Почва и жизнь на Земле
Почвенный покров Земли кажется нам обычным и вечно существующим в природе. Однако это не так. Природа создавала почву в течение 4,5 миллиардов лет! Основой для образования почвы послужили продукты выветривания горных пород. Выветривание — это сложный процесс, результат совместного действия многих физических, химических и биологических факторов. Видео 37.
Условно это отражено в формуле: Горные породы + Солнце + воздух + вода + живые организмы = почва.
Процесс почвообразования никогда не прекращается, конечно, он идет и в наши дни, но очень медленно. Почва находится в постоянном процессе развития — формирования или разрушения.Длительность процесса образования почвенного покрова Земли обусловлена многими факторами. На образование почвы требуются многие тысячелетия. В то же время нерациональное природопользование, губительное для почвы, может уничтожить ее всего за несколько лет.
Как Вы думаете, следует почву отнести к возобновляемым, или невозобновляемым природным ресурсам? Можно ли дать однозначный ответ на этот вопрос?
Благодаря почвенному покрову Земли обеспечивается жизнь растений, животных и человека. Почва — важнейший компонент всех наземных экологических систем Земли и сама является уникальной экосистемой (см. подробнее темы 2 и 3). Она осуществляет связи живых организмов с литосферой, атмосферой и гидросферой. Почва — это объект изучения отдельной науки — почвоведения. Родоначальник почвоведения — выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев. В Петербурге находится Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева, который является одним из крупнейших в мире музеев почвенно-экологического профиля. В музее можно получить ответы на вопросы — Что такое почва? Как она образуется? Что на этой почве растет? Кто в этой почве живет? Музей является хранителем богатейшей коллекции почв из различных природных зон мира.
В настоящее время ученые выделяют около ста типов почв. Почему существуют разные типы почв?
Многобразие почв связано, разумеется, с многообразием условий, в которых они формировались. Особенно большое значение имеют климат и свойства тех пород, из которых образовалась почва.
Рассмотрите рисунок и сравните чернозем, дерново-подзолистые и тундровые подзолистые почвы.
Знаете ли Вы, какие типы почвы характеры для Вашей местности? В почве имеется нескольких слоев, связанных между собой. Видео 38. Среди них различают коренную породу, которая подвергается выветриванию при выходах ее на поверхность, и материнскую, из которой формируется верхний слой почвы. Нижележащий слой называется подпочвой.
Уникальное свойство почвы — плодородие. Именно оно обеспечивает существование жизни на Земле. Плодородие почвы обусловлено содержанием в ней гумусных веществ (гумуса). Гумус — это скопление органических веществ, которые образовались при гниении растительных и других остатков живого. Он придает почве черный цвет и обеспечивает рост и развитие растений (т.е. жизнь на Земле). Чем больше в почве гумуса, тем она плодороднее. Больше всего гумуса содержится в черноземных почвах. Видео 39.
Из чего состоит почва?
Примерно 50% пространства в почве занимает воздух, заполняющий промежутки между твердыми частицами. Около 45% массы почвы приходится на долю минеральных веществ, около 5% — на долю органических веществ. Однако эти сведения о составе почвы не дают настоящего представления о ней.
Мы привыкли думать, что почва мало населена, что основная масса живых организмов находится на ее поверхности. Но это совсем не так! Для многих животных она является средой обитания. Все знают, что в почве живут и дождевые черви, и личинки насекомых, и сами насекомые. Почва служит местом гнездования и строительства жилищ для многих птиц и других животных. Расчеты ученых показывают, что масса живого в почве составляет ? массы живых обитателей лесов и более ? массы живого степной растительности.
Установлено, что чем меньше размеры организмов, тем больше их число в почве. Так, в 1 м 3 почве находится несколько десятков миллионов червей и насекомых. А в 1 грамме почвы содержится более миллиона простейших микроорганизмов. В целом количество почвенных микроорганизмов на Земле ученые оценивают приблизительно в один миллиард тонн! Однако значение живых организмов в почвенных процессах определяется не их массой, а той огромное работой, которую они совершают. Видео 40.
