7. Условия протекания процессов в экосистемах.

Почвообразовательныйпроц-с – совокупность превращений и перемещений веществ в верхнем слое земной коры; взаимодействия малого биологического и большого геологического круговоротов веществ; баланса элементов, H₂Oи тепла.

В каждом типе почвообразования – свои процессы, как общие, так и частные. Общие процессы – циклические, это поступление и разложение органики, биоаккумуляция и вынос веществ из почвы, распад и синтез минералов. Специфичные – гумусообразование и гумусонакопление, разложение первичных минералов и новообразования вторичных минералов. Также есть специфичные для определенных типов почвообразования – глее-, отрштейно- и солеобразование. Рассмотрим участие биоты в 3 процессах:

1. Процесс разложения растительных остатков и формирование подстилки

Ежегодный синтез фитомассы суши 10¹¹ т (в основном – отмирающие остатки и прижизненные выделения высших растений, вклад животных очень мал). Часть этого жрут травоядные, но 60% возвращается обратно в почву с их эксрементами. Часть – переносится в толщу почвы беспозвоночными. В почву непосредственно попадают и прижизненные корневые выделения (30-40%). От 20 до 90% фитомассы растений в разных зонах приходится на долю корней. Отмирание частей корней (особенно корневые волоски, которые обновляются каждые несколько дней) идёт постоянно.

Основная масса опада – на поверхности почвы. Из этого формируется подстилка в лесу, ветошь и степной войлок – под травянистыми формациями. Перерабатывают опад микроорганизмы и др представители почвенной фауны. Характер разложения и скорость определяется 3 факторами: 1) состав растительного материала, 2) гидротермический режим, 3) комплекс организмов-деструкторов. При разложении одна часть веществ полностью минерализуется, другая – включается в гумус. (85% выделяющегося при разложении СО2 – на долю микроорганизмов, 10-15% — на долю дыхания животных).

По мере разложение опад превращается в аморфную массу. Это видно в вертикальном профиле по разной степени минерализации, которая зависит от условий: тропический лес (тепло и влажно) – ежегодный опад разлагается целиком, почва голая, без подстилки; хвойные леса (недолгие положительные температуры) – опад разлагается медленно и накапливается из-за климата и хим-го состава хвои.

2. Образование и разложение гумуса

Опад, со временем разлагаясь, поступает в почву (понятно, не он сам, а отмершее и переработанное). В почве все эти вещества либо используются растениями и МО-ми, либо аккумулируются и стабилизируются в форму гумусовых веществ. Гумус – до 90% общего запаса орг. вещ.в почвах. Азот в гумусе входит в состав аминокислот белковой или полипептидной фракции и в гетероциклы. Запасы гумуса в почвенном покрове Земли достигают (2,4-2,5) • 10¹²т. Больше всего гумуса в черноземах — от 400 до 700 т/га, наименьшее количество в почвах тундр и пустынь — всего 0,6-0,7 т/га.

Качество гумуса зависит от условий: хим. состава остатков, комплекса организмов, которые его накапливают, что специфично для каждой природной зоны.

Различные теории происхождения гумуса: химическая (сейчас забросили), эколого-зоологическая, биохимическая и микробиологическая.

Эколого-зоологическое направление. Датчанин Р. Мюллер. Работал с лес.подстилками, описал 3 вида гумуса (муль, модер и мор), которые образуются в рез-те взаим-я орг. и мин. соед-ий с одной стороны, и почвенных организмов + растительность – с другой стороны. (Химия почв против такого).

• Муль (мягкий, нейтральный гумус) – под широколиственным лесов. Характерно для бурых лесных почв Зап. Европы (где подстилка не накапливается, т.к. всё перерабатывают беспозвоночные и дождевые черви + высокоактивные МО). У муля слабокислая реакция. C:N< 20.

• Мор (грубый гумус) – хвойные леса (разлож-е опадамедленное, почвенная фауна бедная, нет активных сапрофагов). Разлагается преимущественно грибами. При недостатке оснований образующиеся гумусовые кислоты не нейтрализуются => гумус кислый. C:N> 20.

• Модер (промеждуточный между мулем и мором) – под смешанными лесами. Оснований в органоминеральном комплексе меньше, чем в муле. Быстрая минерализация остатков, в этом участвуют беспозвоночные, но нет дождевых червей.

Биохимическое направление. М.М. Кононова. Внеклеточный синтез гумусовых веществ из первичных структурных единиц (СЕ)с участием микробных ферментов и химических реакций. Первоисточник гумусовых веществ – растения. Гумус образуется в результате микробного разложения целлюлозы, лигнина, флавоноидов, таннинов (полифенолов), а также азотсодержащих соединений (белков и их дериватов). Далее внеклеточно образуются новые продукты при участии МО и их ферментов. Затем идет усложнение, конденсация СЕ с включением ферментов (полифенолоксидаз), грибного происхождения. Всегда при конденсации идёт повышение устойчивости азота по отношению к кислотному гидролизу. И наконец – поликонденсация (полимеризация) – без МО, тупо химически. Гумус стабилизируется в результате взаимодействия с глинистыми минералами почвы и приобретает устойчивость к микробному разложению.

Микробиологическая концепция. С. П. Костычев. Почвенный гумус (органическое вещество почвы) — это сложный конгломерат различных органических веществ.Существенную часть составляют меланопротеиды, особенно грибов. Смысл микробиологической теории состоит в том что все эти вещества синтезируются внутриклеточно с помощью ферментов— синтетаз. Чисто химические реакции имеют второстепенное значение.