Почва - самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительности, животных, микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков. Почва представляет собой совершенно особое природное образование, обладающее только ей присущим строением, составом и свойствами.
Почва - важнейший компонент всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом, через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.
В 2001 г. в мире проживало около 6 миллиардов человек. Площадь земной суши составляет примерно 149 млн. кв. км., то есть на долю каждого из нас приходится около 2,5 Га земли. Однако почти 70% суши не могут использоваться для земледелия. К ним относятся: шапки полярных льдов, мерзлый грунт, непригодные для этих целей крутые и скалистые горы, пустыни и территории, покрытые голыми скалами или слишком тонким для возделывания слоем почвы. Две трети оставшихся 30% годятся только для выпаса скота. Таким образом, лишь на 10% земной поверхности можно выращивать сельскохозяйственные культуры.
Итак, в 2001 г. на каждого из нас приходилось в среднем 0,25 Га пахотных земель. Эксперты же считают, что для производства нынешнего объема продуктов питания необходимы 0,5 - 0,7 Га на человека.
Образование почвы.
Началом процесса почвообразования нужно считать тот момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселились растительность и микроорганизмы. С этого момента раздробленная горная порода стала почвой, то есть качественно новым телом, обладающим рядом качеств и свойств, важнейшим из которых является плодородие.
Почва образуется из поверхностной горной породы, получающей название «материнской», путём влияния на неё климатических условий (температуры, воздуха, воды и др.), живых организмов, при известном рельефе местности и в течение известного промежутка времени, определяющего почвенный возраст.
. Почвообразующие породы.
Почвообразующей (материнской) породой называется всякая горная порода, на минеральной основе которой возникает и развивается почва. Между почвой и почвообразующей породой происходит постоянный обмен энергией (особенно тепловой), газами, парами воды и растворами. Этими породами чаще всего являются продукты выветривания осадочных пород. Залегая, непосредственно, на поверхности земли, они служат основными материнскими породами. Наиболее распространенными материнскими породами являются континентальные четвертичные отложения: древние и современные ледниковые образования (морена), лесс и лессовидные породы, аллювий, делювий, элювий и др. Большое значение имеют химические и физические свойства горных пород. Минеральная часть любой почвы содержит в себе, в основном, те элементы, которые входили в минеральный состав материнской породы, а интенсивность и характер почвообразовательных процессов напрямую зависят от таких факторов, как гранулометрический состав породы, ее плотность, пористость и теплопроводность.
. Климат в почвообразовании.
Климат играет огромную роль в процессах почвообразования, его влияние очень многообразно. Почвенный климат известным образом сказывается на свойствах почвы (содержание перегноя, температура, влажность, условия аэрации и др.) и, в свою очередь, зависит от почв, произрастающей на ней растительности и элементов рельефа. Наиболее важными элементами климата в почвообразовании являются осадки и приток лучистой энергии солнца (тепло и свет). Неравномерное периодическое выпадение осадков местами создает и неблагоприятный водный режим почвы, характеризующийся сменой периодов иссушения периодами избыточного увлажнения.
Температура влияет на скорость химических и биологических процессов, протекающих в почве. Температурные условия местности и продолжительность вегетационного периода определяют длительность интенсивного сезонного почвообразования. На почвообразование может влиять ветер, вызывая дефляцию. Ветер способствует обмену воздуха атмосферы и почвы, усиливая испарение воды с поверхности земли и из почвы. Климат оказывает влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, поскольку существование той или иной растительности, обитание тех или иных животных, а также интенсивность микробиологической деятельности обусловлена именно климатическими условиями.
. Растения и животные в почвообразовании.
Растения и животные принимают большое участие в почвообразовании. Растения, пронизывая корнями, верхний слой почвообразующей породы, извлекают из ее нижних горизонтов питательные вещества и закрепляют их в синтезированном органическом веществе. Вследствие разложения растительных остатков в почве накапливается перегной, имеющий огромное значение в плодородии почвы. Растительные остатки в почве являются необходимым питательным субстратом и важнейшим условием развития многих почвенных микроорганизмов.
Животные в процессе своей жизнедеятельности значительно ускоряют разложение органических веществ. Видную роль играют черви, жуки, личинки, а также и норные животные, такие как кроты, мыши, суслики, сурки, и пр. Многократно перерывая почву они способствуют смешиванию органических веществ с минеральными, а также повышению водо - и воздухопроницаемости почвы, что усиливает и ускоряет процессы разложения в почве органических остатков. Также, они обогащают почвенную массу продуктами своей жизнедеятельности. Растения и животные принимают большое участие в выветривании горных пород.
. Микроорганизмы в почвообразовании.
В последнее время установлена выдающаяся роль микроорганизмов в деле почвообразования, особенно бактерий и сапрофитных грибков. Число их достигает сотен тысяч и даже миллионов на 1 см 2 почвы в её верхнем слое. Принадлежа к разряду аэробных или анаэробных, микроорганизмы производят всевозможные продукты окисления, раскисления, нитрификации и денитрификации. При известной комбинации влажности, температуры и прочих образующих факторов микроорганизмы служат простыми разносчиками кислорода и других газов, играют роль фермента. Наиболее изучены нитрифицирующие бактерии Nitrosоmonas (переводит аммиак в азотистую кислоту) и Nitrobacter, окисляющий азотистую кислоту в азотную (Шлезинг, Мюнц, Виноградский). Вообще, большинство физико-химических процессов, совершающихся в почве, в настоящее время приписывается деятельности почвенных микроорганизмов.
