Общее почвоведение

1. Из каких сфер состоит Земля? Из каких слоев состоит литосфера?

Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу. Атмосфера — внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя — на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой) , стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой) . Средняя высота тропосферы — 10 км. Ее масса составляет 75% всей массы атмосферы. Воздух тропосферы перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Над тропосферой на 80 км поднимается стратосфера. Ее воздух, перемещающийся лишь в горизонтальном направлении, образует слои. Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей. Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Ее средняя соленость составляет 35 г/л. Температура океанической поверхности — от 3 до 32 °С, плотность — около 1. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи — на глубину до 800 м. Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя — проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений (свыше 500 000 видов) и сферу животных (свыше 1 000 000 видов) . Литосфера — каменная оболочка Земли — толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов. Средняя высота материков над уровнем океана: Антарктиды — 2200 м, Азии — 960 м, Африки — 750 м, Северной Америки — 720 м, Южной Америки — 590 м, Европы — 340 м, Австралии — 340 м. Под литосферой расположена пиросфера — огненная оболочка Земли. Ее температура повышается примерно на 1°С на каждые 33 м глубины. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии. Центросфера, или ядро Земли, расположена на глуби не 1800 км. По мнению большинства ученых, она состоит из железа и никеля. Давление здесь достигает 300000000000 Па (3000000 атмосфер) , температура — нескольких тысяч градусов, В каком состоянии находится ядро, пока неизвестно. Огненная сфера Земли продолжает охлаждаться. Твердая оболочкой утолщается, огненная — сгущается. В свое время это привело к формированию твердых каменных глыб — материков. Однако влияние огненной сферы на жизнь планеты Земля все еще очень' велико. Неоднократно менялись очертания материков и океанов, климат, состав атмосферы. Экзогенные и эндогенные процессы беспрерывно изменяют твердую поверхность нашей планеты, что, в свою очередь, активно влияет на биосферу Земли.

Литосфера (от греч. λίθος — камень и σφαίρα — шар, сфера) — это внешняя твёрдая оболочка Земли, состоящая из земной коры и части верхней мантии. Термин "литосфера" был введён американским геологом Дж. Баррелом. Нижняя граница литосферы Земли нечёткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, понижением скорости распространения сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Эта область получила название "астеносфера" (от др. -греч. asthees — слабый и др. -греч. σφαῖρα) и является верхним пластичным слоем в верхней мантии Земли. Верхняя граница литосферы ограничена гидросферой и атмосферой. Мощность литосферы составляет от 5 до 200 км. Наименьшая она под рифтами — центральными зонами срединно-океанических хребтов в которых формируется океаническая земная кора, наибольшая — над кратонами — древними ядрами материков. Таким образом наименьшую толщину литосфера имеет над наиболее нагретыми участками, в частности из трещин рифтовых зон довольно часто происходят излияния базальтов, а наибольшую — над наиболее холодными, теми где мантия залегает наиболее глубоко от поверхности Земли. Литосфера неоднородна по своему строению. В ней выделяют два слоя, по реакции на длительно действующие нагрузки. Верхний слой литосферы — упругий и включают в себя земную кору. Нижний — пластичный, включающий в себя часть верхней мантии. Кроме того по всей толщине литосферы встречаются горизонты с пониженной вязкостью, по которым происходит проскальзывание разных литосферных слоёв. Это явление получило название расслоенности литосферы. В составе литосферы Земли выделяют подвижные области — складчатые пояса и относительно стабильные платформы, которые перемещаются по астеносфере.

1. Химический состав почв и почвообразующих пород?

2. Почва состоит из минеральных, органических и органо-минеральных веществ. По химическому составу она существенно отличается от исходных почвообразующих пород. Главные особенности химического состава почвы – присутствие органических веществ и в их составе специфической группыгумусовых веществ, разнообразие форм соединений отдельных элементов и непосредственно состава во времени

3. Источник минеральных соединений почвы – горные породы, из которых слагается твёрдая оболочка земной коры – литосфера. Органические вещества поступают в почву в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов, населяющих почву. Взаимодействие минеральных и органических веществ создаёт сложный комплекс органо-минеральных соединений почв.

4. В составе почв обнаружены все известные химические элементы. Содержание отдельных химических элементов в литосфере и почве колеблется в широких пределах (таблица 1).

5. Таблица 1 - Содержание (в весовых процентах) химических элементов в литосфере и почвах (А. П. Виноградов)

6.  

Элемент	Литосфера	Почва	Элемент	Литосфера	Почва
O	47.2	49.0	Mg	2.10	0.63
Si	27.6	33.0	C	0.10	2.00
Al	8.8	7.13	S	0.09	0.085
Fe	5.1	3.80	P	0.08	0.08
Ca	3.6	1.37	Cl	0.045	0.01
Na	2.64	0.63	Mn	0.09	0.085
K	2.60	1.36	N	0.01	0.10

Химический состав почвообразующей породы отражает, в известной мере, её гранулометрический и минералогический состав. Песчаные породы, богатые кварцем, состоят преимущественно из кремнезема. Чем тяжелее гранулометрический состав породы, тем больше в ней вторичных минералов, а следовательно, меньше кремнезема, больше полутораокисей алюминия, железа. Почвы наследуют геохимические черты исходного материала почвообразующих пород. На песчаных породах, богатых кварцем, почвы обогащены кремнеземом, на лессе - кальцием, на засоленных породах – солями и т. д.

Итак, в почве преобладают окись кремния (SiO₂) и органогенные элементы C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg. Последние являются источником питания растений и от их содержания зависит плодородие почвы. Особую роль в питании растений играет N, P и K. Азот в почве представлен нитратами, аммонийными солями, входит в состав почвенного воздуха и гумуса. Многие соединения азота подвижны, легко вымываются. Недостаток азота, а также фосфора и калия в почве компенсируют органическими и минеральными удобрениями.

Для нормального роста и развития растениям необходимы свет, тепло, вода, воздух и питательные вещества. Все эти условия жизни для растений равноценны и незаменимы. В почвах элементы питания растений находятся в составе минералов, органических и органо-минеральных соединений твердой фазы почв, в почвенных растворах (в основном в ионной форме) и в газовой фазе почв. В результате поглощения питательных элементов растения формируют корневые и надземные массы, которые используются людьми как продукты питания, корм для животных или как сырье для промышленности (клубни картофеля, зерно, лен и т. д.).

В почвах содержатся практически все элементы периодической системы д. И. Менделеева, но для питания растениям наиболее необходимы 19 элементов: С, Н, О, N, Р, S, К, Са, Мg, Fе, Мn, Сu, Zn, Мо, В, С1, Nа, Si, Со. Из них 16 элементов, кроме С, Н, О, относятся к минеральным. Углерод, водород и кислород поступают в растения преимущественно в виде СО₂, О₂ и Н₂О. Необходимость натрия, кремния и кобальта не для всех растений установлена.

Углерод, водород, кислород и азот называют органогенными элементами, так как в основном из них состоит организм растений. Углерода содержится в среднем 45 % от сухой массы тканей растений, кислорода —42, водорода — 6,5, азота — 1,5 %. Их сумма составляет 95 %. Оставшиеся 5 % приходятся на зольные элементы: Р, S, К, Са, Мg, Fе, Si, Na и др. Они называются так потому, что преобладают в золе растений.

Химический состав золы является показателем валового количества усвоенных растениями из почвы зольных элементов питания. Их выражают в оксидах или в элементах по отношению к массе сухого вещества, или к массе золы в процентах.

Валовой химический состав растений значительно отличается от валового состава почвы вследствие избирательности растений к поглощению отдельных элементов для формирования урожая. В растениях всегда больше азота, фосфора и калия. В естественных биоценозах питательные элементы, усвоенные растениями и другими живыми организмами, снова возвращаются в почву после их отмирания и перегнивания, поэтому, как правило, обеднения почвы питательными элементами не происходит. Устанавливается их относительное природное равновесие, характерное для разных типов почв. На пахотных же землях после уборки урожая в почву возвращается только часть поглощенных растениями минеральных элементов. Кроме азота и зольных элементов, называемых в агрономической практикемакроэлементами, в составе растений присутствуют микроэлементы, содержание которых составляет приблизительно 0,001 % сухой массы тканей (В, Сu, Со, Zn, Мо и др.). Они играют очень важную роль в обмене веществ растительного организма.

В агрономических целях для характеристики условий питания растений определяют валовое содержание элементов в почве, ближайший для растений резерв доступных элементов и количество непосредственно усвояемых элементов из почвы. Обеспеченность почв усвояемыми питательными элементами может быть выражена по отношению к разным сельскохозяйственным культурам в связи с тем, что они поглощают неодинаковое их количество. По этому признаку сельскохозяйственные культуры делят на три группы.

1. Культуры невысокого выноса питательных элементов (зерновые).

II. Культуры повышенного выноса (кормовые культуры, картофель).

III. Культуры большого выноса (овощные, некоторые технические культуры, чайный куст, цитрусовые, виноград).

Азот и зольные элементы растения поглощают преимущественно в виде ионов из почвенного раствора и твердой фазы почв (Са, К, А1, Fe, НРО₄, С1, SО₄ и др.). Питательные вещества растения извлекают избирательно из почвенного раствора физико-химической адсорбцией их на внешней поверхности корней или в результате контактного ионного обмена с твердой фазой почв.

Валовое количество азота в почвах составляет 0,1—0,5 % (от 2 до 10 т/га в пахотном слое 0—20 см). В почвообразующих породах азота почти нет. Почвенный азот находится в основном в составе органического вещества — гумуса (часть его процентного содержания). Этот азот растениям недоступен. Однако в течение теплого времени года часть гумуса (1—2 % его содержания) разлагается микроорганизмами и азот высвобождается в доступной для растений форме.

Основную роль в азотном питании растений играют минеральные формы азота: окисленная (NO₃ и восстановленная (NH₄). Минерального азота содержится в среднем от 50 кг/га в пахотном слое дерново-подзолистых суглинистых почв, до 100 кг/га и более — в черноземах, что составляет 0,5—1 % валового количества азота в почвах. За вегетационный период растениями усваивается около 40 % минерального азота.

Аммонийный азот образуется в почвах в результате жизнедеятельности аммонифицирующих гетеротрофных микроорганизмов, превращающих органический азот растительных и животных остатков, а также азот гумуса в NH_4.

Образование нитратного азота в почвах обязано биологическому окислению NH₃ (NН₄) до NO₃ в результате микробиологического процесса нитрификации, осуществляемого двумя группами автотрофных бактерий. Бактерии окисляют аммиак до азотистой кислоты, а — азотистую кислоту до азотной.

