Какие живые организмы формируют почву. Факторы почвообразования

По классификации компонентов биосферы В.И. Вернадского, почвы относятся к биокосному веществу – природным образованиям, представляющим собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов.

В почвообразовании участвуют три группы организмов: растения, животные и микроорганизмы, образующие сложные биоценозы. В результате их непосредственного воздействия на почву, а также воздействия продуктов жизнедеятельности осуществляются все важнейшие слагаемые почвообразовательного процесса.

Роль организмов как фактора почвообразования заключается в том, что они осуществляют следующие процессы: синтез и разрушение органического вещества, избирательная концентрация биогенных элементов, разрушение и новообразование минералов, миграция и аккумуляция веществ и др. В результате именно организмы определяют формирование важнейшего свойства почвы – плодородия.

Круговорот веществ в экосистемах, осуществляемый при участии живых организмов называется биологическим круговоротом. При этом химические элементы из почвы, воды и атмосферы поступают в живые организмы, образуют в них новые сложные соединения и вновь возвращаются в почву, воду и атмосферу в процессе жизнедеятельности живых организмов или после их смерти.

Основные показатели биологического круговорота веществ:

Биомасса – масса организмов определенной группы или сообщества в целом. Фитомасса – общее количество живого органического вещества в надземной и подземной частях растительного сообщества.

Продуктивность – прирост биомассы, созданной за единицу времени. Различают первичную продукцию (биомасса, созданная за единицу времени продуцентами) и вторичную (биомасса, созданная за единицу времени консументами).

– количество органического вещества в отмерших, но не упавших на почву растениях, торфе, лесной подстилке, степном войлоке и др.

Годичный прирост – количество органического вещества, образовавшегося за год в надземной и подземной частях растительного сообщества.

Опад – количество органического вещества, отмершего за год.

Интенсивность разложения органического вещества – отношение подстилки к опаду зеленой части.

Зольность – содержание зольных элементов в растениях (в %).

Главный источник органического вещества в биосфере – растительные организмы, образующие широкое географическое многообразие природных зон, ландшафтов и биогеоценозов. Фитоценозы – основа всей остальной жизни на планете. Преобразование географической оболочки Земли, круговорот веществ в биосфере условно имеют начало от фотосинтеза бесчисленной гаммой органических веществ.

Ландшафтно-зональное строение окружающей нас природной обстановки прежде всего связывается с анализом состояния, функционирования и с экологическими последствиями воздействия на природные компоненты растительной биомассы, продуктов жизнедеятельности фитоценозов и веществ, остающихся после жизни растений. В сферу исследований, прежде всего, включаются следующие показатели: фитомасса, мёртвое органическое вещество, годичный прирост, опад, интенсивность разложения органического вещества, химический состав и др. (табл. 32).

Наибольшее накопление органического вещества происходит в деревянистых растительных формациях. В бореальном и суббореальном климате биомасса лесов 1-4 тыс. ц/га. Еще большая масса органического вещества образуется во влажных тропических лесах – более 5 тыс. ц/га. Травянистые растительные формации характеризуются несравненно меньшей биомассой: даже в высокотравных тропических саваннах биомасса не достигает масштабов северотаёжных лесов. Не велика биомасса тундровых и сухостепной растительности. Следует отметить, что большая часть биомассы лесов сосредоточена над землей. В травянистых формациях и пустынях основная часть биомассы заключена в почве (60-85%).

По данным В. А. Ковды, отношения надземной части к корням характеризуется следующими величинами: тайга 4:1; дубравы 2:1, 5:1; чернозёмные степи 1:9, 1:12; горные луга 1:3, 1:40. Общее правило: большую часть своей биомассы травянистые растения концентрируют в корневых системах. Образно говоря, травы живут в почвенных горизонтах.

Мёртвое органическое вещество в современных фитоценозах представлено на поверхности почвы, в лесной подстилке и степном войлоке, а также в отмерших корневых системах. Значительная масса мёртвого органического вещества сосредоточена в залежах торфа.

