Взаимодействие и взаимовлияние живых организмов и других оболочек Земли

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 11Следующая ⇒

Развитие жизни не могло не зависеть от всех компонентов окружающей среды. Вместе с тем за длительный срок своего существования живые существа коренным образом изменили состав литосферы, атмосферы и гидросферы.

Биосфера и атмосфера

Современный состав атмосферы является, по-видимому, продуктом жизнедеятельности организмов на Земле. Считают, что большая часть кислорода в атмосфере — биогенного происхождения, благодаря зеленым растениям содержание углекислого газа в ней невелико. Из газов атмосферы наибольшее значение для биологических процессов имеют такие газы, как кислород, необходимый для дыхания и минерализации органических остатков; углекислый газ, использующийся в процессе фотосинтеза, и озон, образующий экран, который задерживает губительные для организма в большом количестве ультрафиолетовые лучи.

Биосфера и литосфера

В состав литосферы и биосферы входит особое природное образование — почва. Она образуется из смеси минеральных веществ, возникших при разрушении горных пород, и органических, которые являются продуктами жизнедеятельности живых организмов. Кроме образования почвы, живые организмы способствуют выветриванию, то есть разрушению горных пород. Иногда живые организмы участвуют в создании некоторых форм рельефа, например, коралловые острова или коралловые рифы.

Биосфера и гидросфера

Вода — источник жизни на Земле, именно в океане и произошло зарождение жизни. Все процессы, происходящие в живых организмах, невозможны без наличия воды. Вместе с тем живые существа также влияют на водную оболочку Земли. Особенно ярко это проявляется в океане, куда с речными водами поступает много карбонатов, солей кальция. Если бы в океане не обитали существа, использующие кальций для строительства раковин, солевой состав океана был бы совершенно иным.

Итак, биомасса биосферы тесно связана с остальными оболочками нашей Земли. Живые организмы не только взаимодействуют, но и влияют на атмосферу, литосферу и гидросферу нашей планеты.

Почвы

Почва — это самый верхний, очень тонкий (всего 2—3 м) слой на поверхности Земли. Это особое природное тело, образующееся в результате взаимодействия живой (органической) и мертвой (неорганической) природы. Важнейшим свойством почвы, отличающим ее от горных пород, является плодородие. Оно обусловлено наличием в почвах органического вещества — гумуса (перегноя). Благодаря плодородию почвы являются величайшим природным богатством. Почвы образуются очень медленно: за 100 лет мощность почвы увеличивается всего на 0, 5—2 см.

Образование почв. Оно начинается с выветривания. Благодаря ему происходит разрушение и измельчение горных пород, эти массы слагают нижние слои почв. Рыхлая масса горных пород прогревается и увлажняется. Это создает благоприятные условия для поселения и размножения здесь микроорганизмов — водорослей, грибов, бактерий. Их жизнедеятельность способствует образованию на поверхности разрушенных горных пород тонкой пленки органического вещества, на которой затем поселяются низшие растения — мхи и лишайники, которые вместе с уже существующими здесь микроорганизмами выделяют кислоты, способные растворить даже самые твердые породы. Благодаря мхам и лишайникам слой органических веществ увеличивается. Им в этом процессе помогают микроорганизмы, которые перерабатывают поступающие в почву органические остатки — останки растений и животных. Благодаря этому в почве постепенно образуется слой перегноя черного цвета, который называется гумусом. Основные органические соединения в гумусе — гуминовые кислоты, растворимые в воде, способствующие обменным реакциям и образующие органический клей, который очень важен для образования структуры почв.

Главными почвообразующими факторами являются:

а) Климат. Он влияет на ход выветривания горных пород, с которого и начинается процесс формирования почв. Влажный и теплый климат способствует усилению интенсивности выветривания, а сухой и холодный климат способствует его ослаблению.

б) Рельеф. Он может оказывать как благоприятное воздействие на образование почв, так и неблагоприятное: на горных склонах продукты выветривания не удерживаются и смещаются вниз, а на равнинах же они, наоборот, накапливаются.

в) Живые организмы. Они влияют на состав и структуру почв.