Мы не замечает работу почвенных бактерий, которые непрерывно перерабатывают отмирающие части растений и других организмов. Но если бы она прекратилась, поверхность Земли была бы завалена этими остатками. Трудно представить, что было бы с нашей прекрасной Планетой через какие-нибудь сто лет! А дождевые черви, как известно, питаясь, заглатывают почву. Если в одном гектаре почвы обитает около 140 тысяч дождевых червей, то их масса составляет 500 кг! А это значит, что за один год они пропускают через свой организм около десяти тонн почвенной массы!
В чем заключается биосферная функция почвы?
Важно понимать, что для характеристики почвы недостаточно знать ее состав. Научное знание о почве связано с пониманием того, что она представляет собой сложное природное тело, имеющее определенное строение(структуру). Будем помнить: Почва — это не механическая смесь различных веществ. Почва — это сложнейшая система взаимодействия минеральных, органических веществ и живых организмов.
Благодаря их взаимодействию почва выполняет свои биосферные функции. Но, повторим, оно обеспечивается не только составом, но и строением почвы.
Почва состоит из очень мелких частиц. В пленке воды, обволакивающей почвенные частицы, живут микроскопические организмы. Более крупные поселяются между частицами почвы, как в пещерах. И те, и другие составляют с почвой единое образование. Тем, что живут на поверхности частиц, необходим воздух, а те, что находятся внутри частиц, способны жить без воздуха.
Питание, дыхание и все другие процессы жизнедеятельности живых организмов приводят к множеству изменений в составе почвы. При этом они вовлекают в эти процессы вещества, содержащиеся в воздухе и растворенные в воде, а сами выделяют образовавшиеся в процессе их жизнедеятельности новые вещества.
Таким образом, почва выполняет свою биосферную функцию как конечного звена, обеспечивающего создание всей биомассы Планеты.
Разрушение почвы может происходить как в результате природных процессов, так и под влиянием нерациональных действий человека.
Разрушение почвенного покрова на месте рубки леса
Такие природные процессы, как наступление ледников, извержение вулканов, образование гор, землетрясения, ураганы, смерчи или наводнения, не могут не влиять на состояние земной коры и на процессы почвообразования. Но естественная эрозия почвы(разрушение и снос верхних наиболее плодородных слоев в результате действия воды и ветра) — это медленный непрерывный процесс, одновременно с которым формируется новый почвенный слой. В отличие от естественной,антропогенная эрозия почвы вызвана вмешательством человека в природную среду в хозяйственных целях. Нерациональное использование полей и пастбищ, вырубка леса, осушение водоемов и тому подобное — все это может уничтожить плодородие почвы за очень короткий срок.
Например, первые поселенцы в Америке так нещадно эксплуатировали землю, что за 100 лет погубили 20% пахотных земель. Почва также разрушается вследствие заболачивания, опустынивания.
Горькое свидетельство безоглядной эксплуатации человеком природы — это и пустыни Северной Африки, и Прибалтийские дюны, и эродированные пространства в Австралии, Пакистане, в Индии и Канаде. Только в европейской части нашей страны насчитывается до 2 миллионов оврагов, которые образовались в основном вследствие распашки земли. Ежегодно земельные угодья теряют слой плодородной почвы, на создание которого природа затратила тысячи лет. Почвоведы называют эрозию настоящей трагедией.
Ученые считают, что для сохранения экологической устойчивости территории в каждой природной зоне должно соблюдаться определенное соотношение пашен, пастбищ и лесов. Так, например, в лесостепи, по исследованиям В.В. Докучаева, лесов должно быть 10-18%. Сейчас из-за чрезмерной распашки их осталось значительно меньше.
По современным данным человечество уже утратило за исторический период около 2 млрд. га некогда плодородных земель, превратив их в антропогенные пустыни. Это больше, чем площадь всей современной пашни в мире, составляющей 1,5 млрд. га.В конце ХХ века стало очевидным, что деградация почв приобрела угрожающие размеры и является одной из основных угроз глобального экологического кризиса. Это особенно тревожно, если учесть, что, последним оценкам, в мире насчитывается более одного миллиарда голодающих, то есть каждый шестой житель планеты. А это значит, что сейчас страдают от голода и истощения больше людей, чем когда бы то ни было в истории человечества, в то время как плодородие почв и площадь пригодных для сельского хозяйства земель сокращаются.
