Ґрунт як результат взаємодії біосфери з іншими оболонками

Велика роль живих організмів у створенні особливого природного утво­рення – ґрунту. Ґрунтом називають верхній, тонкий шар земної кори (від десятків сантиметрів до 2–4 м), який, як правило, покритий рослинністю і має природну родючість. Під родючістю розуміють здатність ґрунту забез­печити рослини поживними речовинами, водою й повітрям, тобто створити сприятливі фізичні і хімічні умови для їхнього розвитку й росту. Отже, маючи незначну товщину, ґрунти відіграють виняткову роль у географічній оболонці, забезпечуючи необхідні умови для життя організмів, у тому числі й людини.

Під впливом чинників ґрунтоутворення в ґрунті виникають генетичні горизонти з певним хімічним складом, хімічними та фізичними властивос­тями, насиченістю органічними речовинами. Зображення генетичних горизонтів із вказанням їхніх глибин та буквених індексів називають ґрун­товим, або генетичним профілем ґрунту.

В ерхній горизонт називають гумусово-акумулятивним і позначають буквою Н. Він густо пронизаний корінням рослин, переважно темніший від інших горизонтів. Тут відбувається процес нагромадження (акумуляції) орга­нічних речовин і утворення гумусу. З глибиною колір гумусово-акумулятив­ного горизонту світлішає. Він переходить у горизонт вимивання (елювіаль­ний). Цей горизонт, що позначається буквою Не, характерний для ґрунтів, сформованих в умовах великої кількості опадів. Він дуже світлий, оскільки водою винесені органічні й мінеральні сполуки. Іноді, в підзолистих ґрунтах, цей горизонт має сірий колір через те, що тут залишається лиш кремнезем (мінерал, який не піддається розмиву).

Другий основний горизонт І називають горизонтом вмивання, або ілювіальним. У ньому нагромаджуються речовини, що були вимиті з верхніх шарів. Літерою Р позначають перехідний до підстилаючої ґрунт породи.

Товщина горизонтів буває різною, а в профілі деяких ґрунтів можуть бути горизонти торфові, глеєві тощо. Між горизонтами відбувається безперервний обмін речовинами шляхом циркуляції ґрунтового розчину. За ступенем вираже­ності окремих горизонтів, їх потужністю, вмістом гумусу визначають тип ґрунту.

Важливе значення для родючості ґрунту має механічний склад гірських порід, на яких він сформувався, тобто співвідношення між частинками різного розміру, якими утворена гірська порода. Найчастіше такими ґрунтоутворю­ючими материнськими породами є пісок і глина.

Основну масу ґрунту становлять частинки, менші за 1 мм – дрібнозем. У деяких ґрунтах, зокрема гірських, бувають частинки розміром 1–3 мм – гравій і понад 3 мм – камені. Частинки дрібнозему, більшого розміру називають фізичним піском, а менші 0,01мм (за іншими підходами менші 0,001 мм) – фізичною глиною. Фізична глина має значно більшу здатність утримувати воду і набухати.

Оскільки співвідношення піску і глини може бути різним, то ґрунти за механічним складом поділяють на глинисті, суглинисті, супіщані й піщані.

Глинистими називають такі ґрунти, в яких частка фізичної глини стано­вить понад 40%, а піску та інших частинок – менше 60%. Суглинисті ґрунти мають уміст глини від 40% до 20%, а супіщані – понад 10%. Якщо частка глинистих частинок менша 10%, а отже понад 90% становить фізичний пісок, то такий ґрунт називають піщаним.

У назві ґрунту «піщаний» чи «суглинистий» може враховуватися ще й уміст частинок, більших за один міліметр. Якщо відсоток таких частинок ста­новить понад 0,5%, то ґрунт може називатися, наприклад, піщаним, слабо­кам’янистим. У ґрунт піщаного складу швидко просочується вода, добре проникає повітря. Однак підняття вологи майже ніколи не відбувається, а тому поживні речовини вимиваються з верхнього горизонту у нижній, що спричиняє зменшення його родючості. Важкі (глинисті, суглинисті) ґрунти не пропускають воду на глибину, затримуючи поживні речовини у верхньому горизонті. Це може спричинити заболочення ґрунтів.