Мёртвого органического вещества в 4 раза больше, чем живого, а при учете органического вещества древних биосфер – в 15 раз больше. В современной биосфере 80% мертвого органического вещества сосредоточено в полярном и бореальном поясах, наименьшие – в тропическом. Это связано с усилением от полюсов к экватору интенсивности процессов минерализации органического вещества, биологической активности биоценозов.

Величина годового прироста в травянистых формациях в ряде случаев выше, чем прирост в лесах, несмотря на столь большую разницу в количестве биомассы лесных и травянистых сообществ. Небольшим приростом характеризуются сухие степи, пустыни, тундра.

Величина опада у нормально развивающихся сообществ не может превышать величину их прироста. В травянистых формациях величина опада равна величине прироста, а у лесных сообществ опад меньше прироста. Нет прямой связи между величиной опада и биомассой. Лесные формации с огромной биомассой имеют опад часто меньше, чем травянистые.

Не вся масса органического вещества, составляющая годовой опад, подвергается преобразованию. Об интенсивности кругооборота можно судить по величине неразложившегося органического вещества , сохраняющегося на поверхности почвы. Так, в тайге количество мертвого органического вещества в 6-20 раз больше опада, в широколиственном лесу – в два раза, в степи – примерно одинакова, а во влажных тропиках опад разлагается в считанные недели.

Об интенсивности обращения химических элементов или интенсивности биологического круговорота веществ судят по отношению массы мёртвого надземного органического вещества (лесная подстилка, степной войлок) к ежегодному опаду. Это отношение имеет следующие величины: заболоченные леса > 50; кустарниковые тундры – 20-50; темнохвойная тайга – 10-17; широколиственный лес – 3-4; степи – 1-1,5; субтропический лес – 0,7; саванны – 0,2; влажный тропический лес <0,1.

Несмотря на громадную биомассу и соответственно массу опада, способность тропического леса разлагать органическое вещество в десятки раз превышает его поступление.

Неоднороден химический состав биомассы различных биоценозов (табл. 33). Тайга – это обилие клетчатки, дубильных веществ, смол, незначительная зольность, мало белковых соединений. В лиственных лесах зольность увеличивается, несколько повышается количество белков, меньше углеводов. В травянистых формациях резко увеличивается содержание белков, зольность опада. И особенно возрастает белковое содержание в растительных остатках у пустынных растительных формаций.

Функционирование и географическое распределение зооценозов на суше в решающей степени определяются свойствами растительного покрова. Зелёные растения (продуценты) лежат в основе всего экологического разнообразия животных. Видовое разнообразие консументов, их численность и биомасса зависят от следующих свойств фитоценозов: объём, масса продуцируемого органического вещества, способность удовлетворять пищевые потребности растительноядных животных; особенности химического состава или пищевая ценность растительного материала.

С учётом этих экологических особенностей на Земле можно выделить два основных растительных сообщества – деревянистая и травянистая растительность. Леса, несмотря на обилие биомассы, значительную часть органического вещества накапливают непоедаемой животными части растений. В травянистых же сообществах в естественных условиях весь годичный прирост и его полное поедание животными служило основой нормального функционирования биогеоценоза. Численность же травоядных регулировалось годовым объемом произрастающих растений. В современных степных заповедниках для более или менее приближенного к естественным условиям существования биогеоценоза роль травоядных частично заменяют систематическими укосами.

Различен и пищевой состав деревянистых и травянистых растений. Травы отличаются большим содержанием протеинов и зольных элементов, т. е. большей пищевой ценностью, чем деревья.

Таким образом, травянистая растительность является более благодатной основой для обитания животных. Их видовой состав и биомасса во многом определяются продуктивностью травянистых сообществ, которая зависит от климатических условий.

Совершая вертикальные миграции в почве, животные заносят растительные остатки в глубокие горизонты и перемешивают органические и минеральные частицы. Передвижения животных способствуют улучшению условий аэрации почвы, что в свою очередь стимулирует аэробные процессы разложения органических остатков.

Беспозвоночные играют важную роль в разложении и минерализации остатков позвоночных животных.

