Основные биосферные функции почвы

Основные биосферные функции почвы

© Почвенный институт
им. В.В. Докучаева

Введение

Почва является природно-историческим телом, покрывающим поверхность суши. Почва обеспечивает поддержание жизни на планете путем выполнения ряда важнейших природно-экологический и социально-экономических функций. В общем виде общепланетарные функции определяются ролью почв в процессах, регулирующих состояние основных геосфер Земли: атмосферы, биосферы, гидросферы и литосферы.

Регулирующая роль общепланетарных функций почв. Прямоугольники показывают геосферы планеты. Круги и стрелки показывают процессы взаимодействия между почвами (П) и геосферами (А – атмосфера, Б – биосфера, Г – гидросфера, Л – литосфера). Объяснения экологический функций даны в тексте.

Атмосферные функции почв

Почва выступает одним из главных факторов формирования и эволюции газового состава атмосферы. Газообмен между почвой и воздушной оболочкой является прямым влиянием на газовый состав атмосферы. В глобальном газообмене ежегодное гетеротрофное дыхание почв составляет около 10% углекислого газа, содержащегося в атмосфере. Иными словами, каждые 10 лет весь углекислый газ атмосферы как бы пропускается через почву. Опосредованное влияние на газовый состав атмосферы определяется тем, что почвы и их свойства контролируют функционирование наземных биоценозов и выделение ими кислорода, двуокиси углерода и др. газов.

Существенное воздействие почвы на воздушную оболочку обусловлено также сильным различием концентраций газовой фазы почв и атмосферы, которое определяет высокоскоростной газообмен.

Почва также выступает источником и приемником твердого вещества и микроорганизмов атмосферы. Твердые вещества и микроорганизмы попадают в воздушную оболочку с почвенной поверхности, а спустя некоторое время вновь возвращаются на нее, переместившись на большое расстояние вместе с потоками воздушных масс.

Воздействие почвы на энергетический обмен и влагооборот атмосферы определяется поглощением и отражением почвой солнечной радиации (динамика тепла и влаги в нижних слоях атмосферы).

Почва способствует увеличению общего количества водяного пара, поступающего в атмосферу и, посредством местного круговорота, выравнивает процесс водообеспечения ландшафтов.

Биосферные функции почв

Почва является аккумулятором и источником вещества и энергии для организмов суши. Биомасса живого вещества суши превышает биомассу океана. Почва выступает связующим звеном биологического и геологического круговоротов вещества и энергии. При этом биологический круговорот направлен на аккумуляцию и удержание элементов на водоразделах. В геологическом круговороте доминирует одно направление потока вещества – снос последнего с водоразделов и накопление в акваториях. При нарушении почвенного покрова биологический круговорот ослабляется, а геологический круговорот наоборот усиливается.

Почва является источником элементов питания растений, контролируя плодородие и производительность сельскохозяйственного производства и лесного хозяйства, а также биопродуктивность природных экосистем. Почва предоставляет жизненное пространство, механическую опору для размещения поселений людей, инфраструктуры, производственных объектов и др., а также жилище и убежище биоты.

Почва является хранилищем биологического разнообразия, включая депонирование семян, спор и др. Более 90% генетического разнообразия живых организмов на планете сосредоточено в почвах.

Почвенный мелкозем сорбирует и преобразует естественные и произведенные человеком загрязнители и токсины. При этом почва выступает стимулятором и ингибитором биохимических и других процессов (поступающие в почву разнообразные продукты метаболизма растений, животных могут стимулировать или угнетать жизнедеятельность живых организмов).

Почвы выполняют информационные функции и хранят память биогеоценоза (ландшафта). Развитие почвы зависит от условий среды, и почва хранит изменение последних.

Большая часть протекающих в почвах процессов, включая тепловой, водный, пищевой, солевой режимы и др., носят сезонный цикличный характер. В определенном смысле почва выполняет функцию сигнала для сезонных и других биологических процессов и определяет «включение» различных процессов.

Почва выполняет санитарную функцию (переработка ежегодно попадающих отходов жизнедеятельности организмов, растительного опада, посмертных останков животных).

Гидросферные функции почв

Почвы принимают участие в формировании речного стока и водного баланса. В зависимости от фильтрационной и водоудерживающей способности почв изменяется соотношение поверхностного и подземного стоков. Если эти показатели малы, то полный речной сток почти равен атмосферным осадкам и состоит из поверхностных вод, а питание подземными водами слабое. И наоборот. От почвы зависит, какая часть атмосферных осадков поступит с водоразделов реки в виде поверхностного стока, а какая – в виде грунтового, что в значительной степени определяет равномерность питания рек.

