Кто относится к почвенной среде обитания. Почвенная среда обитания. Тема: Жизнь на Земле

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 экологический фактор

Введение

Почва как экологический фактор в жизни растений. Свойства почв и их роль в жизни животных, человека и микроорганизмов. Почвы и наземные животные. Распространение живых организмов.

ЛЕКЦИЯ № 2,3

ЭКОЛОГИЯ ПОЧВ

ТЕМА:

Почва - основа природы суши. Можно до бесконечности поражаться самому факту, что наша планета Земля единственная из известных планет, которая имеет удивительную плодородную пленку - почву. Как произошла почва? На этот вопрос 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, а произошла она «от согнития животных и растительных тел долготою времени». В. В. Докучаев (1846--1903) 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, она сложна по своему составу. Им было выявлено пять главных почвообразующих факторов, к которым относятся климат, материнская порода (геологическая основа), топография (рельеф), живые организмы и время.

Почва - особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразований поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воздуха и организмов; характеризуется плодородием.

Очень сложные химические, физические, физико-химические и биологические процессы протекают в поверхностном слое горных пород на пути их превращения в почву. Н. А. Качинский в своей книге «Почва, ее свойства и жизнь» (1975) дает следующее определение почвы: «Под почвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные совместным воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях и деятельностью человека, способные давать урожай. Та минеральная порода, на которой почва образовалась и которая как бы родила почву, называется материнской породой».

По Г. Добровольскому (1979), «почвой следует называть поверхностный слой земного шара, обладающий плодородием, характеризующийся органо-минеральным составом и особым, только ему присущим профильным типом строения. Почва возникла и развивается в результате совокупного воздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, растительных и животных организмов. Свойства почвы отражают местные особенности природных условий». Таким образом, свойства почвы в своей совокупности создают определенный экологический режим ее, основными показателями которого служат гидротермические факторы и аэрация.

В состав почвы входят четыре важных структурных компонента: минеральная основа (обычно 50 -- 60% общего состава почвы), органическое вещество (до 10%), воздух (15 -- 25%) и вода (25 -- 35%).

Минеральная основа (минеральный скелет) почвы - это неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты, образующие вещество почвенного скелета, различны - от валунов и камней до песчаных крупинок и мельчайших частиц глины. Скелетный материал обычно произвольно разделяют на мелкий грунт (частицы менее 2 мм) и более крупные фрагменты. Частицы меньше 1 мкм в диаметре называют коллоидными. Механические и химические свойства почвы в основном определяются теми веществами, которые относятся к мелкому грунту.

Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины.

Идеальная почва должна содержать приблизительно равные количества глины и песка с частицами промежуточных размеров. В этом случае образуется пористая, крупитчатая структура, и почва называется суглинками. Они обладают достоинствами двух крайних типов почв и не имеют их недостатков. Средне- и мелкоструктурные почвы (глины, суглинки, алевриты) обычно более пригодны для роста растений благодаря содержанию в достаточном количестве питательных веществ и способности удерживать воду.

В почве, как правило, выделяют три основных горизонта, различающиеся по морфологическим 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 которой преобразуется в почву. В пределах каждого горизонта выделяют более дробные слои, также сильно различающиеся по свойствам.

Почва является средой и основным условием развития растений. В почве растения укореняются и из нее черпают все необходимые для жизнедеятельности питательные вещества и воду. Под понятием почва подразумевается самый верхний слой твердой земной коры, пригодный для обработки и выращивания растений, который в свою очередь состоит из достаточно тонких увлажняемого и гумусного слоев.

Увлажняемый слой темного цвета, имеет незначительную толщину в несколько сантиметров, содержит наибольшее число почвенных организмов, в нем идет бурная биологическая деятельность.

Гумусный слой толще; если его толщина достигает 30 см, можно говорить об очень плодородной почве, в нем обитают многочисленные живые организмы, перерабатывающие растительные и органические остатки на минеральные составляющие, в результате чего они растворяются грунтовыми водами и всасываются корнями растений. Ниже располагаются минеральный слой и материнские породы.

Почва является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникновению почвы как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую фазу (почвенная влага) и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни.

Особенности почвы

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 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 режим влажности, промежуточный между водной и наземной средой. В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и трупами животных. Все это определяет большую насыщенность почвы жизнью.

В почве сосредоточены корневые системы наземных растений.

В среднем на 1 м 2 почвенного слоя приходится более 100 млрд клеток простейших, миллионы коловраток и тихоходок, десятки миллионов нематод, десятки и сотни тысяч клещей и коллембол, тысячи других членистоногих, десятки тысяч энхитреид, десятки и сотни дождевых червей, моллюсков и прочих беспозвоночных. Кроме того, 1 см 2 почвы содержит десятки и сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов, актиномицетов и других микроорганизмов. В освещенных поверхностных слоях в каждом грамме обитают сотни тысяч фотосинтезирующих клеток зеленых, желто-зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей. Живые организмы столь же характерны для почвы, как и ее неживые компоненты. Поэтому В.И. Вернадский отнес почву к биокосным телам природы, подчеркивая насыщенность ее жизнью и неразрывную связь с ней.

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: 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.

В пределах каждого горизонта выделяются более дробные слои, также сильно различающиеся по свойствам. Например, в зоне умеренного климата под хвойными или смешанными лесами горизонт А состоит из подстилки (А 0) - слоя рыхлого скопления растительных остатков, темноокрашенного гумусового слоя (А 1), в котором частицы органического происхождения перемешаны с минеральными, и подзолистого слоя (А 2) - пепельно-серого по цвету, в котором преобладают соединения кремния, а все растворимые вещества вымыты в глубину почвенного профиля. Как структура, так и химизм этих слоев очень различны, и поэтому корни растений и обитатели почвы, перемещаясь всего на несколько сантиметров вверх или вниз, попадают в другие условия.

Размеры полостей между частицами почвы, пригодных для обитания в них животных, обычно быстро уменьшаются с глубиной. Например, в луговых почвах средний диаметр полостей на глубине 0-1 см составляет 3 мм, 1-2 см - 2 мм, а на глубине 2-3 см - всего 1 мм; глубже почвенные поры еще мельче. Плотность почвы также изменяется с глубиной. Наиболее рыхлы слои, содержащие органическое вещество. Порозность этих слоев определяется тем, что органические вещества склеивают минеральные частицы в более крупные агрегаты, объем полостей, между которыми увеличивается. Наиболее плотен обычно иллювиальный горизонт В, сцементированный вымытыми в пего коллоидными частицами.

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.

Содержание воды неодинаково в разных почвах и в разное время. 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.