Большинство микроорганизмов почвы относятся к редуцентам, осуществляющим минерализацию органических веществ, замыкая биологический круговорот веществ. При анализе биомассы микроорганизмов учитывают бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли. Жизненный цикл короткий. Усваивая из окружающей среды необходимые элементы для построения своих тел, микроорганизмы вскоре отмирают и разлагаются. Этим обусловливается быстрое обращение элементов в биологическом круговороте. Актуальная масса микроорганизмов невелика. Однако при учёте продуктивности микробной массы она равна либо превышает фитомассу в 1,5-2,0 раза. Например, в чернозёмах микробная масса достигает 20-50 т/га/год.

Почвообразование – это сложный природный процесс образования почвы из горной породы под воздействием факторов почвообразования в пределах биогеосферы Земли.

Почвообразование – важное звено в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. Геологический круговорот – это процесс переноса веществ с суши в океан и обратно. Биологический круговорот – это совокупность процессов обмена веществом и энергией между почвой, материнской горной породой, атмосферой и биотой.

Почвообразование – это специфический биосферный процесс, в результате которого почва приобретает ряд специфических характеристик, отсутствующих в материнской почвообразующей породе и отличающих почву от всех других компонентов биосферы. К числу наиболее существенных характеристик такого рода относят наличие в почве специфического органического вещества – почвенного гумуса и биофильных элементов. Биофильные элементы – это элементы, которые живые организмы поглощают из геохимической среды организмами и используют их в процессах обеспечения жизни. К ним относятся: макроэлементы - N, С, О, Н, Са, Mg, Na, К, Р, S, Cl, Si, Fe и микроэлементы - Сu, Со, Mn, Zn, V, Ni, Mo, Sr, В, Se, F, Br, I.

В результате почвообразования почва приобретает специфическое строение. Почвенный профиль представляет собой систему горизонтов , более или менее параллельных дневной поверхности, формирование которых обусловлено механизмами почвообразования.

Основные факторы почвообразования

Почвообразовательный процесс протекает под влиянием внешних по отношению к почве природных условий – факторов почвообразования. Факторы почвообразования следует разделить на два типа: природные (естественные) и антропогенные (искусственные).

Природные (естественные) факторы.

Выделяют шесть природных факторов почвообразования:

1. материнские, или почвообразующие горные породы;

2. климат;

3. рельеф;

4. растения и живые организмы;

5. земное тяготение

Все природные факторы являются равнозначными. Каждый из них оказывает свое специфическое влияние на почвообразование и без участия какого-либо из них почвообразование невозможно.

Почвообразующая порода является той основой, из которой формируется почва. Минеральная часть в подавляющем большинстве почв составляет 90 –95% почвенной массы. Выделяют две основные функции материнской горной породы в почвообразовании: формирование состава почвенных масс и подстилающей породы. Состав горных пород определяет химический, минералогический, гранулометрический состав будущих почв (рис. 2.2.), например, наиболее богатые почвы формируются на карбонатных суглинках, а на песках они беднее, однако теплее и лучше аэрированы. Порода в значительной степени определяет и скорость почвообразования. Материнские породы на территории России большей частью представлены четвертичными осадочными смешанными горными породами.

Рисунок 2.2. Функции и роль почвообразующей горной породы в формировании почв.

Климатический фактор определяет обеспеченность почвообразования влагой (атмосферные осадки) и энергией (солнечная радиация – свет и тепло). Климат на различных широтах земного шара различен. Различают арктический, субарктический, умеренный, субтропический и тропический климат. В соответствии с климатическими условиями различают и растительные зоны, отличающиеся количеством растительного органического вещества, и, соответственно, скоростью и продолжительностью биологического круговорота и тип процесса почвообразования. Благоприятные для жизни гидротермические условия обеспечивают протекание в почве процессов, влияют на сообщества растительных и животных организмов, увеличивая их продуктивность, что в конечном итоге влияет на интенсивность почвообразования. Известно, что при повышении температуры на 10 о С скорость химических реакций увеличивается в 2–4 раза (правило Вант-Гоффа) (табл. 2.1.).