. Рельеф в почвообразовании.
Рельеф местности — очень важный фактор в деле почвообразования. Крутизной склона обуславливается механическое действие проточной воды, то есть обогащение или обеднение почвы тонкими и растворимыми веществами, а положением склона относительно стран света - температура и влажность почвы, а следовательно, почти все внутренние (химико-биологические) процессы почвообразования. Рельеф оказывает косвенное влияние на формирование почвенного покрова. Его роль сводится, в основном, к перераспределению тепла и увлажнения.
. Возраст почвы в почвообразовании.
Почвенным возрастом называется время, протекшее с момента выхода поверхностной горной породы из-под воды или льда, то есть от начала выветривания. Значение возраста в деле почвообразования для молодых почв, несомненно, для старых - проблематично. Одни полагают, что выветривание почв, накопление органических веществ, увеличение мощности и пр. - беспредельно, другие же, на основании некоторых вычислений, утверждают, что через известный промежуток времени наступает равновесие между приходом и расходом перегнойных и др. веществ в почвах, которые и делаются спелыми.
Виды почв.
. Каменистая почва.
Решающее значение того, какие растения будут расти на такой почве, имеет природа горной породы. Главное значение имеют тут отличия в твердости, пористости, теплоемкости и теплопроводности. Главные горные породы это: гранит, известняк, доломит, песчаник, глинистый сланец, базальт и пр.
Песчаная почва.
Песок состоит из отдельных зерен различных минералов, преимущественно кварца, а также роговой обманки, полевого шпата, слюды, иногда извести (напр. в коралловом песке, песке из вулканических продуктов и пр.) Достоинство песчаных почв, как питательной среды, находится в зависимости от химических свойств слагающих ее зерен: чистый кварцевый песок бесплоден, т. к. кварцевые зерна не подвергаются выветриванию и, вследствие этого, не могут служить пищей растению. Гумус с трудом образуется в сухой, рыхлой, песчанистой почве, т. к. органические части почвы при свободном доступе воздуха легко подвергаются окислению и разложению.
. Известковая почва.
Известковый песок из зерен углекислой извести содержит больше питательных веществ, чем кварцевый песок. Он обладает несколько большей водоемкостью и менее легко высыхает.
. Глинистая почва.
Глинистая почва отличается большой поглотительной способностью и гигроскопичностью (может поглощать из воздуха 5-6% водяных паров). Она трудно проветривается; обстоятельство это неблагоприятно для растений и ведет к образованию кислот и заболачиванию почвы. В основном в состав глинистой почвы входит глина, в свою очередь в состав глины входит каолин (водный силикатный глинозем), являющийся значимым питательным веществом для растений. В смеси с песком, гумусом и известью глинистая почва делается весьма плодородной.
. Гумусовые почвы.
Данный вид почвы образуется из растительных и животных остатков и отбросов и, преимущественно из животных экскрементов на разной степени разложения. В образовании его играют выдающуюся роль микроорганизмы (бактерии, грибы, монеры и др.), а также более крупные животные, преимущественно дождевые черви.
Гумусовые вещества образуют с трудно растворимыми питательными веществами растений легко растворимые соединения и исправляют, таким образом, питательное значение почв. Они существенно изменяют физические свойства почвы; применимо к минеральным почвам, они увеличивают ее поглотительную способность, тепло, водоемкостью и многое другое. К гумусовым почвам относятся торфяные и иловые почвы.
. Солончаковая почва.
Почва, пропитанная хлористым натрием, состав которой может быть весьма разнообразным.
Состав почв.
Почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой частей. Соотношение их неодинаково не только в разных почвах, но и в различных горизонтах одной и той же почвы.
. Твердая часть почвы представляет собой минеральные и органические частицы, составляющие 80 - 98 % почвенной массы. Они состоят из песка, глины, илистых частиц, обломки и частички первичных минералов (кварца, полевых шпатов, роговых обманок, слюды и др.). Минералогический состав твердой части почвы включает в себя такие вещества как: Si, Al, Fe, К, Mg, Ca, С, N, Р, S и микроэлементы: Cu, Mo, I, В, F, Pb и многие другие.
Органический состав твердой части почвы представлен продуктами жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов (белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, смолы), а также сложным комплексом гумусовых веществ, состоящим из углерода, кислорода, водорода, азота и фосфора.
. Жидкая часть почвы (почвенный раствор) - вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от 0,1% до 60%. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.
. Газообразная часть (почвенный воздух) заполняет поры, не занятые водой. В состав почвенного воздуха входит углекислый газ, кислород, метан, летучие органические соединения и пары воды. Состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного и зависит от протекающих процессов. Между почвенным и атмосферным воздухом происходит постоянный газообмен. Корневые системы высших растений и аэробные микроорганизмы энергично поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Избыток CO2 из почвы выделяется в атмосферу, а атмосферный воздух, обогащенный кислородом, проникает в почву.
Свойства почв.
. Химические свойства.
Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой частями. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. Почвенный раствор образуется в процессе почвообразования в течение длительного времени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Реакция почвенного раствора создается при взаимодействии почвы с водой или растворами солей, характеризуется концентрацией водородных и гидроксильных ионов. Реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной. Различают активную (актуальную), возникающую за счет слабых кислот (главным образом углекислоты, органических кислот), кислых солей, минеральных кислот (H2SO4), и потенциальную кислотность.
Буферность - способность почвы противостоять изменению ее активной реакции (рН) при внесении в почву кислот или щелочей; она присуща твердой фазе почвы и зависит от ее химического, коллоидного и механического состава.
. Физические свойства почвы.
Физические свойства почвы разделяются на основные (объемный и удельный вес, пористость, пластичность, липкость, связность, твердость, спелость) и функциональные (водные, воздушные и тепловые). К последним относят способность поглощать (впитывать) выпадающие осадки или оросительную воду, пропускать, сохранять или удерживать ее, подавать из глубоких горизонтов к поверхности, снабжать ею растения и т.д. Вода значительно изменяет физические, химические, тепловые и воздушные свойства почвы. Физические свойства почвы, тесно связанные с другими ее свойствами, изменяются в соответствии с ходом почвообразования, а с изменением свойств изменяется и почвообразование.
. Плодородие почв.
Плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребности растений в питательных веществах, влаге, воздухе, биотической и физико-химической среде. Плодородие почвы обеспечивает урожай сельскохозяйственных культур, а также биологическую продуктивность дикой растительности.
Роль почвы в жизни человека.
Мы так часто слышим слова "земля кормилица", что почти не придаем им значения. А ведь правильнее было бы сказать, что растут деревья и трава, шумят леса и колышется в поле пшеница только благодаря тому, что у нас есть земля, а точнее почва. Образование почвы началось с появлением на Земле первых живых существ, так что именно им мы обязаны жизнью, и не только генетически. С давних времен люди знали, что окружающий их мир обладает удивительным свойством, которое было названо плодородием. Наиболее заметно, наиболее повседневно близко и понятно людям проявляла это свойство почва, которой своим существованием и развитием обязан современный растительный и животный мир. Она является необходимым условием для жизни растений, животных, человека. Возделывая сельскохозяйственные культуры, люди обратили внимание на то, что урожай, выращенный из семян одного и того же растения, оказывается неодинаковым на различных земельных участках.
Почве принадлежит важная роль и в природной среде обитания человека. Почва, относясь к категории невозобновимых природных ресурсов, является основным средством сельскохозяйственного производства. Международные декларации и соглашения по проблемам природопользования ("Всемирная стратегия охраны природы", "Всемирная почвенная хартия", "Основы мировой почвенной политики") утверждают значение почвы как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли.
В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем. Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Кроме того, почва является важнейшим природным образованием.
Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. кв.км или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. кв. км. (10% суши), сенокосы и пастбища - 37,4 млн. кв. км. (25% суши). Общая пахотная пригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. кв. км.
Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Современный почвенный покров формировался на протяжении тысячелетий, в условиях, которые в настоящее время полностью изменились. Отсюда неизмеримо возрастает значение правильного и эффективного использования и сохранения почвенных ресурсов.
Почва и здоровье человека.
Большинство микроорганизмов, обитающих в почве, — сапрофаги, которые не приносят вреда животным организмам. Вместе с тем постоянно или временно в почве обитают патогенные, болезнетворные микроорганизмы, возбудители инфекционных заболеваний. Вот они то и представляют опасность. К патогенным бактериям относятся возбудители таких опасных инфекционных заболеваний, как сибирская язва, газовая гангрена, столбняк, ботулизм.
Заражение человека через загрязненную почву может наступить при самых различных обстоятельствах: непосредственно при обработке почвы, уборке урожая, строительных работах и прочих условиях. К числу наиболее опасных болезней человека и животных относится сибирская язва. Возбудитель сибирской язвы — сибиреязвенная палочка, которая, попадая с мочой и испражнениями больных животных в почву, образует вокруг себя спору и в таком состоянии может сохраняться годами, особенно в каштановых и черноземных почвах. Животные, поедая корм, загрязненный этой палочкой, заражаются сибирской язвой. Человек заражается сибирской язвой, как правило, при контакте с больными или павшими животными, через продукты и сырье, полученные от больных животных (мясо, шерсть, шкура), а также при непосредственном соприкосновении с почвой.
Столбнячная палочка - спороносная палочка, представляющая опасность для человека. Заражение человека происходит через поврежденную кожу или слизистую при контакте с зараженной почвой. Столбнячная палочка является возбудителем ботулизма - тяжелого пищевого отравления. По силе своего действия на организм человека и животного этот токсин превосходит все другие бактериальные токсины и химические яды.
Гангренозная палочка - споры палочки вызывают газовую гангрену, протекающую в виде быстро распространяющегося отека тканей и их омертвления.
Из числа временных микроорганизмов, обитающих в почве, большую группу составляют возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры), бруцеллеза, туляремии, чумы, коклюша. Они попадают в почву только при определенных условиях (с выделениями больных, с нечистотами и т.д.). Нельзя сказать, что почва является благоприятной средой для их обитания. Некоторые из них погибают в виду недостатка питательных веществ, а некоторые способны сохраняться в почве до полу года.