В лесных почвах процесс нитрификации подавлен; в них преобладает аммонийный азот. При распашке лесных почв процесс нитрификации активизируется, количество нитратного азота в пахотных почвах, как правило, преобладает над аммонийным. Содержание нитратного азота в пахотных почвах зависит от типа почв, степени их окультуренности и состава глинных минералов. Наиболее полное представление о содержании минерального азота в почвах перед посевом дает сумма всех трех групп азота нитратного и аммонийного в слое 0—100 см в западных районах России, 0—60 см — в восточных районах европейской части России и 0—40 см — в Средней Сибири, так как в слоях этой мощности наблюдается большей частью миграция нитратов в суглинистых почвах. Из этих слоев наиболее вероятно также усвоение минерального азота корнями растений.

Фосфор является «дефицитным» элементом, так как в мире запасы фосфатного сырья (апатитов и фосфоритов) для производства фосфорных удобрений невелики. Наряду с этим содержание валового фосфора (Р₂О₅) в почвах низкое — 0,05—0,25 % (от 1 до 5 т/га в пахотном слое 0—20 см). Основное его количество растениям труднодоступно, а фосфор удобрений сильнее, чем азот и калий, закрепляется почвами в неподвижные формы. Естественных путей возобновления запасов фосфора в отличие от азота в почвах нет.

Содержание разных форм соединений фосфора в почвах, их количество зависит от типа почв, минералогического и гранулометрического составов, содержания гумуса, изменяется по генетическим горизонтам и в динамике. Часть фосфора содержится в твердой фазе почв в адсорбированном состоянии, в почвенных растворах (0,1—0,3 мг/л) в виде фосфат-ионов (в основном Н₂PO₄) и которые входят в состав групп фосфатов, наиболее доступных растениям.

Валового калия (К в почвах больше, чем азота и фосфора, вместе взятых, — 1,5—2,5 % (30—50 т/га в пахотном слое), что зависит от минералогического, гранулометрического составов и содержания гумуса. Основное количество калия находится в трудно доступных для питания растения формах. Главным источником усвояемого калия служат обменно-поглощенные и водорастворимосолевые его формы. Обменный калий составляет 0,5—1,5 % валового. В почвенных растворах Нечерноземной зоны России содержится 30—40 мг/л калия (К₂О). Количество обменного калия изменяется по генетическим горизонтам почв. Растения усваивают 10—20 % калия от его обменных форм.

Микроэлементы (бор, марганец, медь, цинк, кобальт, молибден, йод и др.) играют важную биохимическую и физиологическую роль в жизни растений, а также животных и человека. Неблагоприятным является как недостаток микроэлементов в питании, так и их избыток.

Недостаток в кормах кобальта вызывает беломышечную болезнь у овец, недостаток йода в пище человека — заболевание щитовидной железы, цинка — кожные заболевания. Недостаток в почве подвижного бора приводит к сердцевинной гнили корнеплода сахарной свеклы, а у капусты — к рыхлости кочана, недостаток меди — к недоразвитию метелки у овса и пустозерности. Высокая концентрация в почве меди и низкая — цинка способствует заболеванию яблони розеточностью. Избыток в пище человека молибдена приводит к развитию подагры, бора в кормах — к пневмонии и нервным расстройствам овец, бора в почвах — к побурению листьев люцерны.

Известна приуроченность микроэлементов к первичным минералам: Со, Zn — к авгиту, биотиту, ильмениту, роговой обманке; Сu — к биотиту, апатиту, гранату, авгиту, полевым шпатам; В — к турмалину и т. д.

В географическом плане содержание микроэлементов в почвах и материнских породах европейской территории России в целом повышается в южном направлении от зоны подзолистых почв к каштановым. В Нечерноземной зоне отмечается повышение количеств меди, кобальта и марганца от центральных областей к Уралу.

В почве содержатся также токсичные для растений элементы: хлор, натрий, марганец, алюминий. Повышенное их содержание делает почву засоленной. В небольших количествах в почве представлены радиоактивные элементы, обуславливающие её природную и искусственную радиоактивность. Природная радиоактивность почвы зависит от содержания в ней урана, тория, радия и др. Искусственная радиоактивность вызвана использованием человеком атомной энергии, средств химической защиты и пр.

 

1. Что такое минералы. Как они подразделяются по происхождению?

2. Минерал – природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов, протекающих в глуби земной коры или на поверхности. Каждый минерал имеет определенное строение и обладает присущими ему физическими и химическими характеристиками. В настоящее время известно более 2 500 минералов (не считая разновидностей). Наука, изучающая минералы, называется минералогией

3. В зависимости от агрегатного состояния, минералы подразделяются на твердые (кварц), жидкие (ртуть),газообразные (метан). Наибольшим распространением пользуются твердые минералы, среди которых, в свою очередь, преобладают кристаллическими (атомы в них расположены упорядоченно), и гораздо реже встречаютсяаморфные (с хаотичным расположением атомов). Наука о строении кристаллических минералов называетсякристаллографией.

4. В зависимости от пространственного расположения элементарных частиц,, составляющих кристаллическую решетку, все многообразие форм кристаллов можно свести к нескольким группам симметрий, или сингоний. Выделяют семь сингоний: моноклинную, триклинную, ромбическую, тригональную, тетрагональную, гексагональную, кубическую. Огромное влияние на структуру кристаллической решетки оказывают физико-химические условия минералообразования: кристаллы одного и того же минерала, возникшие в разных условиях, будут отличаться сингонией. Более того, из одного элемента возможно формирование совершенно разных минералов: например, состоящих из углерода графита и алмаза. Способность одинаковых по составу твердых веществ кристаллизоваться в разных модификациях называется полиморфизмом.

5. От внутреннего строения напрямую зависят физические свойства минералов. Так, обладающие кубической сингонией октаэдрические кристаллы алмаза – модификации углерода – характеризуются наивысшей твердостью. Другая же модификация углерода – графит – кристаллизуется в гексагональной сингонии и отличается минимальной твердостью. Кристаллическим минералам свойственна анизотропность – физические свойства в них отличаются по разным направлениям в кристалле. Наоборот, аморфным минералам характерна изотропность – сохранение физических характеристик, независимо от направления. К числу важнейших физических свойств, позволяющих производить макроскопическое определение минералов, относят следующие: твердость, блеск, цвет в куске, цвет в порошке (цвет черты), спайность, излом, прозрачность, удельный вес.

7. По занимаемому в составе горных пород объему минералы делятся на породообразующие и акцессорные. Породообразующими (их около 50) являются минералы, играющие первостепенную роль в составе горных пород. Состав породообразующих минералов служит одним из критериев, по которым определяют название горной породы. Акцессорные минералы встречаются в виде незначительных примесей (не более 5 % от объема породы) и их наличие не влияет на название породы. Кроме того, выделяют обширную группу рудообразующих минералов, использующихся человеком для производства металлов.

8. По происхождению минералы делятся на типы, которые объединяются в две группы: эндогенные – возникают в глуби земной коры благодаря процессам магматизма и метаморфизма, а также экзогенные – образующиеся в верхней части земной коры в результате выветривания и осаждения из водных растворов. Последовательность формирования минералов от эндогенных до экзогенных можно представить следующим образом.

9. 1. Магматический тип минералообразования имеет место в пределах магматического очага, возникающего в глуби земной коры. По мере остывания и гравитационного разделения магмы, из нее последовательно кристаллизуются вначале тугоплавкие, а затем все более легкоплавкие минералы. Соответственно, первыми возникают тяжелые зелено-черные минералы: оливин, авгит, лабрадор; затем более легкие: роговая обманка, слюды, ортоклазы, а в завершение – самый легкий низкотемпературный кварц. Такая последовательность получила название реакционного ряда Боуэна (по имени канадского ученого).

10. 2. Пегматитовый тип проявляется на последних стадиях остывания магмы, при температурах 500 – 700° С, когда в расплавленном виде остаются лишь самые легкие фракции, обогащенные кислотами и щелочами и насыщенные газами. В этих условиях формируются своеобразные породы – пегматиты, сложенные крупными и гигантскими кристаллами кварца, ортоклаза, слюд. На данной стадии возникают многие драгоценные камни, рудные и радиоактивные минералы.

11. 3. Пневматолитовый тип заключается в кристаллизации перенасыщенного газами вещества магмы, поднимающегося по трещинам земной коры. Из летучих соединений формируются руды висмута, вольфрама, молибдена, мышьяка и др. Когда температура понижается до 500° С, пневматолитовый тип начинает сопровождаться гидротермальными процессами, ведущими к накоплению рудообразующих минералов: галенита, сфалерита, киновари, халькопирита, пирита,золота, а также кальцита и др.

12. 4. Гидротермальный тип начинается при охлаждении газов и растворов до 375° С, что обуславливает образование как самородных минералов, так и хлоридных, сульфатных и других соединений: серы, галита, сильвина и др.

13. 5. Гипергенный тип минералообразования проявляется на земной поверхности в воздушной или водной среде, или на небольших глубинах в земной коре. Здесь неустойчивые ко внешним воздействиям минералы разрушаются и переходят в устойчивые соединения. Основополагающее значение принадлежит процессам выветривания, осаждения веществ из водных растворов, деятельности подземных вод. Характерными минералами являются каолин, монтмориллонит, галит, сильвин, малахит, лимонит, боксит и др.

14. 6. Метаморфический тип обусловлен воздействием на горные породы высоких температур, давления, а также магматических газов и растворов. При этом возникает обширный перечень минералов, как хлорит, тальк, графит, магнетит и др.

15. Процессы минералообразования могут сопровождаться метасоматозом – замещением одних минералов другими при изменении физико-химических условий. Например, переходом пирита (FeS₂) в лимонит (Fe₂O₃ x nH ₂O) в результате окисления. Кроме того, возможно образование одного и того же минерала в разных условиях. Наконец, каждому типу минералообразования характерны свои, строго закономерные сочетания минералов, что ведет к образованию минералов-спутников. Такое явление получило название парагенезиса. Практическое значение парагенезиса заключается в том, что на основании обнаружения одного минерала, можно предполагать наличие другого. Так, наличие пегматитового кварца свидетельствует о возможности обнаружения золота.

16.  

7. Что такое горные породы, как они подразделяются по происхождению?