Таблица 2.1. Суммы активных температур в различных географических поясах

*Сумма активных температур – показатель, характеризующий количество тепла и выражающийся суммой средних суточных температур воздуха или почвы, превышающий определённый порог: 0, 5, 10 о С или биологический минимум температуры, необходимой для развития растения. Например, потребность некоторых культур в тепле: яровая пшеница 1200–1700; овёс –1000÷1600; просо – 1410÷1950; гречиха – 1200÷1400; кукуруза – 1100÷2900; картофель – 1200÷1800.

Водный режим географических поясов определяют по отношению среднегодовой суммы осадков к годовой испаряемости – так называемый коэффициент увлажнения (КУ) Г.Н. Высоцкого-Н.Н. Иванова. Он является наиболее объективным показателем атмосферного увлажнения. При КУ >1 увлажнение избыточное (наблюдается в высоких широтах – примерно к северу и к югу от 50-й параллели), а при КУ<1 – недостаточное увлажнение (например, в пустынях КУ практически приближается к нулю).

Рельеф определяется характером чередования пониженных и повышенных участков суши. Различают три вида рельефа: микрорельеф (колебания высот до нескольких метров); мезорельеф (колебания высот до нескольких десятков метров); макрорельеф (колебания высот от нескольких десятков до нескольких сот метров). Влияние рельефа связано с количеством поступающего на поверхность почвы света, тепла и влаги. На степень освещения и нагрева почв влияет угол уклона рельефа, экспозиция уклона, крутизна (на южном склоне больше тепла, чем на северном). Рельеф перераспределяет полученную из атмосферы воду. Больше всего воды поступает в низинную часть рельефа. Все поднятия на земле – положительные элементы рельефа, на них меньше всего влаги. Обычно сверху находится грубая механическая порода (валуны, камень, гравий), снизу более мелкий и тонкий механический состав (суглинки, лёсы). Положительные элементы рельефа не участвуют в процессах почвообразования путём грунтовых вод, а отрицательные участвуют. Рельеф оказывает влияние на климатические условия, а соответственно на жизнь растений, животных, микроорганизмов, на перераспределение тепла и влаги, что сказывается на процессах почвообразования в целом. Кроме этого рельеф обусловливает перемещение почвенных масс по склону в результате эрозионных и аккумулятивных процессов.

Функции растительных и живых организмов в почвообразовании весьма разнообразны. Почвообразование является биогенным процессом, и оно начинается с момента появления растений и живых организмов на массивно-кристаллических или осадочных породах. Растительные и живые организмы являются единственным источником органического вещества, которое служит материалом для образования почвенного гумуса. Другая важная функция организмов базируется на способности живого вещества к избирательному поглощению элементов из почв. Благодаря этому свойству организмы в существенной степени определяют химический состав почв.На рис. 2.2. представлены растительные и живые организмы, без участия которых невозможен почвообразовательный процесс.

Зеленые низшие и высшие растения используют в процессе роста радиационную энергию Солнца, вовлекая в биологический круговорот огромное количество химических элементов, ежегодно формируя около 233 млрд. т органического вещества на поверхности и внутри почвы. Корни растений чисто механически разрыхляют почву, увеличивая водо- и воздухопроницаемость пород, изменяют своими выделениями свойства материнских пород, что способствует развитию микроорганизмов.

Микроорганизмы за счет выделяемых ими ферментов разлагают органические вещества и образуют органо-минеральные соединения – гумус. По данным Е.Н. Мишустина (1987) количество микроорганизмов колеблется от нескольких сотен в 1 г дерново-подзолистых почв до 3 миллиардов в черноземных почвах. Масса микроорганизмов может составлять от 3 до 8 т/га в черноземных почвах.

Грибы разлагают клетчатку, лигнин и другие органические вещества почвы и также способствуют образованию гумуса.

Дождевые черви (живут на глубинах до 12 м), проделывая ходы в почве, рыхлят и аэрируют ее, что способствует развитию корневой системы растений, кроме того, перерабатывая органические остатки, образуют гумус. За один год черви, живущие на 1 га способны переработать до 100 т органических остатков и перемешать ~120 т земли.