Состав почвенного воздуха изменчив. С глубиной в нем сильно падает содержание кислорода и возрастает концентрация углекислого газа. В связи с присутствием в почве разлагающихся органических веществ в почвенном воздухе может быть высокая концентрация таких токсичных газов, как аммиак, сероводород, метан и др. При затоплении почвы или интенсивном гниении растительных остатков местами могут возникать полностью анаэробные условия.

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. гидробионт экологический воздух почва

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. Крутой градиент температур и влажности в почвенном профиле позволяет почвенным животным путем незначительных перемещений обеспечить себе подходящую экологическую обстановку.

педосфера биокосное

микрофауны мезофауны макрофауны мегафауны Megascolecidae Megascolides australis может достигать в длину 3 м.

эдафических факторов среды (от греч. “эдафос” – основание, почва). В почве сосредоточены корневые системы наземных растений. Тип корневой системы зависит от гидротермического режима, аэрации, механического состава и структуры почвы. Например, берёза и лиственница, произрастающие в районах с многолетней мерзлотой, имеют приповерхностные корневые системы, которые распространяются в основном вширь. В тех же районах, где многолетней мерзлоты нет, корневые системы этих же растений проникают в почву на значительно большую глубину. Корни многих растений степей, могут доставать воду с глубины более 3 м, однако у них хорошо развита также и поверхностная корневая система, функция которой заключается в извлечении органических и минеральных веществ. В условиях переувлажнённой почвы с низким содержанием кислорода, например в бассейне крупнейшей по водности реки мира – Амазонки, формируются сообщества так называемых мангровых растений, у которых развиты специальные надземные дыхательные корни – пневматофоры.

ацидофильные Нейтрофильные Базифильные Индифферентные

олиготрофные эвтрофные мезотрофные

галофитов петрофитов псаммофитов .

Литература:

Вопросы для самопроверки:

Дата публикования: 2014-11-29; Прочитано: 488 | Нарушение авторского права страницы

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.

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 микробов

Особое место среди природных сред обитания микроорганизмов занимает почва. Это чрезвычайно гетерогенный (разнородный) по структуре субстрат, имеющий микромозаичное строение. Почва представляет собой совокупность множества очень мелких (от долей миллиметра до 3-5 мм)… [читать подробнее].

— Почва как среда обитания.

Наземно-воздушная среда обитания Наземно&… [читать подробнее].

— 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… [читать подробнее].

— Почва как среда обитания

Земля — единственная из планет имеет почву (эдасфера, педосфера)– особенную, верхнюю оболочку суши. Эта оболочка сформировалась в исторически обозримое время – она ровесница сухопутной жизни на планете. Впервые на вопрос о происхождении почвы ответил М.В. Ломоносов ("О… [читать подробнее].

— Почва как среда обитания

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 тон-кой пленкой воздуха и воды. Поэтому почву рассматривают как… [читать подробнее].

— Почва как среда обитания.

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 режи-мом, солевым составом, газовым… [читать подробнее].

Природоведение 5 класс

«Обитатели материков» — Африка уникальная своей сказочной богатой природой. Поэтому отправимся в какую-нибудь другую страну, например, в Китай. В стволе толщиной до 10 м баобаб запасает воду (до 120 тонн). Лилия Виктория Регия самая большая из всех водяных лилий. Самые знаменитые животные Антарктиды – пингвины. Австралия — единственная в мире страна, занимающая территорию всего материка. Большая панда живет только в Китае.

«Вселенная 5 класс природоведение» — Вселенная. Многообразие галактик.». Галактика (от греческого слова «галактикос» — млечный, молочный.). За год свет преодолевает 10 триллионов километров. Галактика 205. Карликовая галактика. Скорость Нашей Галактики – 1 млн 500 тыс. км в час. Внимание, на горизонте корабля «Буран» «хвостатое чудовище». Галактика Мышки. Один оборот Солнечной системы вокруг Галактики – 200 млн лет. Спиральная галактика М51. Командиры кораблей должны выйти в космическое пространство и устранить поломки. Созвездия.

«Горные породы по природоведению» — Систематизируем полученные сведения. Как классифицируют горные породы?

Горные породы, минералы, полезные ископаемые. Магматические. Яшма. Гранит. Глина. Плотные и рыхлые. Песчаник. Определение горных пород. Что называют минералами? Мрамор. Горные породы. Гнейс. Природоведение 5 класс. Известняк. Что называют полезными ископаемыми? Метаморфические.

«Три среды обитания природоведение» — Характеристика водной среды обитания. Характеристика наземно-воздушной среды. Наземно-воздушная; Воздушная; Почвенная. Факторы живой природы; Факторы неживой природы; Влияние человека. Цель урока: Экологические факторы. Среды обитания. Обитатели водной среды. Обитатели почвенной среды. Крот, слепыш, Землеройка, Бактерии, Черви, Насекомые.

«Строение организмов 5 класс» — 5 класс. Эпителиальные. Соединительные. Срез листа. К одноклеточным организмам относятся бактерии, грибы, простейшие организмы. У одноклеточных организмов тело состоит из одной клетки. Человека. Многоклеточные организмы. Многообразие живых организмов. ТКАНЬ – группа клеток, сходных по строению и выполняемым функциям. Строение организмов. Урок природоведения. К многоклеточным организмам относятся растения, животные, грибы. Покровные и проводящие. Вирусы.

«Растения из семян» — Вкусно! Рассмеялась Татьяна Григорьевна. План работы: Почему-то выдали семена. Томаты. В кладовой еда лежит. C чего начнем? Красиво! В малой хатке-спаленке Спит ребенок маленький. Посеем семена астр и томатов в грунт. Проект по природоведению учащихся 5 класса. 2. Будем вести наблюдение за развитием растений из семян.

Всего в теме «Природоведение 5 класс» 92 презентации

5klass.net> Природоведение 5 класс> Три среды обитания природоведение> Слайд 11

Почва - уникальная среда обитания для почвенной фауны.

Эта среда характеризуется отсутствием резких колебаний температуры и влажности, разнообразием органических веществ, использующихся в качестве источника питания, содержит поры и полости разных размеров, в ней постоянно есть влага.

Большое влияние на процессы почвообразования оказывают многочисленные представители почвенной фауны - беспозвоночные, позвоночные и простейшие, населяющие различные горизонты почвы и живущие на ее поверхности. Почвенные животные, с одной стороны, приспосабливаются к почвенной среде, видоизменяют свою форму, строение, характер функционирования, а, с другой - активно воздействуют на почву, изменяя структуру порового пространства и перераспределяя по глубине органо-минеральные вещества в профиле. В почвенном биоценозе формируются сложные устойчивые пищевые цепи. Большинство почвенных животных питаются растениями и растительными остатками, остальные - хищники. Каждому типу почв свойственны свои особенности биоценоза: его структура, биомасса, распределение в профиле и параметры функционирования.