Возбудители туберкулеза, проказы и дифтерии - при попадании в почву также представляют опасность. Обычно заражение человека кишечными инфекциями происходит через загрязненные овощи. Однако не меньшую опасность представляет вторичное загрязнение подземных и поверхностных вод. Палочки туберкулеза остаются жизнеспособными до 15 месяцев, дифтерийные палочки живут около двух недель.
Кроме всего прочего определенное влияние на здоровье человека может оказать химический состав почвы. Микроэлементы поступают в организм человека с растительной и животной пищей, отчасти с водой по схеме: почва — растение — организм животного. Уровень обеспеченности растительных и животных организмов микроэлементами зависит от содержания их, прежде всего в почве. Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных, а также в организме человека. Это влечет за собой ослабление или усиление синтеза биологически активных веществ, в состав которых входят микроэлементы, нарушение процесса промежуточного обмена веществ, возникновение заболеваний.
Исследование почвы.
Какая почва находится у нас на участке? Что за вещества содержатся в ней? Насколько безопасно использовать ее в сельскохозяйственных целях? Почва является весьма сложным биохимическим веществом, обладающим определенной инертностью по отношению к веществам, вносимым извне. Из-за этой инертности и буферности почвы в ряде случаев оказывается недостаточным внесение минеральных и органических удобрений для восполнения питательных элементов в растениях.
Дефицит же любого питательного элемента в растении приводит к заметным аномалиям в его росте и развитии. В такой ситуации не удается обычными агротехническими приемами добиться создания здорового и красивого сада. В этом случае актуальным становится исследование почвы. В настоящее время самым точным и надежным способом проверки почвы на качество, пригодность для использования - это ее химико-бактериологическое исследование. Благодаря аналитической химии на сегодняшний день мы можем провести абсолютно любую экспертизу почвы.
. Химическое исследование почвы.
Почва — поверхностный слой Земли, обладающий плодородием. Почва является полифункциональной четырёхфазной системой, образовавшейся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Формируется под влиянием климата, рельефа, исходной почвообразующей породы, а также живых организмов.
Химический состав почвы неоднороден и может существенно изменяться в зависимости от территорий. Почва активно подвергается воздействию со стороны хозяйственной и промышленной деятельности человека. В почву попадает целый ряд опасных загрязняющих веществ (очень распространено загрязнение почвы нефтепродуктами и тяжёлыми металлами). Их содержание строго нормируется санитарными нормативами.
Прежде чем приступать к каким либо ландшафтным работам, желательно провести химическое исследование почвы. Исследование позволяет своевременно выявлять специфические проблемы, связанные с почвой.
Обобщив сказанное выше можно сделать вывод: результаты проведенного исследования почвы дают возможность установить химический состав и свойства почвы. Он позволяет выяснить общее содержание в почве С, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Р, S, K, Na, Mn, Ti и др. элементов, даёт представление о содержании в почве водорастворимых веществ (сульфатов, хлоридов и карбонатов кальция, магния, натрия и др.), определяет поглотительную способность почвы, выявляет обеспеченность почвы питательными веществами - устанавливает количество легкорастворимых (подвижных), усваиваемых растениями соединений азота, фосфора и калия, определяет находящиеся в почве тяжелые металла (Cd, Zn, Cr ,Co и т.д), оказывающие токсическое воздействие на человека; способствует определению групп растений, которые способны прижиться и благополучно произрастать на данной территории.
. Бактериологическое исследование почвы.
К сожалению, почва является вместилищем не только полезной микрофлоры и фауны, но и патогенной. Учитывая определенную эпидемиологическую роль почвы как фактора распространения некоторых инфекционных заболеваний животных и человека, в санитарно-противоэпидемической практике проводят ряд мероприятий, направленных на защиту почвы от загрязнения и инфицирования ее патогенными видами микроорганизмов. Среди патогенных обитателей почвы особое значение приобретают возбудители заболеваний человека. Наиболее уязвимы к ним дети.
Жизнедеятельность микроорганизмов в почве, их качественный и количественный состав определяется почвенными условиями: наличием питательных веществ, влажностью, аэрацией, реакцией среды и температурой. Большое влияние, как на общую численность, так и на соотношение отдельных систематических групп микроорганизмов оказывает тип почвы. В составе микрофлоры почвы выделяют следующие группы микроорганизмов:
Бактерии аммонификаторы, вызывающие гниение трупов животных, остатков растений, разложение мочевины с образованием аммиака и других продуктов
Нитрифицирующие бактерии
Бактерии, участвующие в круговороте серы, железа, фосфора и других элементов (серобактерии, железобактерии)
Бактерии, расщепляющие клетчатку, вызывающие брожение.
Бактериологическое исследование почвы включает определение общего количества сапрофитных бактерий, БГКП (коли-титр и коли-индекс), клостридий (перфрингенс-титр), термофильных бактерий, нитрифицирующих бактерий, определение актиномицетов, грибов, сальмонелл, шигелл, возбудителей столбняка, ботулизма, бруцеллеза, сибирской язвы.
Как правило, на участках для детей выделяют площадку под подвижные игры, которая имеет деревянное или газонное покрытие. Но разве можно удержать маленький вихрь в замкнутом пространстве? Исследовательский интерес толкает детей на поиск приключений. Маленький ребенок на участке успевает побегать по газону, залезть на развесистое дерево, благополучно приземлиться на землю, поплескаться в мелководье пруда, поковыряться в почве цветника или декоративного огорода, перепробовать все яркие ягоды и плоды. Естественно, что в организм ребенка могут попасть и болезнетворные организмы. Исследование почвы на присутствие возбудителей заболеваний человека в подобных случаях имеет исключительное значение.