Насекомые и животные также активно разрушают органическое вещество, минерализуют его и, тем самым, выступают посредниками в обмене между почвой, атмосферой, обеспечивая круговорот элементов питания.

Земное тяготение. А.А. Роде и В.Н. Смирнов считают гравитационное поле Земли фактором, который определяет нисходящий процесс передвижения жидких и твердых веществ.

Время . Возраст почв исчисляется с начала почвообразовательного процесса. Почва – природное, постоянно изменяющееся природное тело. Считается, что тот вид, который сегодня имеют все существующие на Земле почвы, представляет собой лишь одну из стадий в длительной и непрерывной цепи их эволюции, а отдельные теперешние почвенные образования, в прошлом представляли другие формы и в будущем могут подвергнуться существенным превращениям даже без резких изменений внешних условий.

Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютным возрастом почв называют промежуток времени, прошедшей с момента возникновения почвы до нынешней стадии ее развития. Почва возникла тогда, когда материнская порода вышла на дневную поверхность и стала подвергаться процессам почвообразования. Например, в Северной Европе процесс современного почвообразования стал развиваться после окончания последнего ледникового периода.

Однако в пределах разных частей суши, которые одновременно освободились от водного или ледникового покрова, почвы далеко не всегда будут иметь в каждый данный момент одну и ту же стадию своего развития. Причиной этого могут быть различия в составе почвообразующих пород, в рельефе, растительности и других обстоятельствах. Относительным возрастом почв называют различие в стадиях развития почв на одной общей территории, имеющей одинаковый абсолютный возраст.

Время развития зрелого почвенного профиля для разных условий – от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. (Согласно данным, Л. Александровского увеличение мощности гумусового горизонта до 15 см происходит приблизительно за 100 лет). Возраст территории вообще и почвы в частности, а также изменения условий почвообразования в процессе их эволюции оказывают существенное влияние на строение, свойства и состав почвы. При сходных географических условиях почвообразования почвы, имеющие неодинаковые возраст и историю, могут существенно различаться и принадлежать к разным классификационным группам.

Итак, можно констатировать, что все естественные факторы почвообразования взаимосвязаны и действуют одновременно, оказывая влияние не только на интенсивность биологического круговорота и почвообразования, но и друг на друга. Так, изменение микроклиматических условий может вызвать смену растительного покрова и почв. Почвы в свою очередь могут оказать воздействие на смену растительности и изменить микроклиматическую обстановку

Антропогенные (искусственные) факторы . Влияние хозяйственной деятельности человека на почвообразование проявляется в регулировании состава и характера растительности, изменении свойств самих почв и процессов, протекающих в них. На огромных лесных и сельскохозяйственных территориях производят механизированную обработку почв, при которой уничтожается естественная растительность, эксплуатируются леса, проводятся мелиоративные работы, вносятся органические, бактериальные и минеральные удобрения. Происходит изменение естественных физических и химических свойств почв, приостанавливаются нежелательные для человека направления процессов почвообразования, изменяются биологические свойства. При увеличении, например, содержания кальция (известковании) в почве становится больше органического вещества, меняется реакция среды, возрастает количество микроорганизмов и элементов питания; в результате повышается плодородие почвы. Осушение приостанавливает болотный процесс, а орошение в засушливых районах создает условия для накопления органического вещества в почвах, повышая плодородие почв и урожай растений.

В результате хозяйственной деятельности человека изменяются характер и интенсивность биологического круговорота веществ, почвы дополнительно получают органическое вещество и элементы питания, формируется мощный пахотный горизонт, создаются окультуренные почвы с повышенным плодородием. Различной хозяйственной деятельностью охвачено 500 млн. га земель. Однако применение неправильных приемов ведения хозяйства вызывает развитие неблагоприятных почвообразовательных процессов: заболачивания, засоления, разрушения органического вещества и потери элементов питания.

Живые организмы и почва — неразрывные звенья единой и цельной экосистемы — биогеоценоза. Живые организмы почвы находят здесь и убежище, и питание. В свою очередь, именно обитатели почвы снабжают ее органическими компонентами, без которых почва не имела бы такого важнейшего качества как плодородность.