По размерам особей представители почвенной фауны делятся на четыре группы:

1. микрофауна - организмы менее 0,2 мм (главным образом, простейшие, нематоды, ризоподы, эхинококки, живущие во влажной почвенной среде);
2. мезофауна - животные размером от 0,2 до 4 мм (микроартроподы, мельчайшие насекомые и специфические черви, приспособленные к жизни в почве, имеющей достаточно влажный воздух);
3. макрофауна - животные размером 4-80 мм (земляные черви, моллюски, насекомые - муравьи, термиты и др.);
4. мегафауна - животные более 80 мм (крупные насекомые, скорпионы, кроты, змеи, мелкие и крупные грызуны, лисы, барсуки и другие животные, роющие в почвах ходы и норы).

По степени связи с почвой выделяют три группы животных: геобионты, геофилы и геоксены. Геобионтами называются животные, весь цикл развития которых протекает в почве (дождевые черви, ногохвостки, многоножки).

Геофилы - обитатели почвы, часть цикла развития которых обязательно проходит в почве (большинство насекомых). Среди них различают виды, в личиночной стадии обитающие в почве, а во взрослом состоянии оставляющие ее (хрущи, щелкуны, комары-долгоножки и др.), и обязательно Ходящие в почву для окукливания (колорадский жук и др.).

Геоксены - животные, более или менее случайно уходящие в почву как временное убежище (земляные блошки, вредная черепашка и др.).

Для организмов разных размеров почвы предоставляют различные типы среды. Микроскопические объекты (простейшие, коловратки) в почве остаются обитателями водной среды. Во влажные периоды они плавают в порах, заполненных водой, как в водоеме. Физиологически они являются водными организмами. Основные особенности почвы как среды обитания для таких организмов -- преобладание влажных периодов, динамика влажности и температуры, солевой режим, размеры полостей и пор.

Для более крупных (не микроскопических, но мелких) организмов (клещи, ногохвостки, жуки) среда обитания в почве - совокупность ходов и полостей. Их обитание в почве сравнимо с обитанием в насыщенной влагой пещере. Значение имеют развитая порозность, достаточный уровень влажности и температуры, содержание в почве органического углерода. Для почвенных животных большого размера (дождевых червей, многоножек, личинок жуков) средой обитания служит вся почва. Для них важна плотность сложения всего профиля. Форма животных отражает адаптацию к передвижению в рыхлой или плотной почве.

Среди почвенных животных абсолютно преобладают беспозвоночные. Их суммарная биомасса в 1000 раз больше общей биомассы позвоночных. По подсчетам специалистов, биомасса беспозвоночных животных в разных природных зонах изменяется в широком диапазоне: от 10-70 кг/га в тундре и пустыне до 200 в почвах хвойных лесов и 250 в почвах степи. Широко распространены в почве дождевые черви, многоножки, личинки двукрылых и жуков, взрослые жуки, моллюски, муравьи, термиты. Их число на, 1 м2 лесной почвы может достигать нескольких тысяч.

Функции беспозвоночных и позвоночных животных в почвообразовании важны и разнообразны:

• разрушение и измельчение органических остатков (увеличивая в сотни и тысячи раз их поверхность, животные делают их доступными для дальнейшего разрушения грибами и бактериями), поедание органических остатков на поверхности почвы и внутри ее.
• накопление в телах элементов питания и, главным образом, синтез азотсодержащих соединений белкового характера (после завершения жизненного цикла животного наступает распад тканей и возврат в почву накопленных в его теле веществ и энергии);
• перемещение масс грунта и почвы, формирование своеобразного микро- и нанорельефа;
• образование зоогенной структуры и порового пространства.

Примером необычайно интенсивного воздействия на почву служит работа дождевых червей. На площади 1 га черви ежегодно пропускают через свой кишечник в разных почвенно-климатических зонах от 50 до 600 т мелкозема почвы. Вместе с минеральной массой при этом поглощается и перерабатывается огромное количество органических остатков. В среднем в течение года черви производят экскрементов (копролитов) около 25 т/га.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Вконтакте

Одноклассники

Почва как среда жизни

Почва представляет собой тонкий слой поверхности суши, переработанный деятельностью живых существ. Твердые частицы пронизаны в почве порами и полостями, заполненными частично водой, а частично воздухом, поэтому почву способны населять и мелкие водные организмы. Объем мелких полостей в почве – очень важная ее характеристика. В рыхлых почвах он может составлять до 70%, а в плотной – около 20% (рис. 4). В этих порах и полостях или на поверхности твердых частиц обитает

Рис. 4. Структура почвы

огромное множество микроскопических существ: бактерий, грибов, простейших, круглых червей, членистоногих (рис. 5 – 7). Более крупные животные прокладывают в почве ходы сами. Вся почва пронизана корнями растений. Глубина почвы определяется глубиной проникновения корней и деятельностью роющих животных. Она составляет не более 1,5–2 м.

Воздух в почвенных полостях всегда насыщен водяными парами, а состав его обогащен углекислым газом и обеднен кислородом. С другой стороны, соотношение воды и воздуха в почвах постоянно меняется в зависимости от погодных условий. Температурные колебания очень резки у поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной.

Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества в основном за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы. Это ценный источник энергии для бактерий, грибов и многих животных, поэтому почва – самая насыщенная жизнью среда. Ее скрытый от глаз мир очень богат и разнообразен.

М. С. Гиляров
(1912 – 1985)

Крупный советский зоолог, эколог, академик
Основоположник широких исследований мира почвенных животных

Предыдущая12345678910111213141516Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Почва представляет собой относительно тонкий рыхлый поверхностный слой суши, находящийся в постоянном контакте и взаимодействии с атмосферой и гидросферой. Почва, или педосфера , представляет собой глобальную оболочку суши. Самым важным свойством почвы, которое отличает её от грунта, является плодородие, т.е. способность во многом обеспечивать рост и развитие растений, и выработку ими первичного органического вещества, необходимого для существования любого биоценоза. Почва, в отличие от литосферы, представляет собой не просто совокупность минералов и горных пород, а является сложной трёхфазной системой, в которой твёрдые минеральные частицы окружены водой и воздухом. Она содержит множество полостей и капилляров, заполненных почвенными растворами, и поэтому в ней создаются самые разнообразные условия для жизни организмов. В почве содержится основной запас органических питательных веществ, что также способствует распространению в ней жизни. Количество почвенных обитателей огромно. На 1 м2 богатой органикой почвы в слое глубиной 25 см могут обитать до 100 млрд. особей простейших и бактерий, миллионы мельчайших червей коловраток и нематод, тысячи мелких членистоногих, сотни дождевых червей, грибов. Кроме того, в почве обитают многие виды мелких млекопитающих. В освещённых поверхностных слоях в каждом грамме почвы обитают сотни тысяч фотосинтезирующих мельчайших растений – водорослей, среди которых зелёные, сине-зелёные, диатомовые и др. Таким образом, живые организмы являются столь же характерным компонентом почвы, как и её минеральные составляющие. Именно поэтому известнейший отечественный учёный геохимик В.И. Вернадский, основатель современной концепции о биосфере Земли, ещё в 20-х гг. ХХ века обосновал выделение почвы в особое биокосное природное тело, подчёркивая тем самым насыщенность её жизнью. Почва возникла на определённом этапе эволюции биосферы Земли и является её продуктом. Деятельность почвенных организмов направлена в основном на разложение грубого мертвого органического вещества. В результате сложных физико-химических процессов происходящих при непосредственном участии обитателей почвы, образуются органо-минеральные соединения, которые уже доступны для непосредственного усвоения корнями растений и необходимы для синтеза органического вещества, для образования новой жизни. Поэтому роль почвы чрезвычайно велика.