Мы когда-нибудь задумываемся над тем, что в нашей жизни значит почва? Пожалуй, очень редко. Нам кажется, что, поскольку почва — это не цветок, не насекомое, не зверь, что с ней может случиться? Так и будет всегда лежать под ногами. А вместе с тем всемирно известный эколог Жан Пьер Дорста сказал: «Почва — наш самый драгоценный капитал. Жизнь и благополучие всего комплекса наземных биоценозов, естественных и искусственных, зависит, в конечном счете, от тонкого слоя, образующего самый верхний покров Земли».
Недооценивая роль этого величайшего природного богатства, человечество ставит под угрозу само свое существование.
Охрана почвы от ее разрушения, борьба с уменьшением ее плодородия — важнейшая экологическая проблема, требующая безотлагательного пристального внимания мирового сообщества.
Источник
Тезисы лекции: Понятие почва и ее значение для человека
Тема: Литосфера. Почва – важнейший элемент биосферы. Источники загрязнения и влияние на здоровье.
2.Цель:Понятие литосферы и ее значение в жизнедеятельности человека.Источники и характер загрязнения почвы .Влияние загрязнённой почвы на здоровье человека. Химический состав загрязненной почвы.
Почва – особое, природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе, сформировавшееся в результате длительного преобразования поверхностных слоев литосферы. Почва — одна из составных частей окружающей среды человека. Почва толщиной 2-3 см. создается природой с течение от 200 до 1000 лет. Она состоит из твердой (минеральной и органической), жидкой (почвенная вода) и газообразных веществ (почвенный газ). Человек получает необходимые для него микроэлементы с пищевыми продуктами и водой, которые поступают из почвы. В.В Вернадских впервые указал на зависимость химического состава в организме человека от содержания хим. элементов в почве. Наиболее важные для организма человека элементы – йод, фтор, кобальт, никель и др. в одних регионах могут встречаться в избыточных количествах, в других — в недостаточных.
Основная роль почвы для человека — выращивание растительных пищевых продуктов. Важное значение почвы для человека – это её плодородие. Плодородие почв зависит от её типа, водного режима, минеральных и органических веществ, содержащихся в ней.
Различают два основных вида нарушения почвенного покрова, вызванного неправильной эксплуатацией человеком почвы. Это эрозия и засоление почвы.
Эрозия почв выражается в размыве почв мощными ливневыми потоками воды. В первую очередь омываются верхние плодородные слои почвы, нередко сопровождается образованием оврагов. Сильные разрушения почв, их эрозию вызывают карьеры горнорудной и строительной промышленности.
Засоление почв выражается в избыточном содержании солей в почвах. Наибольшую опасность в земледелии засоление почв представляет интенсивная мелиорация (орошение) сельскохозяйственных земель для получения высоких урожаев.
Источники и характер загрязнения почв.Источники загрязнения почв бывают физические, химические и биологические. Загрязняющие вещества поступают в почву различными путями: естественным (загрязнение природное) и искусственным (под влиянием деятельности человека).
Природный химический фактор загрязнения почв.
Основным природным фактором поступления в почву химических веществ является состав почвообразующих пород. В состав почвы входит кремний, алюминий, магний, азот, железо, натрий, калий, кальций, фосфор, сера, молибден, медь, йод, бор, фтор, свинец и др. К природным химическим загрязнителям относятся некоторые месторождения полиметаллических руд и почва содержит высокие концентрации металлов (свинец, медь, цинк, кадмий). Меднорудные месторождения – в почвах в районах г.г. Балхаш, Жезказган, Шемонаиха ВКО.Железорудные месторождения с высоким содержанием в почвах железа – Кустанайская область.Нефтегазоконденсатные месторождения, где почва насыщена адсорбированными газами (углеводороды, сера, ванадий) – Уральская, Атырауская области. Концентрации химических веществ в почвах различают валовые и подвижные (растворимые).