Фауна почв имеет свое особое наименование — педобионты. К педобионтам относятся не только животные и беспозвоночные, но и микроорганизмы почвы.

Население почвы весьма обширно — в одном кубическом метре грунта могут содержаться миллионы живых организмов.

Почва как среда обитания

Значительное содержание растений в почве создает питательную среду для огромного числа насекомых, которые, в свою очередь, становятся добычей для кротов и других подземных животных. Насекомые почвы представлены значительным количеством разнообразных видов.

Почва как среда жизни неоднородна. Для различных видов существ она предоставляет разнообразные условия обитания. Например, наличие воды в почве создает особую систему миниатюрных водоемов, в которых проживают нематоды, коловратки, различные простейшие.

Категории почвенной фауны

Другая категория почвенной жизни — микрофауна. Это существа размером в 2-3 мм. В эту категорию попадают преимущественно членистоногие, не обладающие способностью к рытью ходов — они пользуются существующими грунтовыми полостями.

Более крупные размеры имеют представители мезофауны — личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и др. — от 2 мм до 20 мм. Данные представители способны самостоятельно прорывать себе ходы в грунте.

Самые большие из постоянных обитателей почвы включены в категорию «мегафауна» (другое название — макрофауна). В основном это млекопитающие из категории активных землероев — кроты, слепыши, цокоры и т. д.

Существует еще группа животных, которые не являются постоянными обитателями почвы, но при этом некоторую часть жизни проводят в подземных убежищах. Это такие норные животные как суслики, кролики, тушканчики, барсуки, лисы и другие.

Наиболее важную роль в процессе образования биогумуса, обеспечивающего плодородность почвы, играют дождевые черви. Продвигаясь в толще грунта, они заглатывают земляные элементы вместе с органическими частицами, пропуская через свою пищеварительную систему.

В результате такой переработки дождевыми червями утилизируется огромное количество органических отходов и производится снабжение почвы гумусом.

Другая очень существенная роль дождевых червей — разрыхление почвы, благодаря чему улучшается ее влагопроницаемость и снабжение воздухом.

Дождевые черви, несмотря на свои малые размеры, выполняют грандиозный объем работ. Например, на участке размером в 1 гектар за год дождевые черви перерабатывают более ста тонн земли.

Микрофлора почвы

Водоросли, грибки, бактерии — неизменные обитатели почвы. Большинство бактериальных и грибковых культур выполняют важнейшую функцию почвы — разложение органических частиц на простые компоненты, необходимые для обеспечения плодородия. По сути, это элементы «пищеварительного аппарата» почвы.

Одним из ведущих факторов, оказывающим влияние на направленность почвообразования, являются живые организмы. Начало почвообразования всегда связано с поселением живых организмов на безжизненных горных породах. Формирование первых почв на поверхности континентов было связано с эпохой выхода живых организмов из океана на сушу (около 600 млн. лет назад). «Пионерами» почвообразования выступают водоросли, которые на поверхности горных пород, используя минеральный субстрат, воду, углекислый газ и энергию солнца, формируют биогенное органическое вещество. Водоросли еще не формируют почву, но создают лишь биогенный субстрат для поселения высших растений, микроорганизмов, грибов и животных.

Согласно учению о биосфере В.И. Вернадского живые организмы осуществляют колоссальную геохимическую работу и обеспечивают непрерывный круговорот веществ, который непременно проходит и через почву.

Биология почв чрезвычайно сложна и многообразна. В горсти почвы, помещающейся на ладони, находится более 5 млрд. живых организмов, что сопоставимо с численностью населения нашей планеты. Живые организмы почвы существенно отличаются по систематической принадлежности, размерам и экологическим функциям в почве и биосфере.

Для общего представления о биологическом факторе почвообразования можно условно подразделить все живые организмы почвы на три большие группы:

· Растения;

· Животные;

· Микрофлора.