Почва - колоссальное природное богатство, обеспечивающее человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность сырьем. Веками и тысячелетиями создавалась она. Поэтому, охрана почвы, является одной из первостепенных задач Российского государства.
P.S.: "Почвой следует называть "дневные", или наружные, горизонты горных пород,
естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и
различного рода организмов, живых и мертвых".
Докучаев В.В.
Экополис. Все права защищены.
- Какие почвы Евразии вам известны?
- Почему почвы в разных частях Евразии различны?
- От каких компонентов природы зависит образование почвы?
Образование почв . Слово «земля» часто употребляется как синоним почвы - удивительного продукта природы, обладающего таким важным свойством, как плодородие.
Впервые отличил почвенный слой от остальных частей земной коры как «особое естественно-историческое тело» замечательный русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846- 1903). Почва - это рыхлый поверхностный слой суши, образование которого происходило в течение длительного времени в процессе взаимодействия материнской породы, растений, животных, микроорганизмов, климата и рельефа.
Рис. 51. Условия почвообразования
В. В. Докучаев справедливо назвал почвы «зеркалом ландшафта», поскольку почвы являются выразителем самых главных особенностей природы данной территории. Почва определяет растительный покров и сама зависит от него, а взаимодействие этих двух компонентов в условиях данного рельефа и климата создает облик ландшафта.
Образование почвы - сложный процесс. Ведущим условием почвообразования является взаимодействие совокупности живых организмов. Благодаря их воздействию на горную породу вместе с такими факторами, как режим увлажнения, температура воздуха, особенности рельефа, стало возможным возникновение почв. Живые организмы способствуют накоплению органического вещества, влияют на химический и минеральный состав почв, их физические свойства, тепловой и водный режимы.
Рис. 52. Основные типы почв
Биологические остатки перегнивают под воздействием живущих в земле микроорганизмов - бактерий и грибков. В результате образуется особое вещество - перегной. Ни песок, ни глина не являются почвами до тех пор, пока в них не будет перегноя.
Климат также является одним из условий почвообразования и географического распространения почв. От него, в частности, зависит процесс выветривания и его интенсивность. В процессе выветривания твердые горные породы постепенно разрушаются до обломков разной величины - от камней и щебня до тончайшей пыли, - что способствует лучшему проникновению в них почво-образующих микроорганизмов и их жизнедеятельности.
В зависимости от того, на какой горной породе образовалась почва, они могут быть глинистыми, суглинистыми, супесчаными или песчаными. На песчаных и супесчаных грунтах образуются легкие, то есть легко промываемые, почвы. На водоупорных глинах - тяжелые, плохо промываемые, заболачиваемые и засоляемые почвы.
На известняках образуются темноцветные, черноземовидные почвы, так как известняки обладают свойством удерживать перегной.
Выходит, что и горные породы, на которых образуются почвы (их называют материнскими породами), влияют на свойства почвы и входят в число важных почвоооразователей.
Взаимодействие климата с материнскими породами - одно из основных условий почвообразования. Так, например, сухость климата и большое скопление солей в материнских породах являются главной причиной образования солончаков в Северном Прикаспии.
Рис. 53. Соотношение глины и песка в почвах различного механического состава
Своеобразны условия образования почв в поймах крупных рек. Тут каждое новое половодье перекрывает ранее образовавшуюся почву наносами ила или песка, так что в разрезе получается «слоеный пирог» из чередования различных речных наносов.
На многолетней мерзлоте в тайге Восточной Сибири формируются особые таежно-мерзлотные почвы. Питательные вещества этих почв не проникают далеко вглубь, так как мерзлота мешает промыванию грунта.
А в самых южных районах страны - предгорья Западного Кавказа и дальневосточное Приморье - на вулканических горных породах под лесами в условиях повышенных влажности и тепла образуются буро-желтые и красноземные почвы.
Как вы думаете, сколько времени понадобилось людям, чтобы создать слой пахотной земли? Триста, пятьсот, а то и тысячи лет уходили на создание пригодной для возделывания сельскохозяйственных культур почвы.
Основные свойства почвы . Плодородие почвы, то есть ее способность обеспечить растения необходимым набором и количеством питательных веществ, водой, воздухом, является одним из самых основных свойств почвы. Исключительно важное значение для плодородия имеет перегной, в котором накапливаются необходимые для питания растений химические элементы: азот, фосфор, калий и др. Плодородие почвы зависит не только от содержания в ней питательных веществ, но и от многих других ее свойств.
Важное значение имеют механический состав почвы: песчаная она или глинистая (почему?), а также ее структура. Благодаря рыхлой структуре почва легко впитывает атмосферные осадки и обогащается кислородом. Наиболее благоприятна для развития сельскохозяйственных растений зернистая или комковатая структура (рис. 53).
Почвенная толща неоднородна. В процессе образования почвы возникают почвенные горизонты. Каждый почвенный горизонт примерно однороден по составу, свойствам, структуре, окраске. Совокупность почвенных горизонтов образует почвенный профиль - вертикальный разрез почвы от поверхности до материнской породы. Мощность почвенного профиля меняется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров (рис. 55).