Валовые, то есть общее количество металлов и микроэлементов, выражается в г/кг или мг/кг сухой почвы или породы.
Подвижные – химические элементы, которые могут реагировать (или растворяться) в почвенных водах (только в щелочной или кислой среде с рН ниже или выше 7).
Повышенное содержание хрома отмечено в основном в суглинистых почвах и солонцах и характеризуются как провинция с высоким содержанием хрома (Прикаспийская низменность, Актюбинская область).Очень много никеля в черноземных почвах Кокчетавской и Северо-Казахстанской и Актюбинской областях, а также в каштановых почвах Тургайской области.Марганец более интенсивно накапливается в каштановых почвах суглинистого состава в Уральской и Актюбинской областях, темно-каштановых почвах Павлодарской, луговых солончаковых почвах Акмолинской и Север-Казахстанской областей, а также в местах с избыточным увлажнением – лугово-болотных почвах долины р. Сыр-Дарьи, озера Зайсан, Алаколь (в 2,5 раза выше фона).
Антропогенный (искусственный) фактор загрязнения почвы.
Делится на физический, химический и биологический. Физический (радиационный) фактор загрязнения почв: почва обладает способностью накапливать радиоактивные вещества, поступающие в нее с 1) радиоактивными отходами ядерных, энергетических и других ядерных реакторов; 2) с отходами медицинских учреждений или научно-исследователбских лабораторий; 3) с атмосферными радиоактивными осадками после ядерных испытаний. Из искусственных радиоактивных изотопов наибольшую опасность представляют стронций-90 и цезий-137 с длительными периодами полураспада (соответственно 28 и 30 лет). В почвах обнаруживается высокое содержание искусственных радиоактивных веществ — радия-226, стронция-90, цезия-137.
3.Химический характер загрязнения почв.
Основными загрязнителями почвы являются:
1) валовые выбросы от промышленных предприятий, энергетики и автотранспорта;
2) промышленные и строительные отходы производства, энергетические, коммунальные, сельскохозяйственные.
Валовые выбросы химических веществ из атмосферы выпадают на почву и могут загрязнять ее на значительном расстоянии и огромных площадях.
Выбросы промышленности. Крупные города с развитым промышленным производством являются главным источником загрязнения почв.
Выбросы энергетики. При сжигании твердого топлива на крупных ТЭЦ на почву оседает зола, сажа и токсичные металлы. В Казахстане самым крупным топливно-энергетическим комплексом является Экибастузский. Выбросы золы и других вредных веществ достигают сотни километров. Кроме того, почва вокруг ТЭЦ площадью до 2-3 км 2 загрязняется золоотвалами.
Выбросы автотранспорта. Общее количество автомашин в мире составляет примерно более 400 млн. Весьма опасной составной частью выхлопных газов автомашин являются соединения свинца, а также бенз(а)пирен. Наибольшее загрязнение почвы наблюдается вблизи автотрасс с большой плотностью движения. Так, например, вдоль автодороги с интенсивностью движения машин 3 тыс./сутки концентрации свинца в почве достигают 470 мкг/г (при фоне – 14 мкг/г). При движении транспорта 50 тыс./сутки количество свинца в почве возрастало в 10 раз.
Твердые и жидкие отходы. Всё, что производится человечеством для удовлетворения его потребностей, или при работе промышленности, сельского хозяйства сопровождается выбросом различных отходов. Часть этих отходов удаляется в виде твердых веществ, часть – в виде жидких (со сточными водами). При сжигании городского мусора на свалках образуются токсичные вещества (свинец, цинк, кадмий, медь и др.), которые загрязняют поверхностный слой почвы.
Жидкие отходы – хозяйственно-бытовые и промышленные сточные, содержащие токсичные вещества, могут загрязнять почву, особенно при использовании их для полива сельхозкультур на земледельческих полях орошения (ЗПО). Особую опасность для загрязнения почв и воды представляют промышленные отходы, которые в основном около 60% складируются вокруг промышленных предприятий: угольная, цветная, химическая отрасли промышленности, ТЭЦ, отходы которых могут содержать такие токсичные вещества, как ртуть, свинец, кадмий, бериллий, мышьяк и др.
5.Эпидемиологическое значение почв
В почве обитают постоянно или временно живущие микроорганизмы: сапрофаги, которые не приносят вреда человеку и животным и патогенные микроорганизмы.
К числу наиболее опасных болезней человека и животных относится сибирская язва. Возбудитель сибирской язвы – сибиро язвенная 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. Человек заражается сибирской язвой, как правило, при контакте с больными или павшими животными, а также через зараженные продукты и сырьё (мясо, шерсть, шкура) и при непосредственном контакте с почвой. Вместе с загрязненной почвой в поврежденные ткани человека могут проникнуть споры газовой гангрены. Эти микробы встречаются в каждом образце почвы, попадая в рану, продуцируют токсин, который вызывает отек и омертвление ткани.Заражение ботулизмом чаще связано с продуктами домашнего приготовления: рыбы (соленой и вяленной), консервированных грибов, овощей и фруктов. По силе своего действия на организм человека токсин, продуцируемый из споры ботулинуса (в анаэробных условиях) превосходит все другие бактериальные токсины и химические яды.Велика роль почвы в распространении гельминтозов – болезни, вызываемые внедрением в организм человека глистов – паразитов –гельминтов. Зрелые яйца попадают в организм человека через грязные руки, при употреблении загрязненных почвой овощей, ягод, воды. Яйца гельминтов (свиной, бычий цепни) из почвы могут попадать в корм крупного рогатого скота, свиней. Человек может заразиться, употребляя без достаточной термической обработки мясо коров и свиней.
4.Иллюстративный материал:Мультимедийный аппарат.
5.Литература:
1. Кенесариев У.И., Жакашов Н.Ж. Экология және халық денсаулығы. Алматы, 2003.
2. Колумбаева С.Ж., Бидельбаева Р.М. Общая экология. Алматы, «Қазақ университеті», 2006
3. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті» , 2007
4. Крымская И.Г. Гигиена и основы экологии человека –М.:Медицина,2007.-590 с
5. Пивоваров Ю.П.,Кролик В.В., и др. Гигиена и основы экологии человека. 4-е изд., испр.и доп.-Ростов на Дону «Феникс».2008.-650 с.
6. Тонкопий М.С., Ишкулова Н.П., Анисимова Н.М., Сатбаева Г.С. Экология и устойчивое развитие. Учебник.- Алматы: Экономика, 2011.-378с.
7. Андреев М.В. Конспект лекций по курсу «Основы экологии».-Днепропетровск, 2002.
8. Бродский А.К. Общая экология.-С-пб, 2006.
9. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие: Учебное пособие.-М.: Прогресс-Традиция, 2000.
10. Искаков Н., Корчевский А. Устойчивое развитие Республики Казахстан: экономические, социальные, экологические аспекты.-Астана, 2007.
11. Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 годы./Указ Президента страны № 216 от 14 ноября 2006г.
12. Кузнецов О.Л., Большаков Б.Е. Устойчивое развитие: научные основы проектирования в системе природа-общество-человек-Спб.-М.-Дубна, 2002.
13. Назарбаев Н.А. Казахстан-2030: процветание, безопасность и улучшение благосостояния всех казахстанцев-1997г.
14. Наше общее будущее: Доклад Международной комиссии по окружающей среде и развитию (МКОСР)-М., 1989.
15. Одум Ю. Экология Т.1,2,-М., 1986.
16. Тонкопий М.С. Экология и экономика природопользования.-Алматы: Экономикс, 2003.
17. Матвеева Н.А. Гигиена и экология человека. 2-е изд.,стер.-М.:Медицина,2008.-600 с.
18. Ерубаева Г.К. Учебное пособие «Учение об окружающей среде» (Алматы, казак универс 2011.-153с.).
19. Колумбаева С.Ж., Бильдебаева Р.М., Шарипова М.А. «Экология и устойчивое развитие» (на каз и русс языках) Алматы, 2012 Қазақ университеті.
6.Контрольные вопросы (обратная связь):
1.Дайте определение литосферы?
2. Какова роль почвы в жизни человека?
3.Какие вы знаете факторы, загрязняющие почву?
Источник