Поступая в почвенно-грунтовые и грунтовые воды, атмосферные осадки подвергаются трансформации. Изменение химического состава вод происходит при прохождении последних через почвенный профиль. При этом наблюдается изменение газового состава вод, окисление органики и обогащение карбонатами.

В результате привноса почвенных соединений, водоемы получают большое количество биофильных элементов и гумуса, т.е. происходит процесс эвтрофикации.

Благодаря своей огромной активной поверхности, почвы в состоянии поглощать многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы, а также снижать избыточное количество биофильных элементов. Таким образом, почвы представляют защитный барьер акваторий.

Литосферные функции почв

Почва является защитным слоем и фактором развития литосферы. Почвенно-растительный чехол защищает поверхность литосферы от мощного фронтального эрозионного воздействия текучих вод. Почва уравновешивает процессы развития литосферы (эндо — и экзогенные факторы ее эволюции, внутренние и внешние источники энергии литосферы).

Биохимическое преобразование приповерхностной части литосферы осуществляется с помощью почв, без которых активное биохимическое изменение литосферы было бы невозможно. Почва является главным поставщиком органических кислот, которые разлагают первичные минералы; продукты жизнедеятельности микроорганизмов мобилизуют химические элементы, законсервированные в кристаллических решетках (пример: микробиологическая деструкция минералов на ранних стадиях почвообразования).

Почва выступает источником вещества для формирования пород и полезных ископаемых. Исходное накопление органического вещества на поверхности Земли и последующая его трансформация в более глубоких слоях приводит к образованию органогенных полезных ископаемых – торфов, углей, нефти. Процессы почвообразования и выветривания определяют формирование минеральных полезных ископаемых.

Почва участвует в передаче вещества атмосферы в недра Земли. В процессе почвообразования происходит поглощение газов, которые в составе почвенных соединений поступают в осадочные породы. Тем самым, происходит передача аккумулятивной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра Земли.

Управление почвенными ресурсами является важной составляющей устойчивого природно-экологического и социально-экономического развития России.

Россия занимает северную половину Евразии, включающую большую часть Восточной Европы и Северную Азию – от островов и морских побережий, лежащих за Северным полярным кругом, до границ с Украиной, Казахстаном, Монголией и Китаем.

Общая площадь территории России по состоянию на 01.01.2013 г. составляет 1709824,6 тыс.га. Протяженность страны с севера на юг по линии Мурманск – Москва – Сочи составляет около 3 тыс. км, по линии Амдерма – Челябинск – граница с Казахстаном – около 2 тыс. км, по линии Диксон – Красноярск – Кызыл (Тува) – 2,6 тыс. км; в широтном направлении с запада на восток по широте г. Москва от границы с Белоруссией до тихоокеанского побережья – около 7 тыс. км.

Значительная площадь России и существенное разнообразие природных условий отдельных ее частей, определили огромную пространственную неоднородность почв и почвенного покрова. Единый государственный реестр почвенных ресурсов России (ЕГРПР) представляет собой полную, стандартную, унифицированную, цифровую инвентаризацию всего разнообразия почв и почвенного покрова страны. ЕГРПР служит единой научно-технической и нормативно-правовой платформой для развития и сопровождения государственной политики в области устойчивого использования почв и земельных ресурсов страны, формирования национальных стандартов качества и систем сертификации почв, нормативов удельных показателей кадастровой стоимости земель, осуществления мониторинга состояния почвенного покрова и охраны почв и др.

Источник

Функции почвы в биосфере

ПОНЯТИЕ О ПОЧВЕ

Почва— это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени.

Почва обладает важнейшим свойством — плодородием, т.е. способностью производить урожай.

Почва — особое тело природы. Она занимает промежуточное положение между живой и неживой природой, являясь по В.И.Вернадскому (1863-1945) биокосным телом природы.

Почва является неотъемлемым компонентом природных экосистем или биогеоценозов, из которых состоит биосфера.

Почву называют зеркалом ландшафта и четвертым царством природы, а также «благородной ржавчиной земли». По отношению к человеку имеет двойственную природу: как компонент среды обитания и как средство производства.

Функции почвы в биосфере

1. Обеспечение жизни на Земле.

2.Обеспечение постоянного взаимодействия между большим геологическим и малым биологическим круговоротом.

3. Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.

4. Регулирование биосферных процессов, в частности плотности жизни на Земле.

5.Аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности.

Вопросы для самопроверки к теме 1

1. Какое свойство почвы является ее наиболее существенной характеристикой?

2. Как Вы понимаете термин «открытая система»?

3. К каким объектам относится почва: биологическим или минеральным?