В почве значительно сглажены колебания температуры по сравнению с поверхностным слоем воздуха. Однако на её поверхности изменчивость температуры может быть выражена даже более резко, чем в приземном слое воздуха, так как воздух нагревается и охлаждается именно от поверхности почвы. Однако с каждым сантиметром вглубь, суточные и сезонные температурные изменения становятся всё менее выраженными и на глубине более 1 м обычно не регистрируются.

Наличие грунтовых вод и проникновение воды при выпадении дождевых осадков, на фоне значительной влагоёмкости, свойственной для большинства типов почв, способствует поддержанию устойчивого влажностного режима. Влага в почве присутствует в различных состояниях: она может прочно удерживаться на поверхности минеральных частиц (гигроскопическая и плёночная), занимать мелкие поры и медленно перемещаться по ним в различных направлениях (капиллярная), заполнять более крупные полости и просачиваться вниз под действием силы тяжести (гравитационная), а также содержаться в почве в виде пара. Содержание влаги в почве зависит от её структуры и времени года. Если содержание гравитационной влаги велико, то режим почвы напоминает режим непроточного мелководного водоёма. В сухой почве присутствует только капиллярная влага и условия приближаются к наземным. Однако даже в самых сухих почвах, воздух всегда имеет более высокую влажность, чем на поверхности, что положительно сказывается на жизни почвенных организмов.

Состав почвенного воздуха подвержен изменчивости. По мере возрастания глубины, уменьшается содержание кислорода и возрастает концентрация углекислого газа, т.е. имеет место аналогичная тенденция, что и в водоёмах, в силу сходства процессов определяющих концентрации этих газов в каждой из сред. В связи с идущими в почве процессами разложения органических веществ, в глубинных слоях почвы может быть высока концентрация токсичных газов, таких как сероводород, аммиак и метан. При переувлажнении почвы, когда водой заполняются все её капилляры и полости, что, например, часто имеет место в тундре в конце весны, могут возникать условия дефицита кислорода и разложение органики приостанавливается.

Неоднородность свойств почвы приводит к тому, что для организмов различных размеров она может выступать в качестве различных сред обитания. Для очень мелких почвенных животных, которых объединяют в экологическую группу микрофауны (простейшие, коловратки, нематоды и др.) почва представляет собой систему микроводоёмов, так как они обитают преимущественно в капиллярах, заполненных водным раствором. Размеры таких организмов составляют всего 2 до 50 мкм. Более крупные дышащие воздухом организмы составляют группу мезофауны . К ней принадлежат в основном членистоногие (различные клещи, многоножки, первичнобескрылые насекомые – колемболы, двухвостки и др.) Для них почва – это совокупность мелких пещер. Они не имеют специальных органов, позволяющих самостоятельно проделывать отверстия в почве, и ползают по поверхности почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Периоды затопления почвенных полостей водой, например при длительных атмосферных осадках, представители мезофауны переживают в пузырьках воздуха, который задерживается вокруг тела животных благодаря их несмачивающимся покровам, снабжённым ресничками и чешуйками. При этом пузырёк воздуха представляет собой для мелкого животного своеобразную »физическую жабру», потому что дыхание осуществляется за счёт кислорода поступающего в воздушное пространство из окружающей среды в процессе диффузии. Животные входящие в группу мезофауны имеют размеры от десятых долей до 2 – 3 мм. Почвенных животных с размерами тела от 2 до 20 мм, называют представителями экологической группы макрофауны . Это, прежде всего, личинки насекомых и дождевые черви. Почва для них является уже плотной средой, способной оказывать значительное механическое сопротивление в процессе движения. Они передвигаются в почве либо расширяя существующие скважины, раздвигая почвенные частицы, либо проделывая новые ходы. Газообмен большинства представителей этой группы происходит с помощью специализированных органов дыхания, а также дополняется газообменом через покровы тела. Активные роющие животные способны покидать те слои почвы, в которых создаются неблагоприятные для них условия обитания. Зимой и в сухие летние периоды они концентрируются в более глубоких слоях почвы, где температура в зимний период и влажность летом более высоки, чем на поверхности. К экологической группе мегафауны принадлежат животные преимущественно из числа млекопитающих. Некоторые из них в почве осуществляют весь свой жизненный цикл (кроты Евразии, златокроты Африки, сумчатые кроты Австралии и др.). Они способны проделывать в почве целые системы ходов и нор. Внешний вид и анатомическое строение этих животных отражают их адаптации к подземному образу жизни. У них недоразвиты глаза, компактная форма тела с короткой шеей, короткий густой мех, сильные конечности, приспособленные для копания. В состав мегафауны почвы входят также крупные малощетинковые черви – олигохеты, в особенности представители семейства Megascolecidae , обитающие в тропической зоне Южного полушария. Самый крупный из них – австралийский червь Megascolides australis может достигать в длину 3 м.

Кроме постоянных обитателей почвы, среди крупных животных можно выделить тех,

которые кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают и спасаются от врагов в почвенных норах. Это сурки, суслики, тушканчики, кролики, барсуки и др.

Свойства почвы и рельефа местности оказывают значительное, а иногда и определяющее влияние на условия обитания наземных организмов, в первую очередь растений. Свойства земной поверхности, оказывающие экологическое воздействие на её обитателей, относят в особую группу эдафических факторов среды (от греч. “эдафос” – основание, почва). В почве сосредоточены корневые системы наземных растений.

Тип корневой системы зависит от гидротермического режима, аэрации, механического состава и структуры почвы. Например, берёза и лиственница, произрастающие в районах с многолетней мерзлотой, имеют приповерхностные корневые системы, которые распространяются в основном вширь. В тех же районах, где многолетней мерзлоты нет, корневые системы этих же растений проникают в почву на значительно большую глубину. Корни многих растений степей, могут доставать воду с глубины более 3 м, однако у них хорошо развита также и поверхностная корневая система, функция которой заключается в извлечении органических и минеральных веществ. В условиях переувлажнённой почвы с низким содержанием кислорода, например в бассейне крупнейшей по водности реки мира – Амазонки, формируются сообщества так называемых мангровых растений, у которых развиты специальные надземные дыхательные корни – пневматофоры.