Горные породы — это вещество, слагающее земную кору. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются. Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов. Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие — из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи — из стекловидного вещества; четвертые — комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы.Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры: массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается; слоистая: порода состоит из слоев разного состава; сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении; пористая: вся горная порода пронизана порами; пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов. По происхождению горные породы подразделяются на: 5) Магматические. Эти горные породы образуются из расплавленной магмы при ее остывании и затвердевании. Строение этих пород зависит от скорости остывания магмы. На глубине в земной коре она остывает медленнее, чем на поверхности. При этом образуются плотные горные породы с крупными кристаллами минералов. Их называют глубинными магматическими породами. К данной разновидности относится, например, гранит, имеющий зернистое строение. Гранит (итал. granito — зернистый) — самая распространенная горная порода на Земле. Он состоит из кварца, калиевого полевого шпата, кислого плагиоклаза и слюды. В гранитном слое содержится разнообразие цветных, драгоценных и редких металлов. В океанической земной коре слой гранита отсутствует. Гранит широко применяется в хозяйстве, он используется как декоративный и строительный материал. Магма, прорвавшаяся на поверхность по трещинам и разломам, застывает быстрее. Поэтому горные породы, образованные излившейся магмой, состоят из мелких кристаллов, их иногда трудно различить невооруженным глазом. Они обычно плотные, тяжелые, твердые. Примером такой горной породы может служить базальт (лат. basaltes — камень). Это наиболее распространенная на Земле вулканическая горная порода черного или темно-серого цвета. Это очень прочная кислотоупорная и железосодержащая горная порода. Данные ее свойства используются для изготовления кислотоупорной аппаратуры, изоляторов сильного электротока. Базальт в отшлифованном виде становится красивым облицовочным камнем. Им вымощена Красная площадь в Москве. Изливаясь по трещинам, магма создает обширные базальтовые пространства (Средне-Сибирское плоскогорье). Наслаиваясь один на другой, эти покровы образуют ступенчатые возвышенности — траппы. Толщина этих покровов достигает сотен метров, а площади, занятые ими, — сотни тысяч квадратных километров. Кроме покровов, базальт образует нижний слой земной коры, в состав которого входит большое количество железа. В том случае, если магма содержит много газов, она при излиянии вспенивается, газы улетучиваются, и образуется магматическая порода, которая имеет губчатое, пористое строение. К таким горным породам относится пемза. Она легкая и не тонет в воде. Вместе с тем пемза достаточно твердая и используется как шлифующий материал. 6) Осадочные. Эти породы, в отличие от магматических, образуются только на поверхности земной коры в результате оседания под действием силы тяжести и накопления осадков на дне водоемов и на суше. По способу образования осадочные горные породы делятся обычно на группы: а) обломочные. Они состоят из обломков различных пород. Происхождение их связано с процессами выветривания, перемещения обломков текущими водами, ледником или ветром и накопления их (см. Аккумуляция). При этом обломки дробятся, измельчаются, окатываются. В зависимости от размеров обломочные породы бывают крупно-, средне- и мелкообломочные. К горным породам такой группы относятся щебень, галька, гравий, песок, глина. Многие из них используются как строительный материал; б) химические. Горные породы, относящиеся к этой группе, образуются из водных растворов минеральных веществ. Это оседающие на дно водоемов калийная и поваренная соль. Из воды горячих источников выпадает кремнезем. Многие из горных пород этой группы используются в хозяйстве. Например, калийные соли — сырье для получения калийных удобрений; в) органические, или органогенные (греч. organon — орган и genes — рождающий). К этой группе относятся осадочные породы, состоящие в основном из остатков растений и животных, накопившихся за миллионы лет на дне озер, морей, океанов.

Сюда входят: горючие полезные ископаемые: газ, нефть, уголь, горючий сланец; фосфориты: фосфатный ракушечник, скопление костей; известняки: известняк, мел, ракушечник. Органические горные породы образуют многочисленные ценные полезные ископаемые, широко использующиеся в хозяйстве. Для этой группы осадочных горных пород характерна слоистая текстура. Между слоями можно найти остатки и отпечатки растений и животных. Осадочные горные породы покрывают земную поверхность почти сплошь. Они составляют 70% толщи земной коры, образуя ее верхний слой, толщина которого может доходить до 25 км. 7) Метаморфические. Это породы, первоначально образованные как осадочные или магматические и претерпевшие изменения в недрах Земли (греч. metamorphomai — преображаюсь, подвергаюсь превращению). Вследствие воздействия высокого давления, температур и химических растворов в нижней части земной коры или в мантии происходит уплотнение, перекристаллизация, изменение структуры и текстуры горной породы без существенного Базальты (42.5%) Граниты (21.6%) изменения ее химического состава. При этом существенно преобразуется одна горная порода в другую, более стойкую и твердую, без ее растворения или расплавления. Например, известняк превращается в кристаллическую породу — мрамор, песчаник — в кварцит, гранит — в гнейс, глина — в глинистые сланцы. Метаморфические горные породы так же, как и магматические и осадочные, используются в хозяйстве. Например, железистый кварцит используется в качестве железной руды (Курская магнитная аномалия), а глинистые сланцы — как кровельный материал. Итак, толща земной коры состоит из горных пород магматического, осадочного и метаморфического происхождения. Они являются источниками всех полезных ископаемых.

8) Назовите наиболее распространенные горные породы?

Подавляющее большинство известных человеку горных пород входит в состав земной коры, внешней твердой оболочки Земли. При этом самые распространенные горные породы находятся не на поверхности, а на глубине.При создании перечня наиболее распространенных горных пород нашей планеты необходимо учитывать, что земная кора и составляющие ее горные породы находятся в постоянном медленном движении. Возникают новые вулканические извержения, океанические хребты, богатые минералами воды, появляются новые живые существа. Происходят процессы метаморфизма новых и старых горных пород, выветривание, слеживание и многое другое. Более того, уже сложившиеся горные породы вновь превращаются в магму под действием высоких температур и давления. Непрерывное созидание и разрушение изменяют структуру земной коры и определяют, какие именно горные породы являются самыми распространенными

Магматические плутонические горные породы и, особенно, гранитоиды являются самыми распространенными горными породами нашей планеты. Они образуются из магмы глубоко в недрах земной коры и даже в верхней части мантии. Другими значимыми горными породами являются перидотиты, базальты, известняки и сланцы.

ПЕРИДОТИТЫ

Это не самая распространенная горная порода нашей планеты, но наиболее широко представленная в верхней части мантии. Основным минералом перидотитов является оливин. Эта горная порода может выходить на поверхность в результате быстрого подъема магмы в зонах столкновения плит.

 

БАЗАЛЬТЫ

Самая распространенная из магматических вулканических горных пород. Отличается мелким и плотным зерном, может иметь порфировую структуру (с отдельными видимыми невооруженным глазом зернами), окрашена в серый или черный цвета. Состоит на 90% из плагиоклаза, оливина и пироксенов.

ГРАНИТОИДЫ Гранитоиды считаются самыми распространенными горными породами земной коры. Гранит составляет 44% от общего объема плутонических горных пород, гра-нодиорит — 34%. Иными словами, практически 80% плутонических горных пород представлено гранитоидами. Одной из характерных особенностей гранитоидов является их минеральный состав, в который (в различных пропорциях! входят различимые невооруженным глазом кварц, полевые шпаты и плагиоклазы, а также более мелкие второстепенные минералы темного цвета, наподобие слюд, пироксенов и амфиболов.

ИЗВЕСТНЯКИСамая распространенная из осадочных горных пород. Образуется в результате химических процессов в насыщенных водах или из раковин и скелетов животных. В известняках часто встречаются окаменелости. Несмотря на то, что образующим минералом известняков является кальцит, они могут содержать и другие второстепенные минералы.

СЛАНЦЫ

Обширная группа метаморфических пород. Большинство сланцев образуется из глинистой материнской породы и имеет листоватую структуру. Образующими минералами сланцев являются кварц, а также мусковит и биотит — самые распространенные виды слюд.

9. Выветривание горных пород и минералов. Что понимают под выветриванием. Назовите виды выветривания?

Выветривание – это совокупность сложных процессов качественного и количественного преобразования горных пород и слагающих их минералов, приводящих к образованию продуктов выветривания. Выветривание происходит за счёт действия на литосферу гидросферы, атмосферы и биосферы. Если горные породы длительное время находятся на поверхности, то в результате их преобразований образуется кора выветривания. Процессы выветривания относят к экзогенным процессам – процессам разрушения, переноса и отложения горных пород и минералов, происходящие на поверхности Земли под влиянием сил денудации – тепла, воздуха, ветра, воды и льда, силы тяжести. Различают три вида выветривания: физическое (лёд, вода и ветер), химическое и биологическое.

Физическое выветривание – это процесс раздробления кристаллических горных пород и минералов на более мелкие обломки без изменения химического состава. При физическом выветривании наибольшее значение имеют сезонная и годовая разницы температур. Так, в средних широтах суточная разница температур летом равна 10–15 °С, зимой 20–25 °С, в течение года 40–50 °С. Разница температур в пустынях достигает 70–80 °С.

Горные породы на поверхности суши остывают и нагреваются быстрее, чем на глубине. При нагревании горные породы расширяются, при остывании сжимаются, причем в верхних слоях – больше, чем в нижних, вызывая появление вертикальных и горизонтальных микротрещин. Процесс разрушения усиливается при конденсации и замерзании воды в трещинах, поскольку при замерзании объем воды увеличивается на 10%. Глыбы или массивы, состоящие из многих минеральных зерен, распадаются, так как величина коэффициента линейного расширения этих минералов различна. В результате горная порода покрывается трещинами и с течением времени рассыпается на более мелкие обломки, причем на поверхности процесс физического выветривания происходит быстрее, чем на глубине, поэтому сначала наблюдается «отшелушивание» каменных слоев и глыб, а затем и отдельных камней. В результате физического выветривания образуются обломки самых различных размеров, обладающих способностью пропускать воду и воздух, а при сильном измельчении – задерживать их. Большое физическое разрушение пород производит ветер (рис. 3.1)

Химическое выветривание – это процесс, протекающий под влиянием химического воздействия на породы главным образом кислорода, воды и углекислоты, и приводящий к изменению размеров и химического состава отдельных частиц выветривающихся пород.

Все минералы, образующиеся в земной коре, представлены химическими соединениями разной степени сложности. Процессы физического выветривания, вызывая измельчение горных пород и минералов, увеличивают площадь соприкосновения их с водой и воздухом. Причем увеличение площади соприкосновения происходит очень быстро. Так, если кубик со стороной 1 см, общей поверхностью 6 см² раздробить на частицы со стороной 1 мк (1микрон = 10^-6 м), то суммарная поверхность составит 60000 см².

Известно, что скорость химических реакций увеличивается прямо пропорционально площади соприкосновения. Поэтому по границам соприкосновения горных пород и минералов с водой, воздухом и углекислотой протекают химические реакции и тем интенсивнее, чем больше площадь соприкосновения.

При химическом выветривании наиболее распространенными являются реакции окисления, гидратации и дегидратации, гидролиза, растворения и обмена. В результате окисления происходит присоединение кислорода.

