Почва как среда обитания организмов экология

Почвенная среда обитания

Почвенная среда обитания – место, где обосновалось много живых, не похожих друг на друга организмов. Здесь и одноклеточные, и грибы, и растения, и даже млекопитающие животные.

Для жизни в почве эти организмы приобрели специальные приспособления, облегчающие выживание, и мешающие жить в другой среде.

↑ Характеристика

Условия существования образуют среду обитания: наземно-воздушную, водную, организменную или почвенную.

Почва состоит из слоёв гумуса (перегноя), подстилки (растительного опада), плотной материнской породы и с полостями, где скапливается вода или воздух.

Толщина почвенного слоя – до 1,5 м, где и обитают живые организмы.

Отличительные признаки почвенной среды:

• Постоянные, мало изменяющиеся условия.
• Затруднения при передвижении внутри из-за повышенной плотности.
• Свет проникает только в верхние слои.
• Температура изменяется мало.
• Постоянно присутствует вода.
• Углекислый газ в избытке, которым дышат корни, бактерии, грибы и некоторые животные.
• Заселение многовидовыми сообществами.

↑ Организмы почвенной среды обитания

Формируют почву отмирающие и живые организмы. С помощью роющих животных почва рыхлится, и почвенные слои снабжаются кислородом. Минеральные элементы перерабатываются микроорганизмами, простейшими, одноклеточными грибами и водорослями. Эти же организмы разлагают органические остатки. В толще почвы это делается грибами, бактериями, коловратками, клещами, амёбами и другими организмами. На поверхности «работают» растения с лишайниками, цианобактериями и одноклеточными водорослями. Этим организмам требуется свет, чтобы фотосинтезировать.

↑ Приспособления

Сложно жить в плотной среде, где мало воздуха и света, но организмы приспособились жить в таких условиях:

• Маленькие размеры разрешают помещаться в пространствах среди почвенных частиц.
• С гибким червеобразным телом и сильной мускулатурой легче продвигаться.
• Тело обтекаемое и плотное, если мех, то короткий и жёсткий, прилегающий к коже.
• У одних – сильные конечности роющего типа, снабжёнными когтями, другие пропускают почву через себя.
• Кутикула регулирует влажность внутри организма.
• Дышат кислородом, растворённым в воде или используя поверхность тела.
• Личинки способны развиваться без света, влаги и без питания.
• Млекопитающие лишены зрительных органов или видят слабо, но пользуются развитым обонянием и осязанием.

↑ Примеры среды

Цокор и крот – обитатели почвенной среды. Это видно по обтекаемому сильному телу маленьких размеров (20-25 см). На передних лапах, приспособленных для рытья и похожих на лопаты, длинные пальцы с острыми когтями. Ушей не видно, глаза полуслепые. Короткая шея и хвост. Внешне похож на цокора слепыш, но это животное для рытья использует зубы, которые выдвинуты впереди губ.

барсуки в норе фото

Животные, приспособившиеся дышать поверхностью тела и, попадая в наземно-воздушную среду, погибают, потому что у них кожные покровы высыхают (черви). Пресноводные животные микроскопических размеров – жители рек, прудов и болот, представленные червями и одноклеточными простейшими, населяют здесь плёнку воды, которая покрывает частички грунта.

↑ Какие животные обитают

В почвенной среде обитает много беспозвоночных животных: маленьких рачков, нематод, кольчатых (дождевых) и круглых червей. Почва населена насекомыми с личинками и паукообразными животными. Нравятся такие условия жизни моллюскам, улиткам и слизням. Беспозвоночных поедают позвоночные животные этой среды. Из постоянных обитателей частые встречи со слепышами и кротами, землеройками и слепушонками, с цокорами и сумчатыми кротами. Временными обитателями считают тушканчиков, сусликов и барсуков, мышей, бурундуков и других грызунов. А так же жуков, уховёрток, тараканов и других насекомых.

