Почва как экологическая экосистема

Почвенная экосистема.

РЕФЕРАТ

Дисциплина: Экология

тема: Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

Студент Маркин Д. Р.

Руководитель Черникова О. А.

ОГЛАВЛЕНИЕ

основная часть. 4

1. Почвенная экосистема. 5

2. ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ. 5

3. Структура почвы. 5

4. Минеральные элементы питания и способность почвы их удерживать. 10

5. Загрязнение почвы химическими веществами И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ. 13

6. Потеря почвы. 17

7. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ В ПОЧВЕННОМ МОНИТОРИНГЕ. 20

8. БИОТЕХНОЛОГИЯ ОХРАНЫ ЗЕМЕЛЬ. 22

ВВЕДЕНИЕ

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: сохранение эволюции живого, наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т. д.), экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя, трофических цепей в природе, биокруговорота веществ и другие.

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. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

Основная часть

Почвенная экосистема.

Важным этапом в развитии биосферы явилось возникновение такой ее части, как почвенный покров. С образованием достаточно развитого почвенного покрова биосфера — становится целостной завершенной системой, все части ко­торой тесно взаимосвязаны и зависят друг от друга.

ЗНАЧЕНИЕ ПОЧВЫ

Почвенный покров 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. км 2 или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние на­саждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают око­ло 15 млн. км 2 (10% суши), сенокосы и пастбища— 37,4 млн. км 2 (25% суши). Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км 2 .

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, — основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

Структура почвы

Почва — это особое природное образование, обладаю­щее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва — это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. По­чву можно определить как продукт выветривания, реорга­низации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных про­цессов. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с одина­ковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно умень­шение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Горизонт A l — темно-окрашенный, содержащий гумус, обо­гащен минеральными веществами и имеет для биогенных про­цессов наибольшее значение.

Горизонт А 2 — элювиальный слой, имеет обычно пепельный, светло-серый или желтовато-серый цвет.

Горизонт В — элювиальный слой, обычно плотный, бурый или коричневой окраски, обогащенный коллоидно-дисперсными минералами.

Горизонт С — измененная почвообразующими процессами материнская порода.

Горизонт В — исходная порода.

Поверхностный горизонт состоит из ос­татков растительности, составляющих основу гумуса, из­быток или недостаток которого определяет плодородие по­чвы.

Гумус — органическое вещество, наиболее устойчи­вое к разложению и поэтому сохраняющееся после того, как основной процесс разложения уже завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обо­гащенный гумусом слой называется пахотным, а нижеле­жащий слой — подпахотным. Основные функции гумуса’ сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе.

Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образо­вания и различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной, а также почвенные коллоиды, имею­щие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы, или почвенный ра­створ, составляет вода с растворенными в ней органически­ми и минеральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет «почвенный воздух», включающий газы, заполняющие свободные от воды поры.

Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физико-химических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих.

Образование почв происходит на Земле с момента возникно­вения жизни и зависит от многих факторов:

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т. д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность пе­ремешивания веществ, минералогический и химический соста­вы, первоначальное содержание элементов питания, тип поч­вы.

Растительность — зеленые растения (основные создате­ли первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригод­ные для питания животных.

С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал созда­ет благоприятные условия для действия почвенной фауны и ми­кроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влаж­ность).

Животные организмы, выполняющие функцию пре­образования органического вещества в почву. Сапрофаги (зем­ляные черви и Др.), питающиеся мертвыми органическими ве­ществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого го­ризонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызу­нов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие сложные органические и минеральные ве­щества на более простые, которые в дальнейшем могут исполь­зоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращени­ях углеводов и жиров, другие — азотистых соединений. Бак­терии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмо­сферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают уча­стие в разрушении токсических продуктов обмена высших расте­ний, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физико-химические почвенные про­цессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, сни­жении и повышении их плодородия. Под влиянием человека ме­няются параметры и факторы почвообразования — рельефы, ми­кроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное свойство почвы — плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:

Аридизация суши — комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокраще­ние биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального исполь­зования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодь­ях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, во­ды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной эрозии спо­собствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наибо­лее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воз­действием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны мил­лионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв за­нимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площа­дью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни — на 2,3 млн. га, сено­косов — на 10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных предприятий.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные по­тери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Из сказанного следует, что почва включает минераль­ные частицы, детрит, множество живых организмов, т. е. почва — это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы — это медленно возобновляемый ресурс. Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы неве­лика: от 30 см в тундре до 160 см — в западных черноземах. Одна из особенностей почвы — естественное плодородие —формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит всего за 5—10 лет. Из сказан­ного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, сни­жении и повышении их плодородия.

Источник

Почвенная экосистема

На первый взгляд почва может показаться неживой, но если присмотреться, вы обнаружите, что она кишит жизнью. Некоторые животные, обитающие в почве, видны невооруженным глазом, например, дождевые черви и мелкие насекомые. Однако гораздо более многочисленны микроорганизмы, которые вы не видите, такие как бактерии, грибы и нематоды. Все организмы в почвенной экосистеме прямо или косвенно зависят от детрита, разлагающихся останков мертвых растений и животных.

Экосистема

Биологи определяют экосистему как набор организмов и среду, в которой они обитают. Питательные вещества, такие как азот, рециркулируются внутри экосистемы, передаются от одного организма к другому и в конечном итоге возвращаются в исходную точку. Энергия течет только в одном направлении, от источника, такого как разлагающееся растительное вещество, к организмам, которые могут использовать этот источник энергии, а затем, в свою очередь, стать пищей для других организмов. Ни один процесс преобразования энергии не является эффективным на 100 процентов, поэтому значительная часть энергии, которая поступает в почвенную экосистему, в конечном итоге расходуется в виде тепла.