Чаще всего окисляются соли металлов, особенно железа. Например, пирит при взаимодействии с кислородом и водой претерпевает следующие изменения:

1. Окисление:

2. Гидратация – реакция, протекающая с присоединением воды. Например, окись железа – гематит (красная железная руда), взаимодействуя с водой

2FeO₃+ ЗН₂О = 2Fe₂O₃ ·ЗН₂О

гематит лимонит

образует гидроокись или тот же лимонит.

2. Дегидратация – процесс обратной гидратации, протекающий обычно в сухих условиях.

3. Гидролиз – реакция взаимодействия алюмосиликатов с водой и углекислотой, сопровождающаяся отщеплением катионов Са²⁺, Mg²⁺- или К⁺ из минералов с одновременным замещением их водородом.

В земной коре наиболее распространены полевые шпаты, которые в условиях влажного климата, взаимодействуя с водой и углекислотой, превращаются в каолинит по схеме:

Ортоклаз Алюмокремниевая кислота

В приведенном примере диссоциированная часть воды, взаимодействуя с ортоклазом, отщепляет от него калий, который замещается водородом и одновременно образуется щелочь КОН. Образующаяся щелочь растворяет часть кремнезема, а затем взаимодействует с углекислотой по схеме:

Н₂О ·А1₂О₃ ·6Si О₂ + 2KOH + Н₂СО₃ + nН₂О → Н₂О ·А1₂О₃ ·2Si O₂ + 4SiO₂·nН₂О + К₂СО₃ + 2Н₂О

Каолин   Поташ

В результате реакции образуются каолин, водные растворы кремнезема и углекислого калия. Каолин – глина белого цвета, состоящая из мелких чешуек размером менее 0,001 мм, обладает способностью впитывать воду и удерживать в поглощенном состоянии катионы К⁺, Са²*, Mg²⁺ и Н⁺. При дальнейшем выветривании в условиях жаркого климата каолин распадается на гидроокиси железа, алюминия и водорастворимую кремнекислоту.

Кремнезем при незначительной концентрации в воде осаждается, образуя фракцию пыли, а раствор К₂СО₃ в воде диссоциирует на ионы К⁺ и СО₃²⁺|, причем К⁺ частично вымывается (в форме К₂СО₃), а частично поглощается образовавшимся каолином. При взаимодействии воды и углекислоты с другими алюмосиликатными минералами освобождаются Са²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺ и другие катионы.

Минералы, подвергающиеся химическому выветриванию, называются первичными. К ним относятся как простые соли, так и основная часть минералов магматических пород: кварц, полевые шпаты, роговые обманки и т. д. Вторичные минералы – продукты химического выветривания первичных минералов. Они могут быть как простыми, так и сложными соединениями.

Особое значение имеют вторичные глинистые минералы – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды. Это чаще всего глины с мелкими плоскими кристаллами, имеющими размер около 0,001 мм и обладающими отрицательным зарядом. Малый размер частиц обусловливает возникновение таких свойств, как вязкость, липкость, набухание и способность к обменным реакциям.

При химическом выветривании одновременно образуются водорастворимые соединения, в частности, углекислые соли К₂СО₃, СаСО₃, MgCO₃.

В водном растворе минералов NaCl, MgCl₂ и др. возникают обменные реакции с образованием вторичных водорастворимых минералов. Поэтому такие минералы, как кальцит, гипс, сода, галит, могут быть и первичного и вторичного происхождения.

К наиболее распространенным вторичным минералам относятся: 1) минералы простых солей: кальцит, магнезит, галит, гипс, сода и др.; 2) минералы окислов и гидроокислов – аморфный кремнезем (SiO₂·nH₂O), гидроокислы алюминия (А1₂О₃·nН₂О), железа (Fе₂О₃·nН₂О лимонит, гетит), гидроокиси марганца (Мn₂О·nН₂О – пиролюзит, псиломелан и др.); 3) глинистые минералы – каолин, галлуазит, монтмориллонит, гидрослюды (иллит) и др.

Биологическое выветривание – это процесс изменения горных пород под влиянием организмов, продуктов их жизнедеятельности и продуктов разложения органических веществ.

При физическом и химическом выветриваниях все простые соли вымываются водой и уносятся сначала в реки, а затем в моря и океаны. При биологическом выветривании растения и микроорганизмы избирательно поглощают часть водорастворимых солей, закрепляя их в форме органического вещества.

Разрушение горных пород происходит под влиянием различных ферментов, имеющих кислую или щелочную реакцию, органических кислот и оснований. Так, некоторые силикатные бактерии, выделяя слизистые образования, разрушают полевые шпаты. Нитрифицирующие бактерии способны выделять азотную  кислоту, серобактерии – серную. Диатомовые водоросли извлекают из алюмосиликатов кремнезем для построения скелета своего тела. Лишайники воздействуют на горные породы с помощью сильных органических кислот. Корни древесных и кустарниковых растений оказывают существенное физическое расклинивающее действие на горные породы. При разложении растительных остатков образуется значительное количество кислот и солей, также вступающих в различные реакции с горными породами.

Таким образом, при биологическом выветривании происходит физическое разрушение и дробление горных пород и минералов, а также их химическое преобразование, т.е. осуществляется их биохимическое разложение с образованием вторичных минералов и комплексных органо-минеральных соединений, большая часть которых закрепляется в верхних слоях почв.Биологическое выветривание относится к почвообразовательным процессам.

Под влиянием всех процессов выветривания образуется более или менее мощный слой коры выветривания, или рухляк выветривания, который может состоять из крупных обломков первичных минералов и горных пород, очень мелких частиц вторичных глинистых минералов, окислов и гидроокисей, минералов, находящихся в промежуточных стадиях разложения. Наиболее устойчив из них кварц, наименее устойчивы — простые соли.

В результате выветривания из кислых, насыщенных кварцем пород (кварциты, кварц, вулканическое стекло) образуются пески, из алюмосиликатов (слюд, полевых шпатов, авгитов и роговых обманок) – глины. Поэтому при выветривании гранитов образуется смесь песка и глины –суглинки. Часть продуктов выветривания переносится водой и ветром.

Продукты выветривания, не подвергшиеся переносу и оставшиеся на месте своего образования, называют элювием (от лат. eluo  – «вымываю»).  Элювиальные отложения формируются на горизонтальных или слабонаклонных поверхностях. В геологии, элювиальные отложения – это то, что осталось на месте в результате выветривания, а унесенный материал рассматривается как часть другого процесса

По сравнению с твердыми породами в рухляке выветривания появляются новые свойства: водо- и воздухопроницаемость, способность удерживать воду и некоторые элементы питания, а глины, кроме того, способны обменивать свои катионы К⁺, Са²+, Mg²⁺, F³⁺, H¹⁺ на катионы водного раствора. Под влиянием биологических процессов выветривания накапливаются органические и органо-минеральные соединения, которые обеспечивают минимальное первичное плодородие рухляка.

9. Что такое биологический и геологический круговорот?

Биологический и геологический круговороты.

            Процессы  фотосинтеза   органического   вещества   из   неорганических компонентов продолжается миллионы лет, и за такое время химические  элементы должны были перейти из одной формы в  другую.  Однако  этого  не  происходит благодаря их круговороту в биосфере. 

            Ежегодно  фотосинтезирующие  организмы усваивают около 350 млрд т углекислого газа, выделяют в атмосферу около  250 млрд т кислорода и расщепляют 140 млрд т воды,  образуя  более  230  млрд  т органического вещества (в пересчёте на сухой вес).

            Громадные количества  воды  проходят  через  растения  и  водоросли  в процессе обеспечения транспортной функции и испарения. Это приводит к  тому, что вода поверхностного слоя океана фильтруется планктоном  за  40  дней,  а вся остальная вода океана –  приблизительно  за  год.  Весь  углекислый  газ атмосферы  обновляется за несколько  сотен  лет,  а  кислород  за  несколько тысяч лет. Ежегодно фотосинтезом в круговорот включается 6  млрд  т   азота, 210 млрд т фосфора и большое количество  других  элементов  (калий,  натрий, кальций, магний,  сера,  железо  и  др.).  Существование  этих  круговоротов придаёт экосистеме определённую устойчивость.

            Различают два основных круговорота: большой  (геологический)  и  малый (биотический).

            Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет,  заключается  в  том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты  выветривания  (в  том числе растворимые в воде питательные  вещества)  сносятся  потоками  воды  в Мировой океан, где  они  образуют  морские  напластования  и  лишь  частично возвращаются  на  сушу  с  осадками.  Геотектонические  изменения,  процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и  океанов  в течение  длительного  времени  приводят  к  тому,  что   эти   напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

            Малый круговорот (часть большого) происходит на  уровне  экосистемы  и состоит в том, что питательные вещества, вода  и  углерод  аккумулируются  в

веществе растений, расходуются на построение тела и  на  жизненные  процессы как самих этих растений, так и других  организмов  (как  правило  животных), которые поедают эти растения (консументы).  Продукты  распада  органического вещества под действием  деструкторов  и  микроорганизмов  (бактерии,  грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных  растениям  и вовлекаемых ими в потоки вещества.

            Круговорот  химических   веществ   из   неорганической   среды   через растительные  и  животные  организмы  обратно  в  неорганическую   среду   с использованием солнечной энергии и  энергии  химических  реакций  называется биогеохимическим циклом. В такие циклы вовлечены практически все  химические элементы и прежде всего те, которые участвуют  в  построении  живой  клетки.

            Так,  тело  человека  состоит  из  кислорода  (62,8%),  углерода   (19,37%),

водорода (9,31%), азота (5,14%), кальция  (1,38%),  фосфора  (0,64%)  и  ещё примерно из 30 элементов.

 

11. Что такое рельеф? Какие формы рельефа выделяют по размеру?