г) Материнская порода. От ее состава и структуры зависят физические свойства почв и первоначальное содержание в ней различных химических элементов.

Плодородие почв — качество, отличающее почву от любой, даже рыхлой горной породы. Различают естественное и искусственное плодородие, создаваемое человеком путем внесения удобрений и мелиорации почв. При разумном использовании почв их плодородие может увеличиваться, а неумелое хозяйствование приводит к деградации почв, то есть к уменьшению плодородия почв. Наибольшее плодородие характерно для черноземов и каштановых почв, они могут иметь до 30% гумуса. Плодородие почв зависит:

- от содержания в почве питательных веществ;

- от механического состава;

- от структуры почвы;

- от воздушно-водного режима (проницаемости почвы для воды и воздуха).

Гумус содержит основные элементы питания, которые становятся доступными для растений под воздействием микроорганизмов. Количество гумуса в почве значительно определяет ее плодородие.

Соотношение твердых минеральных частиц различного размера, составляющих почву, называется механическим составом почвы. Основную массу почвы составляют мелкоземы — почвенные частицы меньше 1 мм. По сочетанию песчаных и глинистых частиц почвы делятся на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные. Важную роль играют в почве минеральные соли, содержащие азот, фосфор, серу, хлор, кальций, калий, магний и др. Есть в почве и почвенная вода или растворы, содержащие газы, минеральные и органические вещества. В почве также есть и газовая часть — почвенный воздух, заполняющий все пустоты и трещины. Важным компонентом почвы, играющим огромную роль, являются микроорганизмы.

Структура почвы. Это ее способность распадаться на комочки различных размеров и форм. Это очень важные для развития растений свойства почвы. Хорошо разрыхлённые корнями растений и различными роющими животными почвы имеют комковатую или зернистую структуру. Такие почвы называются структурными. Верхний перегнойный слой их состоит из комков диаметром до 10 мм. Они склеены гумусом и поэтому прочны. Структурные почвы очень плодородны. В их порах содержится в достаточном количестве вода и воздух, которые необходимы для жизнедеятельности корней растений и почвенных бактерий.

Почвы, состоящие из мелких пылеватых частиц, называются бесструктурными. Впитывая воду, такие почвы превращаются в сплошную Вязкую, липкую массу. Это препятствует проникновению воздуха и влаги к корням растений и задерживает их рост. Это особенно свойственно глинистым почвам. Эти почвы неплодородны. В бесструктурных почвах может происходить оглеение, то есть образование в почвах глея, глеевого горизонта, который слабо пропускает воду и воздух. Глей имеет голубовато-сизую или сизо-ржавую окраску, которая вызывается присутствием оксида двухвалентного железа; он образуется при переувлажнении почв, отсутствии их промывания, например, в условиях многолетней мерзлоты; при недостатке кислорода, с преобладанием восстановительных реакций. Оглеение почв ухудшает их плодородие.

Структура почв способствует поддерживанию благоприятного для растений водного и воздушного режима. Форма, величина и прочность комочков не одинаковы в разных типах почв. Лучшей является зернистая, или мелкокомковая, структура с комочками диаметром 1—10 мм.

Почвенные горизонты. Горизонтами называют слои, которые формируются в результате расчленения почв в процессе их образования. Почвенные горизонты обозначаются заглавными латинскими буквами. Каждый почвенный горизонт примерно однороден по структуре, окраске, минералогическому и химическому составу, физическим свойствам. Мощность почвенных горизонтов может быть от нескольких до десятка сантиметров. Сверху вниз выделяют следующие горизонты:

а_о — лесная подстилка, дернина. Этот горизонт состоит из разлагающихся растительных остатков, еще не входящих в состав почв.

А₁ — гумусовый, или перегнойный, горизонт, он присутствует во всех почвах, но мощность и содержание гумуса в разных типах почв в нем изменяется. Чем больше гумуса в этом горизонте, тем он темнее, книзу горизонт осветляется.

А₂ — подзолистый горизонт, или горизонт вымывания. Он имеет светлую окраску золы (отсюда и его название) и беден питательными веществами. В этот горизонт просачивающиеся сверху воды вносят частички гумуса, оксиды железа и др.