Найпростіший спосіб визначення механічного складу ґрунту у польових умовах – це скочування вологої грудочки ґрунту в шнурочок. Із піщаного ґрунту шнурочок зовсім не утвориться, з супіщаного можна дістати лише його шматочки. Шнурочок із суглинистого і глинистого ґрунтів утворює кільце, але з першого при згинанні воно розтріскується і навіть дробиться.

Під структурою ґрунтів розуміють здатність частинок ґрунту об’єднува­тися у відносно стійкі грудки різного розміру й форми. Структура може бути брилистою, грудкуватою, горіхуватою, зернистою. Від неї залежить водний і повітряний режим ґрунту, а отже і його родючість. Найсприятли­вішою для рослин є зерниста або грудкувата структура (діаметр грудок – 1-10 мм). Найгірша – брилиста, оскільки брили при розорюванні швидко висихають, перешкоджають росту рослин.

Бувають ґрунти й безструктурні. Зазвичай, це малородючі, з малим умістом гумусу, піщані, а іноді й супіщані ґрунти.

Про структуру ґрунту, здатність його розпадатися на окремі грудки різної форми і розміру можна дізнатися в польових умовах, сильно кинувши брилу ґрунту на твердий предмет (лопату).

Отже, ґрунт є складним природним утворенням, яке сформувалося під впливом певних природних чинників – чинників ґрунтоутворення (гірських порід, рельєфу, клімату, рослинного і тваринного світу, геологічного віку території). Важливим фактором ґрунтоутворення у наш час стала також господарська діяльність людини. Всі фактори разом, поєднуючись, визна­чають певний тип ґрунту, його потужність, склад, колір і найважливішу властивість – родючість.

Механічний склад материнських порід дуже сильно впливає на родючість ґрунту. Глинисті ґрунти мають велику вологоємність (здатність утриму­вати вологу). У сильно зволоженому стані вони в’язкі та липкі, у сухому – ці ґрунти стають щільними й твердими, погано пропускають повітря. Піщані ґрунти бідні на поживні речовини і сухі (через малу вологоємність вода просочується на велику глибину). Завдяки доброму доступу повітря в них швидко розкладаються й мінералізуються органічні речовини.

Супіщані ґрунти також мають малу вологоємність і менший, ніж глинисті і суглинисті ґрунти, запас поживних речовин. Найкращі для вирощування рослин суглинисті ґрунти, які мають достатню вологоємність, добру проник­ність повітря, здатність утримувати поживні речовини, легко піддаються обробітку.

Ґрунтоутворюючі гірські породи (магматичні, метаморфічні, осадові) бувають різні не тільки за своїм механічним складом, але й за щільністю, водопроникністю тощо. Вони також визначають мінералогічний і хімічний склад сформованого на них ґрунту, а отже, його хімічні та фізико-хімічні властивості.

Рельєф значною мірою визначає тепловий і водний режим на окремих ділянках земної поверхні і є важливим чинником ґрунтоутворення. Зростання абсолютної висоти місцевості призводить до зниження температури й збіль­шення опадів, а тому з висотою змінюються і типи ґрунтів, і їхня родючість. На територіях з плоским рельєфом затримуються опади, рівномірно розподі­ляється температура. На схилах поверхневі води швидко стікають, не зали­шаються тут надовго й ґрунтові води. Південні схили отримують, як правило, більше тепла, ніж північні, але й швидше відбувається тут процес випарову­вання. Знижені ділянки земної поверхні (улоговини, долини річок) мають більше вологи, яка інколи буває надмірною. Разом із водою сюди поверхне­вими водами зносяться поживні речовини, змиті зі схилів. Отже, рельєф прямо і опосередковано впливає на особливості процесу ґрунто­утворення.