Рельеф (фр. relief, от лат. relevo — поднимаю) — совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Слагается из положительных (выпуклых) и отрицательных (вогнутых) форм. Рельеф образуется главным образом в результате длительного одновременного воздействия на земную поверхность эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов. Рельеф изучает геоморфология. Основными формами рельефа являются гора, котловина, хребет, лощина. На крупномасштабных топографических и спортивных картах рельеф изображают изогипсами — горизонталями, числовыми отметками и дополнительными условными знаками. На мелкомасштабных топографических и физических картах рельеф обозначается цветом (гипсометрической окраской с четкими или размытыми ступенями) и отмывкой. Денудационные равнины возникают на месте разрушенных гор. Аккумулятивные равнины образуются при длительном накоплении толщ рыхлых осадочных пород на месте обширных опусканий земной поверхности. Складчатые горы — поднятия земной поверхности, возникающие в подвижных зонах земной коры, чаще всего на краях литосферных плит. Глыбовые горы возникают в результате образования горстов, грабенов и перемещения участков земной коры по сбросам. Складчато-глыбовые горы появились на месте участков земной коры, перетерпевших в прошлом горообразование, превращение в денудационную равнину и повторное горообразование. Вулканическое горы образуются при извержении вулканов. Релье́ф — вид изобразительного искусства, один из основных видов скульптуры, в котором всё изображаемое создаётся с помощью объёмов, выступающих над плоскостью фона. Выполняется с применением сокращений в перспективе, обыкновенно рассматривается фронтально. Рельеф таким образом противоположен круглой скульптуре. Фигурное или орнаментальное изображение выполняется на плоскости из камня, глины, металла, дерева с помощью лепки, резьбы и чеканки. В зависимости от назначения различаются архитектурные рельефы (на фронтонах, фризах, плитах) . Виды рельефа: Барельеф (фр. bas-relief — низкий рельеф) — вид скульптуры, в котором выпуклое изображение выступает над плоскостью фона, как правило, не более чем на половину объёма. Горельеф (фр. haut-relief — высокий рельеф) — вид скульптуры, в котором выпуклое изображение выступает над плоскостью фона более чем на половину объема. Контррельеф (от лат. contra — против и «рельеф» ) — вид углублённого рельефа, представляющий собой «негатив» барельефа. Применяется в печатях и в формах (матрицах) для создания барельефных изображений и инталий. Койланаглиф (или en creux (анкрё)) — вид углублённого рельефа, т. е. вырезанный на плоскости контур. В основном, применялся в архитектуре Древнего Египта, а также в древневосточной и античной глиптике [1].

12 Почвообразовательный процесс. Сущность процесса. Стадии почвообразовательного процесса?

Почвообразовательный процесс - Развитие почвы из горной породы совершается под влиянием одновременно протекающих на земной поверхности процессов выветривания и почвообразования. При выветривании горная порода из сплошной превращается в рыхлую породу, представляющую собой пористое тело, обладающее большой проницаемостью и ничтожной влагоемкостью. Выделяющиеся в процессе выветривания растворимые соединения элементов минерального питания растений поступают в большой геологический круговорот веществ в природе (между сушей и океаном) и уносятся вместе с атмосферными осадками в реки и моря. Таким образом, конечный продукт выветривания - так называемая почвообразующая, или материнская, порода - не обладает большой и устойчивой влагоемкостью, элементы зольной пищи растений из нее совершенно вымыты, кроме того, там нет азота. Процесс почвообразования - это биологический процесс, возникающий и развивающийся только под воздействием живых организмов, главным образом высших растений и микроорганизмов. Корни поселившихся в горной породе растений, проникая на значительную глубину и охватывая большой объем, извлекают из почвы рассеянные элементы зольного питания (фосфор, серу, кальций, магний, калий и др.) и азот, появление которого в породе вызвано результатом жизнедеятельности микроорганизмов. Используя углекислоту воздуха, воду, зольные элементы, азот и лучистую энергию солнца, растения синтезируют органическое вещество. Остатки отмерших растений, содержащие зольные элементы, откладываются на поверхности породы и в ее верхнем слое. Они служат источником пищи и энергии для микроорганизмов. В процессе микробного разложения одна часть органических остатков превращается в новые органические вещества - гумусовые, которые медленно разрушаются микроорганизмами, накапливаясь в верхнем слое породы, другая часть минерализуется, освобождая элементы азотного и зольного питания. Последние переходят в раствор, образуя новые, менее подвижные соединения с минеральной частью породы и гумусовыми веществами, и поглощаются корнями новых поколений растений. Таким образом, в результате почвообразовательного процесса рассеянные в породе зольные элементы, а также азот под воздействием высших растений и микроорганизмов концентрируются, проходят ряд биохимических превращений и в новой, менее подвижной форме накапливаются в верхнем слое породы. Следовательно, между растениями и горными породами, превращающимися в почвы, возникает круговорот зольных элементов и азота, вследствие которого в верхнем слое породы происходит постепенное накопление одного из факторов почвенного плодородия - элементов минерального питания Основные процессы, способствующие превращению горной породы в почву, следующие:

1. выветривание горной породы и минералов, приводящее к образованию новых минералов и освобождению в доступной форме элементов зольного питания растений;

2. извлечение из материнской горной породы, а в дальнейшем из почвы элементов питания;

3. синтез и накопление в верхних слоях породы остатков растений и животных, минерализация и превращение их в гумусовые вещества (гумификация), сопровождающиеся освобождением и аккумуляцией элементов зольного и азотного питания;

Стадии и общая схема почвообразования

Общая схема почвообразовательного процесса рассматривает сложную картину и последовательные стадии формирования почвы. Наиболее важные слагаемые почвообразовательного процесса: превращение (трансформация) минералов горной породы, из которой образуется почва, а в дальнейшем и :самой почвы; накопление в ней органических остатков и их постепенная трансформация; взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органо-минеральных соединений; накопление (аккумуляция) в верхней части почвы ряда биофильных элементов, и прежде всего элементов питания; передвижение (миграция) продуктов почвообразования с током влаги в профиле почвы и по ее поверхности и др.[ ...]

Проявление этих слагаемых почвообразовательного процесса на разных этапах возникновения и развития почвы имеет свои особенности, что позволяет говорить о ряде стадий развития почвообразовательного процесса. Генезис любой почвы состоит, как минимум, из трех последовательных стадий.[ ...]

Рассмотрим в общем виде каждую из этих стадий.[ ...]

Уже на начальной стадии функционирования экосистем в них складывается биологический круговорот с характерными для него повторяющимися процессами продуцирования биомассы, ее отмирания с частичным поступлением органических остатков в поверхностный слой материнской породы, разложением органических остатков, избирательным биологическим поглощением элементов минерального питания из исходного субстрата и другими процессами, протекающими при участии автотрофных и гетеротрофных организмов, составляющих биоценоз. Однако на данной стадии почвообразования характерной чертой биологического круговорота является его незначительный объем, вызванный низкой биологической продуктивностью пионерных наземных экосистем, заселенных преимущественно различными видами низших растений (грибы, бактерии, водоросли, лишайники).[ ...]

А. А. Роде) или элементарными почвенными процессами первого порядка (термин И. П. Герасимова).[ ...]

На начальной стадии почвообразования эти процессы могут, вероятно, протекать в какой-то мере независимо друг от друга. Они еще не связаны в единую систему процессов, составляющих биогеохимический круговорот.[ ...]

Стадия развития почвы. Основная причина перехода к данной стадии заключается, по-видимому, в значительном возрастании биопродуктивности наземных экосистем и объема биологического круговорота вследствие значительного расширения масштабов деятельности высших растений. В результате биологического поглощения и трансформации веществ в организмах элемент возвращается в почву в составе качественно иных соединений, которых никогда не было в исходной породе и которые по своим свойствам, прежде всего растворимости, становятся значительно более доступными для последующих поколений живых организмов почвы и растений, что создает основу для расширения объема биологического круговорота на данной стадии. При этом обратного процесса формирования исходных форм соединений в большинстве случаев не происходит.[ ...]

На данной стадии почвообразования формируется определенный фонд лабильных веществ, называемый резервным фондом, в котором содержание доступных для организмов элементов в несколько раз превышает возможное единовременное содержание этих элементов в биоте, соответственно называемое обменным фондом. Для различных биогеоценозов и почв характерны свои соотношения между фондами.[ ...]

Итог биологической трансформации фосфатов горных пород — формирование фонда минеральных и минеральноорганических соединений почвенных фосфатов, относительно более доступных для растений, чем исходные формы.[ ...]

В результате трансформации почвенных минералов и вовлечения в биологический круговорот катионов различных металлов, а также азота в почвах формируется состав обменно-сорбированных катионов, включающий калий, кальций, аммоний, магний, марганец и другие необходимые для растений макро- и микроэлементы.[ ...]

13. Климат – как фактор почвообразования?

Климат. С этим фактором почвообразования связано поступление в почву воды, необходимой для жизнирастений и для растворения минеральных питательных веществ. От климата зависит активность биологических процессов. Количество солнечной энергии, попадающей на земную поверхность, возрастает от полюсов к экватору.

Большое значение имеют такие элементы климата, как атмосферные осадки, испарение и температура. Атмосферные осадки, выпадающие на земную поверхность, расходуются на испарение, фильтрацию в нижние горизонты, стекание по склонам, рост и развитие растений. При этом растворенные вещества и механические частицы передвигаются с водой как по поверхности почвы, так и по ее вертикальному профилю.

В процессе обмена тепла и влаги между почвой и атмосферой устанавливается определенный гидротермический режим почвы. В каждой природной зоне климат характеризуется температурными условиями и увлажнением (это подробнее рассмотрено в части II). Выделение термических групп климатов основано на показателях суммы температур выше 10 °С за вегетационный период: холодные — 600 °С, холодно-умеренные — 600...2000 °С, тепло-умеренные — 2000...3800 °С, теплые — 3800...8000 °С, жаркие — более 8000 °С. Эти группы климатов располагаются в виде широтных поясов.

По условиям увлажнения выделяют шесть групп климатов: очень влажные — коэффициент увлажнения более 1,33, влажные — 1,33...1,00, полувлажные — 1,00...0,55, полусухие — 0,55...0,33, сухие — 0,33...0,12, очень сухие — менее 0,12.

Коэффициент увлажнения — это отношение среднемноголетнего количества осадков за год, мм, к испаряемости (испарение с открытой водной поверхности), мм.

От температуры и условий увлажнения зависят скорость химических и биохимических процессов, выветривания, биологическая продуктивность растений и др. На формирование почв влияет распределение осадков по сезонам года, а также континентальность климата. Суровость зимы, мощность снегового покрова и сила ветра оказывают влияние на почвообразовательный процесс преимущественно через растительность и биологические почвенные процессы.

13. Рельеф – как фактор почвообразования?

Рельеф. Роль рельефа в почвообразовательном процессе проявляется в перераспределении и различном количестве тепла, поступающего на склоны разной экспозиции. Рельеф влияет на относительный возраст почв, так как в различных условиях почвообразовательный процесс может протекать с разной скоростью. Так, в лесостепной зоне, а также в горах на северных склонах часто растет лес и образуются дерново-подзолистые или серые лесные почвы. На южных склонах, покрытых травянистой растительностью, формируются степные черноземы или даже каштановые почвы. Южные склоны всегда более теплые и сухие, чем северные, поэтому на склонах разной экспозиции создаются неодинаковые условия почвообразования.