Выделят несколько экологических групп растений в зависимости от их отношения к определённым свойствам почвы.

По отношению к кислотности почвы различают ацидофильные виды, адаптированные к произрастанию на кислых почвах с рН менее 6.5 ед. К таковым принадлежат растения влажных болотистых местообитаний. Нейтрофильные виды тяготеют к почвам, имеющим реакцию близкую к нейтральной с рН от 6.5 до 7.0 ед. Это большинство культурных растений умеренной климатической зоны. Базифильные растения произрастают в почвах имеющих щёлочную реакцию с рН более 7.0 ед. Например, к этой группе принадлежат лесная ветреница, мордовик). Индифферентные растения в состоянии произрастать на почвах с различными значениями рН (ландыш, овсяница овечья и др.).

В зависимости от требований к содержанию в почве органических и минеральных питательных веществ, различают олиготрофные растения, которым для нормального существования требуется малое количество питательных веществ (например, сосна обыкновенная, произрастающая на бедных песчаных почвах), эвтрофные растения, нуждающиеся в значительно более богатых почвах (дуб, бук, сныть обыкновенная и др.) и мезотрофные , требующие умеренного количества органоминеральных соединений (ель обыкновенная).

Кроме того, растения, произрастающие на почвах с высокой минерализацией выделяются в экологическую группу галофитов (растения полупустынь – солерос, кокпек и др.). Отдельные виды растений адаптированы к преимущественному произрастанию на каменистых почвах – их выделяют в экологическую группу петрофитов , а обитателей сыпучих песков относят к группе псаммофитов .

Физические особенности почвы как среды обитания, приводят к тому, что, не смотря на значительную неоднородность экологических условий, они является более стабильными те, которые свойственны для наземно-воздушной среды. Значительный

градиент температуры, влажности и содержания газов, проявляющийся с увеличением глубины почвы, даёт возможность мелким животным путём незначительных перемещений найти для себя подходящие условия обитания.

По ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между водной и наземной. С водной средой почву сближают характер изменчивости её температурного режима, низкое содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность его водяным паром, присутствие солёй и органических веществ в почвенных растворах, часто в высокой концентрации, возможность перемещаться

в трёх измерениях. С воздушной средой почву сближают наличие почвенного воздуха, низкое содержание влаги в случае интенсивного солнечного излучения и значительные колебания температуры в приповерхностном слое.

Промежуточный характер экологических свойств почвы как среды обитания, даёт основания предположить, что почва имела особое значение в эволюции органического мира. Для многих групп, в частности для членистоногих, почва, вероятно, являлась средой, через промежуточные адаптации к которой, стало возможным перейти к типично наземному образу жизни и в дальнейшем выработать эффективные адаптации к ещё более сложным природным условиям суши.

Литература:

Основная – Т.1 – с. 299 – 316; – с. 121 – 131; Дополнительная .

Вопросы для самопроверки:

1. В чём состоит основное отличие почвы от минеральной породы?

2. Почему почву называют биокосным телом?

3. Какова роль почвенных организмов в поддержании плодородия почвы?

4. Какие экологические факторы относят к группе эдафических?

5. Какие экологические группы почвенных животных вам известны?

6. Какие существуют экологические группы растений в зависимости от их отношения

к определённым свойствам почвы?

7. Какие свойства почвы сближают её с наземно-воздушной и водной средами обитания?

Дата публикования: 2014-11-29; Прочитано: 487 | Нарушение авторского права страницы

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год.(0.003 с)…

Рост и развитие сельскохозяйственных растений обусловлены не только наличием в достаточной степени рассмотренных выше факторов жизни растений, но и теми условиями, в которых они произрастают и которые определяют наиболее полное использование растениями этих факторов. Все эти условия можно разделить на три группы: почвенные, т. е. особенности, свойства и режимы конкретных почв, отдельных почвенных участков, на которых возделываются сельскохозяйственные культуры; климатические - количество и режим выпадающих осадков, температурные, погодные условия отдельных сезонов, особенно вегетационного периода; организационные - уровень агротехники, сроки и качество проведения полевых работ, выбор для возделывания тех или иных культур, порядок их чередования на полях и т. п.

Каждая из этих трех групп условий может быть решающей в получении конечной продукции возделываемых культур в виде ее урожая. Однако если учитывать, что средние многолетние климатические условия характерны для данной местности, что земледелие ведется на высоком или среднем уровне агротехники, то становится очевидным, что определяющим условием формирования урожая становятся почвенные условия, свойства и режимы почв.

Основными свойствами почв, с которыми тесно связаны рост и развитие отдельных сельскохозяйственных растений, являются химические, физико-химические, физические, водные свойства. Они обусловлены минералогическим и гранулометрическим составом, генезисом почв, неоднородностью почвенного покрова и отдельных генетических горизонтов и имеют определенную динамику во времени и пространстве. Конкретное знание этих свойств, преломление их через требования самих сельскохозяйственных культур, позволяет дать правильную агрономическую оценку почвы, т. е. оценить ее с точки зрения условий возделывания растений, проводить необходимые мероприятия по улучшению их применительно к отдельным сельскохозяйственным культурам или к группе культур.

Среди химических и физико-химических свойств почв первостепенное значение для развития культурных растений и формирования урожая имеют содержание в почве гумуса, реакция почвенного раствора, содержание подвижных форм алюминия и марганца, общие запасы и содержание легкодоступных для растений элементов питания, содержание в почве легкорастворимых солей и поглощенного натрия в токсичных для растений количествах и др.

Гумус играет важную и разностороннюю роль в формировании агрономических свойств почв: он выступает как источник элементов питания растений и прежде всего азота, оказывает влияние на реакцию почвенного раствора, емкость катионного обмена, буферную способность почвы. С содержанием гумуса связана интенсивность деятельности полезной для растений микрофлоры. Общеизвестно значение органического вещества почвы в улучшении ее структурного состояния, формировании агрономически ценной структуры - водопрочных пористых агрегатов, в улучшении водного и воздушного режимов почв. Работами многих исследователей выявлена прямая зависимость между содержанием в почвах гумуса и урожайностью сельскохозяйственных культур.

Одним из важнейших показателей состояния почвы и пригодности ее для возделывания культур является реакция почвенного раствора. В почвах различного типа и степени окультуренности кислотность и щелочность почвенного раствора варьируют в очень широких пределах. Различные сельскохозяйственные культуры неодинаково реагируют на реакцию почвенного раствора и лучше всего развиваются при каком-то определенном интервале pH (табл. 11).