↑ Любопытные факты

• Дождевые черви, затаскивая в норки растительные остатки, помогают образовать перегной и возвращать микроэлементы, которые извлекли растения. Эти животные, перерабатывая половину опавшей листвы, образуют до 30 т на 1 гектар плодородной почвы. Получается слой в 50-80 см.
• Некоторые дождевые черви вырастают длиной 2 м. Эти «землерои» роют ходы на глубину 1-4 м, а южные представители доходят до глубины 8 м. Передвигаются, опираясь на выросты-щетинки, которыми снабжены кольца тела.
• Майский жук живёт в почве в личиночной стадии 4 года, подъедая корни травы, затем молодых деревцев. Выходит на поверхность после окукливания.

↑ Выводы

На формирование почвы влияют абиотические факторы, но главную роль играют почвенные живые организмы. Природа создала этим обитателям такие приспособления, с которыми растения и животные чувствуют здесь комфорт и безопасность.

Источник

Почва как среда обитания

Почва— основа природы суши. В. В. Докучаев доказал, что почва не мертвый организм, а живой, населенный многочисленными организмами, она сложна по своему составу. Им было выявлено пять главных почвообразующих факторов, к которым относятся климат, материнская порода (геологическая основа), топография (рельеф), живые организмы и время.

Очень сложные химические, физические, физико-химические и биологические процессы протекают в поверхностном слое горных пород на пути их превращения в почву. Н. А. Качинский в своей книге «Почва, ее свойства и жизнь» (1975) дает следующее определение почвы: «Под почвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные совместным воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях и деятельностью человека, способные давать урожай. Та минеральная порода, на которой почва образовалась и которая как бы родила почву, называется материнской породой».

По Г. Добровольскому (1979), «почвой следует называть поверхностный слой земного шара, обладающий плодородием, характеризующийся органо-минеральным составом и особым, только ему присущим профильным типом строения. Почва возникла и развивается в результате совокупного воздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, растительных и животных организмов. Свойства почвы отражают местные особенности природных условий».

В состав почвы входят четыре важных структурных компонента: минеральная основа (обычно 50 — 60% общего состава почвы), органическое вещество (до 10%), воздух (15 —25%) и вода (25—35%).

Минеральная основа (минеральный скелет) почвы — это неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты, образующие вещество почвенного скелета, различны — от валунов и камней до песчаных крупинок и мельчайших частиц глины.

Основные типы почв. К основным типам почв на территории России относятся черноземы, подзолистые, дерновоподзолистые, подзолисто-болотные, болотные, серые лесостепные, пойменные, солончаки, солонцы, солоди и др.

Органическое вещество почвы. Животные и растения, обитающие на почве и в почве, постоянно воздействуют на субстрат, забирая у него питательные вещества. Поэтому каждый раз нарушается только что установившееся химическое равновесие в почве, происходит дальнейшее углубление процессов разложения и выветривания.

Из отмерших растений образовавшаяся органическая субстанция попадает в виде опада листвы и хвои в почву, перерабатывается микроорганизмами и превращается непосредственно или через животные организмы в почвенный гумус. Таким путем она вновь вовлекается в минеральный или пищевой круговорот и может быть в обновленном виде усвоена растениями.

Каждому типу почв соответствует определенный животный мир и определенная растительность. Отмирающие или уже отмершие организмы или их части накапливаются на поверхности и внутри почвы, образуя органическое вещество.

Растения, животные и микроорганизмы, обитающие в почве, находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Данные взаимоотношения сложны и многообразны. 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.

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.

Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда. Для микроорганизмов особое значение имеет огромная суммарная поверхность почвенных частиц, потому что на них адсорбируется подавляющая часть микроорганизмов. Сложность почвенной среды создает больйшое разнообразие для самых разных функциональных групп: аэробов, анаэробов, потребителей органических и минеральных соединений. Для распределения микроорганизмов в почве характерна мелкая очаговость, так как на протяжении нескольких миллиметров могут сменяться разные экологические зоны.

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 (Lymbricidae), многие первичнобескрылые насекомые (Apterydota).

Геофилы — животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. К этой группе принадлежит большинство насекомых: саранчовые (Acridoidea), ряд жуков (Staphylinidae, Carabidae, Elateridae), комары-долгоножки (Tipulidae). 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 (Blattodea), многие полужесткокрылые (Hemiptera), некоторые развивающиеся вне почвы жуки. Сюда же относятся грызуны и другие млекопитающие, живущие в норах.

