Билет 4. Биогенные вещества как экологические факторы

Основные свойства почвы как экологической среды v это её физическая структура, механический и химический состав, РН, содержание органических веществ, аэрация, увлажнённость. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв и разнообразие почвенных условий v эдафических факторов. Они делятся на химические v реакция почвы, солевой режим, состав почвы; физические v водный, воздушный, тепловой режим, плотность, мощность почвы, структура; биологические v растительные и животные организмы, населяющие почву Из них важными экологическими факторами являются температура, влажность, структура, засолённость, реакция среды.

Экологические факторы почв:

1. Физические: влажность зависит от сосущей силы корней и от физического состояния самой воды. Доступность влаги зависит от водоудерживающей способности почв, которая тем выше, чем глинистее и суше почва. Температура почвы зависит от внешней температуры, но благодаря низкой теплопроводности почвы, температурный режим её довольно стабилен. Структура и пористость почвы обеспечивают её хорошую аэрацию. В ней активно перемещаются черви, увеличивая пористость.

2. Химические: реакция среды v очень важный фактор для многих растений и животных. В сухом климате v нейтральные и щелочные почвы, во влажном v кислые. Засоленные почвы возникают за счёт вторичного засоления при испарении грунтовых вод, уровень которых поднялся до почвенных горизонтов. Это солончаки и солонцы.

Состав и структура почв.

Почва v особое образование, возникшее в результате изменения поверхностного слоя литосферы воздействием воды, воздуха и организмов. Порода, из которой образуется почва v материнская. Почва состоит из твёрдых, жидких и газообразных компонентов и содержит микро- и макроорганизмы. Твёрдый компонент v минеральная и органическая части (минералы и гумус). Жидкий v вода, почвенный раствор, содержащий различные соли. Почвенная биота представлена фауной и флорой. Биотические и биогенные компоненты составляют небольшую, но очень важную часть почвы. Поэтому, оставаясь возобновимым ресурсом, почва неустойчива, сильно зависит от связанного с ней сообщества и медленно восстанавливается после нарушений. Свойства почвы определяют существование растений, животных, образование сообществ. Обмен минеральными веществами между биосферой и неорганическим миром происходит в почве. Почвы делятся на 4 группы: почвы влажных тропиков v краснозёмы и желтозёмы, для которых характерен богатый минеральный состав и большая подвижность органики; плодородные почвы саванн и степей - чернозёмы, коричневые почвы с мощным гумусовым слоем; скудные и неустойчивые почвы пустынь и полупустынь; относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, бурые и серые лесные почвы. Процессы почвообразования начинаются с физического и химического выветривания и разрыхления материнских пород. Слой выветривания постепенно заселяется организмами, которые ускоряют обогащение органическими веществами субстрата. Возникает почва. Процесс распространяется от поверхности к более глубоким слоям земли. Поэтому большинство почв имеет слоистый почвенный профиль, который разделяется на почвенные горизонты. Химический состав почв разнообразен. Содержание в почве некоторых ионов имеет большое экологическое значение. Реакция большинства почв близка к нейтральной (РН =7). Известковые и засоленные почвы имеют щелочную реакцию (РН=8-9), а болотные почвы, торфяники v кислую (РН=4-5).

Биогенные вещества v незаменимые химические элементы, из которых состоит вещество живых организмов v C, H, O, N, S, P и некоторые минеральные вещества. Биогенные элементы являются лимитирующими факторами и ресурсами среды для организмов. Одни элементы требуются организмам в больших количествах v макроэлементы, другие также необходимы, но в очень малых количествах v микроэлементы.

Макроэлементы: первостепенное значение имеют P и N. P v это важнейший элемент протоплазмы, а N v входит во все белковые молекулы. Основной источник P v горные породы и отмершие организмы, а N v атмосферный воздух. N фиксируется большинством растительных и гетеротрофных организмов и включается в биологический круговорот. Лишь немногим по своему значению этим элементам уступают K, Ca, S, Mg. K входит в состав клеток, играет важную роль в осмотических процессах, в работе нервной системы, способствует росту растений. Ca является основной частью раковин и костей и необходим растениям. S входит в состав некоторых аминокислот, витаминов, коферментов. Mg - необходимая часть молекул хлорофилла, входит в состав рибосом.

Микроэлементы: входят в состав ферментов и нередко бывают лимитирующими факторами. Для растений и животных необходимы: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, V, Co. Их недостаток вызывает болезни.

Строение почв в вертикальном разрезе:

Почвообразование происходит сверху вниз, с постепенным затуханием интенсивности процесса. В почвенном профиле выделяют 3 горизонта: перегнойно-аккумулятивный (А), горизонт вымывания (В) и материнская порода (С). Мощность горизонта А от нескольких десятков сантиметров. Питательные вещества аккумулированы в основном в гумусовом горизонте (А1). В горизонте А2 v элювиальном, происходит вымывание солей, которые переносятся в горизонт В v иллювиальный. Здесь происходит накопление карбонатов, глинистых минералов. Этот горизонт постепенно переходит в материнскую породу (С).

Лесная подстилка

Гумус (А1)

Элювиальный (А2)

Иллювиальный (В)

Материнская порода (С)