В — горизонт вмывания. Он очень плотный, содержит частицы, проникающие сюда из верхних слоев: глинистые частицы, оксиды железа и другие. Окраска его зависит от примесей: в лесах и лесостепях он часто белесый из-за высокого содержания кальцита, бурая окраска связана с содержанием в качестве примесей железа и алюминия, коричневато-черная — от примесей гумуса.

С — материнская горная порода, слабо затронутая почвообразованием.

На обрабатываемых землях может возникнуть еще один горизонт — А_п — пахотный горизонт.

Совокупность почвенных горизонтов называется почвенным профилем. Это вертикальный разрез почвы от ее поверхности до материнской породы, где прослеживаются сформировавшиеся в почвообразовательном процессе взаимосвязанные почвенные горизонты. Слоистость почвенного профиля возникает в результате вертикальных перемещений продуктов органического и неорганического происхождения. Мощность почвенного профиля — от нескольких сантиметров в горах, десятков сантиметров в полярных и пустынных областях и до 2-3 м во влажных лесах.

Типы почв

Это основная единица классификации почв, которая выделяется по характеру почвенного профиля. Первая классификация почв была составлена в 1886 году В.В. Докучаевым, русским почвоведом. Он выделил для России 10 основных типов почв. В дальнейшем классификация становилась более сложной и подробной. Наиболее распространены сейчас зональные типы почв, образующие вместе с растительностью и другими компонентами ландшафта природные зоны (см. «Природные зоны»). Некоторые типы почв не образуют зон, что связано сместными условиями рельефа и увлажнения, например, солончаки, солонцы. Особую группу составляют почвы, возникшие в результате окультуривания, то есть хозяйственного освоения площадей, прежде не пригодных для сельского хозяйства, - это осушенные торфяники, орошаемые сероземы и другие почвы. Современная классификация почв в своей основе имеет не только признаки и свойства почв, но и особенности их происхождения. Главными типами почв являются:

Тундрово-глеевые почвы ( 4% от общей площади почв Земли).

Расположены они в тундровой зоне и формируются в условиях постоянного переувлажнения при невысоких температурах короткого лета. Почвенный профиль этих почв развит слабо, его мощность всего 10-12, гумусовый горизонт маломощен, сплохоразложившимися органическими остатками. Для этих почв характерно явление оглеения почв.

Подзолистые почвы ( 9% ). Они залегают в зоне тайги и смешанных лесов. Формирование почв этого типа происходит в условиях континентального и умеренно континентального климата, при избыточном увлажнении и постоянном промыве просачивающимися водами. Подзолистые почвы содержат мало гумуса. В смешанных лесах, где в лесной подстилке больше трав, гумусовый слой развит лучше. Это дерново-подзолистые почвы. Подзолистые почвы требуют внесения удобрений. Из почвенного горизонта А₂ вымываются глинистые частицы, оксиды железа и откладываются в нижнем горизонте.

Серые лесные почвы (9%). Это почвы широколиственных лесов и лесостепей. Они формируются в условиях умеренного климата. Гумусовый горизонт в них до 30 см, а содержание гумуса доходит до 9%, в соответствии с чем почвы делятся на светло- и темно-серые. Подзолистый горизонт выражен нечетко, в нем есть гумус.

Бурые лесные почвы. Эти почвы залегают в зоне широколиственных лесов. Формируются они в условиях умеренно теплого влажного климата. Более темная окраска бурых почв по сравнению с серыми лесными почвами объясняется накоплением во всех горизонтах глинистых минералов и оксидов железа. Гумусовый горизонт содержит 3-7% гумуса. Бурые лесные почвы обладают хорошей структурой. Многие сельскохозяйственные угодья расположены на этих почвах.

Коричневые почвы. Эти почвы расположены в зоне лесов субтропических районов и формируются в условиях сезонно-влажного климата (средиземноморского или муссонного). Обычно эти почвы глинистые, в их почвенном профиле нижняя часть гумусового горизонта уплотнена. Коричневые почвы содержат до 9% гумуса. Как правило, территории, где залегают эти почвы, используются под виноградники или сады.