Отношение растений к почве.Важнейшим свойством почвы является ее плодородие, которое определяется в первую очередь содержанием гумуса, макро- и микроэлементов, таких, как азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, медь, бор, цинк, молибден и др. Каждый из этих элементов играет свою роль в структуре и обмене веществ растения и не может быть заменен полностью другим. Различают растения: распространенные преимущественно на плодородных почвах — эутрофные или эвтрофные; довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ — олиготрофные. Между ними выделяют промежуточную группу мезотрофных видов.

Разные виды растений неодинаково относятся к содержанию доступного азота в почве. Растения, особенно требовательные к повышенному содержанию азота в почве, называют нитрофилами.

Растения, предпочитающие кислые почвы, с небольшим значением рН, т.е. 3,5—4,5, называют ацидофилами (вереск, белоус, щавелек малый и др.), растения же щелочных почв с рН 7,0— 7,5 (мать-и-мачеха, горчица полевая и др.) относят к базифилам (базофилам), а растения почв с нейтральной реакцией — нейтрофилам (лисохвост луговой, овсяница луговая и др.).

На увлажненных, преимущественно глинистых почвах обитают такие растения, как мать-и-мачеха, хвощ полевой, мята полевая.

Чрезвычайно своеобразны экологические условия для растений, произрастающих на торфе (торфяные болота), — особой разновидностью почвенного субстрата, образовавшегося в результате неполного распада растительных остатков в условиях повышенной влажности и затрудненного доступа воздуха. Растения, произрастающие на торфяных болотах, называют оксилофитами.

Типы почв являются мощным фактором распределения растений. На наземных животных эдафические факторы оказывают меньшее влияние. Вместе с тем животные тесно связаны с растительностью, и она играет решающую роль в их распределении. Однако и среди крупных позвоночных легко обнаружить формы, которые приспособлены к конкретным почвам. Это особенно характерно для фауны глинистых почв с твердой поверхностью, сыпучих песков, заболоченных почв и торфяников. В тесной связи с почвенными условиями находятся роющие формы животных. Одни из них приспособлены к более плотным почвам, другие могут разрывать только легкие песчаные почвы. Типичные почвенные животные также приспособлены к различным видам почв.

В целом же по ряду экологических особенностей почва является средой промежуточной между наземной и водной. С воздушной средой почву сближает наличие почвенного воздуха, угроза иссушения в верхних горизонтах, относительно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев. С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность его водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие в почвенных растворах солей и органических веществ, возможность двигаться в трех измерениях. Как и в воде, в почве сильно развиты химические взаимозависимости и взаимовлияние организмов.

Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания животных дают возможность сделать заключение, что почва играла особую роль в эволюции животного мира. К примеру, многие группы членистоногих в процессе исторического развития прошли сложный путь от типично водных организмов через почвенных обитателей до типично наземных форм.

Источник

Урок №9. Почва как среда жизни

Тип урока — комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

— осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

Личностные: познавательный интерес к экологии.. Понимание не­обходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных со­обществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные: умение работать с различными источниками информации, пре­образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товари­щей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Предметные: знать — понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь — определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации; анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Изучение нового материала

Почва как среда жизни

Основоположником современного почвоведения является русский естествоиспытатель В. В. Докучаев (1846-1903). В своей работе «Картография русских почв» он
дал наиболее полное определение понятию «почва»:

«Это суть поверхностно лежащие минерально-органические образования,
которые всегда более или менее окрашены гумусом; эти тела имеют свое собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной
деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как
растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности; почва, как и всякий другой организм, всегда имеет известное строение, нормальную толщину и нормальное положение. »

Эдафические факторы — это свойства почвы как экологиче­ского фактора.

Для почвы характерна более или менее рыхлая структура, определенная водопроницаемость и аэрируемость. В верхних го­ризонтах почвы концентрируются вещества, содержащие элемен­ты, необходимые для питания растений, — фосфор, азот, кальций, калий и многие другие. В почвенной влаге содержатся газы, рас­творимые соли, питательные вещества, но иногда и токсичные для организмов соединения. Такие почвенные растворы могут быть кислыми, нейтральными или щелочными.