Большинство возделываемых сельскохозяйственных растений успешно произрастают при реакции почвенного раствора, близкой к нейтральной. К ним относятся пшеница, кукуруза, клевер, свекла, из овощных - лук, салат, огурцы, фасоль. Картофель предпочитает слабокислую реакцию, брюква хорошо растет на кислых почвах. Нижняя граница реакции почвенного раствора для произрастания гречихи, чайного куста, картофеля находится в пределах pH 3,5-3,7. Верхняя граница роста, по данным Д. Н. Прянишникова, для овса, пшеницы, ячменя находится в пределах pH почвенного раствора 9,0, для картофеля и клевера - 8,5, люпина - 7,5. Такие культуры, как просо, гречиха, озимая рожь, могут успешно развиваться в довольно широком интервале значений реакции почвенного раствора.

Неодинаковая требовательность сельскохозяйственных культур к реакции почвенного раствора не позволяет считать оптимальным какой-то единый интервал pH для всех почв и всех видов сельскохозяйственных культур. Однако регулировать pH почв применительно к каждой отдельной культуре практически невозможно, особенно при их чередовании на полях. Поэтому условно выбирают тот интервал pH, который близок к требованиям главных культур зоны и обеспечивает наилучшие условия доступности элементов питания для растений. В Германии таким интервалом принят диапазон 5,5-7,0, в Англии - 5,5-6,0.

В течение роста и развития растений отношение их к реакции почвенного раствора несколько изменяется. Наиболее чувствительны они к отклонениям от оптимального интервала в ранней фазе своего развития. Так, кислая реакция наиболее губительна в первый период жизни растений и становится менее вредной или вообще безвредной в последующие периоды. Для тимофеевки наиболее чувствительный период к кислой реакции около 20 сут после прорастания, для пшеницы и ячменя - 30, для клевера и люцерны - около 40 сут.

Непосредственное влияние кислой реакции на растения связано с ухудшением синтеза в них белковых веществ и углеводов, накоплением большого количества моносахаридов. Процесс превращения последних в дисахариды и другие более сложные соединения задерживается. Кислая реакция почвенного раствора ухудшает питательный режим почвы. Наиболее благоприятная реакция для усвоения растениями азота pH 6-8, калия и серы - 6,0-8,5, кальция и магния - 7,0-8,5, железа и марганца - 4,5-6,0, бора, меди и цинка - 5-7, молибдена - 7,0-8,5, фосфора - 6,2-7,0. В кислой среде фосфор связывается в труднодоступные формы.

Высокий уровень содержания в почве питательных элементов ослабляет отрицательное действие кислой реакции. Фосфор физиологически «нейтрализует» вредное действие водородных ионов в самом растении. Действие реакции почв на растения зависит от содержания в почве растворимых форм кальция, чем его больше, тем меньший вред повышенной кислотности.

Кислая реакция вызывает подавление деятельности полезной микрофлоры и часто активизирует вредную микрофлору в почве. Резкое подкисление почвы сопровождается подавлением процесса нитрификации и, следовательно, тормозит переход азота из недоступного в доступное для растений состояние. При pH меньше 4,5 клубеньковые бактерии перестают развиваться на корнях клевера, а на корнях люцерны они прекращают свою деятельность уже при pH, равном 5. В почвах с повышенной кислотностью или щелочностью резко замедляется, а затем и полностью прекращается деятельность азотфиксирующих, нитрифицирующих бактерий и бактерий, способных переводить фосфор из недоступных и труднодоступных форм в усвояемые, легкодоступные для растений. В результате этого уменьшается накопление биологически связанного азота, а также доступных соединений фосфора.

Особенно тесно связана реакция среды с подвижными формами в почве алюминия и марганца. Чем кислее почва, тем больше в ней подвижных алюминия и марганца, которые отрицательно влияют на рост и развитие растений. Вред от алюминия в подвижной его форме по своим размерам часто превосходит вред, вызываемый непосредственно актуальной кислотностью, ионами водорода. Алюминий нарушает у растений процессы закладывания генеративных органов, оплодотворения и налива зерна, а также обмена веществ. В растениях, выращенных на почвах с большим содержанием подвижного алюминия, часто уменьшается содержание сахаров, тормозится превращение моносахаров в сахарозу и более сложные органические соединения, резко увеличивается содержание небелкового азота и самих белков. Подвижный алюминий задерживает образование фосфотидов, нуклеопротеидов и хлорофилла. Он связывает в почве фосфор, отрицательно влияет на жизнедеятельность полезных для растений микроорганизмов.

Растения обладают разной чувствительностью к содержанию в почве подвижного алюминия. Одни без вреда переносят относительно высокие концентрации этого элемента, а другие при тех же концентрациях погибают. Высокой стойкостью к подвижному алюминию обладают овес, тимофеевка, средней - кукуруза, люпин, просо, чумиза, повышенной чувствительностью характеризуются яровая пшеница, ячмень, горох, лен, турнепс и наиболее чувствительны - свекла сахарная и кормовая, клевер, люцерна, озимая пшеница.

Количество подвижного алюминия в почве находится в большой зависимости от степени ее окультуренности и от состава применяемых удобрений. Систематическое известкование почв, применение органических удобрений приводят к уменьшению и даже полному исчезновению подвижного алюминия в почвах. Высокий уровень обеспеченности растений фосфором и кальцием в первые 10-15 дней, когда растения наиболее чувствительны к алюминию, существенно ослабляет его отрицательное действие. В этом, в частности, заключается одна из причин высокого эффекта рядкового внесения суперфосфата и извести на кислых почвах.

Марганец относится к числу элементов, необходимых растениям. В ряде почв его не хватает, и в этом случае вносятся марганцевые удобрения. В кислых же почвах марганца содержится часто в избыточном количестве, что вызывает его отрицательное действие на растения. Большое количество подвижного марганца нарушает в растениях углеводный, фосфатный и белковый обмен, отрицательно влияет на закладывание генеративных органов, процессы оплодотворения, а также налива зерна. Особенно сильное отрицательное действие подвижного марганца наблюдается во время зимовки растений. Культурные растения по их восприимчивости к содержанию в почве подвижного марганца располагаются в том же порядке, что и по отношению к алюминию. Высокоустойчивыми являются тимофеевка, овес, кукуруза, люпин, просо, турнепс; чувствительными - ячмень, яровая пшеница, гречиха, репа, фасоль, свекла столовая; высокочувствительными - люцерна, лен, клевер, рожь озимая, пшеница озимая. У озимых культур высокая чувствительность проявляется лишь в период их зимовки.