Детрит

Остатки мертвых растений и животных, опавшие листья, навоз и другой органический мусор в совокупности называются детритом. Некоторые организмы, такие как дождевые черви и многоножки, измельчают детрит, что облегчает его переработку микроорганизмами. Бактерии и грибы в почве извлекают энергию и питательные вещества, необходимые им для роста из детрита, когда разлагают его. Конечным продуктом их работы является органическое вещество, называемое «гумусом». Бактерии и грибки могут стать пищей для крошечных нематод и насекомых, которые, в свою очередь, служат пищей для более крупных насекомых или животных, таких как птицы.

Энергия и питательные вещества

Основным источником энергии в этой пищевой сети, основанной на детрите, является солнце. Растения хранят солнечную энергию в виде химической энергии в своих листьях и тканях, и когда почвенные микроорганизмы переваривают разлагающийся растительный материал, они извлекают эту накопленную энергию. Как и в любой другой экосистеме, энергия проходит через пищевую цепочку в одном направлении – от детрита через микроорганизмы к нематодам, насекомым и более крупным животным. Однако питательные вещества циркулируют по экосистеме. Когда какой-либо из организмов в этой пищевой сети умирает, содержащиеся в них питательные вещества возвращаются в почву в виде детрита, чтобы снова пройти тот же путь.

Не все организмы, обитающие в почве, зависят от детрита. Некоторые виды бактерий поддерживают взаимовыгодные отношения с корнями растений в почве, обеспечивая ценные питательные вещества в обмен на пищу. Пищевая сеть на основе детрита имеет решающее значение для здоровья почвы, поскольку она возвращает питательные вещества от мертвых организмов в почву в виде гумуса, тем самым делая его доступным для растений.

Источник

Почвенные экосистемы

Вы будете перенаправлены на Автор24

Понятие почвенной экосистемы

Понятие почвенной экосистемы весьма условно, поскольку более правильно считать почвенную среду не особой экосистемой, а составной частью любой наземной экосистемы. Экологические связи между почвой и напочвенным покровом более выражены, чем это бывает в случае двух соседствующих самостоятельных экосистем. Все растения, подземные органы которых находятся в почве, имеют и надземные части, находящиеся за пределами почвенной среды. Среди животных также больше не полностью почвенных, а таких, которые проводят в толще субстрата лишь часть времени. Однако термин «почвенная экосистема» все же нередко используют, чтобы подчеркнуть специфику почвенных процессов и ее участие в общем круговороте веществ.

Биота почв и ее экологическая роль

Мощность почв составляет от нескольких десятков сантиметров до первых метров. Областью наибольшей концентрации организмов является ее самый верхний слой. Продуценты в почвах представлены растениями (их подземными частями, непосредственно не участвующими в фотосинтезе и образовании органики, но нередко служащими для накопления ее запасов) и бактериями-хемосинтетиками.

Консументы в почвах весьма разнообразны. Большая их часть относится к детритной цепи питания, потребляя отмершую органику. Среди этой группы количественно преобладают дождевые черви – собирательное название для нескольких родов олигохет. Некоторые из них обитают в толще почвы, другие – преимущественно в подстилке. И те, и другие играют важную роль в переработке опада, перемешивании и вентиляции почвы, нередко на них приходится большая часть почвенной зоомассы, например, в оптимальных для обитания олигохет почвах их может насчитываться до 500 и более особей под 1 квадратным метром поверхности.

В почвах обитают и другие олигохеты – энхитреиды, а также многочисленные простейшие, нематоды, ракообразные (мокрицы), многоножки, насекомые. Некоторые из них питаются детритом, другие – подземными частями растений, третьи – в первую очередь некоторые многоножки и насекомые – хищники.

В почве могут находиться также представители позвоночных, однако полностью адаптированных к постоянному обитанию в слое земли видов немного – большинство проводят там лишь часть времени, причем питаются они на поверхности.

Готовые работы на аналогичную тему

• Среди амфибий к почвенным объектам относятся червяги,
• среди рептилий – некоторые ящерицы и змеи,
• среди млекопитающих к почвенной фауне можно отнести некоторых насекомоядных (кроты, в меньшей степени – землеройки), и грызунов (слепыши, цокоры, в меньшей степени – некоторые полевки). Они в почве не только проводят почти все время, но и питаются.

Почва служит важным звеном в структуре круговоротов многих веществ. Здесь преобладает стадия распада сложных органических соединений до образования гумусовых веществ, их дальнейшая минерализация, накопление и возвращение в круговорот путем потребления корнями растений. Почва – место обитания многочисленных редуцентов, осуществляющих минерализацию органики.

Особенности почвенного плодородия

Плодородие почвы зависит от особенностей минерального состава почвообразующей породы, видового состава и численности почвенного биоценоза, а также режима увлажнения. Неблагоприятными в этом плане являются как слишком засушливые условия, тормозящие протекание биохимических процессов, так и промывной режим, при котором происходит вынос химических элементов в другие экосистемы.

Оптимальным для накопления гумусовых веществ является коэффициент увлажнения несколько меньше единицы. Таким он бывает в природных зонах степей, саванн и подобных им, где преобладают травянистые, в основном злаковые, фитоценозы. Здесь формируются наиболее плодородные почвы с максимальной мощностью гумусового слоя. На втором месте по плодородию находятся почвы широколиственных лесов (серые лесные) и близких к ним природных сообществ. Также высоким плодородием обладают некоторые типы почв, не связанные с определенной природной зоной, например, почвы пойменных лугов.

Для перечисленных типов почв также характерны наиболее сложно организованные сообщества организмов, обладающие большой биомассой.

Источник