Почва обладает своеобразными биологическими особенностями, поскольку тесно связана с жизнедеятельностью организмов. Верхние слои содержат массу корней растений. В процессе роста, отмирания и разложения они разрыхляют почву, создавая определенную струк­туру, а вместе с тем и условия для жизни других организмов. Рою­щие животные перемешивают почвенную массу, а после смерти ста­новятся источником органического вещества для микроорганизмов.

Большую роль в формировании почвы играет рельеф. На одинаковых и одновозрастных формах рельефа образуются близ­кие и даже однотипные почвы.

Свойства почвы в своей совокупности создают ее определен­ный экологический режим, основными показателями которого служат гидротермические факторы и аэрация.

Хорошо увлажненная почва легко прогревается и медленно ос­тывает. На ее поверхности происходят более резкие колебания температуры, чем в глубине. При этом суточные колебания затра­гивают слои до глубины в 1 м, и если учесть, что зимой температу­ра почвы с глубиной повышается, а летом, наоборот, падает, то легко можно представить сезонные вертикальные миграции почвен­ных организмов, вызванные изменением условий обитания. Естест­венно, зимой почвенные животные находятся глубже, чем летом.

Газообмен почвенного воздуха с атмосферным, при котором почвенный воздух обогащается кислородом, а приземный — угле­кислотой, называется аэрацией (от греч. аег — воздух). На аэра­цию почвы, которая возможна только благодаря ее пористости, влияет много факторов. Например, повышение влажности пре­пятствует проникновению в почву кислорода. С глубиной количе­ство углекислого газа в почве увеличивается, а кислорода — уменьшается. При повышении температуры воздух расширяется и выходит из почвы, а при понижении он более интенсивно прони­кает в промежутки между почвенными частицами.

Различают физическую и физиологическую сухость почвы. Физическая связана с недостатком влаги и наблюдается в сухом климате; физиологическая возникает в результате физиологической недоступности физически доступной воды. На сфагновых болотах, несмотря на большое количество влаги, вода оказывается недос­тупной для многих растений из-за высокой кислотности почвы, ее плохой аэрации и наличия токсичных веществ, нарушающих нор­мальную физиологическую функцию корневой системы.

Органическое вещество почвы играет важную роль в росте и развитии растений. Оно состоит из продуктов гумификации (аэроб­ное разложение) и неполного разложения растительных остатков и трупов почвенных животных. Перегной, или гумус, для всех поч­венных обитателей является основным источником необходимых для жизни минеральных соединений и энергии. Он обусловливает плодородие почв и их структуру. Гумус служит источником физио­логически активных соединений (витамины, органические кислоты, полифенолы и др.), которые стимулируют рост растений.

Наиболее древними почв образователями являются микро­организмы. Они функционировали задолго до появления на Земле высших растений и животных. Синтез физиологически активных соединений, гумус образование и полная минерализация органи­ческих остатков — вот главная функция микроорганизмов в поч­вообразовательных процессах.

В числе почвенных микроорганизмов имеются представители и растительного, и животного мира. Прежде всего это однокле­точные и многоклеточные водоросли. Многие из них обладают пигментами типа хлорофилла и отличаются от других микроорга­низмов тем, что способствуют обогащению почвы органическим веществом и кислородом. Однако наиболее многочисленны в почвенной микрофлоре грибы, актиномицеты (лучистые грибы, близкие к бактериям) и бактерии. В почвенной микрофауне осо­бое значение имеют амебы и ресничные, а также многочисленные микроскопические круглые черви — нематоды. Есть сведения о присутствии в почве также неклеточных форм микроорганизмов — бактериофагов (бактериальных вирусов) и вирусов.

В целом процесс гумусообразования начинается разрушением и измельчением растительной массы и мертвого животного веще­ства. Этот процесс осуществляется позвоночными и беспозвоноч­ными животными при обязательном участии грибов и бактерий. К таким животным относятся фитофаги, питающиеся только рас­тительной пищей; сапрофаги, потребляющие гниющие остатки организмов; некрофаги, питающиеся трупами животных; хищни­ки, поедающие живых животных; копрофаги, уничтожающие экскременты животных.