Почвообразующие породы. В одних и тех же природных условиях, но на различных материнских породах могут формироваться разные почвы. Это обусловлено тем, что почва наследует от почвообразующей породы гранулометрический, минералогический и химический составы, а также физические свойства. От материнских пород зависят биологическая продуктивность, скорость разложения растительных остатков и образование гумуса. Так, в таежно-лесной зоне на алюмосиликатной морене формируются малоплодородные подзолистые почвы, а на карбонатной морене — почвы с высоким плодородием, имеющие хорошо развитый гумусовый горизонт. В южных зонах на засоленных породах образуются солончаки и солонцы.

13. Перечислите основные типы почвообразования?

В природе все факторы почвообразования тесно взаимосвяза­ны, действуют совместно, обусловливая направленность и интен­сивность этого процесса.

Почвообразование — сложный комплекс взаимосвязанных и вза­имообусловленных химических, физических, биологических явле­ний и процессов превращения и перемещения веществ и энергии.

Синтез и распад органических и минеральных соединений, их вымывание и аккумуляция, поступление и расход влаги и тепла и т. д. — первичные слагающие почвообразования; их называют эле­ментарными почвообразовательными процессами, почвообразо­вательными микропроцессами, частными почвообразовательными процессами.

Распад и синтез органического вещества с накоплением энерге­тического материала — первая особенность почвообразования, во многом определяющая основное отличительное свойство почвы — ее плодородие.

Процессы разложения и выветривания приводят к образова­нию растворимых соединений и нерастворимого остатка. Раство­римые соединения вымываются вниз тем глубже, чем больше их растворимость и чем глубже проникают воды атмосферных осад­ков. Нерастворимые вещества накапливаются в местах их образо­вания. Такое перемещение продуктов разложения и выветривания в почвенной толще — вторая особенность образования почвенного тела. Из почвы могут вымываться не только растворимые соедине­ния, но и коллоидное вещество, причем либо при недостатке коагуляторов в верхних слоях почвы, либо под влиянием защитных коллоидов.

Дополняя и сменяя друг друга, неоднородные, противополож­ные по направленности, различные по интенсивности и длитель­ности воздействия частные (элементарные) почвообразовательные процессы слагаются в общий, основной, почвообразовательный процесс, продуктом которого является каждая почва с определен­ными профилем, составом, свойствами.

Частные (элементарные) почвообразовательные процессы оп­ределяются составом и жизнедеятельностью растительных и жи­вотных организмов (биосом), характером почвообразующих по­род, климатом и рельефом, продолжительностью действия самих процессов (фактор времени), т. е. установленными В. В. Докучае­вым пятью факторами и условиями почвообразования, и форми­руют в различных природно-климатических зонах типы почвооб­разования (основные направления почвообразовательного про­цесса).

Понятие о типе почвообразования было введено П. С. Коссовичем, представление о типах (направлениях) почвообразования раз­вито В. Р. Вильямсом, К. Д. Глинкой, В. Р. Гедройцем. В. Р. Вильямсом было высказано положение о едином почвообразовательном процессе. Изучению типов почвообразования большое значение придавали С. С. Неуструев и Г. Н. Высоцкий. Новые представления о почвообразовательном процессе и направлениях почвообразова­ния изложены в работах В. А. Ковды, А. А. Роде, И. П. Герасимова и М. Г. Глазовской, И. С. Кауричева, С. В. Зона, В. Д. Мухи.

Каждый тип почвообразования обусловливает формирование определенной гаммы однотипных почв, а частные почвообразова­тельные процессы участвуют в образовании всех типов почв. В этом и заключается единство почвообразовательного процесса. Следует отметить, что у почвоведов нет единого мнения о ти­пах почвообразования и общепринятого определения этого по­нятия. Одни ученые считают, что каждому типу почвы дол­жен соответствовать и тип почвообразования, другие — что ти­пов почвообразования значительно меньше, чем типов почв. Так, К. Д. Глинка, С. С. Неуструев выделяли пять типов почвооб­разования, В. Р. Гедройц — четыре, В. Кубиена — девять.

Все многообразие почв в природе — результат длительного ес­тественного развития основных почвообразовательных процес­сов — типов почвообразования, и прежде всего подзолистого, чер­ноземного, или дернового (гумусово-аккумулятивного), болотно­го (гидроморфного), солонцового (галогенного), латеритного (ферраллитного) и естественно-антропогенного (культурного).

Подзолистый процесс почвообразования. Развивается под воз­действием лесной (прежде всего хвойной) растительности в усло­виях влажного климата, особенно энергично на бескарбонатных материнских породах. Суть этого процесса заключается в интенсивном разрушении (гидролизе) минеральной части породы или почвенной массы, главным образом под влиянием органических кислот (типа фульвокислот), и в не менее интенсивном выносе образовавшихся подвижных продуктов из верхних горизонтов в нижние или за пределы почвенного профиля (при господстве про­мывного типа водного режима). Подвижные продукты почвообра­зования, выветривания и компоненты биологического круговоро­та (золи гумуса, кремнекислоты, гидроксиды железа и алюминия) частично закрепляются в почве, накапливаясь на разных глубинах и образуя новые коллоидно-дисперсные минералы, и формируют почвенный профиль.

Подзолистый процесс способствует образованию почв подзо­листого ряда, характеризующихся обедненностью верхних гори­зонтов коллоидами и накоплением в них аморфного кремнезема (элювиированные горизонты), ненасыщенностью коллоидного комплекса основаниями, в частности Са²⁺, кислой реакцией по­чвенного раствора, плохими физико-механическими свойствами, уплотнением иллювиальных горизонтов, обогащенных илистыми частицами, гидроксидами железа и алюминия.

Периодическое переувлажнение почвенной толщи и оглеение способствуют усилению подзолистого процесса.

Типичные представители почв данного типа почвообразова­ния — подзол и дерново-подзолистые, которые составляют основ­ной фон в почвенном покрове лесной зоны.

Черноземный, или дерновый (гумусово-аккумулятивный), процесс почвообразования. Протекает под влиянием многолетней травяни­стой растительности в условиях умеренного влажного климата, особенно энергично на рыхлых карбонатных горных породах (лёссах). Сущность этого процесса состоит в обогащении материнской геологической породы или почвенной толщи (особенно верхней части) специфическим органическим веществом — гумусом.

Умеренное увлажнение при непромывном типе водного режи­ма, характеризующееся чередованием нисходящих и восходящих токов почвенной влаги, приводит к равномерному пропитыванию толщи гумусом и выщелачиванию легкорастворимых соединений и карбонатов кальция. Последний вымывается из верхней части профиля, переходные к материнской породе горизонты обычно обогащены карбонатами кальция (СаСО₃), насыщенность колло­идного комплекса Са²⁺ и закрепление почвенных коллоидов (гли­ны и гумуса) благоприятствуют созданию агрономически ценной водопрочной зернисто-комковатой структуры. Разрушения мине­ральной части не наблюдается.

Таким образом, гумусово-аккумулятивный (дерновый) процесс приводит к формированию различных черноземных почв, харак­теризующихся высокой гумусированностью, насыщенностью кол­лоидного комплекса кальцием, нейтральной или близкой к ней реакцией почвенного раствора, благоприятными физико-механическими свойствами. Профиль этих почв представляет собой по­степенный переход от собственно гумусового горизонта к негумусированной материнской породе. Перераспределения коллоидов по профилю нет.

Представители почв данного типа почвообразования — черно­зем типичный мощный, широко распространенный в лесостепи, и чернозем обыкновенный, формирующийся в степной зоне.

Солонцовый (галогенный) процесс почвообразования. Развивает­ся под влиянием легкорастворимых солей, главным образом хло­ридов, сульфатов и карбонатов натрия, проявляется в различных природных зонах страны.

Классическая схема формирования почв солонцового комплек­са была предложена Гедройцем. Она предусматривает закономер­но сменяющие друг друга стадии: сначала возникает солончаковость, затем, при вымывании солей, — солонцеватость, при даль­нейшем промывании — осолодение (солончак —солонец — солодь). Однако такое чередование не является непременным условием развития почв галогенного (солонцового) ряда.

Засоление (солончаковость) — это накопление в почве легкора­створимых, особенно натриевых, солей (больше 0,1 % массы сухой почвы), источником которых служат минерализованные грунто­вые воды и засоленные материнские породы. От незаселенных со­лончаковые почвы отличаются повышенной концентрацией солей почвенного раствора и даже выделением их в виде прожилок, кри­сталлов, солевых выцветов, корок и пр. Различное по интенсивно­сти и качеству засоление угнетает рост и развитие растений, чем и объясняется низкое плодородие солончаков и солончаковых почв. Физико-механические свойства солончаковых почв обычно нельзя назвать неблагоприятными, так как почвенные коллоиды «коагулированы (несмотря на наличие в коллоидном комплексе обменно-поглощенного натрия) под влиянием высокой концент­рации солей в почвенном растворе, реакция которого зависит от состава солей. Профиль солончаковой почвы сохраняет в основ­ном строении профиль первичной (образовавшейся до засоления) почвы.

Солонцеватость (осолонцевание) заключается в коренном изме­нении структурного состояния всей почвенной толщи в связи с диспергацией почвенных коллоидов (гумуса и глины) под воз­действием обменно-поглощенного натрия и при понижении кон­центрации легкорастворимых солей в почвенном растворе (рассо­ление). Диспергация гумуса и глины приводит к разрушению структурных агрегатов. Осолонцованная почвенная масса может стать полностью бесструктурной: поглощая много воды и сильно набухая, она становится вязкой, при высыхании сильно растрес­кивается, образуя большие, очень плотные глыбы. Солонцы и со­лонцеватые почвы характеризуются плохими физико-механичес­кими свойствами, наличием катионов Na⁺ в коллоидном комплексе (больше 5 % емкости поглощения), щелочной реакцией по­чвенного раствора. Профиль солонцовых почв четко разделен на горизонты коллоидного элювия и иллювия, причем иллювиаль­ные горизонты развиты особенно хорошо. В нижней части профи­ля часто содержатся соли.

Осолодение — процесс интенсивного разрушения (гидролиза) почвенной массы при замене обменно-поглощенного натрия (Na⁺) в коллоидном комплексе ионом водорода (Н⁺) и выщелачи­вания продуктов разрушения. Развивается при застаивании воды на поверхности почвы, особенно интенсивно в различных замкну­тых понижениях (западинах, подах), где анаэробные условия и оглеение усиливают процессы разрушения. Источником иона водо­рода служит вода, диссоциирующая, хотя и слабо, на ионы Н₃О⁺ и ОН~. Образовавшиеся солоди и осолоделые почвы имеют оглеенный профиль с хорошо развитыми гумусово-элювиальным и элю­виальным горизонтами. Наряду с катионами Са²⁺ и Mg²⁺ в колло­идном комплексе почв содержатся ионы Na⁺ и Н⁺. Реакция по­чвенного раствора в верхней части профиля кислая, с глубиной она может переходить в нейтральную и даже щелочную.

