18. Растительность как фактор почвообразования

(По учебнику)

Почвы не могут существовать вне биологического воздействия. Многие живые организмы и продукты их функционирования непосредственно входят в состав почвы.

Велика роль в почвообразовании высших зеленых растений, которые являются основными продуцентами и поставщиками органического вещества в почву. Образуясь у поверхности земли в процессе фотосинтеза, растительная масса после отмирания в виде надземных и подземных остатков поступает в почвенную толщу, где подвергается разложению под воздействием различных агентов, главным образом микроорганизмов. Часть растительного опада превращается в простые соединения – углекислоту, воду, оксиды азота, и либо выносится из почвы, либо вовлекается в новые циклы жизнедеятельности биоты. В процессе разложения освобождаются также элементы минерального питания растения (зольные элементы). Другая же часть органических остатков трансформируется в соединения специфической природы – гумусовые вещества, которые накапливаются в почве, придавая ей определенные химические и физические свойства.

В почвенном гумусе аккумулируется энергия, ассимилированная в растениях при фотосинтезе. Гумусовые кислоты, воздействуя на первичные и вторичные минералы почв, вызывают их распад и способствую образованию органо-минеральных веществ. Благодаря гумусовым соединениям отдельные частицы почвы склеиваются в структурные агрегаты.

Количество и характер надземных и подземных остатков, направленность гумусообразования м свойства гумусовых веществ в значительной мере зависят от типа растительности и гидротермических условий ее произрастания. Наибольшая биомасса характерна для лесной растительности (до 4000-5000 ц/га). В саваннах, степях и кустарничковых тундрах эта величина находится в пределах 250-650 ц/га. Минимальная общая биомасса отмечается в полярных и тропических пустынях – менее 50 ц/га. Между различными типами растительности весьма отчетливо проявляется разница в структуре биологической продуктивности. Так, в лесной зоне велика доля наземной биомассы, значительная часть растительных остатков накапливается в подстилке на поверхности почвы. В степных, тундровых, пустынных фитоценозах, напротив, основное количество биомассы приходится на корневые системы, при их отмирании органическое вещество поступает непосредственно в толщу почвы.

Корневые системы растений выделяют в окружающую среду органические кислоты, ионы OH^-, H⁺, HCO₃, углекислый газ. Заметное количество химических элементов вымывается атмосферными осадками из живых надземных частей растений (хвои, листьев). В основном это катионы кальция, магния и калия.

Прижизненные выделения веществ из растений в почву имеют обменную основу. Обогащая почвы теми или иными соединениями, растения через тончайшие корневые волоски поглощают из почвенных растворов эквивалентное количество элементов минерального питания – Ca, Mg, K, P, S и др. После того как растения целиком или отдельные его части отмирают, химические элементы вновь возвращаются в почвенную толщу. Таким образом, в системе растение – почва постоянно осуществляется биологический круговорот веществ, в котором растения выступают инициатором и активном участником (фитоценозы хвойных лесов бореального пояса ежегодно вовлекают и возвращают в почву до 100 кг/га минеральных компонентов, в ландшафтах низинных лугов и прерий эта величина может достигать 1000 кг/га и более, во влажных тропических лесах растительность отдает почвам в год 5000 кг/га и более минеральных веществ.

Высшие растения влияют на передвижение влаги в почвах. При нагревании надземных частей растений, главным образом листьев, с их поверхности испаряется влага (процесс транспирации). Внутри растений создается всасывающее давление, в результате чего корни поглощают влагу из верхней части почв. Это в свою очередь приводит к тому, что в почвах благодаря появлению градиента сосущей силы возникают восходящие токи влаги – из нижних, более влажных, слоев к верхним, более сухим.

Растения затеняют поверхность почв, участвуя в формировании микроклимата. Ослабляют силу ветра непосредственно у земли, препятствуя эрозии и дефляции почв. С корневыми системами растений связано формирование структуры почв, возникновение порозности.

