Экосистема почвы.
 |
Экосистема почвы основана на динамическом взаимодействии между минеральными частицами, детритом, детритофагами и редуцентами (рис 1).
Минеральные частицы – это песок (2-0,05 мм), пыль (0,05-0,002 мм) и глина (
Улучшение всех свойств почвы происходит при сочетании с ее минеральной частью гумуса. Гумус – это остаток органического вещества после переработки детрита редуцентами.
Естественный процесс проникновения гумуса в почву связан с жизнедеятельностью почвенных организмов. Например, дождевые черви перерабатывают до 37 тонн почвы в год на одном гектаре. При этом образуется почвенная структура (рыхлая комковатость).
Гумус обладает феноменальной, в сотни раз большей, чем у глины, способностью удерживать воду и биогены, а почвенная структура улучшает инфильтрацию, аэрацию и обрабатываемость. Экспериментально доказано, что удаление верхнего слоя почвы (так называемого пахотного слоя) приводит к снижению урожая на 85%.
Однако гумус не вечен. Будучи органическим веществом, он постепенно разлагается со скоростью 20 – 50% своего объема в год. Следовательно, без периодического поступления детрита, гумус постепенно разрушается. При этом будут утрачены почвенная структура и все свойства, которые она обуславливает. Такой процесс называется минерализацией.
Источник
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