Почвы галогенного (солонцового) ряда встречаются в разных зонах, но наиболее широко они распространены в южной степи, в зонах полупустынь и пустынь.

Болотный (гидроморфный) процесс почвообразования. Развивает­ся под влиянием болотной (главным образом моховой и осоковой) растительности в условиях постоянного избыточного увлажнения, вызывающего оглеение и накопление слаборазложившихся орга­нических остатков в виде торфа. Переувлажнение почвенной тол­щи препятствует проникновению в почву свободного кислорода воздуха, что обусловливает развитие анаэробных бактерий, ис­пользующих органическое вещество как энергетический материал и усваивающих кислород из различных окисных соединений, ко­торые переходят в закисные формы. Этот процесс раскисления (восстановления) почв называется оглеением, а образовавшаяся обогащенная закисными соединениями масса — глеем, который имеет оливковую, сизую или синеватую окраску благодаря нали­чию закисного железа. Анаэробные условия способствуют также накоплению и консервированию органического вещества, что обусловливает наличие в почве больших запасов главнейших пи­тательных веществ — азота и фосфора. К типичным представите­лям почв, сформировавшихся в результате болотного процесса почвообразования, относятся торфяники, болотные и торфяно-болотные, характерные для таежно-лесной зоны, пойм рек, пере­увлажненных территорий.

Латеритный процесс почвообразования. Развивается в условиях теплого и достаточно влажного климата (тропики, субтропики), где интенсивные процессы выветривания материнских геологи­ческих пород и почвообразования приводят, с одной стороны, к выщелачиванию кремнезема, а с другой — к высвобождению и на­коплению полутораоксидов железа и алюминия, а также форми­рованию глинных минералов типа каолинита.

Под воздействием латеритного процесса почвообразования фор­мируются разнообразные почвы, главным образом аллитного, ферраллитного, ферритного и ферросиаллитного состава, — от крас­ноземов и желтоземов до типичных ферраллитных почв влажных тропиков.

Естественно-антропогенный процесс почвообразования. Выделен в качестве самостоятельного В. Д. Мухой; имеет четко выражен­ные общие закономерности своего развития и зональные особен­ности проявления.

Описанные почвообразовательные процессы, их различные со­четания определяют многообразие почв в природе.

13.  Назовите элементарные почвенные процессы?

Элементарные почвообразовательные процессы

Почвообразовательный процесс на поверхности земли протекает под влиянием огромного разнообразия сочетаний факторов почвообразования, что приводит к разнообразию типов почвообразования и соответствующих им почв. В то же время в различных почвах повторяются одни и те же процессы, однокачественные по существу, но различающиеся по интенсивности и в деталях своего проявления. Примером таких процессов может служить накопление в почве гумуса (гумусонакопление), проявляющееся во всех почвах, хотя и на разных качественном и количественном уровнях. Другим примером может служить процесс рассоления – вынос нисходящими токами воды легкорастворимых солей из профиля изначально засоленной почвы. Важно подчеркнуть, что эти процессы являются специфическими почвенными процессами.

Такие общие для разных типов почвообразования процессы получили название элементарных почвообразовательных процессов. Эти процессы являются довольно сложными по своей природе, и понятие «элементарный» не следует трактовать буквально. Список этих процессов в настоящее время нельзя считать завершенным, как нельзя считать полностью установленными методологию и критерии их выделения. Однако сам принцип расчленения общего процесса почвообразования на составляющие является вполне правомерным и перспективным. В настоящее время выделено несколько десятков элементарных почвообразовательных процессов. Основные из них представлена ниже.

1. Биогенно-аккумулятивные процессы – процессы, протекающие в почве под непосредственным влиянием живых организмов, их остатков и их продуктов жизнедеятельности (подстилкообразование, торфообразование, гумусообразование, гумусонакопление).

2. Гидрогенно-аккумулятивные процессы – процессы, связанные с современным или прошлым влиянием грунтовых вод на почвообразование (засоление, загипсовывание, окарбоначивание  (обызвесткование), оруднение, окремнение, латеритизация, плинтификация, олуговение, тирсификация, кольматаж).

3. Элювиальные процессы   – процессы, связанные с разрушением или преобразованием почвенного материала в элювиальном горизонте с выносом из него продуктов разрушения или трансформации нисходящими потоками воды либо латеральными (боковыми). В результате этого элювиальный горизонт становится обедненными теми или иными соединениями и относительно обогащенными оставшимися на месте соединениями или минералами (выщелачивание, оподзоливание, лессовирование, псевдооподзоливание, псевдооглеение, осолодение, сегрегация, отбеливание, ферролиз, элювиально-гумусовый процесс, Al-Fe-гумусовый процесс, коркообразование).

4. Иллювиально-аккумулятивные процессы – процессы аккумуляции веществ в средней или нижней части профиля элювиально-дифференцированных почв. Включают в себя процессы отложения, трансформации и закрепления вынесенных из элювиального горизонта соединений. Каждому элювиальному процессу может соответствовать свой иллювиальный процесс, если элювиирование не идет за пределы почвенного профиля. (Глинисто-иллювиальный процесс, гумусо-иллювиальный процесс, железисто-иллювиальный процесс, алюмогумусо-иллювиальный процесс, железистогумусо-иллювиальный процесс, Al-Fe-гумусоилювиальный процесс, подзолисто-иллювиальный процесс, карбонатно-иллювиальный процесс, солонцово-иллювиальный процесс).

5. Метаморфические процессы – процессы трансформации породообразующих минералов in situбез элювиально-иллювиального перераспределения компонентов в почвенном профиле  (сиаллитизация (оглинивание), монтмориллонитизация, гумуссиаллитизация, ферраллитизация, ферсиаллитизация, рубефикация (ферритизация), ожелезнение, оглеение, оливизация, слитизация, оструктуривание, отвердевание, мраморизация).

6. Педотурбационные процессы (педотурбации ) – группа процессов механического перемешивания почвенной массы под влиянием разнообразных факторов и сил  (самомульчирование, растрескивание, криотурбация, вспучивание, пучение, биотурбация, ветровальная педотурбация, гильгаиобразование, агротурбация).

 7 . Деструктивные процессы – процессы, ведущие к разрушению почвы как природного тела и в конечном итоге к уничтожению ее  (эрозия, дефляция, стаскивание, погребение).

Словарь

Аллювий, аллювиальные отложения (от лат. alluvio – нанос) –  геологические отложения водных потоков (рек, ручьев), слагающие речные террасы; состоят из окатанного и сортированного обломочного материала (галечника, гравия, песка и др.)

 Делювий (от лат. deluere – смывание) –  геологические продукты выветривания горных пород, перемещенные вниз по склону гор и возвышенностей под влиянием силы тяжести, дождевых и талых вод.

Иллювий (от лат. illuvies –  разлив, намывная грязь), минеральные и органические вещества, выщелоченные дождевыми водами из верхней части почвы и отложенные в её нижней части (иллювиальном горизонте). Иллювий состоит в зависимости от типа почвы из гумуса, гидроокислов железа, карбонатов, гипса

Элювий (от лат. eluere – вымывать, смывать)–  геологические продукты выветривания пород, остающиеся на месте своего первоначального образования; представляют собой несортированную механическую смесь угловатых частиц и обломков пород различного размера, постепенно переходящую в коренные (материнские) породы.

13. Биологический фактор? Почему он имеет основное значение в почвообразовании?

Биологический фактор почвообразования - В почвообразовании участвуют три группы организмов - зеленые растения, микроорганизмы и животные, составляющие сложные биоценозы. Растительность. Растения являются единственным первоисточником органических веществ в почве. Основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ - синтез биомассы за счет углекислого газа атмосферы, солнечной энергии, воды и минеральных соединений, поступающих из почвы. Биомасса растений в виде корневых остатков и наземного опада возвращается в почву. Характер участия зеленых растений в почвообразовании различен и зависит от типа растительности и интенсивности биологического круговорота (табл. 5.1). Все живые организмы на Земле образуют биологические сообщества (ценозы) и биологические формации, с которыми неразрывно связаны процессы образования и развития почв, Учение о растительных формациях с точки зрения почвоведения было разработано В. Р. Вильямсом. В качестве основных критериев для разделения растительных формаций им были приняты такие показатели, как состав растительных группировок, особенности поступления в почву органического вещества и характер его разложения под воздействием микроорганизмов при различном соотношении аэробных и анаэробных процессов. В настоящее время при изучении роли растительных ценозов в почвообразовании дополнительно учитывается характер и интенсивность биологического круговорота веществ; Это позволяет расширить учение о растительных формациях с точки зрения почвоведения и дать более детальное их разделение. Согласно Н. Н. Розову, различают следующие основные группы растительных формаций:

1. деревянистая растительная формация: таежные леса, широколиственные леса, влажные субтропические леса и ливневые тропические леса;

2. переходная деревянисто - травянистая растительная формация: ксерофитные леса, саванны;

3. травянистая растительная формация: суходольные и заболоченные луга, травянистые прерии, степи умеренного пояса, субтропические кустарниковые степи;

4. пустынная растительная формация: растительность суббореального, субтропического и тропического почвенно - климатических поясов;

5. лишайниково - моховая растительная формация: тундра, верховые болота.