(По лекциям)

1. Высшие зеленые растения

Функции в почвообразовании:

1. Поставка органического вещества в почву оно поступает либо на поверхность, либо в толщу почвы. Где происходит его разложение.

Гумификация

Минерализация (СО₂, Н₂О,СН₃,NH₄)

2. Усвоение корнями элементов питания и их возврат в почву. Обмен элементами минерального питания. Корни потребляют из почвы фосфор, азот, калий, кальций и выделяют ионы водорода, НСО₃^-

3. Передвижение влаги в почвах. Процесс потребления влаги корнями – десукция. Испарение – транспирация.

4. Ослабление силы ветра, затенение и др.

22. Горные породы как фактор почвообразования

(По учебнику, можно просто прочитать)

Почва образуется при воздействии биологических и климатических агентов почвообразования на горные породы. Горные породы, которые выходят на земную поверхность и в толще которых развивается почва, называют почвообразующими, или материнскими, породами. Почвообразующие породы обусловливают многие свойства почв. От их состава зависят минералогический и химический составы почвы. Плотность или рыхлость пород определяют характер сложения почв. С породами связана мощность почвы, особенности ее строения по вертикали и горизонтали, тепловые и водно-физические свойства почв.

Исходные характеристики материнской породы в разной степени преобразуются в процессе почвообразования. Одни из них практически без изменений наследуются почвой, другие трансформируются значительно, в результате чего почва приобретает своеобразные свойства. Почвы молодого возраста близки по составу и строению к материнским породам. Чем старше почвы, чем дольше в них идут процессы почвообразования и выветривания, тем больше возникает различий между почвами и исходными почвообразующими породами.

Выделяют три группы пород:

• массивно-кристаллические магматического и метаморфического происхождения;

• плотные осадочные;

• рыхлые осадочные.

При выходе на земную поверхность, в сферу выветривания и почвообразования массивно-кристаллические породы оказываются весьма неустойчивыми и претерпевают глубокие изменения. Они теряют свою монолитность и дезинтегрируются, распадаясь на механические отдельности различной величины и формы. При этом меняется их минералогический и химический состав.

По общим особенностям своего сотава массивно-кристаллические породы подразделяются на кислые, основные и переходные между ними.

Кислые породы (гранит, дацит и др.) отличаются высоким содержанием устойчивых минералов, богатых кремнеземом – кварца и кислых полевых шпатов. В них относительно меньше оксидов железа и алюминия. Основные породы, напротив, содержат более легко разлагаемые минералы с меньшим содержанием SiO₂, чем в кислых породах, и много минералов с повышенным количеством железа и алюминия.

В силу этого почвы, развивающиеся на кислы массивно-кристаллических породах, оказываются более каменистыми, в них долгое время остается много первичных минералов (особенно кварца). На основных же породах при прочих равных условиях почвы быстрее приобретают специфический состав, обусловленный накоплением продуктов выветривания.

Плотные осадочные породы – это сцементированные продукты измельчения и преобразования массивно-кристаллических пород, химические и биологические осадки, а также образования вулканического происхождения.

В плотных осадочных породах из первичных минералов сохраняются, как правило, лишь наиболее устойчивые – кварц и кислые полевые шпаты. Из вторичных минералов во многих типах плотных осадочных пород присутствуют глинистые образования.

Таким образом, почвообразование, протекающее на плотных осадочных отложениях, характеризуются более высокой степенью преемственности минеральной по отношению к материнскому субстрату. Вместе с тем в некоторых плотных осадочных породах (известняках, мергелях, доломитах) содержится большое количество минералов простых солей, которые очень легко разрушаются, растворяются и выносятся в процессе почвообразования, особенно во влажных районах.

Рыхлые осадочные породы занимают наибольшие площади на поверхности Земли и поэтому они чаще других оказываются непосредственным почвообразующим субстратом.