Черноземы. Это почвы лесостепей и степей умеренного пояса. Они содержат самое большое количество гумуса (выше 9%), поэтому почвы имеют интенсивно черный или буро-черный цвет. Мощность гумусового слоя в почвенном горизонте достигает 120 см. Формирование этих почв происходит в условиях теплого, относительно сухого климата, поэтому при обеспечении полей влагой, при достаточном количестве тепла, на сельскохозяйственных землях выращивают пшеницу, кукурузу, подсолнечник, сахарную свеклу.

Каштановые почвы. Это почвы сухих степей и полупустынь ( 7% от общей площади почв). Формирование этих почв происходит при большом дефиците влаги. В почвенном горизонте гумусовый слой менее мощный, чем у черноземов, содержание гумуса от 2 до 5%, поэтому эти почвы имеют более светлую окраску, чем черноземы. Запасы органического вещества пополняются за счет обильного травяного покрова, который развивается в течение короткого времени, когда в почве достаточно влаги после зимы. При хорошем увлажнении эти почвы могут быть плодородны.

Серо-коричневые почвы. Это почвы субтропических степей, которые формируются в условиях более теплых и сухих, чем степи умеренного пояса. В почвенном профиле толщина гумусового слоя небольшая, она не превышает 40 см, а содержание гумуса — до 4, 5%, поэтому эти почвы более светлые, чем каштановые.

Бурые и серо-бурые полупустынные почвы. Это почвы засушливых районов — полупустынь и пустынь. Цвет этих почв зависит от содержания в них оксидов железа. Содержание гумуса в них очень низкое, поэтому эти почвы неплодородны. Для бурых и серо-бурых почв характерно засоление горизонтов.

Сероземы. Это также почвы полупустынных и пустынных районов, но формируются они при недостатке влаги в предгорьях и подгорных равнин, сложенных лессом. Сероземы и бурые с серо-бурыми почвами занимают самую большую площадь на земном шаре по сравнению с другими почвами. Сероземы плохо разделены на горизонты, имеют светло-серый цвет, так как гумуса в них содержится от 1% до 4%. С глубин 150-200 см эти почвы содержат легкорастворимые соли, а материнская порода нередко содержит гипс. Гумус сероземов, как и в других засушливых регионах, накапливается в основном за счет весенней травянистой растительности. В целом сероземы обладают хорошей водопроницаемостью и при хорошем орошении могут быть плодородны. На орошаемых сероземах развилось древнее земледелие Востока.

Желтоземы. Это почвы лесов влажных субтропиков, которые содержат мало железа. Формируются эти почвы при сильном увлажнении, но гумуса содержат очень мало, поэтому бедны питательными веществами. В основном желтоземы используются под субтропические культуры.

Красноземы. Это почвы широколиственных лесов, влажных субтропиков и тропических саванн. Формируются эти почвы в условиях промывания на породах, богатых железом, что обуславливает их яркую красновато-оранжевую окраску. Это структурные почвы, но почвенный профиль развит слабо. Гумуса в верхних слоях красноземов содержится до 9%, но почвы бедны фосфором, калием, азотом. Красноземы на горных склонах подвергаются сильной эрозии. На этих почвах выращивают чай, цитрусовые и другие субтропические культуры. Красноземы покрывают территории, равные 19% от площади почв всей Земли. В саваннах под мощным травянистым покровом формируется сходный тип почв — красно-бурые.

Красные ферралитные. Красные ферралитные, или латеритные — это почвы экваториальных и влажных тропических лесов. Их формирование происходит на корах выветривания (рыхлый поверхностный слой разрушенных горных пород) древней суши, подвергшихся ферраллитизации — глубокому выветриванию, в результате которого разрушаются почти все первичные минералы (за исключением кварца и других самых устойчивых). При этом образуется латеритная, или ферралитная, кора выветривания, тяжелая, глинистая, красного цвета, иногда с желтыми пятнами. Она содержит большой процент оксидов железа и алюминия. С латеритной корой выветривания связаны месторождения бокситов (руды алюминия). Эти почвы содержат очень большой слой гумуса в верхнем горизонте (до 10%). Иногда на поверхности красных ферралитных почв образуются панцирные железистые корки. После сведения лесов, как правило, на этих почвах выращивают рис, сахарный тростник, кофе, какао и другие культуры.