Рис. 54. Строение почвенного профиля дерново подзолистой почвы
На плодородие почвы большое влияние оказывает почвенная фауна - микроорганизмы, членистоногие (например, коловратки, дождевые черви, многоножки, клещи), а также млекопитающие - кроты, полевые мыши, сурки и др., заселяющие в основном верхние (до 20-40 см) горизонты почвы. В некоторых районах для улучшения плодородия проводят специальное обогащение почвенной фауной.
Рис. 55. Профили зональных почв
Разнообразие почв . Состав, структура, внешний вид, цвет почв зависят от взаимодействия многих компонентов природы: горных пород, рельефа, климата и т. д. Природные условия на территории нашей страны очень разнообразны. Поэтому разнообразны и связи между компонентами природы. Это разнообразие взаимосвязей определяет разнообразие почв. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть на почвенную карту - пестрота ее цветов свидетельствует о наличии в разных районах нашей страны различных почв.
Вопросы и задания
- Назовите известные вам условия почвообразования. Попытайтесь выделить главные из них для почв вашего края.
- Какие свойства почв вам известны? Вспомните, что вы знаете о свойствах иочв из ботаники.
- Зная, от чего зависит плодородие почв, составьте характеристику климата, рельефа и растительности территории, где могли бы образоваться плодородные почвы.
- Чем определяется разнообразие почв нашей страны?
Разделы на этой странице:
Почва – это верхний тонкий слой земной коры (от десятков сантиметров до двух-трех метров), большей частью покрытый растительностью и обладающий плодородием. Она способна обеспечивать растения водой, воздухом, теплом и необходимыми веществами, благодаря чему растения развиваются. Познакомимся с тем, как почва образуется.
Образование почвы
Возникновение и формирование почвы – очень сложный процесс. Почва является результатом воздействия на горные породы климатических факторов и живых организмов. Хотя почва образовалась из горной породы, но на нее не похожа.
Резкая смена температуры, ветер, вода разрушают горные породы, они теряют прочность, рассыпаются.
Невидимые простым глазом микроорганизмы (бактерии, микроскопические грибы), выделяя активные вещества, выполняют большую работу по превращению горной породы в почву. Кроме того, они разлагают остатки растений и останки животных, в результате чего образуется перегной, который делает почву плодородной.
В почве обитают разные животные: дождевые черви, муравьи, различные личинки, жуки и другие насекомые. Кроме того, часто встречаются полевые мыши, суслики, хомяки и прочие землерои. Одни из них живут в почве постоянно, другие только зимуют в ней, третьи прячутся от жары, некоторые откладывают в почву яйца или используют ее как убежище (рис. 69). Все они влияют на состояние почвы: измельчают и перерабатывают остатки растений, перерывают и рыхлят почву, перемешивают ее слои. Так образуется почва с определенной структурой и свойствами.
Рис. 69. В почве обитают разнообразные организмы
Структура почвы
Если вы возьмете горсть верхнего слоя почвы, богатого перегноем, сожмете ее, потом разожмете пальцы, то увидите, что комок земли рассыпался на множество темных маленьких комочков. Такая земля рыхлая, она доступна для воздуха, в ней лучше сохраняется вода. Эта почва структурная; на структурных почвах хорошо растут растения, так как корни получают достаточно влаги и воздуха.
Бесструктурная почва мелко раздробленная, пылеватая. По сравнению со структурной почвой она больше подвержена смыву водой, выдуванию. В ней практически не задерживается вода, и растения развиваются очень плохо.
Разнообразие почв
Почва состоит из слоев – горизонтов, отличающихся друг от друга по цвету (рис. 70).
Рис. 70.Горизонты почвы
Самый верхний горизонт – темный. В нем накапливаются остатки отмерших живых организмов, образующих перегной. От количества перегноя зависит основное свойство почвы – ее плодородие. Чем больше в почве перегноя, тем лучше растения обеспечены необходимыми им веществами. Ниже расположен слой, содержащий мало перегноя, поэтому он имеет серый, как у золы, цвет. Почва, в которой хорошо развит этот слой, называется подзолистой.
Подзолистые почвы образуются в северных районах нашей страны под пологом леса и под травянистым покровом лугов. Здесь в почве скапливается влага и создаются благоприятные условия для гниения. Под действием микробов опавшие листья и ветки превращаются в перегной, в котором при разложении образуются почвенные кислоты. Вот почему подзолистые почвы часто кислые. Перегнойный горизонт в подзолистых почвах небольшой, вследствие чего они бедны необходимыми для растений веществами.
На юге нашей Родины сформировалась почва с мощными отложениями перегноя – черноземы. В них черный по цвету слой почвы достигает более метра толщины. Черноземные почвы от подзолистых отличаются значительно большим количеством важных для растений веществ.
В разных природных условиях формируются почвы, значительно отличающиеся друг от друга составом, структурой и свойствами. В нашей стране, кроме подзолистых и черноземных, встречаются торфяные, солончаковые, песчаные, глинистые типы почв (рис. 71).
На этом уроке вы узнаете, как образуется верхний плодородный слой - почва. Узнаете об особенностях почвы и её обитателей.
