Учебно-методический комплекс дисциплины ДС.5 Экология почв (стр. 6 )

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

Свойства почвы в своей совокупности создают определенный экологический режим ее, основными показателями которого служат гидротермические факторы и аэрация.

Аэрацию почвы обусловливает ее пористость, которая обеспечивает циркуляцию не только воды, но и воздуха. На аэрацию почвы влияют различные факторы. Так, повышение влажности препятствует проникновению в почву кислорода. С глубиной количество углекислого газа в почве увеличивается, а кислорода уменьшается. При повышении температуры воздух расширяется и выходит из почвы, а при понижении он более интенсивно проникает в промежутки между почвенными частицами. Следовательно, соотношения воды и воздуха в почве весьма изменчивы. Это также является причиной вертикальных миграций почвенных организмов. При избытке влаги и ухудшении аэрации они поднимаются к поверхности, при недостатке влаги и улучшении аэрации - опускаются в более глубокие слои.

Роль почвы в жизнедеятельности живых организмов. Благодаря специфическим свойствам почва выполняет одну из важных функций в жизни различных почвенных организмов и прежде всего растений - обеспечивает им водоснабжение и минеральное питание.

Оптимальные запасы доступной для растения почвенной воды - чрезвычайно существенный фактор. В почве различают биологически полезную и биологически бесполезную воду. Биологически полезной является вода, свободно передвигающаяся по капиллярам почвы и бесперебойно снабжающая растения влагой. Значение почвы в влдоснабжении растений тем выше, чем она легче отдает им воду. Это зависит от структуры почвы и степени набухаемости ее частиц.

Различают физическую и физиологическую сухость почвы.

Почва играет важную роль и в минеральном питании растений. Вместе с водой в растения через корневую систему поступает ряд минеральных веществ, находящихся в почве в растворенном состоянии.

Важную роль в росте и развитии растений играет также органическое вещество почвы. Оно состоит из продуктов гумификации (аэробное разложение) и неполного разложения растительных остатков и трупов почвенных животных.

Главным энергетическим материалом в почве является органическое вещество корней. От его количества зависит численность и видовое разнообразие почвенных обитателей. Высокое содержание растительных остатков в почве способствует значительному развитию сапрофагов. Это и животные, и микроорганизмы, и бесхлорофилльные растения.

Животные-сапрофаги выполняют существенную роль в круговороте веществ в почве. Питаясь мертвыми органическими соединениями и обеспечивая пищей хищных почвенных животных, они служат важным звеном процесса превращения органического вещества в минеральное. Завершает процесс разложения растительного и животного органического вещества вплоть до полной минерализации микробное население почвы.

Распределение органического вещества в почве и плодородие почвы находятся в тесной зависимости от климатических условий, гидротермического режима почвы, ее аэрации и других факторов. При наиболее благоприятном сочетании этих факторов происходит гумификация органических остатков и тем самым создаются высокоплодородные почвы - черноземы, черные почвы тропиков, бурые лесные. В таких почвах развиваются богатые флора и фауна и интенсивно накапливается и разлагается органическое вещество.

Роль микроорганизмов, высших растений и животных в почвообразовательных процессах. Микроорганизмы, растения и животные, обитающие в почве, находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, а также со средой обитания. Эти взаимоотношения очень сложны и многообразны. Животные и бактерии потребляют растительные углеводы, жиры и белки. Грибы разрушают целлюлозу. Хищники питаются живыми тканями своих жертв. Благодаря этим взаимоотношениям и в результате коренных изменений физических, химических и биохимических свойств горной породы в природе постоянно происходят почвообразовательные процессы.

Наиболее древними почвообразователями являются микроорганизмы. Главная функция микроорганизмов в почвообразовательных процессах - синтез физиологически активных соединений, гумусообразование и полная минерализация органических остатков.

Основная функция высших растений в почвообразовательном процессе - синтез органического вещества и аккумуляция в нем солнечной энергии. Органическое вещество в процессе фотосинтеза накапливается в надземных и подземных частях растений, а после их отмирания переходит в почву и подвергается минерализации. Продукты разложения хвои, листьев, древесины, травянистого покрова различны как по химизму, так и по влиянию на процесс почвообразования. В сочетании с другими факторами это приводит к формированию различных типов почв.

Главная функция животных в почвообразовательном процессе - это потребление и разрушение органического вещества, а также перераспределение запасов энергии.