Засоленные почвы. К этой группе относят почвы с высоким (более 0, 25%) содержанием легкорастворимых солей — хлоридов, сульфатов, карбонатов. Образование их связано с повышенным содержанием солей в материнской породе или с привносом солей грунтовыми водами. В условиях сильного испарения влаги с поверхности почвы соли накапливаются в верхних почвенных горизонтах. Нередко засоленные почвы образуются в ложбинах, где грунтовые воды подходят ближе к поверхности, а сток оттуда затруднен. В таких местах образуются солонцы, солончаки. Солонцы — почвы, содержащие на небольшой глубине (до 80 см) значительное количество соды и других солей. Обычно они содержат много глинистых частиц, при намокании становятся вязкими, липкими, а при высыхании растрескиваются. В почвенном профиле солонцов выделяются два горизонта: верхний, мощность которого от 1 до 30 см — светлый, пылеватый, с малым количеством илистых частиц, и нижний — иллювиальный горизонт (горизонт вмывания В), солонцовый горизонт, по цвету — бурый, разбивающийся на столбы призмовидной формы, обогащенный илом и солями. Ниже этих почвенных горизонтов располагаются гипсовый и хлоридно-сульфатный слой. Солонцы распространены пятнами в засушливых областях, они могут чередоваться со степными и полупустынными почвами. Солонцы мало плодородны, для их использования в сельском хозяйстве необходимо внесение удобрений, промывка солонцов, внесение гипса для замены в почвенных солях натрия на кальций и другие мероприятия. Солончаки — это засоленные почвы, которые содержат в поверхностном слое 1% и выше растворимых солей. Их формирование связано с испарением минерализованных грунтовых вод, которые близко подходят к поверхности земли. Солончаки различают по составу солей, от которого зависит их облик: хлоридные (с хлоридами натрия, магния, кальция) из-за гигроскопичности солей выглядят как «мокрые»; сульфатные (с сульфатом натрия) производят впечатление «пухлых», верхний слой почвы при высыхании обращается в пылевую массу. Солончаки распространены пятнами в полупустынных и пустынных зонах. Почвенный профиль содержит очень маленький гумусовый слой (до 1%) с пятнами солей, ниже располагается соленосная материнская порода или сильно минерализованный водоносный горизонт. Солончаки могут быть пригодны для земледелия только при следующих условиях: понижение уровня грунтовых вод и последующее промывание почвы, орошение, хотя при неправильном орошении может возникнуть явление «вторичного засоления» из-за нарушения водного режима в условиях жаркого климата.

Разрушение почв. Ветровая и водная эрозия способствует разрушению почв, уничтожая самый плодородный ее слой. Возникает эрозия почв в результате бессистемной эксплуатации земельных ресурсов. Эрозия почв бывает естественной и антропогенной, то есть обусловленной деятельностью человека. Естественная эрозия протекает повсеместно, проявляется очень сильно и восстанавливается почвообразованием. Антропогенная эрозия возникает вследствие неправильной распашки почв, когда уничтожается дернина и обнажается легкоразмываемый почвенный горизонт перегноя. Он размывается весной талыми водами, когда почва еще не защищена всходами растений; разновидностью антропогенной является пастбищная эрозия, которая может быть вызвана неумеренным выпасом скота. В результате антропогенной почв образуются овраги, балки, которые наносят ущерб сельскому хозяйству, снижают площадь пахотных земель и снижают уровень грунтовых вод, что неизбежно скажется на растительном покрове. Обеднение вод и растительности окажут иссушающее действие на климат, а это в свою очередь опять повлияет на почвы.

Эрозия почв затронула практически все земледельческие районы мира: США, Канаду, страны Средиземноморья, Ближнего Востока, Средней и Южной Азии, Китай, Австралию, степные и лесостепные районы России, Украины, Казахстана.