Количество подвижного марганца зависит от кислотности почвы, ее влажности и аэрации. Как правило, чем кислее почва, тем больше в ней содержится марганца в подвижной форме. Резко увеличивается его содержание в условиях избыточной влажности и плохой аэрации почв. Именно поэтому особенно много подвижного марганца содержится в почвах ранней весной и осенью, когда влажность наиболее высокая, летом количество подвижного марганца уменьшается. Чтобы устранить избыток марганца, почвы известкуют, вносят органические удобрения, суперфосфат в рядки и лунки, устраняют избыточное увлажнение почвы.

Во многих северных районах имеются ожелезненные солончаковые почвы и солончаки, в которых содержатся высокие концентрации железа. Наиболее вредны для растений высокие концентрации в почвах оксида железа (III). Сельскохозяйственные растения по-разному реагируют на высокие концентрации валового содержания оксида железа (III). Содержание его до 7% практически не влияет на рост и развитие растений. На ячмень не оказывает отрицательного влияния содержание F2O3 даже в количестве 35%. Поэтому, когда в пахотный горизонт вовлекаются ортзандровые горизонты, содержащие, как правило, не более 7% оксида железа (III), это не оказывает отрицательного действия на развитие растений. В то же время рудяковые новообразования, содержащие значительно больше оксида железа, вовлекаемые в пахотный горизонт, например при его углублении, и увеличивающие содержание оксида железа в нем более чем на 35%, отрицательное действие могут оказать на рост и развитие сельскохозяйственных культур из семейства астровых (сложноцветных) и бобовых.

Вместе с тем следует иметь в виду, что почвы с высоким содержанием в автоморфных условиях оксида железа (III), не оказывающего отрицательного действия на рост и развитие растений, являются потенциально опасными при избыточном увлажнении этих почв. В таких условиях оксиды железа (III) могут переходить в форму оксида железа (II). Поэтому в таких почвах недопустимо, чтобы избыточное увлажнение, затопление почв превышало свыше 12 ч для зерновых культур, 18 - для овощных, для трав - 24- 36 ч.

Таким образом, содержание оксидов железа (III) в почвах безвредно для растений в условиях оптимального увлажнения. Однако во время и после затопления таких почв они могут служить источником поступления в почвенный раствор значительных количеств оксида железа (II), которые вызывают угнетение растений или даже их гибель.

Среди физико-химических свойств почв, влияющих на рост и развитие растений, большое влияние оказывают состав обменных катионов и емкость катионного обмена. Обменные катионы являются непосредственными источниками элементов минерального питания растений, обусловливают физические свойства почв, ее пептизируемость или агрегированность (обменный натрий вызывает образование почвенной корки, ухудшает структурное состояние почвы, в то время как обменный кальций способствует формированию водопрочной структуры и ее агрегированности). Состав обменных катионов в различных типах почв изменяется в широких пределах, что обусловлено процессом почвообразования, водно-солевым режимом и хозяйственной деятельностью человека. Практически все почвы в составе обменных катионов содержат кальций, магний, калий. В почвах с промывным режимом и кислой реакцией присутствуют ионы водорода и алюминия, в почвах засоленного ряда - натрий.

Содержание натрия в почвах (солонцах, многих солончаках, солонцеватых почвах) способствует повышению дисперсности и гидрофильное™ твердой фазы почвы, часто сопровождающейся увеличением щелочности почв, если имеются условия для отдиссоциации обменного натрия. При наличии большого количества в почвах легкорастворимых солей, когда диссоциация обменных катионов подавлена, даже высокое содержание обменного натрия не приводит к появлению признаков солонцеватости. Однако в таких почвах высока потенциальная опасность осолонцевания, которая может реализоваться, например, при орошении или промывках, когда удаляются легкорастворимые соли.

Сложившийся в естественных условиях состав обменных катионов может существенно изменяться при сельскохозяйственном использовании почв. Большое влияние на состав обменных катионов оказывают внесение минеральных удобрений, орошение почв и их осушение, отражающееся на солевом режиме почв. Целенаправленное регулирование состава обменных катионов осуществляют при гипсовании и известковании.

В южных районах почвы могут содержать различное количество легкорастворимых солей. Многие из них являются токсичными для растений. Это карбонаты и бикарбонаты натрия и магния, сульфаты и хлориды магния и натрия. Особенно токсична сода при содержании в почвах даже в небольших количествах. Легкорастворимые соли влияют на растения по-разному. Одни из них препятствуют плодообразованию, нарушают нормальное течение биохимических процессов, другие разрушают живые клетки. Кроме того, все соли повышают осмотическое давление почвенного раствора, вследствие чего может возникнуть так называемая физиологическая сухость, когда растения не способны усваивать влагу, имеющуюся в почве.

Основным критерием солевого режима почв является состояние произрастающих на них сельскохозяйственных культур. По этому показателю почвы разделяются на пять групп по степени засоления (табл. 12). Определение степени засоления проводится по содержанию в почве легкорастворимых солей в зависимости от типа засоления почвы.

Среди пахотных почв, особенно в таежно-лесной зоне, широко распространены почвы разной степени заболоченности, гидроморфные и полугидроморфные минеральные почвы. Общей особенностью таких почв является систематическое различное по продолжительности избыточное их увлажнение. Чаще всего оно носит сезонный характер и наблюдается весной или осенью и реже летом при продолжительных дождях. Различают переувлажнение, связанное с воздействием грунтовых или поверхностных вод. В первом случае избыточное увлажнение обычно затрагивает нижние горизонты почв, а во втором - верхние. Для полевых культур наибольший вред наносит поверхностное увлажнение. Как правило, урожай озимых культур на таких почвах во влажные годы снижается, особенно при низкой степени окультуренности почв. В засушливые годы при недостаточном увлажнении в целом за вегетационный период на таких почвах могут быть и более высокие урожаи. Для яровых культур, особенно овса, кратковременное увлажнение не оказывает отрицательного влияния, а иногда при этом отмечаются более высокие урожаи.

Избыточнее увлажнение почв вызывает в них развитие глеевых процессов, с проявлением которых связано возникновение в почвах ряда неблагоприятных свойств для сельскохозяйственных растений. Развитие оглеения сопровождается восстановлением окислов железа (III) и марганца и накоплением их подвижных соединений, отрицательно влияющих на развитие растений. Установлено, что если в нормально увлажненной почве содержится 2-3 мг подвижного марганца на 100 г почвы, то при длительном избыточном увлажнении его содержание достигает 30-40 мг, что уже токсично для растений. Избыточно увлаженные почвы характеризуются накоплением сильногидратированных форм железа и алюминия, которые являются активными адсорбентами фосфат-ионов, т. е. в таких почвах резко ухудшается фосфатный режим, что выражается в очень низком содержании легкодоступных для растений форм фосфатов и в быстром превращении доступных и растворимых фосфатов фосфорных удобрений в труднодоступные формы.