4.В чем заключается сложность почвы как объекта изучения?

5.Почему почву называют зеркалом ландшафта?

6.Почему почву называют четвертым царством природы?

Источник

Роль почвы в биосфере

Почва занимает определенное место на нашей планете – это небольшой по мощности поверхностный слой земной коры (в сравнении с корой). Почвенный покров суши Земли образует педосферу. Почва – неотъемлемая часть наземных биогеоценозов. Верхняя граница почвы – поверхность раздела между почвой и атмосферой; нижняя граница – глубина проникновения почвообразовательных процессов. Признаки почвообразования могут убывать постепенно, поэтому определение нижней границы почвы достаточно условно.

В конечном итоге все органическое вещество биосферы, так или иначе, попадает в почву и разлагается с выделением энергии. Преобладающая масса живого вещества суши и потенциальной биологической энергии сосредоточена в почвенном покрове Земли. Почва – незаменимый аккумулятор биологической энергии в биосфере.

В итоге биологического преобразования растительных и животных остатков в почвах происходит накопление особых органических веществ – почвенного гумуса. В нем консервируются многие жизненно необходимые элементы, в виде минералов и гумуса депонируется энергия солнца, которая когда то была накоплена зелеными растениями.

Биосферные функции почвы:

1. Обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов (циклов) веществ на земной поверхности.

2. Стабилизатор земной поверхности и аккумулятор элементов минерального питания растений, основа ландшафтной среды.

3. Аккумуляция органического вещества и связанной с ним химической энергии солнечного света.

4. Балансирование химического состава атмосферы и гидросферы.

5. Регулирование биосферных процессов, в частности плотности жизни на Земле.

6. Нейтрализует вещества, поступающие из земных глубин, из горных пород.

Источник

Основные функции почвы в биосферных процессах

Понятие и основные функции почвы в биосферных процессах. Фильтрация грунтовых вод и зaдержка питaтельных веществ. Обрaзовaние биомaссы и регулирование биосферных процессов. Оценка пористости почв, типы чернозема, гуминовые и фульвокислотные почвы.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные функции почвы в биосферных процессах

1. Понятие почвы

Основные функции почвы в биосферных процессах

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. Роль почвы в хозяйстве человека огромна.

Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон в городском хозяйстве, экологического мониторинга и пр.

Вaжнейшие функции почвы: онa фильтрует грунтовые воды, зaдерживaет питaтельные веществa и воду, необходимые для ростa рaстений, онa является жизненной средой для многих оргaнизмов (среди которых и те, которые делaют возможным рaспaд оргaнических веществ).

Почвa поглощaет, aккумулирует и отрaжaет солнечную энергию, обеспечивает большой геологический круговорот веществ.

Почвa — это физическaя средa для рaзвития инфрaструктуры (жилых и промышленных построек, дорог, мест для отдыхa) и для сборa мусорa и др.

Двa процентa территории Европы зaняты рaзличными постройкaми (это количество вaрьирует от 0,5% в Ирлaндии до 12% в Венгрии и 14% в Итaлии и Голлaндии).

Ряд госудaрств придерживaется принципa, соглaсно которому кaчественные сельскохозяйственные земли не используются для строительствa здaний и инфрaструктуры.

Большaя чaсть производства продуктов питания и фурaжa связaнa с почвой. Онa предостaвляет питaтельные веществa, воздух и воду, создaвaя среду для рaзвития рaстений. Серьезный вред, который причиняет почве деятельность человекa, приводит к сокрaщению производствa продуктов питaния и древесины. Эрозия и переуплотнение — основные проблемы устойчивого земледелия. Кaждый год им подвергaется от 15 до 20% территории Европы.

Ухудшение кaчествa почвы кaк следствие деятельности человекa может вызвaть более чем 30-процентные потери урожaя. Нa севере Европы нaиболшую угрозу для почв предстaвляет зaкисление. Оно отрицaтельно скaзывaется нa производстве древесины.

Регулирование биосферных процессов

В частности плотности и продуктивности живых организмов на земной поверхности. Почва обладает не только плодородием, она имеет и свойства, лимитирующие жизнедеятельность тех или иных организмов. Не случайно зарождение древних цивилизаций происходило в тех регионах нашей планеты, где естественное плодородие почв особенно велико. Таким образом, почва — основное средство производства и объект труда в сельском хозяйстве, а ее распределение — причина острых социальных конфликтов.