Борьба с эрозией почв может быть разнообразной: безотвальная пахота, пахота поперек склонов, севооборот, укрепление склонов оврагов. Наиболее эффективной мерой являются лесонасаждения, которые препятствуют расширению оврагов, поднимают грунтовые воды, способствуют снегозадержанию, задержанию дождевых и талых вод. Охрана почв включает в себя борьбу не только с эрозией, но и с заболачиванием, засолением почв, а также рекультивацию земель — восстановление ландшафтов, нарушенных деятельностью человека. Рекультивация включает в себя восстановление рельефа (засыпку оврагов, карьеров), восстановление почв и растительности, ликвидацию отвалов.

Итак, почва — верхний плодородный слой земли. Она состоит из гумуса, минеральных солей, воды, воздуха, песка, глины. Соотношение компонентов почвы для разных типов ее различно. В зависимости от способности почвы распадаться на комочки разной формы и размера различают структурные и бесструктурные почвы. Почву составляют слои, или почвенные горизонты. Состав и окраска их различается у почв разного типа, однако выделяют несколько общих горизонтов. Почвы могут обладать плодородием, которое при разумном их использовании может увеличиваться, а неумелое хозяйствование приведет к деградации почв. Разрушение верхнего плодородного слоя поверхностными водами и ветром — эрозия почв — бедствие, способное нанести ущерб плодородию почв. Борьба с эрозией разнообразна. Образование почв начинается с выветривания, большую роль в дальнейшем формировании почв играют микроорганизмы и растения. Основоположником отечественного почвоведения является В. В. Докучаев, ему принадлежит первая классификация почв.

Мелиорация

Мелиорация — один из способов рационального использования почв и других элементов природы. Она заключается в повышении производительной силы земли, ее продуктивности, а также в оздоровлении природной среды. Главным образом мелиорацию применяют к почвам, но существует и мелиорация лесов, лугов, водоемов. К основным видам сельскохозяйственной мелиорации относятся:

1. Обводнение. Оно заключается в увеличении количества и запасов воды в районах с ее недостатком с целью обеспечения хозяйства и бытовых нужд. Особенно нуждается в обводнении скотоводство, рисосеяние в сухих степях, полупустынях и пустынях, где испаряемость вышевыпадения атмосферных осадков. В России обводнение широко осуществляется путем подачи воды по каналам из многоводных рек, берущих начало в горах или лесах, путем использования подземных вод, прудов, колодцев.

2. Осушение. Оно заключается в удалении мешающей производственной деятельности поверхностной или грунтовой воды. Самое широкое применение осушения проводится, чтобы расширить пахотные земли, улучшить тепловой режим и воздушную вентиляцию почв с целью повышения их продуктивности путем создания открытых или закрытых водоотводов. Этот вид мелиорации проводится в основном в избыточно увлажненных природных зонах (тундре, лесотундре, влажных субтропиках). Широкое осушение болот может привести и к отрицательным результатам. Так, в белорусском Полесье осушение болот привело к снижению плодородия почв, в Западной Сибири его следствием стало обмеление рек, исчезновение многих водоплавающих птиц. Осушение широко применяется для устранения помех при добыче полезных ископаемых, для строительства населенных пунктов, при прокладке транспортных магистралей, для оздоровления территории. Так, например, осушение Рионской низменности проводилось исключительно в целях уничтожения малярийных комаров, личинки которых развиваются в стоячей воде.

3. Орошение. Оно заключается в искусственном увлажнении почвы путем подвода воды к землям, испытывающим недостаток влаги в том слое, где более всего развивается корневая система растений. Это основной вид мелиорации. Способы орошения могут быть различными:

а) подпочвенное — распределение воды по поверхности почвы;

б) введение воды в почву снизу по трубам;

в) распыление влаги на полях путем дождевальных установок.

Избыточное орошение без учета природных условий и норм расхода воды приводит к таким отрицательным последствиям, как заболачивание и засоление почв, а это в свою очередь ведет к изменению растительного мира, а то и к угнетению его. Засоленность почв может быть также связана с подъемом уровня грунтовых минерализованных вод. Орошаемые земли дают свыше половины мировой продукции растениеводства. Они охватывают районы Средней Азии, юга Украины, значительной площади Закавказья и Молдовы. В России к таким землям относится Северный Кавказ.

4. Закрепление сыпучих песков и оврагов растительностью.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 91011 Следующая ⇒