В кислых почвах избыточное увлажнение способствует повышению содержания подвижного алюминия, который, как уже отмечалось, весьма отрицательно влияет на растения. Кроме того, избыточное увлажнение способствует накоплению в почвах низкомолекулярных фульвокислот, ухудшает условия воздухообмена в почвах, а следовательно, нормальное снабжение корней растений кислородом и нормальную жизнедеятельность полезной аэробной микрофлоры.

Верхним пределом влажности почв, обусловливающим неблагоприятные эколого-гидрологические условия произрастающих растений, обычно считается влажность, соответствующая ППВ (предельной полевой влагоемкости, т. е. максимальному количеству влаги, которое однородная или слоистая почва может удержать в относительно неподвижном состоянии после полного обводнения и свободного стекания гравитационной воды при отсутствии испарения с поверхности и тормозящего на сток грунтовых вод или верховодки). Избыточное увлажнение опасно для растений не поступлением гравитационной влаги в почву, а прежде всего и главным образом нарушением газообмена корнеобитаемых слоев и резким ослаблением их аэрации. Воздухообмен и перемещение кислорода в почве могут происходить при содержании воздухоносных пор в почве, равном 6-8%. Такое содержание воздухоносных пор в почвах различного генезиса и состава имеет место при самых различных значениях влажности, как превышающих значения ППВ, так и ниже этого значения. В связи с этим критерием оценки экологически избыточного увлажнения почв можно считать влажность, равную полной вместимости всех пор за вычетом 8% для пахотных горизонтов и 6% для подпахотных.

За нижний предел влажности почв, тормозящий рост и развитие растений, принимается влажность устойчивого завядания растений, хотя такое торможение может отмечаться и при более высокой влажности, чем влажность завядания растений. Для многих почв качественное изменение доступности влаги для растений соответствует 0,65-0,75 ППВ. Поэтому в общем виде считается, что диапазон оптимального содержания влаги для развития растений соответствует интервалу от 0,65-0,75 ППВ до ППВ.

Среди физических свойств почв большое значение для нормального развития растений имеют плотность сложения почвы и структурное ее состояние. Оптимальные значения плотности почв различны для разных растений и зависят также от генезиса и свойств почв. Для большинства культур оптимальные значения плотности сложения почв соответствуют значениям 1,1 -1,2 г/см3 (табл. 13). Слишком рыхлая почва может повредить молодые корни в момент ее естественной усадки, слишком плотная - препятствует нормальному развитию корневой системы растений. Агрономически ценной структурой считается такая, когда почва представлена агрегатами размером 0,5-5,0 мм, которые характеризуются водопрочной и пористой структурой. Именно в такой почве могут быть созданы наиболее оптимальные воздушные и водные условия для произрастания растений. Оптимальное содержание в почве воды и воздуха для большинства растений составляет примерно 75 и 25% соответственно от общей порозности почвы, которая в свою очередь может изменяться во времени и зависит от природных условий, обработок почвы. Оптимальные значения общей порозности для пахотных горизонтов почв составляют 55-60% от объема почвы.

Изменения плотности сложения почвы, ее агрегированности, содержание химических элементов, физико-химические и другие свойства почв различны в отдельных горизонтах почв, что связано в первую очередь с генезисом почв, а также хозяйственной деятельностью человека. Поэтому с агрономической точки зрения важно, каково строение почвенного профиля, наличие определенных генетических горизонтов, их мощность.

Верхний горизонт пахотных почв (пахотный горизонт), как правило, больше обогащен гумусом, содержит больше элементов питания растений, особенно азота, характеризуется более активной микробиологической деятельностью по сравнению с нижележащими горизонтами. Под пахотным горизонтом расположен горизонт, часто обладающий рядом неблагоприятных для растений свойств (так, подзолистый горизонт имеет кислую реакцию, солонцовый горизонт содержит большое количество токсичного для растений поглощенного натрия и т. п.) и в целом с более низким плодородием, чем верхний горизонт. Поскольку свойства этих горизонтов резко различны с точки зрения условий развития сельскохозяйственных растений, то понятно, насколько большое значение для развития растений имеют мощность верхнего горизонта и его свойства. Особенностью развития культурных растений является и то, что почти вся их корневая система сосредоточена в пахотном слое: от 85 до 99% всей корневой системы сельскохозяйственных растений на дерново-подзолистых почвах, например, сосредоточена в пахотном слое и почти более 99% развивается в слое до 50 см. Поэтому урожай сельскохозяйственных культур во многом определяется прежде всего мощностью и свойствами пахотного слоя. Чем мощнее пахотный горизонт, тем больший объем почвы с благоприятными свойствами охватывает корневая система растений, тем в лучших условиях обеспечения элементами питания и влаги они находятся.

Для устранения свойств почв, неблагоприятных для роста и развития растений, все агротехнические и другие мероприятия, как правило, на каждом конкретном поле проводятся однотипно. Это б определенной степени позволяет создавать одни и те же условия для произрастания растений, равномерного их созревания и одновременной уборки урожая. Однако даже при высокой организации всех работ практически трудно достигнуть того, чтобы на всей территории поля все растения были в одной и той же стадии развития. Это особенно касается почв таежно-лесной и сухостепной зон, где особенно сильно проявляются неоднородность, комплексность почвенного покрова. Такая неоднородность в первую очередь связана с проявлением природных процессов, факторов почвообразования, неровностями рельефа. Хозяйственная деятельность человека, с одной стороны, способствует выравниванию пахотного горизонта почв по своим свойствам на данном поле в результате обработки почв, внесения удобрений, возделывания на данном поле одной культуры в течение вегетационного периода, а следовательно, и одних и тех же приемов ухода за растениями. С другой стороны, хозяйственная деятельность в определенной степени также способствует созданию неоднородности пахотного горизонта по тем или иным свойствам. Это связано с неравномерностью внесения в первую очередь органических удобрений (связанное с отсутствием достаточного количества техники для равномерного его распределения по полю); с обработкой почвы, когда образуются свальные гребни и развальные борозды, когда различные участки поля находятся в различном состоянии влажности (часто не в оптимальном для обработки); с неравномерной глубиной обработки почвы и т. д. Исходная неоднородность почвенного покрова в первую очередь обусловливает схему нарезки полей именно с учетом различий свойств и режимов различных его участков.

Свойства почв меняются в зависимости от применяемых агротехнических приемов, характера проведения мелиоративных работ, вносимых удобрений и т. д. Исходя из этого, в настоящее время под оптимальными параметрами почв понимается такое сочетание количественных и качественных показателей свойств и режимов почв, при котором могут быть максимально использованы все жизненно важные для растений факторы и наиболее полно реализованы потенциальные возможности выращиваемых сельскохозяйственных культур при наивысшем их урожае и качестве.

Рассмотренные выше свойства почв обусловлены их генезисом и хозяйственной деятельностью человека, и они в совокупности и во взаимосвязи определяют такую важную характеристику почвы, как ее плодородие.