Роль растений в почвообразовании. Высшие растения являются главными аккумуляторами солнечной энергии в биосфере, основными источниками органического вещества в почве. Поток и обмен энергии и веществ между биологической фазой и почвой протекает постоянно. С растительным опадом органические вещества и заключенная в них энергия поступают в почву, где используются другими организмами. В процессе трансформации органики происходит извлечение и использование энергии в почвенных процессах. Органические вещества преобразуются либо в почвенный гумус, либо минерализуются до простых минеральных солей, воды и газов. Превращение органики в почве является важнейшим звеном круговорота веществ в биосфере.

Характер растительности в сочетании с особенностями климата оказывает влияние на интенсивность круговорота веществ и энергии в почве, на характер и направленность почвообразования.

Важнейшими характеристиками растительности выступают:

· биомасса (фитомасса) – масса живого растительного вещества на единицу площади, измеряется в ц/га или т/га,

· годичная продуктивность – количество фитомассы, произведенной на единице площади за год (т/га в год),

· опад – количество фитомассы, поступающей на поверхность почвы при отмирании растений в ц/га или т/га,

· механические свойства опада – прочностные свойства опада, влияющие на скорость его переработки живыми организмами на почве и в почве,

· химический состав – содержание веществ (воски, смолы, дубильные вещества), ингибирующих разложение, а также обеспеченность опада азотом и зольность т.е. обеспеченность минеральными (зольными) элементами, обычно выражается в %.

Можно выделить три основных типа растительности, которые определяют направленность почвообразования: хвойные деревья, широколиственные деревья и травянистые растения. В таблице приводятся некоторые свойства древесной и травянистой растительности и их роль в почвенных процессах.

Типы растительности их основные свойства и роль в почвообразовании

Древесные растения обладают большой биомассой, но из-за низкой продуктивности и высокой механической прочности участие древесного опада в почвообразовании очень ограничено. В лесных экосистемах опад поступает преимущественно на поверхность почвы и медленно трансформируясь слабо участвует в гумусообразовании. В составе древесного опада доля доступного азота и минеральных элементов чрезвычайно мала. При разложении лесного опада в почву поступает мало питательных элементов необходимых для почвенных организмов и процессов. Низкие температуры и повышенная влажность в лесных природных зонах также ограничивает скорость разложения и участие древесного опада в почвообразовании. В хвойных лесах формируется грубый гумус фульватного типа (с преобладанием подвижных, агрессивных фульвокислот), что в условиях промывного водного режима приводит к развитию подзолистого почвообразования.

В широколиственных лесах опад более мягкий, по сравнению с хвойным, содержит больше азота и зольных элементов. Разложение и минерализация широколиственного опада протекает более интенсивно, минеральные элементы частично нейтрализуют кислые продукты разложения органики. В условиях широколиственных лесов формируются серые лесные и бурые лесные почвы, отличающиеся меньшей кислотностью чем у подзолистых почв.

Коренным образом отличается круговорот веществ и почвообразование под травянистыми сообществами. Биомасса подземной части (корней) у трав существенно преобладает над надземной фитомассой. Основной источник органического вещества у трав является корневая система, т.е. главный материал гумусообразования сосредоточен в почве. Опад травянистых растений отличается низкой механической прочностью, обладает высоким запасом азота, зольных элементов. Темпы обновления биомассы у однолетних трав существенно выше, чем у многолетних деревьев. В травянистых белесых ландшафтах, особенно в степной и лесостепной зоне гидротермические условия более мягкие, чем в лесной зоне. Скорость разложения органики и интенсивность круговорота веществ под травянистыми сообществами существенно выше, чем в лесных экосистемах. Под влиянием травянистых растений развивается специфический дерновый процесс, формируется рыхлый, хорошо оструктуренный, плодородный дерновый горизонт с высоким содержанием гумуса и питательных элементов. Наиболее ярко роль травянистых растений проявляется в степной зоне, где сформировались черноземные почвы с высоким запасом гумуса и отличающиеся от всех естественных типов почв исключительно высоким уровнем плодородия.

При сочетании разных типов растительности наблюдается сочетание специфических почвенных процессов. Например, в смешанных хвойно-широколиственных лесах формируются серые лесные оподзоленный почвы, в лесах с развитым травянистым покровом – дерново-подзолистые почвы.