Вплив клімату на утворення ґрунту досить складний. Основний механізм його дії визначається співвідношенням тепла й вологи для певної місцевості. На територіях з коефіцієнтом зволоження, більшим за одиницю, утворю­ються заболочені ґрунти. У посушливі зоні, де К<1, волога з ґрунту підтягу­ється до поверхні, а разом з водою з глибинних горизонтів інколи виносяться солі, перетворюючи родючий ґрунт у солончак.

Опосередкований вплив клімату на ґрунтоутворення здійснюється через органічний світ. Теплий і вологий клімат сприяє розвитку рослинності, яка дає багато перегною. Вона швидко розкладається і перетворюється в поживні речовини. Надмірна суворість чи сухість клімату сильно гальмують діяльність живих організмів, збіднюють видовий склад та їх біологічну продуктивність.

Живі організми є тією частиною географічної оболонки, яка найтісніше пов’язана з ґрунтом. Характеризуючи роль живих організмів у ґрунтоутво­ренні, потрібно розглянути окремо вплив рослин, тварин та мікроорганізмів.

Рослини, відмираючи, є джерелом нагромадження органічних речовин у ґрунті. З них утворюється перегній (гумус). Одночасно відмерлі рослини ніби передають у землю енергію Сонця, яку вони засвоїли у процесі фотосинтезу. У ґрунт повертаються такі хімічні елементи, як азот, вуглець, кальцій тощо.

Найбільше перегною у незміненому природному середовищі дають трав’я­нисті рослини. Щорічно, відмираючи, вони збагачують ґрунт великою кіль­кістю органіки. Тому там, де поширена трав’яна (степова) рослинність розви­валися потужні родючі чорноземні ґрунти. У лісах, особливо хвойних, біомаса відмерлих рослинних решток значно менша, а промиваються вони атмосфер­ними опадами більше. У результаті ґрунти тут значно бідніші на перегній.

Рослинний покрив захищає ґрунт від вітрової та водної ерозії (видування і змиву верхнього родючого шару).

Тварини, що живуть у ґрунті, розпушують його, подрібнюють рештки відмерлих рослин, сприяють їх розкладу. Особливу роль відіграють хробаки, які пропускають ґрунт через кишечник і викидають його у вигляді грудочок.

Завершують роботу з перетворення органічних решток у перегній мікро­організми (бактерії, мікроскопічні гриби). Вони розкладають його на мінеральні речовини. Дуже важлива роль азотофіксуючих бактерій, які засвоюють з повітря азот. Вони нагромаджують його в своєму організмі, збага­чуючи ним у кінцевому peзультаті ґрунт. Тільки гумус, уже розкладений до мінеральних сполук і розчинений у воді, можуть засвоювати рослини.

Однак нагромадження гумусу й перетворення живими організмами мертвої гірської породи на ґрунт відбувається дуже повільно. Родючий шар товщиною 2 см утворюється приблизно за 100 років. Тому потужність (глибина) ґрунту і його родючість значною мірою визначаються геологічним віком території. Так українські чорноземи формувалися тисячоліттями.

Розміщення типів ґрунтів на Землі перш за все залежить від клімату. На територіях з однаковим кліматом подібна рослинність, а тому відмінність між типами ґрунтів зумовлена рельєфом та гірськими породами. На рівнинах типи ґрунтів змінюють один одного смугами широтного простягання від полюсів до екватора, а у горах — поясами від підніжжя до вершин. Так, у високих широтах та на вершинах гір ґрунти або відсутні, або малородючі. Найкращі, найродючіші ґрунти – чорноземи – поширені у помірних широтах, а найбідніші — у посушливих пустельних тропічних широтах. ґрунти завдячують рослинам своїм утворенням і впливають на їх розподіл на земній поверхні.

У процесі господарської діяльності людина суттєво впливає на якість ґрунто­вого покриву Землі. При правильному, науково обґрунтованому обробітку й використанні ґрунтів людям вдається значно підвищити їхню родючість. Водно­час є багато прикладів, коли необдумане господарювання спричиняє їхнє руйну­вання та «отруєння». Особливо негативні наслідки має безсистемне зро­шення чи осушення ділянок земної поверхні, неправильне розорювання надто крутих схилів, а також рівнинних територій, для яких характерні сильні вітри.