Рыхлые осадочные породы могут быть глинистыми, суглинистыми, песчаными, супесчаными, гравийными, щебневыми, галечниковыми и валунными, что сказывается на приуроченных к ним почвах, в частности на характере водопроницаемости последних.

Поскольку рыхлые осадочные породы прошли длительный цикл развития в условиях земной поверхности, испытали на себе воздействие разнообразных агентов выветривания и, как правило, многократно переоткладывались, то их состав отличается относительно небольшой долей первичных минералов и, напротив, высоким содержанием вторичных. Таким образом, развитые на этих породах почвы уже на начальных стадиях своего существования выделяются глубокой трансформированностью минеральной части и обилием новообразованных соединений.

(По лекциям)

Почвообразующая (материнская порода) – слой горных пород, который выходит на поверхность и в процессе почвообразования превращается в почву.

Роль горных пород в почвообразовании:

• Почва в момент начала почвообразования наследует минералогический и петрографический состав горных пород.

• Почва наследует гранулометрический состав горных пород.

Горные породы:

1. Массивно кристаллические магматические и метаморфические

Образуются в глубоких недрах земли при очень высоких температурах и давлении, на поверхности Земли они начинают разрушаться.

SiO₂ Fe₂O₃

Кислые много мало гранит, дацит

Переходные - - сиенит, андезит

Основные мало много базальт, диабаз

2. Плотные осадочные. Химические и биологические осадки: конгломераты, брекчии, песчаники, известняки, мергели и др. Более устойчивы к выветриванию, чем массивно-кристаллические, поскольку образовались в близких к земным условиях. Известняки и мергели в гумидном климате легко размываются и разрушаются.

3. Рыхлые осадочные. Они же наносы, молодые четвертичные образования, континентальные. Занимают около 80% поверхности земли. Большинство почв развито на них.

А) гравитационные наносы – отложения осыпей, оползней, обвалов

Б) водные наносы

• делювиальные (поверхностные временные водотоки)

• пролювиальные (отложения временных горных водных потоков, обычно грубые)

• аллювиальные (хорошо сортированные)

• флювиогляциальные

• озерные и морские отложения

В) ледниковые (плохо сортированные)

Г) эоловые

Отличаются степенью сортированности.

23. Микроорганизмы в почвах (написала случайно)

(По учебнику)

Весьма многообразны почвообразовательные функции микроорганизмов, плотность населения которых в почвах очень велика. Они рассеяны во всей толщи почв, но основная их масса приурочена к верхнему корнеобитаемому и богатому отмершими растительными остатками слою.

Самая обильная и разнообразная группа почвенных микроорганизмов – бактерии.

Численность и активность микроорганизмов в почвах изменяется в значительных пределах в зависимости от климатических условий, характера почвообразующей породы и типа растительности.

Одна из главнейших функций микроорганизмов в почвах – разложение растительных и животных остатков. В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы выделяют различные ферменты-катализаторы, которые ускоряют превращение отмершего органического вещества в гумусовые кислоты и простые соединения типа H₂O, H₂S, CO₂ и др. При участии микроорганизмов в почвах окисление и восстановление соединений железа и марганца, процессы нитрификации и денитрификации, сульфуризации и десульфуризации. Гидролиз и полный распад минералов в почвах идут также под непременным воздействием микроорганизмов, которые выделяют в окружающую среду различные агрессивные органические вещества кислотной и щелочной природы, комплексообразователи и реагенты, обладающие сильными окислительными и восстановительными свойствами.

Микроорганизмы синтезируют разнообразные новые минеральные образования в почвах. Такой синтез осуществляется путем непосредственного захвата микроорганизмами минеральных веществ из среды обитания и построения из этих элементов скелетов, которые после отмирания и минерализации органического вещества остаются в почве в виде особых биогенных минералов – биолитов. Ряд вторичных минералов концентрируются в результате жизнедеятельности микроорганизмов в микробных колониях. Это наблюдается у железобактерий и некоторых других специализированных почвенных микроорганизмов.