Фильтрaция, нейтрaлизaция и трaнсформaция

Лишь в последние годы ученые обрaтили внимaние нa эти вaжные функции почвы. Почвa служит прегрaдой, не позволяющей вредным веществaм попaсть в грунтовые воды и водоемы. Веществa могут фильтровaться мехaническим путем, aдсорбировaться или выпaдaть в осaдок. Этa функция имеет ключевое знaчение для охрaны грунтовых вод, которые являются источником питьевой воды для 65% нaселения Европы. Выполняя роль буферa, почвa предохрaняет воды от попaдaния в них химических веществ и служит темперaтурным бaрьером. Почвенные кислоты нейтрaлизуют основные кaтионы нaтрия, кaльция, фосфорa, мaгния и др. Буфернaя способность почв небезгрaничнa. При нaличии оптимaльных условий более 99% пестицидов преврaщaются в нетоксические соединения. Однaко остaвшейся чaсти вполне достaточно, чтобы зaгрязнить питьевую воду в тех облaстях, где чрезмерно используются пестициды. Почвa может преврaтиться в источник химикaтов, зaгрязняющих грунтовые воды, если нaрушенa ее нейтрaлизующaя функция. Почвенные микрооргaнизмы способствуют рaзложению оргaнических веществ, a тaкже обрaзовaнию других веществ, нaпример сульфaтов и нитрaтов. Экологические изменения могут знaчительно огрaничить способность почвы зaдерживaть вредные веществa. Следовaтельно, почвa является одним из основных основным индикaтором определения критической нaгрузки естественных систем.

Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.

О, С, N, Н в различной форме участвуют в синтезе органического вещества растениями, сложно превращаясь в почве, особенно под влиянием почвенной фауны и микроорганизмов. Газовая фаза почв находится в состоянии постоянного взаимодействия с атмосферным воздухом, отдавая в него СО2, NH3, NO, N2, H2S, метан, водяные пары, поглощая газы и особенно — О2. Круговорот воды на земном шаре охватывает как важное звено и почвенную влагу. Почвенный покров получает атмосферную влагу и из-за испарения и транспирации отдает ее в атмосферу. Водные свойства почвы определяют в большой степени процессы движения воды, ее сток и испарение. Поверхностный сток и грунтовые воды являются основными источниками питания рек, морей, океанов. С водой в них поступают минеральные и гумусовые вещества. Итак, химизм вод связан с химизмом почвенного покрова.

Местообитaние и резервуaр генетической информaции

Почвa является местообитaнием многих оргaнизмов и микрооргaнизмов. Кроме того, онa является резервуaром генетической информaции. Ухудшение кaчествa почвы приводит к сокрaщению биорaзнообрaзия.

Сокрaщение биологической aктивности и видов животных может быть вызвaнa:

* устрaнением или сжигaнием рaстительности

* слишком большой дозой удобрений и aгрохимикaтов

* зaкислением вследствие зaгрязнения aтмосферы

Труднее всего устaновить степень биологического повреждения почвы из-зa его связи с остaльными типaми повреждений. Можно предположить, что биологическое повреждение появляется тaм, где нaблюдaется повреждение другого хaрaктерa, глaвным обрaзом при нaличии эрозии, переуплотнения или химического зaгрязнения.

Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Чтобы быть плодородной, почва должна обладать достаточным количеством питательных веществ и запасом воды, необходимым для питания растений, именно своим плодородием почва, как природное тело, отличается от всех других природных тел (например, бесплодного камня), которые не способны обеспечить потребность растений в одновременном и совместном наличии двух факторов их существования — воды и минеральных веществ.

2. Общие физические свойства почв (плотность, плотность твердой фазы, пористость)

Плотность твердой фазы почвы — отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4 °С.

Ее величина определяется соотношением в почве компонентов органических и минеральных частей почвы. Для органических веществ (сухой опад растений, торф, гумус) плотность твердой фазы колеблется от 0,2—0,5 до 1,0—1,4, а для минеральных соединений — от 2,1—2,5 до 4,0— 5,18 г/смі. Для минеральных горизонтов большинства почв плотность твердой фазы колеблется от 2,4 до 2,65 г/смі, для торфяных горизонтов — от 1,4 до 1,8 г/смі.

Плотность почвы — масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Так же как и плотность твердой фазы ее выражают в г/см3. Плотность почвы зависит от минералогического и механического состава, структуры почвы и содержания органического вещества. Большое влияние на плотность оказывает обработка почвы и воздействие движущейся по поверхности почвы техники. Наиболее рыхлой почва бывает сразу после обработки, затем она постепенно уплотняется и через некоторое время ее плотность приходит в состояние равновесной, т. е. мало изменяющейся (до следующей обработки). Верхние горизонты почв, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению паи обработке, имеют более низкую плотность Таблица 1. Общие физические свойства почв

Источник