Большую роль в процессах почвообразования играют под­вижные почвенные животные. Они разрыхляют почву, создают условия для ее аэрации, механически перемещают в почве орга­нические и минеральные вещества. Например, дождевые черви на луговых почвах за год выбрасывают на поверхность до 80-90 т/га переработанной земли, а степные грызуны перемещают вверх и вниз сотни кубических метров грунта и органического вещества.

Количество организмов в почве огромно, однако в связи со сглаженностью экологических условий все они отличаются «выравненностью группового состава». Кроме того, для них ха­рактерна повторяемость в различных климатических зонах.

Почвенные организмы по степени связи со средой обитания разделяются на три основные группы:

Геобионты — постоянные обитатели почвы, весь цикл их развития протекает в почве (дождевые черви, многие первично­бескрылые насекомые).

Геофилы — животные, часть цикла развития которых прохо­дит в почве. К ним относится большинство насекомых: саранчо­вые, ряд жуков, комары-долгоножки. Личинки их развиваются в почве, а во взрослом состоянии это типичные наземные обитатели.

Геоксены — животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища (таракановые, многие полу­жесткокрылые, грызуны, млекопитающие, живущие в норах).

По размерам и степени подвижности почвенные обитатели делятся на группы:

Мезобиота — сравнительно мелкие подвижные животные (почвенные нематоды, мелкие личинки насекомых, клещи, ного- хвостки).

Макробиота — крупные относительно подвижные насеко­мые, дождевые черви и другие животные вплоть до роющих позво­ночных.

Особую группу представляют организмы, заселяющие сыпу­чие подвижные пески. Растения, приспособившиеся к таким мес­там обитания, называются псаммофитами (от греч. ршттоз — песок), примеры: полынь песчаная, волоснец песчаный, саксаул белый, солянки, джузгун, песчаная акация. Примеры животных- псаммофилов — организмов, обитающих в песчаном грунте: рыбы, откладывающие икру при нересте на песчаный грунт (пескари, бычки, гольцы и др.); ящерицы, тонкопалый суслик, гребнелапый тушканчик, верблюдыю

На сухих песчаных почвах при ветре часто происходит выду­вание и перемещение песка. Подвижные пески надвигаются на соседнюю растительность, на посевы. Это явление наблюдается и при ошибках, допущенных во время обработки почвы, при про­ведении мелиоративных работ. Для закрепления подвижных пес­ков используются растения-псаммофиты: ивы-шелюги, кандымы и другие кустарники. После закрепления песка псаммофитами соз­даются благоприятные условия для произрастания других расте­ний. Так, на закрепленных дюнах морского побережья разраста­ются сосновые леса; на степных и пустынных песках успешно возделываются бахчевые, зерновые, кормовые и плодовые расте­ния.

В зонах недостаточного увлажнения, в основном в степях и пустынях, широко распространены засоленные почвы. Это связано с тем, что в засушливом и жарком климате наблюда­ется неполное промывание почв осадками. В таких почвах преобладает восходящий ток воды, который приносит в верх­ние горизонты большое количество легкорастворимых солей, вредных для большинства растений и животных.

Почвы, насыщенные солями хлорида натрия, хлорида кальция и др., испытывающие постоянное и сильное увлажне­ние, называются солончаками. При высыхании на их поверх­ности образуется корочка из кристаллических солей.

Промежуточное положение между солончаками и незасе­ленными почвами занимают солончаковые почвы; они увлаж­няются сравнительно слабозасоленными водами.

Растения, обитающие на засоленных почвах, называются галофитами (солерос, сарсазан, содовая и калийная солянки, поташник и др.). Все они имеют очень высокое осмотическое давление, позволяющее им использовать почвенные растворы, поскольку сосущая сила корней превосходит сосущую силу почвенного раствора. Некоторые галофиты выделяют излишки солей через листья или накапливают их в своем организме.

Животные, приспособленные к жизни на засоленных поч­вах, называются галофилами (личинки некоторых пустынных жуков-чернотелок).

Вопросы и задания

1.Что называется эдафическим фактором?

2.Приведите примеры групп почвенных организмов.

3.Дайте краткую характеристику различным типам почв.

Источник