Тема: Взаимосвязь неживой и живой природы
Урок: Как образуется почва
Наш урок будет посвящен почве и её образованию. И высокое дерево, и маленькая травинка укрепились своими корнями в земле, вернее в её верхнем слое, который называется почвой.
А как же образовалась почва? Основа образования почвы - горные породы Земли. Дно водоёмов, равнины, горы сложены из горных пород, которые в течение миллионов лет разрушались под воздействием солнечного тепла, воды, воздуха и живых организмов. Мельчайшие частицы горных пород скапливаются в трещинах скал, скатываются вместе с потоками воды в низкие места. В трещины легко проникают вода, воздух, бактерии, мелкие животные и семена растений. В результате на камнях прорастают пучки трав, мелкие кустарники и даже деревья. Корни растений продолжают расширять трещины, разрушая породы.
Рис. 2. Проросшие растения на камне ()
Проходят годы, образование почвы - процесс очень длительный. Через тысячу лет у подножия скал из остатков растений образуется почва. Это верхний плодородный слой земли толщиной до 2 см. На мягком вулканическом пепле этот процесс происходит быстро, всего за 50-60 лет. Животные принимают участие в образовании почвы. Они рыхлят породу, смешивают её с полусгнившими корнями растений, а когда гибнут, сами становятся её частицами. Итак, образование почвы происходит в результате разрушения горных пород под воздействием всех компонентов природы: солнечного тепла, воды, воздуха, живых организмов. Только все части природы, действуя друг на друга, образуют почву. Нет горных пород и живых организмов - не будет и почвы. Нет воды и воздуха - почва не образуется.
Давайте вспомним прогулку в осенний лес. Сможете доказать на основе своих наблюдений, что почва связывает в единое целое неживую и живую природу?
Сухие листья, хвоинки, травы, веточки деревьев падают на землю и скапливаются в самом верхнем её слое. Под опавшими листьями и ветками находятся песок и глина, мелкие камешки, останки животных и растений, перегной, а это относится к неживой природе. Всё это скоплено корнями растений, ведь каждое растение берёт из почвы питательные вещества. В почве всегда присутствуют бактерии, грибы, мелкие животные, а это относится к живой природе. Кто берёт из почвы питательные вещества, мы знаем. А кто же их вновь пополняет? Ведь если запасы не пополнять, то почва быстро оскудеет. Животные почвы прокладывают в ней ходы, куда попадает вода и воздух, они перемешивают почву, измельчают остатки растений, а бактерии, которые всегда живут в почве, превращают эти остатки в перегной.
Листья и травы разлагаются в почве сравнительно быстро. Всего через полгода они превращаются в прекрасные удобрения. Таким образом, питательные вещества постоянно возвращаются в почву и вновь расходуются растениями. Происходит почвенный круговорот. Почва связывает в единое целое неживую и живую природу.
А каких животных можно увидеть в почве? В лесной подстилке замерла божья коровка, что-то перетаскивают в свои подземные жилища муравьи, а вот кроты и дождевые черви проводят в почве всю свою жизнь.
А земляной шмель только зимует. Лягушки и улитки прячутся в почве от дневной жары, а майские жуки откладывают яйца, из которых появляются их потомства.
Жуки проникают в почву на глубину до 2 метров, муравьи - до 3 метров. Кроты - до 5 метров, а дождевые черви - до 8 метров.
Кроты приносят очень большую пользу почве, прокладывая глубокие ходы, кроты выбрасывают землю на поверхность, а эта земля в полтора раз богаче кальцием, магнием, железом и другими питательными веществами.
Учёные подсчитали, что в березовом лесу кроты поднимают из глубины на поверхность такой обогащённой земли до 10 тонн на гектар. Получается, что большую часть берёзового леса удобряют кроты. А ещё в небольших кучках в земле, кротовинах, скапливается вода, которая увлажняет почву.
Чем же питаются животные почвы? Они питаются остатками живых организмов, корнями растений и другими мелкими животными. Корни одуванчиков грызут личинки майских жуков, а личинками любят лакомиться кроты. Крот, наевшись, отправляется спать, и спит часа 4, проснувшись, он немедленно отправляется искать себе пищу. Делая глубокие ходы, крот постоянно натыкается на вредных насекомых и их личинок. За сутки крот съедает столько, сколько весит сам и даже больше. Голодать крот не может, 17-18 часов без еды для него губительны. Вот поэтому зимой кроты не могут залечь в спячку.
Между растениями и животными почвы существует пищевая зависимость: корень одуванчика - личинка - крот. Не будет одуванчика - погибнут личинки, не будут личинок - будут голодать кроты. Поэтому ученые считают, что все живые организмы связаны между собой цепями питания. Пищевая цепь показывает, кто кого ест. Между обитателями почвы существую очень много цепей питания, но в каждой такой цепи, первое звено - это растение. Ведь только оно способно на свету образовывать питательные вещества из углекислого газа и воды с растворёнными в ней минеральными солями. Второе звено - растительноядные животные, третье звено - хищные и всеядные животные. Когда хищные или всеядные животные погибают, то их останки становятся пищей для бактерий и других мелких животных.
Сегодня на уроке вы узнали о том, что почва - это единство живой и неживой природы, как образуется почва, и какие существуют цепи питания.
- Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
- Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
- Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.
- Энциклопедия Кругосвет ().
- Энциклопедия животного мира ().
- Наука и жизнь ().