Важной функцией микроорганизмов в почвах является фиксация атмосферного азота. Микроорганизмы-азотфиксаторы способствуют накоплению в почвах одного из главных элементов питания растений – азота.

(По лекциям)

Очень интенсивно насыщают почву своим телами, особенно много их в «ризосфере» (глубина проникновения корней растений), в 1 гр. почвы сотни миллионов микроорганизмов, в ризосфере миллиарды.

Грибы, бактерии, актиномицеты, амебы, жгутиковые.

Функции:

1. Разлагать растительные и животные остатки, минерализация

2. Некоторые грибы и бактерии являются сильнейшими разрушителями минералов и горных пород, участвуют в биологическом выветривании

3. Фиксация азота. Азотфиксирующие бактерии. Превращают газообразный азот в жидкие или твердые азотистые соединения.

4. Восстановление соединений Fe₂O₃ -> FeO

30. Роль животных в почвообразовании

(По учебнику)

Животные, населяющие почву, также разносторонне действуют на нее: ускоряют разложение органических остатков, перемешивают и разрыхляют почву, способствуют образованию зоогенной структуры.

Животные представлены: нанофауной – простейшими организмами, живущими во влажной среде, микрофауной – мельчайшими насекомыми (ногохвостки, клещи, коловратки), мезофауной (мокрицы, пауки, многоножки, мелкие моллюски) и макрофауной, включающей дождевых червей, крабов, змей, грызунов.

В цепи внутрипочвенных превращений органических остатков фауна выполняет важную функцию разрушения и измельчения растительной массы и остатков животного вещества. При прохождении через кишечный тракт животных почвенная масса подвергается обработке ферментами, ускоряющими гидролиз и окисление, в ней интенсифицируются органо-минеральные взаимодействия, она обогащается продуктами животного метаболизма и приобретает оструктуренность. По типу пищевого потребления почвенная фауна делится на: фитофагов, которые используют в пищу ткани живых растений (нематоды, грызуны), сапрофагов – питаются тканями мертвых растений (черви, муравьи, многоножки), некрофагов – поедают трупы животных (жуки, личинки мух), хищников – питаются живыми особями (клещи, скорпионы, простейшие) и копрофагов – специализируются на выбросах других животных (мухи, некоторые жуки).

Значительны масштабы механической работы почвенных животных. Вследствие изменения термических условий и условий увлажнения, в поисках пищи и для закладки нор многочисленные представители фауны мигрируют в почве, перемешивая ее массу, создавая в ней пустоты различных размеров, участвуя в агрегации органического и минерального материалов.

Многие свойства почв, отличающие ее от исходной породы, возникают в значительной степени благодаря роющей деятельности почвенной фауны. Так, в почвах значительно ослабляется литогенная слоистость, изменяется характер распределения каменистых компонентов, улучшаются аэрация и водопроницаемость толщи.

(По лекциям)

По размерности:

• Микрофауна (особи размером менее 0,2мм) нематоды, ризоподы, протозоа живут в капельках воды

• Мезофауна (0,2 – 4 мм) клещи, многохвостки, мелкие черви живут во влажной почве

• Макрофауна (4 – 80мм) земляные черви, термиты, муравьи, моллюски

• Мегафауна ( 1 см – 1,5 м) крабы, змеи, кроты, черепашки, лисы, барсуки

Функция:

Измельчение и разрушение растительных и животных остатков

Выделяют пять пищевых групп:

• Фитофаги (грызуны, нематоды) питаются тканями живых растений

• Сапрофаги (черви, многоножки муравьи, термиты) мертвые ткани растений

• Некрофаги (жуки, личинки мух) трупы животных

• Хищники (скорпионы, клещи) поедают живых особей

• Копрофаги (жуки, растения) выделения др. Животных