Для каждой группы растительных формаций, а внутри группы для каждой формации характерен определенный биологический цикл превращения веществ в почве. Он зависит от количества и состава органического вещества, а также от особенностей взаимодействия продуктов распада с минеральной частью почвы. Поэтому различия в растительности являются главной причиной почвенного многообразия в природе. Так, под широколиственным лесом и лугово - степной растительностью в одинаковых условиях климата и рельефа и на одних и тех же породах будут формироваться разные почвы. Лесная растительность - это многолетняя растительность, поэтому ее остатки поступают в основном на поверхность почвы в виде наземного опада, из которого формируется лесная подстилка. Водорастворимые продукты разложения поступают в минеральную толщу почвы. Особенностью биологического круговорота в лесу является длительная консервация значительного количества азота и зольных элементов питания растений в многолетней биомассе и выключение их из ежегодного биологического круговорота. В различных природных условиях формируются разные типы леса, что и определяет характер почвообразовательного процесса, а следовательно, и тип формирующихся почв. Травянистая растительность образует в почве густую сеть тонких корней, переплетающих всю верхнюю часть почвенного профиля, биомасса которых обычно превышает биомассу наземной части. Поскольку наземная часть травянистой растительности отчуждается человеком и поедается животными, то основным источником органического вещества в почве под травянистой растительностью являются корни. Корневые системы и продукты их гумификации оструктуривают верхнюю корнеобитаемую часть профиля, в которой постепенно формируется гумусовый горизонт, богатый элементами питания. Интенсивность процессов определяется природными условиями, так как в зависимости от типа травянистых формаций количество образующейся биомассы и интенсивность биологического круговорота различны. Поэтому в разных природных условиях под травянистой растительностью образуются различные почвы. Мохово - лишайниковая растительность характеризуется тем, что при большой влагоемкости имеет малую активность в биологическом круговороте. Это является причиной консервации отмирающих растительных остатков, которые при достаточной и избыточной влажности превращаются в торф, а при постоянном иссушении легко развеваются ветром. Микроорганизмы. (Роль микроорганизмов в почвообразовании не менее значительна, чем роль растений. Несмотря на малые размеры, они в силу своей многочисленности имеют огромную суммарную поверхность и потому активно соприкасаются с почвойу По данным Е. Н. Мишустина, на 1 га пахотного слоя почвы площадь активной поверхности бактерий достигает 5 млн м². Вследствие кратковременности жизненного цикла и высокой размножаемости микроорганизмы сравнительно быстро обогащают почву значительным количеством органического вещества) По подсчетам И. В. Тюрина, ежегодное поступление в почву сухого микробного вещества может составлять 0,6 тга. (Эта биомасса, богатая протеинами, содержащая много азота, фосфора, калия, имеет большое значение для почвообразования и формирования плодородия почвы. Микроорганизмы являются тем активным фактором, с деятельностью которого связаны процессы разложения органических веществ и превращения их в почвенный перегной. Микроорганизмы осуществляют фиксацию атмосферного азота. Они выделяют ферменты, витамины, ростовые и другие биологические вещества. От деятельности микроорганизмов зависит поступление в почвенный раствор элементов питания растений, а следовательно, плодородие почвы. Наиболее распространенным видом микроорганизмов почв являются бактерии. Их количество колеблется от нескольких сотен тысяч до миллиардов в 1 г почвы. В зависимости от способа питания бактерии подразделяют на гетеротрофные и автотрофные. Гетеротрофные бактерии используют углерод органических соединений, разлагая органические остатки до простых минеральных соединений. Автотрофные бактерии усваивают углерод из углекислоты воздуха и окисляют недоокисленные минеральные соединения, образующиеся в процессе деятельности гетеротрофов. По типу дыхания бактерии делят на аэробные, развивающиеся при наличии молекулярного кислорода, и анаэробные, не требующие для своей эволюции свободного кислорода. Подавляющее большинство бактерий лучше всего развивается при нейтральной реакции среды. В кислой среде они малодеятельны. Актиномицеты (плесневидные бактерии, или лучистые грибы) содержатся в почвах в меньших количествах, чем другие бактерии; однако они очень разнообразны, и им принадлежит важная роль в почвообразовательном процессе. Актиномицеты разлагают клетчатку, лигнин, перегнойные вещества почвы, участвуют в образовании гумуса. Они лучше развиваются в почвах с нейтральной или слабощелочной реакцией, богатых органическим веществом и хорошо обрабатываемых. Грибы - сапрофиты - гетеротрофные организмы. Они встречаются во всех почвах. Имея ветвящийся мицелий, грибы густо переплетают органические остатки в почве. В аэробных условиях они разлагают клетчатку, лигнин, жиры, белки и другие органические соединения. Грибы участвуют в минерализации гумуса почвы. Грибы способны вступать в симбиоз с растениями, образуя внутреннюю или внешнюю микоризы. В этом симбиозе гриб получает от растения углеродное питание, а сам обеспечивает растение азотом, образующимся при разложении азотсодержащих органических соединений почвы. Водоросли распространены во всех почвах, главным образом в поверхностном слое. Содержат в своих клетках хлорофилл, благодаря которому способны усваивать углекислый газ и выделять кислород. Водоросли активно участвуют в процессах выветривания пород и в первичном процессе почвообразования. Лишайники в природе обычно развиваются на бедных почвах, каменистых субстратах, в сосновых борах, тундре и пустыне. Лишайник представляет собой симбиоз гриба и водоросли. Водоросль лишайника синтезирует органическое вещество, которое использует гриб, а гриб обеспечивает водоросли водой и растворенными в ней минеральными веществами. Лишайники разрушают породу биохимически - путем растворения и механически - при помощи гифов и слоевищ (тело лишайника), прочно срастающихся с поверхностью. С момента поселения лишайников на горных породах начинается более интенсивное биологическое выветривание и первичное почвообразование. Простейшие представлены в почве классами корненожек (амебы), жгутиковых и инфузорий. Они питаются преимущественно микроорганизмами, населяющими почву. Некоторые простейшие содержат диффузно растворенный в протоплазме хлорофилл и способны ассимилировать углекислоту и минеральные соли. Отдельные виды могут разлагать белки, углеводы, жиры и даже клетчатку. Вспышки деятельности простейших в почве сопровождаются уменьшением числа бактерий. Поэтому принято считать проявление активности простейших как показатель, отрицательный для плодородия. В то же время некоторые данные свидетельствуют, что в ряде случаев с развитием амеб в почве возрастает количество усвояемых форм азота. Микроорганизмы в почве образуют сложный биоценоз, в котором различные их группы находятся в определенных взаимоотношениях, меняющихся в зависимости от изменений условий почвообразования. На характер микробных биоценозов влияют условия водного, воздушного и теплового режимов почв, реакция среды (кислотная или щелочная), состав органических остатков и др. Так, с увеличением влажности почвы и ухудшением аэрации усиливается деятельность анаэробных микроорганизмов; с увеличением кислотности почвенного раствора угнетаются бактерии и активизируются грибы. Все группы микроорганизмов чутко реагируют на изменение внешних условий, поэтому в течение года их деятельность очень неравнозначна. При очень высоких и низких температурах воздуха биологическая деятельность в почвах замирает. (Регулируя условия жизнедеятельности микроорганизмов, можно существенно влиять на плодородие почвы. Обеспечивая рыхлое сложение пахотного слоя и оптимальные условия увлажнения, нейтрализуя кислотность почв, мы благоприятствуем развитию нитрификации и накоплению азота, мобилизации других элементов питания и в целом создаем благоприятные условия для развития растений.) Животные. Почвенная фауна довольно многочисленна и разнообразна, она представлена беспозвоночными и позвоночными животными. Наиболее активные почвообразователи из числа беспозвоночных - дождевые черви. Начиная с Ч. Дарвина, многие ученые отмечали их важную роль в почвообразовательном процессе. Дождевые черви распространены практически повсеместно как в окультуренных, так и в целинных почвах. Их количество колеблется от сотен тысяч до нескольких миллионов на 1 га. Перемещаясь внутри почвы и питаясь растительными остатками, дождевые черви активно участвуют в переработке и разложении органических остатков, пропуская через себя огромную массу почвы в процессе пищеварения. По данным Н. А. Димо, на поливных окультуренных сероземах черви выбрасывают ежегодно на поверхность площадью 1 га до 123 т переработанной почвы в виде экскрементов (копролитов). Копролиты представляют собой хорошо агрегированные комочки, обогащенные бактериями, органическим веществом и углекислым кальцием. Исследованиями С. И. Пономаревой установлено, что выбросы дождевых червей на дерново - подзолистой почве обладают нейтральной реакцией, содержат на 20 % больше перегноя и поглощенного кальция. Все это говорит о том, что дождевые черви улучшают физические свойства почв, делают их более рыхлыми, воздухо - и водопроницаемыми, тем самым способствуя повышению их плодородия. Насекомые - муравьи, термиты, шмели, осы, жуки и их личинки - также участвуют в процессе почвообразования. Проделывая в почве многочисленные ходы, они разрыхляют почву и улучшают ее водно - физические свойства. Кроме того, питаясь растительными остатками, они перемешивают их с почвой, а отмирая, сами служат источником обогащения почвы органическими веществами. Позвоночные животные - ящерицы, змеи, сурки, мыши, суслики, кроты - осуществляют огромную работу по перемешиванию почвы. Проделывая в толще почвы норы, они выбрасывают на поверхность большое количество земли. Образовавшиеся ходы (кротовины) засыпаются массой почвы или породы и на почвенном профиле имеют округлую форму, выделяющуюся по окраске и степени уплотненности. В степных районах землероющие животные настолько сильно перемешивают верхние и нижние горизонты, что на поверхности образуется бугорковый микрорельеф, а почва характеризуется как перерытый (кротовинный) чернозем, перерытая каштановая почва или серозем.

13. Антропогенный фактор, его влияние на почвообразование?

Антропогенный фактор почвообразования, одна из составляющих процесса формирования почвы. В последние 10-летия возрастающее воздействие антропогенных факторов привело к возникновению сложных экол. проблем: парниковому эффекту, выпадению кислотных дождей, обезлесиванию, загрязнению окружающей среды токсикантами и др. Появление на Земле человека и его последующая хоз. деят-сть положили начало процессу разрушения биосферы. Применение огня, вырубка лесов, охота и пастбищное жив-во, земледелие (вначале примитивное, затем высокоинтенсивное, с применением тяжелых машин и химикатов), повсеместное загрязнение экол. среды чужеродными хим. соединениями, постройка дорог, поселений и городов, использование наземного и воздушного транспорта, стр-во многочисл. горных выработок и шахт, заводов и фабрик, войны 19 и 20 вв.— все это привело к глубокому разрушению важнейших компонентов биосферы, нарушению почти замкнутых природных биогеохим. циклич. процессов и исчезновению норм. экол. условий существования живых организмов. Наиболее губит. для биосферы является непрерывное уничтожение растит. биомассы (лесов, лугов и степей, болотной растительности низменностей, пойм, дельт, побережий и мелководий), т. к. оно сопровождается ослаблением фотосинтеза — единств. процесса аккумуляции на Земле биологически полезной для создания продовольствия и кормовой массы энергии. Столь же губит. являются эрозия почв и уменьшение их плодородия (стерилизация, потеря гумуса). Оба процесса, а также послеледниковое обсыхание материков (особенно ярко выраж. в Евразии, Африке, Австралии), привели к регион, процессам аридизации и опустынивания обширных участков суши.

13. Морфология почвы. Охарактеризуйте каждый морфологический признак?

Морфологические признаки почвы - Морфологические или внешние признаки почв формируются в процессе почвообразования, следовательно, они отражают важные процессы и явления, происходящие в почве. Основными морфологическими признаками почвенного профиля являются: строение, мощность слоя почвы и ее отдельных горизонтов, окраска, структура, сложение, новообразования, включения. Рассмотрим отдельно каждый из признаков.