- Что такое почва?
- Какие животные обитают в почве?
- Может ли почва восстановиться?
Грунт, земля, почва - эта субстанция для нас, жителей планеты, настолько привычна и незаменима, как воздух, вода и солнечный свет. Земляне больше интересуются космическими пришельцами и тайнами труднодоступных мест, чем вопросом о том, как образовалась почва - такая обычная и вместе с тем неизвестная.
Что такое почва?
Так мы называем самый верхний слой, покрывающий всю земную кору. Это природная порода порошкообразного вида, созданная и обработанная совместными усилиями атмосферы, литосферы, биосферы и постоянно меняющая свой состав под воздействием человеческого фактора. Можно сказать, что почва - это продукт взаимодействия живой и неживой природы.
Основная функция грунта - обеспечивать растениям возможность получать необходимые питательные вещества для роста, созревания и размножения. Растительный мир служит главным источником питания для высших существ, обеспечивает воздух кислородом и в результате поддерживает жизнь высшей биологической цепочки - человека разумного. С тех пор как образовалась почва, мир стал совершенно иным.
Экскурс в историю
Чтобы понять значение почвенного покрова для жизни на Земле, стоит заглянуть в те давние (около 400 миллионов лет назад) времена. Где образуется почва, там кипят вулканические страсти, живая земная кора колышется и чередует местами моря и материки. Горы растут, разрушаются и рассыпаются. Постепенно климат становится стабильнее, вулканизм утихает понемногу, и растения получают все условия для бурной эволюции видов и форм. В период палеозоя нашу планету покрывали могучие леса, листва которых, опадая, перерабатывалась миллиардами микроорганизмов, создавая самый первый почвенный питательный слой, который, в свою очередь, дает пищу этой самой растительности.
Горы и долины
Исследуя сыпучие структуры грунтов, трудно представить, что первоначально почва образуется из горных пород. Именно разрушенные под воздействием атмосферных явлений каменные глыбы стали основой для будущих грунтов.
Конечно, это только заготовка. Камни разрушит вода и прорастающие корни, ветер и время превратят их в песок, останки растений и умерших животных наполнят мертвую породу органическим веществом - гумусом. Процесс образования почвы постоянный и длительный - для образования двух сантиметров грунта необходимо более 100 лет.
Плодородность почвы
Ценность почвы определяет ее плодородие. Основной компонент плодородных земель - перегной, или гумус. Это именно то, что образуется в почве благодаря растениям и продуктам деятельности животных. Попадая в грунт, листва, отгнившие корни, кора, плоды, останки насекомых и других живых существ перерабатываются организмами, проживающими в земле, начиная с кротов и червей и заканчивая бактериями. Люди постоянно влияют на плодородность почвы, добавляя в места будущих посевов органические и химические удобрения. Для быстрого образования перегноя создают специальные места компостирования, куда собирают вещества слоями, что ускоряет процесс гниения.
Строение грунта
Грунтовый слой составляют жидкие, твердые, газообразные и живые части. Доля каждой неодинакова во всех грунтах и зависит от того, как образовалась почва, от структуры ее первоначальных компонентов. Твердая часть - это органическое вещество, которое несет в себе клетчатку, дубильные вещества, лигнин, белки, сахар, различные продукты распада. Твердая часть неплотная, она имеет поры, которые и наполнены жидкой, воздушной и бактериальной массой.
Жидкая составляющая грунта - это почвенный раствор, который питает растения водой. Газообразная часть почвы - это кислород, азот, углекислый газ, которые заполняют поры, не занятые водой. Живая часть - проживающие в грунте организмы. Различные пропорции тех или иных компонентов, наполненность элементами составляют множественные структуры почвенного покрова.
Как образовалась почва разных структур?
Твердая часть грунта - это смесь из песка, ила и глины. Питательная ценность и свойства почвы определяют пропорции этих компонентов:
- Равные доли песка, ила и глины порождают самые плодородные земли - суглинки.
- На какой почве образуются болота? На глинистой, которая задерживает прохождение воды при больших объемах выпадающих осадков.
- Торфянистые почвы образуются в местах высохших болот, хорошо держат влагу, но имеют мало питательных веществ.
- Почвы, содержащие большую часть ила, очень ценны, так как имеют много питательных элементов и удерживают много воды и воздуха, но встречаются они очень редко - в местах высохших рек или озер.
- Песчаные почвы из-за своей рыхлости не задерживают влагу и питательные микроэлементы. Эти бедные грунты считаются самыми неподходящими для земледелия. Схожи с ними по свойствам известняковые грунты, содержащие в составе известь.
Кто в почве живет?
На первый взгляд почвенный слой тверд, пуст и неприспособлен к жизни. При ближайшем рассмотрении оказывается, что в грунте жизнь просто кишит. Всех жителей верхнего грунта называют педобионтами. Самые маленькие из них - микроводоросли, грибки, бактерии. Живут они там с тех пор, как образовалась почва. Второй состав жителей покрупнее - жучки, паучки, червячки.
Самые большие - земляные позвоночные животные, наиболее знаменитые из которых: кроты, слепыши, земляные лягушки. Основной пищей для этих существ служат останки растений и животных, грибницы. Многие представители фауны ищут в грунте защиту от внешнего мира и роют норы, в которых хранят запасы еды, прячутся от неприятелей и холодов.