1. Біогеохімія ґрунтоутворення та ґрунтотворний процес

Основні питання:

1. Біосфера Землі, її характерні особливості. Поняття про природну систему, її будову, властивості та структурну організацію.

Великий геологічний кругообіг речовин.

2. Кора вивітрювання, типи кори вивітрювання. Малий біологічний кругообіг речовин.

3. Міграційні потоки елементів. Геохімічні бар’єри та ареали акумуляції.

4. Баланс ґрунтоутворення.

5. Загальна схема ґрунтоутворення.

6. Концепція елементарних ґрунтотворних процесів та їх характеристика.

1.1. Біосфера Землі, її характерні особливості

Мета: вивчити біосферу Землі, її характерні особливості; межі компонентів біосфери; поняття про природну систему, її будову, властивості та структурну організацію; великий геологічний кругообіг речовин.

План:

1. Біосфера Землі, її характерні особливості.

2. Поняття про природну систему, її будову, властивості та структурну організацію.

3. Великий геологічний кругообіг речовин.

Утворення, розвиток і еволюція ґрунту зобов'язані взаємодії малого біологічного і великого геологічного кругообігів речовин і потоків сонячної енергії у границях кори вивітрювання гірських порід. У 1875 році австрійським ученим геологом Зюсом запропонований термін "біосфера", сфера життя. До появи життя на нашій планеті існували тільки геологічні процеси і великий геологічний кругообіг речовин. Його вік 3,5-4 млрд. років.

Виникнення життя на Землі сформувало "сферу життя", при­вело до появи малого біологічного кругообігу речовин або хімічних елементів. Ці два кругообіги речовин відбуваються одночасно і но­сять назву біогеохімічного циклу. Вернадський сформулював закон: з появою біосфери усі хімічні реакції на планеті протікають при без­посередній участі живої речовини.

Біосфера - найбільш високоорганізована природна система на нашій планеті. Вона складається з таких компонентів: атмос­фери, гідросфери, літосфе­ри, педосфери (рис. 1).

Для кожного компо­нента характерні свої рівні організації. Границі розповсюдження живої речовини визначають границі біосфе­ри. Біосфера має по верши­нах верхню (атмосфера) та нижню границі (рівень ґрун­тових вод). У просторі вона неоднорідна, що призво­дить до великої різноманіт­ності біогенної міграції (природні зони, фації); біогеоценозів, ландшафтів.

Енергія сонця

Рис. 1. Межі компонентів біосфери

В.І.Вернадський сформулював поняття і розробив вчення про біосферу. Вона є сферою проживання живої матерії, середовищем для всієї планети. Жива речовина відіграє величезну роль у геологічній історії планети. Він дав визначення біогеохімії.

Біогеохімія (біо - життя, гео - земля) - наука про вивчення хімічного складу живих організмів, участь живої речовини і про­дуктів її розкладу в процесах міграції, розсіювання та накопи­чення хімічних елементів.

Геохімія - наука про історію атомів хімічних елементів у роз­витку планети, про сучасний хімічний склад гірських порід і шляхи міграції хімічних елементів на Землі.

З виникненням життя на Землі з'явився ґрунтотворний процес. Його рушійна сила - взаємодія малого біологічного і великого геологічного кругообігів речовин разом з енергетичними потоками на земній поверхні. Виник комплекс явищ біогеохімії ґрунтоутворення: міграції і трансформації хімічних сполук у межах ґрунтового профілю і підстилаючої товщі гірських порід, тобто у границях ґрунтового покриву планети; основою цього є цикли організованості біосфери, а також педосфери. Крім того, біогеохімія ґрунтоутворення пов’язана: а) з перетворенням вуглецю і живої речовини у ґрунтах; б) зміною азоту у едафотопах і ландшафтах; в) особливостями міграції і ареалами акумуляції продуктів вивітрювання і ґрунтоутворення сполук кремнію, алюмінію, фосфору і мікроелементів у ґрунтах; г ) наявністю ізотопів у едафотопах.

Поняття про природну систему, її будову, властивості та структурну організацію

Природна система - це сукупність компонентів (елементів), які знаходяться у певних відношеннях і зв'язках між собою й утво­рюють визначену єдність і цілісність.

Всі природні тіла, явища доцільно розглядати як системи. Системою живої матерії можна вважати клітину, окремий орган (листок рослини) або весь організм (всю рослину), а також сукупність живих організмів, що звичайно називають біогеоценозом або екосистемою. До системи неживої природи належить віднести кристал мінералу, асоціацію мінералів, гідрографічну сітку.

Визначення природної системи знаходимо в наукових працях австрійського біолога Людвіга фон Берталанфі та російських ака­деміків Косигіна і Соловйова.

Кожна природна система має: вхід; тіло (сама система) та вихід. Система скла­дається з: а) історії і розвитку; б) органі­зації або структури; в) здатності функціо­нувати.

Розвиток систе­ми в часі проходить від простого до склад­ного. Сучасний стан будь-якої природної системи треба розгля­дати як конкретну стадію розвитку та як стан довгого еволюційного розвитку системи. Щоб навчитися про­гнозувати майбутнє в розвитку системи, управляти її функціонуван­ням необхідно знати не тільки сучасний стан системи, але й минуле, її історію.

Функціонування систе­ми - це сукупність реакцій, які виникають у системі у відповідь на зовнішні дії і при­зводять до змін внутрішніх властивостей системи, до її саморозвитку.

Кожна природна система характеризується стійкістю, саморегуляцією, самокореляцією, еволюціонуванням, емерджентністю.

Стійкість проти ви­падкового зовнішнього впли­ву є одним із найважливіших властивостей природних систем. Кож­на природна система прагне до збереження рівноваги у своєму роз­витку. Екстремальні зовнішні умови можуть зруйнувати природну систему. Саморегуляція процесів функціонування системи забезпе­чується явищем самокореляції елементів (компонентів) у складній сітці функціонування зв'язків.

Еволюціонування системи проходить у результаті ускладнення процесів, які протікають у функціонуючій системі, і йде від просто­го до складного.

Емерджентність природної системи полягає в появі у функ­ціонуючій системі в процесі свого розвитку зовсім нових власти­востей, якими не володіє жоден із компонентів цієї системи.