В целом процесс гумусообразования начинается разрушением и измельчением растительной массы и мертвого животного вещества. Этот процесс осуществляется позвоночными животными при обязательном участии грибов и бактерий. К таким животным относятся фитофаги, питающиеся тканями живых растений; сапрофаги, потребляющие мертвое вещество растений; некрофаги, питающиеся трупами животных; хищники, поедающие живых животных; копрофаги, уничтожающие экскременты животных.

Большую роль в процессах почвообразования играют подвижные почвенные животные. Они разрыхляют почву, создают условия для ее аэрации, механически перемещают в почве органические и минеральные вещества.

Итак, круговорот вещества в почве можно представить следующим образом. Растения синтезируют органическое вещество. Животные производят механическое и биохимическое разрушение его и как бы подготавливают его для гумусообразования. Микроорганизмы синтезируют почвенный гумус и затем разлагают его.

Экологические группы почвенных организмов. Почвенные животные могут быть сгруппированы по степени связи со средой обитания в три основные экологические группы.

Геобионты - постоянные обитатели почвы. Весь цикл их развития протекает в почвенной среде. Типичные представители: дождевые черви, многие первичнобескрылые насекомые.

Геофилы - животные, часть цикла развития которых, чаще одна из фаз, обязательно проходит в почве. Это большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков. Личинки их развиваются в почве, а во взрослом состоянии это типичные наземные обитатели. К геофилам относятся и такие насекомые, которые в почве находятся в фазе куколки.

Геоксены - животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища. Насекомые - таракановые, многие полужесткокрылые, некоторые развивающиеся вне почвы жуки; млекопитающие - грызуны и другие, живущие в норах.

Делят почвенных обитателей на экологические группы и исходя из их размеров и степени подвижности. Выделяют три такие группы.

Микробиотип, или микробиота, - почвенные микроорганизмы, составляющие основное звено детритной пищевой цепи. Это прежде всего зеленые и сине-зеленые водоросли, бактерии, грибы и простейшие.

Мезобиотип, или мезобиота, - сококупность сравнительно мелких легко извлекающихся из почвы подвижных животных. Это почвенные нематоды, мелкие личинки насекомых, клещи, ногохвостки и др. Питаются в основном детритом и бактериями. Некоторые клещи и насекомые являются хищниками. а отдельные виды нематод паразитируют на корнях растений.

Макробиотип, или макробиота, - крупные насекомые, дождевые черви и другие животные вплоть до роющих позвоночных. В этот тип включаются и корни растений. Наибольшее значение в данной группе имеют дождевые черви (численность их может достигать до 300 на м2). Сюда же относятся и подвижные членистоногие, обитающие между почвой и подстилкой.

Особую группу представляют организмы, заселяющие сыпучие подвижные пески. Растения, адаптированные к таким местам обитания, называются псаммофитами, а животные, - псаммофилами.

У растений, произрастающих на подвижных песках, исторически выработались своеобразные приспособления. Древесные и кустарниковые псаммофиты, к примеру, при засыпании их песком образуют придаточные корни. Придаточные почки и побеги развиваются на корнях, если растения обнажаются при выдувании песка (белый саксаул, песчаная акация и т. п.). Некоторые псаммофиты спасаются от заноса песком быстрым ростом побегов, редукцией листьев. Это приспособление к тому, чтобы песок легко продувался и не задерживался. Псаммофиты легко переносят засуху благодаря различным приспособлениям: это и песчаные чехлы на корнях, и опробковение корней, и сильное развитие боковых корней.

К специфичным условиям жизни в сыпучих песках приспособлены и многие животные. У позвоночных псаммофилов конечности часто устроены в форме своеобразных "песчаных лыж", облегчающих передвижение по рыхлому грунту. Достигается это за счет развития на пальцах роговых гребней (ящерицы), покрытия пальцев длинными волосами и роговыми выростами (суслики, тушканчики).

3. ОПИСАНИЕ ПОЧВЫ

Для изучения морфологического строения почвы и описания характера почвообразовательного процесса делают почвенные разрезы.

На вертикальном разрезе почвы видно, что она неоднородна и состоит из нескольких слоев, которые позволяют проследить превращение горной породы в почву. Каждый горизонт имеет буквенное обозначение.

Верхний горизонт (его обозначают буквой А) обычно окрашен в темный цвет, который зависит от накапливающегося в нем гумуса. Чем старше почва, тем мощнее гумусовый горизонт. В зависимости от типа почвы толщина горизонта А1 колеблется от нескольких сантиметров (например, в тундровых почвах) до 100 см и более (в черноземах). В почвах, занятых лесной растительностью, выделяют еще горизонт А0, т. е. лесную подстилку, которая лежит сверху горизонта А1.