира. Для нее характерны следующие свойства: высокая плотность, водный и температурный режим, аэрация (обеспечение воздухом), кислотность (рН), засоленность.

Плотность почвы увеличивается с глубиной и зависит от структуры, которая определяется относительным содержанием в почве песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину примерно в равных количествах. По механическому составу наиболее распространенными являются глинистые (тяжелые), суглинистые и песчаные (легкие) почвы, которые существенно различаются по водному и температурному режиму.

Водный и температурный режим почвы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Почвенную влагу по степени доступности разделяют на три вида: свободную (гравитационную), капиллярную, пленочную (гигроскопическую).

Свободная вода подвижная, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, но не удерживается в ней. Она способна просачиваться вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Организмы ее легко усваивают. Капиллярная вода удерживается в узких почвенных каналах силами поверхностного натяжения. Она может подниматься к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряться, свободно поглощаться растениями. Пленочная вода в почве удерживается за счет водородных связей с почвенными частицами и практически недоступна для растений. В глинистых почвах ее содержание достигает 15 %, в песчаных — 5 %. По мере накопления пленочной воды она переходит в капиллярную.

Температурные колебания в почве сглажены по сравнению с приземным воздухом и на глубине 1—1,5 м уже не прослеживаются. Хорошо увлажненные почвы медленно прогреваются и медленно остывают и наоборот. Это обусловлено высокой теплоемкостью воды. Гидротермический режим почвы зависит от структуры почвы и содержания гумуса (органического вещества). Глинистые почвы хорошо удерживают влагу, поэтому хуже прогреваются, но дольше сохраняют тепло, чем песчаные. Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость — удержанию воды почвой.

Почвенный воздух, также как и почвенная вода, находится в порах между частицами почвы. Все поры, свободные от влаги, заполнены воздухом. Так происходит аэрация (обеспечение воздухом) почвы. Пористость почвы возрастает от глин к суглинкам и пескам. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Между почвой и атмосферой происходит свободный газообмен, в результате чего газовый состав обеих сред имеет сходные параметры. Однако в воздухе почвы из-за дыхания населяющих ее организмов содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в атмосферном воздухе. Аэрация почвы зависит от ее влажности и температуры. Повышение влажности и температуры почвы ухудшает ее аэрацию и наоборот. С глубиной в почве увеличивается содержание углекислого газа. Указанные факторы являются одними из причин вертикальной миграции организмов в почве.

Кислотность почвы (рН) выражается через рН почвенного раствора (жидкой фазы почвы) — отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.

При рН, равном 7, реакция почвенного раствора является нейтральной, если его значение ниже 7, то почва кислая, если выше 7, то щелочная. Таким образом, чем ниже значение рН, тем выше кислотность почвы.

Растения более чувствительны к рН почвы, чем животные. Для каждого вида растений существует оптимальное значение кислотности почвы, при котором они развиваются наилучшим образом, поэтому pH является одним из наиболее важных показателей качества плодородия. При несоответствии кислотности почвы потребностям растений у них нарушается нормальный процесс питания и некоторые полезные вещества и соединения не усваиваются или усваиваются крайне плохо, в результате чего замедляется рост растений.

*Засоленность почвы характеризуется содержанием в ней легкорастворимых солей в токсичных для растений количествах (> 0,25 %). Примерно четвертая часть поверхности суши имеет засоленные почвы. Много засоленных земель в пустынях, полупустынях, в степях, а также на морских и океанических побережьях.

Засоленные почвы различаются по глубине залегания солевого горизонта, химическому составу засоления и степени засоления. По первому признаку почвы делятся на солонцы — соли расположены в глубоких слоях почвы (80—150 см) и солончаки — содержащие большое количество водорастворимых солей у самой поверхности (до 30 см) и в профиле (30—80 см). По химическому составу солей почвы классифицируются исходя из преобладающих анионов (например, хлоридные, сульфатные).

Причины засоления разные. В засушливых местах, где выпадает мало осадков, соли остаются в верхних слоях почвы, так как слабо вымываются дождевой водой. Почвы морских побережий во время прилива пропитывает соленая морская вода. Соленые брызги прибоя, постоянно оседая на прибрежной полосе, тоже засоляют почву. Причиной засоления может быть и неправильный режим орошения пахотных земель в зоне засушливого климата.

Читайте также: