Экология СПРАВОЧНИК
Информация
физическая сухость
При физической сухости почва испытывает недостаток влаги. Это происходит при атмосферной засухе, когда поступление воды резко сокращается, что обычно наблюдается в местах с сухим климатом, где почва увлажняется только за счет атмосферных осадков.[ . ]
Однако сухость почвы может быть не только физической, но и физиологической. В частности, прослойка почвы с повышенной концентрацией растворимых солей, а отсюда с высоким осмотическим давлением, будет препятствовать поглощению корнями воды. Если другая прядь корневой системы в этих условиях достигнет увлажненного, но бедного солями гори-вонта почвы, то растение может поглощать ионы из первого слоя почвы и воду из второго.[ . ]
Различают физическую и физиологическую сухость почвы.[ . ]
Физиологическая сухость почвы — явление более сложное. Она возникает в результате физиологической недоступности физически доступной воды. Растения при физиологической сухости страдают даже на влажных почвах, когда низкая температура почвенного покрова или другие неблагоприятные условия препятствуют нормальному функционированию корневой системы. Например, на сфагновых болотах, несмотря на большое количество влаги, вода оказывается недоступной для многих растений из-за высокой кислотности почвы, плохой аэрации ее и наличия токсических веществ, которые нарушают нормальную физиологическую функцию корневой системы. Физиологически сухими являются и сильно засоленные почвы. Из-за высокого осмотического давления почвенного раствора вода засоленных почв для многих растений оказывается недоступной.[ . ]
При увеличении времени работы сукна на прессе физические свойства его заметно меняются: уменьшается толщина и вес, особенно за первые 5—8 дней работы, увеличивается кажущаяся плотность сукна (вес сукна, деленный на толщину). У новых сукон кажущаяся плотность соста вляет в среднем 0,7 г/см3, а через неделю работы сукна она повышается до 0,8—0,85 г/см3. В течение первых 3—4 ч несколько возрастает влажность бумаги. Для сокращения периода приработки сукно обрабатывают поверхностноактивными веществами. С увеличением срока службы сукно уплотняется, перестает восстанавливать первоначальную толщину, уменьшается площадка контакта валов, возрастает удельное давление. Через 10—12 дней работы давление может увеличиться на 50—60%- При тщательной очистке сукна содержание воды в бумаге может уменьшиться, особенно в первые 6—10 дней работы, когда толщина сукна падает. Если сукно работает без очистки, сухость бумаги непрерывно снижается.[ . ]
Ни о каких химических изменениях в воздухе после фильтрации его через вату, конечно, не могло быть и речи. Но физические изменения воздуха, пропущенного через ватный фильтр, вполне допустимы. Во-первых, гигроскопическая вата может отчасти поглощать влагу и делать профильтрованный воздух суше обычного. Но объяснить гибель животных сухостью воздуха нельзя, так как под стеклянным колпаком всегда стоял открытый сосуд с водой, который насыщал воздух влагой, что и отмечалось гигрометром. Во-вторых, атмосферный воздух, пропущенный через толстый слой ваты, должен был терять свои электрические заряды, а следовательно, подопытные животные дышали дезионизированным воздухом. Если токсическую роль профильтрованного воздуха приписать его дезионизации, то легко себе представить, какое важное социально-гигиеническое значение приобретает этот факт в свете того ныне экспериментально доказанного положения, что во всяком закрытом помещении мы имеем частично или вполне дезионизиро-ванный воздух. Естественно, исследования И.И. Кияницына подлежали дальнейшему углублению уже в свете современных воззрений.[ . ]
В такырах очень низкие запасы влаги. Летом происходит сильное иссушение, полевая влажность падает до коэффициента завядания, и такыры находятся фактически в состоянии физической сухости. Из-за очень слабой водопроницаемости, обусловленной большой плотностью и дисперсностью почвенной массы, даже ранней весной, в период наибольшего увлажнения, промачивание такыров не достигает 50 см.[ . ]
Но организм располагает еще одним резервным, но существенным путем выделения влаги — потоотделением. Включение механизма потоотделения — это прежде всего включение механизма терморегуляции, защиты организма от перегрева. Вода, составляющая почти 99% пота, в силу большой теплоемкости освобождает организм от избытка тепла. При физических нагрузках, высокой температуре и сухости воздуха может выделяться несколько литров пота. Важно, что пот также содержит отходы жизнедеятельности организма — соли и органические вещества. Но процесс обильного потоотделения может привести и к отрицательным последствиям, связанным с избыточной и невосполняе-мой влагопотерей, о которой речь еще впереди.[ . ]
Восстановление генесиза помогает повысить достоверность и полноту раскрытия структуры ПТК (Киреев, 1973; 1977). Установление генезиса отдельных видов ландшафтных фаций помогает оценивать современное строение и природные свойства уже в процессе интерпретации ландшафтных источников информации. Так, например, на определённой стадии сегментообразования в результате наиболее интенсивной седиментации (отложения аллювиальных осадков), которая происходит в период пика паводка, в ландшафте Усолка-Бирюсинской равнины юга Приангарья формируется фация сосняков береговых валов. Условия формирования и генезис определяют физические свойства и экологические режимы этого вида фаций. Прирусловое местоположение, максимальная высота над меженью, равная высоте паводковой волны, большие скорости течения обуславливают песчаный состав аллювия, слоистость, крутизну склона, обращённого к руслу, и пологий склон к центру сегмента. Поэтому земли береговых валов характеризуются бедностью, сухостью, краткой поемностью, слабой засоленностью, подвижностью и интенсивной наносностью. Сочетание таких режимов в наибольшей степени отвечает развитию на береговых валах насаждений сосняков наземновейничниковых. Земли береговых валов часто распахиваются под овёс — культуру, не требующую значительного богатства земель.[ . ]
Источник
ФИЗИЧЕСКИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Почвенная вода, водные свойства и водный режим
Почвенная вода (влага) – это одна из важнейших и мобильных частей почвы. При участии воды идут процессы выветривания, гумификации и минерализации органических остатков. Почвенная влага является основой жизни микроорганизмов и высших растений. При участии почвенной влаги происходит перемещение вещества внутри почвенного профиля и обособление генетических горизонтов. От состояния влажности почвы меняются её физические свойства.
Проблемами почвенной гидрологии занимались почвоведы Г.Н. Высоцкий, А.А. Измайльский, Н.П. Адамов, Н.А. Качинский, А.Н. Роде.
Формы воды в почве
Вода в почве может находиться в твёрдом, газообразном и жидком состоянии. Согласно классификации А.Н. Роде, в почве выделяются следующие категории почвенной влаги.
1. Кристаллизационная– химически связанная вода, которая входит в состав кристаллических решеток почвенных минералов (гипс CaSO4 2H2O). Эта форма воды растениям совершенно не доступна, удаляется при длительном нагревании при t 105 0 С.
2. Твёрдая влага– вода в почве в виде льда. Эту воду растения не используют непосредственно. Замёршие почвы являются физиологически сухими. Но твёрдая влага может служить резервом доступной влаги.
3. Парообразная влага – присутствует в почвенном воздухе в виде водяного пара. Пары воды поступают в почву из атмосферы и постоянно образуются в почве при испарении жидкой воды и льда. Они перемещаются по профилю почвы и в атмосферу с током почвенного воздуха и диффузионно в соответствии с градиентом давления пара.
Жидкая влага в почве представлена категориями связанной и свободной влаги.
4. Связанная жидкая влагаудерживается на поверхности твёрдых частиц силами молекулярного притяжения. Она делиться на 2 формы:
4.1. Гигроскопическая влага (прочносвязанная) — образуется в результате протяжения (сорбции) дипольных молекул воды к поверхности твёрдых частиц почвы. Образуется плёнка из 2-3 ориентированных слоёв молекул воды. Гигроскопическая влага сорбируется только из почвенного воздуха и удерживается очень прочно (сила удержания до 10 атмосфер), удаляется только при длительном нагревании до 105 0 С. Гигроскопическая влага не способна к передвижению, она как бы припаяна к почвенным частицам и совершенно не доступна для растений.
4.2. Плёночная (рыхлосвязанная) вода. Сорбировав максимально возможное количество молекул водяного пара из воздуха, поверхностные силы твёрдой части почвы притягивают ещё некоторое количество жидкой воды. Эта притянутая вода, образующая внешнюю плёнку сорбционно связанной воды, образует плёночную воду. Плёночная вода связна менее прочно и передвигается (очень медленно) от почвенных частиц с относительно толстой плёнкой к частицам с более тонкой плёнкой. Частично доступна растениям.
5. Свободная жидкая влагане связана силами притяжения с почвенными частицами, доступна растениям. Различают капиллярную и гравитационную формы:
5.1. Капиллярная вода заполняет капиллярные поры (r=0,001 мм), передвигается под влиянием капиллярных сил. При увлажнении почвы сверху образуется капиллярно – подвешенная и пленочно-подвешенная вода. При подъёме воды снизу от горизонта грунтовых вод образуется капиллярно-подпёртая вода. Зону капиллярного насыщения над грунтовой водой называется капиллярной каймой.
5.2. Гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах и легко передвигается по профилю почвы под действием гравитационных сил.
Водные свойства почвы
Основными водными свойствами являются:
1. Влагоёмкость (водоудерживающая способность) – свойство почвы удерживать воду под действием сорбиционных и капиллярных сил. Полная влагоёмкость (ПВ) – наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех пор водой. Капиллярная влагоёмкость (КП) – максимальное количество капиллярно-подпёртой влаги, которое может содержаться в почве над уровнем грунтовых вод. Величина капиллярной влагоёмкости колеблется от 17-20 до 50-60 % от массы почвы и определяется её скважностью. Чем ближе уровень грунтовых вод, тем больше капиллярная влагоёмкость.
Влагоёмкость почв зависит от механического состава, содержания гумуса. Чем больше в почве глинистых частиц и гумуса, тем выше влагоёмкость.
2. Водопроницаемость — способность почвы впитывать и пропускать воду. Водопроницаемость характеризует скорость просачивания гравитационной воды. Водопроницаемость зависит от общего объёма пор в почве, их размера. В лёгких по механическому составу почвах поры крупные и водопроницаемость всегда высокая. Суглинистые и глинистые почвы, обладающие водопрочной комковато-зернистой структурой, также отличаются высокой водопроницаемостью. В почвах тяжёлого механического состава с глыбисто-пылеватой структурой водопроницаемость низкая.
При низкой водопроницаемости в районах достаточного увлажнения может происходить вымочка культур, застаивание воды на поверхности. При очень высокой водопроницаемости не создаётся хороший запас воды в корнеобитаемом слое.
3. Водоподъёмная способность – свойство почвы вызывать подъём влаги по капиллярам. В природе над зеркалом (поверхностью) грунтовых вод создаётся кайма капиллярно-подпёртой влаги. Капиллярные силы начинают проявляться в порах диаметром 8 мм (наиболее ярко в порах 0,1 – 0,003 мм). Более тонкие поры заполнены связанной водой. Поэтому водоподъёмная способность зависит от гранулометрического состава почв и возрастает от песков к суглинистым почвам (максимально 3,5 – 6 м) и снова уменьшается в глинистых почвах.
4. Испаряющая способность почвы – способность почвы испарять влагу. На величину испарения влияет механический состав, структура, плотность почвы, задернованность поверхности, экспозиция склона, t и влажность воздуха, сила ветра.
5. Гидроскопичность почвы – способность почвы поглощать из воздуха парообразную воду. Содержание гигроскопической воды в почве целиком зависит от относительной влажности воздуха и свойств почвы. Чем больше глинистых частиц, органических и минеральных коллоидов, тем выше гигроскопичность. Когда относительная влажность воздуха приближается к 100 %, почва насыщается водой до максимальной гигроскопичности (МК).
При умножении максимальной гигроскопичности на 1,5 (коэффициент Н.А. Качинского) вычисляют влажность завядания – влажность почвы, при которой появляются признаки завядания растений. Эта величина зависит как от особенностей почвы, так и от характера растений.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Источник
Различают физическую и физиологическую сухость почвы.
Физическая сухость — почва испытывает недостаток влаги. Это происходит при атмосферной засухе, когда поступление воды резко сокращается, что обычно наблюдается в сухом климате и в местах, где почва увлажняется только за счет атмосферных осадков.
Физиологическая сухость почвы — результат физиологической недоступности физически доступной воды.Например, низкая температура почвенного покрова или другие неблагоприятные условия препятствуют нормальному функционированию корневой системы.
На сфагновых болотах, несмотря на большое количество влаги, вода недоступна для многих растений из-за высокой кислотности почвы, плохой аэрации ее и наличия токсических веществ, которые нарушают нормальную физиологическую функцию корневой системы. Из-за высокого осмотического давления почвенного раствора вода засоленных почв для многих растений оказывается недоступной.
Хорошо увлажненная почва легко прогревается и медленно остывает. На поверхности ее происходят более резкие колебания температур, чем в глубине. При этом суточные колебания ее затрагивают слои до глубины 1 м. Если учесть, что зимой температура почвы с глубиной повышается, а летом, наоборот, падает, то легко представить сезонные вертикальные миграции почвенных обитателей, которые вызываются изменением условий среды. Естественно, зимой почвенные животные находятся глубже, чем летом.
Большую роль в формировании почвы играет рельеф. На одинаковых и одновозрастных формах рельефа образуются близкие и однотипные почвы. На местности с расчлененным рельефом, неодинаковым уровнем грунтовых вод наблюдаются различия в климате, режиме тепла, скорости испарения поверхностной влаги и в распределении атмосферных осадков. Все это существенно влияет на физические и химические свойства почв, а также и на характер растительного покрова и животного мира.
4. Экологические группы почвенных организмов. Количество организмов в почве огромно (рис. 5.41).
Рис. 5.41. Почвенные организмы (no E. А. Криксунову и др., 1995)
Растения, животные и микроорганизмы, обитающие в почве, находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Животные и бактерии потребляют растительные углеводы, жиры и белки. Благодаря этим взаимоотношениям и в результате коренных изменений физических, химических и биохимических свойств горной породы в природе постоянно происходят почвообразовательные процессы. В среднем почва содержит 2 — 3 кг/м 2 живых растений и животных, или 20 — 30 т/га. При этом в умеренном климатическом поясе корни растений составляют 15т (на 1 га), насекомые — 1 т, дождевые черви — 500 кг, нематоды — 50кг, ракообразные—40 кг, улитки, слизни—20кг, змеи, грызуны — 20 кг, бактерии — Зт, грибы — Зт, актиномицеты — 1,5 т, простейшие — 100 кг, водоросли — 100 кг.
Несмотря на неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвижных организмов. Крупный градиент температур и влажности в почвенном профиле позволяет почвенным животным путем незначительных перемещений обеспечить себе подходящую экологическую обстановку.
Сложность почвенной среды создает большое разнообразие для самых разных функциональных групп: аэробов, анаэробов, потребителей органических и минеральных соединений. Для распределения микроорганизмов в почве характерна мелкая очаговость.
По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три экологические группы: геобионты, геофилы и геоксены.
Геобионты — животные, постоянно обитающие в почве. Весь цикл их развития протекает в почвенной среде. Это такие, как дождевые черви, многие первичнобескрылые насекомые.
Геофилы — животные, часть цикла развития которых обязательно проходит в почве.К этой группе принадлежит большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки. Их личинки развиваются в почве. Во взрослом же состоянии это типичные наземные обитатели. К геофилам принадлежат и насекомые, которые в почве находятся в фазе куколки.
Геоксены — животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища.К геоксенам из насекомых относятся таракановые, многие полужесткокрылые, некоторые развивающиеся вне почвы жуки. Сюда же относятся грызуны и другие млекопитающие, живущие в норах.
Почвенных обитателей в зависимости от их размеров и степени подвижности можно разделить на несколько групп.
Микробиотип, микробиота — это почвенные микроорганизмы, составляющие основное звено детритной пищевой цепи, представляют собой промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными. Прежде всего, это — зеленые и сине-зеленые водоросли, бактерии, грибы и простейшие. По существу можно сказать, что это водные организмы, почва для них — это система микроводоемов. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, как и микроорганизмы, часть жизни могут находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из них обитают и в обычных водоемах. Вместе с тем почвенные формы обычно мельче пресноводных и отличаются способностью значительное время находиться в инцистированном состоянии, пережидая неблагоприятные периоды (пресноводные и почвенные амебы, жгутиковые, почвенные инфузории.
Мезобиотип, мезобиота — это совокупность сравнительно мелких, легко извлекающихся из почвы, подвижных животных. Сюда относятся почвенные нематоды, мелкие личинки насекомых, клещи, ногохвостки и др. Эта группа весьма многочисленна. Питаются в основном детритом и бактериями. Клещи и насекомые нередко являются хищниками. Отдельные виды нематод паразитируют в корнях растений.
Для данной группы животных почва представляется как система мелких пещер. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет им дышать через покровы тела. Нередко виды животных этой группы не имеют трахейной системы и весьма чувствительны к высыханию. Средством спасения от колебаний влажности воздуха для них является передвижение вглубь. Более крупные животные имеют защитные чешуйки на теле, панцирь, чтобы переносить временное снижение влажности почвенного воздуха.
Периоды затопления почвы водой животные переживают, как правило, в пузырьках воздуха. Воздух задерживается вокруг их тела из-за несмачиваемости покровов, снабженных у большинства из них волосками, чешуйками и т. д. Пузырек воздуха играет для животного своеобразную роль «физической жабры».Дыхание осуществляется за счет кислорода, диффундирующего в воздушную прослойку из окружающей среды. Животные мезо — и микробиотипов способны переносить зимнее промерзание почвы,что особенно является важным, так как большинство из них не может уходить вниз из слоев, подвергающихся воздействию отрицательных температур.
Макробиотип, макробиота — это крупные почвенные животные: с размерами тела от 2 до 20 мм.К данной группе относятся личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Почва для них является плотной средой, оказывающей значительное механическое сопротивление при движении. Они передвигаются в почве, расширяя естественные скважины путем раздвижения почвенных частиц, роя новые ходы. Оба способа передвижения накладывают отпечаток на внешнее строение животных. У многих видов развиты приспособления к экологически более выгодному типу передвижения в почве — рытью с закупориванием за собой хода. Газообмен большинства видов данной группы осуществляется при помощи специализированных органов дыхания, но наряду с этим дополняется газообменом через покровы. У дождевых червей и энхитреид отмечается исключительно кожное дыхание. Роющие животные могут уходить из слоев, где возникает неблагоприятная обстановка. К зиме и в засуху они концентрируются в более глубоких слоях, большей частью в нескольких десятках сантиметров от поверхности.
Мегабиотип, мегабиота — это крупные землерои, главным образом из числа млекопитающих (рис. 5.42).
Рис. 5.42. Роющая деятельность норных животных в степи
Многие из них проводят в почве всю жизнь (златокроты в Африке, кроты Евразии, сумчатые кроты Австралии, слепыши, слепушонки, цокоры и т. п.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Приспособленность к роющему подземному образу жизни находит отражение во внешнем облике и анатомических особенностях этих животных: недоразвиты глаза, компактное вальковатое тело с короткой шеей, короткий густоймех,сильные компактные конечности с крепкими когтями.
Экологическая группа обитателей нор. К данной группе животных относятся барсуки, сурки, суслики, тушканчики и др.Они кормятся на поверхности, однако размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Ряд других животных используют их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов. Обитатели нор, или норники обладают рядом приспособлений, у барсуков характерным являются длинные когти и сильная мускулатура на передних конечностях, узкая голова, небольшие ушные раковины.
Группа псаммофилов относят животных, заселяющих сыпучие подвижные пески.
У позвоночных псаммофилов конечности нередко устроены в форме своеобразных «песчаных лыж», облегчающих передвижение по рыхлому грунту. Например, у тонкопалого суслика и гребнепалого тушканчика пальцы покрыты длинными волосами и роговыми выростами. Птицы и млекопитающие песчаных пустынь способны преодолевать большие расстояния в поисках воды (бегунки, рябки) или длительное время обходиться без нее (верблюды). Животные получают воду вместе с пищей или запасают ее в период дождей, накапливая в мочевом пузыре, в подкожных тканях, в брюшной полости. Другие животные прячутся во время засухи в норы, зарываются в песок или впадают в летнюю спячку.
К типичным псаммофилам относятся мраморные хрущи, личинки муравьиных львов и скакунов, большое количество перепончатокрылых. Почвенные животные, обитающие в подвижных песках — это «минирующие» животные, раздвигающие частицы песка.
Галофилы – животные засоленных почв. 25% всех почв планеты Земля засолено. Среди них можно отметить личинки некоторых пустынных жуков-чернотелок (Tenebrionidae).
Источник