Свойства и состав растительности существенно различаются в разных природных зонах и в разных типах ландшафтов, что отражается на характере и направленности почвообразования: формирование зональных почв и микроареалов почв в конкретных ландшафтах.

Роль фауны в почвообразовании. Наряду с высшими растениями в процессах почвообразования участвуют многочисленные беспозвоночные и позвоночные животные (фауна почв). Наиболее интенсивную почвенную работу проводят черви и насекомые.

Почвенные животные выполняют ряд исключительно важных функций в почвообразовании.

Во-первых, животные проводят первичную переработку крупных органических остатков поступающих на почву и в почву. Разрушение, измельчение и переваривание органических остатков необходимо для дальнейшей микробиологической переработки.

Во-вторых, животные выполняют огромную механическую работу в почве. Перемещаясь в почве, крупные животные оставляют каналы, по которым транспортируется вода, воздух и тепло между поверхностью и слоями почвы. Животные многократно активизируют транспорт веществ с поверхности в тело почвы. Кроме того, животные сами являются источником органики, главным образом, белковых и других азотсодержащих соединений.

Роль микрофлоры в почвообразовании. Микроорганизмы и почвенные грибы осуществляют основную работу по глубокой переработке и разрушению органических веществ. Микрофлора почвы обладает способностью к трансформации сложных высокомолекулярных соединений и к их разложению до простых органических и минеральных веществ.

Важнейшими микробиологическими процессами почвы выступают минерализация и гумификация.

Минерализация – сложный микробиологический процесс разложения высокомолекулярных соединений до простых конечных минеральных продуктов: углекислого газа, аммиака, волы и солей. За счёт минерализации органических остатков в почве осуществляется замыкание малого биологического круговорота веществ и поддержание глобального круговорота веществ на планете.

Гумификация – сложный микробиологический процесс преобразования разнородных органических веществ растительного, животного и микробного происхождения в специфическое органическое вещество – гумус. За счёт гумификации в почве создается резерв вещества и энергии в форме гумуса или стабильных высокомолекулярных азотсодержащих органических кислот.

При микробиологическом разложении органики в почве образуется большое количество углекислого газа, который входит в состав почвенного воздуха, влияет на кислотные свойства почвенного раствора и, что самое главное, выделяется в атмосферу, где используется растениями в процессе фотосинтеза.

Микроорганизмы почвы осуществляют трансформацию азотсодержащих веществ, разрушение почвенных минералов, вторичное образование (новообразование) минералов в почве.

Таким образом, живые организмы являются активным фактором почвообразования и, в сочетании с природно-климатическими условиями, определяют ведущие свойства почв и закономерности их распространения на поверхности континентов.

Ход исследования: Распределение на исследовательские группы. Часть 1 Знакомство каждой группы с информационным листом для исследования. Определение лидера и распределение заданий для членов группы. Проведение исследований. Обсуждение в группе проведенных исследований. Часть 2 Получение новых знаний. О почвах Ивановской области. О полезных ископаемых Ивановской области. О животных-землероях (на примере крота), которые сохраняют плодородие почв. Об использовании человеком почв. Сделать выводы. Подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу.

Правило С.Н.Виноградского(). Изучал почвенное микробное сообщество,которое разделил на две группы: 1. типичных (всегда и везде встречающихся); 2. атипичных (встречающихся только при увеличение органической массы в почве). «Для каждого природного вещества есть микроорганизмы, способные его разложить». «Для каждого природного вещества есть микроорганизмы, способные его разложить».

Выводы: Разнообразные представители царств живой природы участвуют в процессе образования почв. Организмы в процессе своей жизнедеятельности создали плодородный слой Земли. Организмы создали полезные ископаемые: торф, нефть, каменный уголь, известняк и др. Организмы в процессе жизни постоянно поддерживают плодородие почв: переворачивают слои, насыщают кислородом, доставляют влагу, создают перегной. Человек активно использует почвы- эта интенсивная эксплуатация может привести к потере плодородного слоя Земли. Человек должен заботиться о животных – землероях, которые помогут сохранить плодородие. С.Н.Виноградский сделал открытие в пользу микроорганизмов. Человечеству нужно приложить усилия для сохранения почв.