Почва природный объект экосистемы

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

Свойства почв и их место в экосистемах

Тема

Экологические проблемы земельных ресурсов

Цель изучения темы: место почв в экосистемах; проблемы земледелия: истощение и отчуждение земель; экологические последствия использования удобрения и пестицидов.

План изучения темы

1. Свойства почв и их место в экосистемах

2. Эрозия почв, ее причины, районы проявления

3. Проблемы орошаемого земледелия, истощения и отчуждения земель

4. Экологические следствия использования минеральных удобрений

5. Проблемы пестицидов

6. Сделайте собственный вывод по данной теме.

Свойства почв и их место в экосистемах

Почва занимает особое положение в природных ландшафтах и в экосистемах. Она является важнейшим блоком экосистем, высту­пает как фактор плодородия для растений и как самая насыщенная организмами среда жизни Почву можно рассмат­ривать и как самостоятельную экосистему. Еще В. В. Докучаев в начале XX столетия подчеркивал, что почва является естествен­но-историческим телом со своими взаимосвязями, закономернос­тями существования и возможностями саморегулирования.

Почва — важнейшее звено круговорота веществ. Именно в ней начинается биологический круговорот, из нее поглощаются мине­ральные элементы и влага, здесь же замыкается круговорот дея­тельностью организмов-редуцентов. Почва — это то важнейшее звено экосистем, в котором не только высвобождается, но и на длительное время аккумулируется часть энергии и химических элементов, прежде всего в детрите и гумусе, а также в других структурах поглощающего комплекса.

Исключительно важна роль почвы как санитарного барьера. Пос­леднее свойство также связано с высокой насыщенностью жизнью, через посредство которой вещества поступают в цепи питания, а за­тем включаются в круговорот.

Нельзя не упомянуть о таком свойстве почвы, как способность накап­ливать и длительное время хранить информацию об экосистемах. Эта информация прежде всего фиксируется в генетических горизо! ггах (сло­ях), а также в присущих им структурах, носящих название новообразова­ния, включения и др. Такая информация сохраняется в течение тысяч лет. Так в нынешних тундрах находят ископаемые почвы, несущие при­знаки степного и субтропического типов их образования. В сухих степях встречаются песчаные почвы со следами подзолистого типа почвообра­зования, что свидетельствует о формировании их в условиях более влаж­ного климата под хвойными (наиболее вероятно, сосновыми) лесами.

Воздействия человека на почвы. С воздействиями человека на почвы связано разрушение ес­тественных ландшафтов, обеднение видового разнообразия, резкое сни­жение устойчивости экосистем, их продуктивности и биомассы. Воздействие на земельные ресурсы — важнейшая причина измене­ния круговоротов веществ на суше и между сушей и океаном, а также изменения радиационного и водного балансов, а следовательно, и кли­матических параметров. Следствием уничтожения естественных эко­систем является увеличение твердого (взвешенного) и химического (ра­створенные вещества) стока. С этими явлениями связано заиление ру­сел рек, ухудшение качества воды, в том числе за счет сдвигов в разви­тии экосистем, проявляющихся через эвтрофикацию и «цветение» вод и другие экологические аспекты использования земельных ресур­сов.

Эрозия почв, ее причины, районы проявления

Под эрозией почв понимают их разрушение в результате дей­ствия воды или ветра. Различают водную и ветровую, или дефляцию, эрозии. В первом случае в качестве разрушающей силы выступает текущая вода, во втором — движение воздуха. Эрозия существовала и до начала интенсивной деятельности чело­века. Об этом, в частности, свидетельствует снос твердых частиц поверхностными водами в океан, постоянное наличие в воздухе по­чвенной пыли. Имеются сведения, что такие поверхностные слои ли­тосферы, как лес (на юге и юго-востоке) и покровные суглинки (на севере) — результат осаждения из воздуха продуктов ветровой эрозии. Под влиянием человека эрозионные процессы резко увеличились (на порядки значений). Вместе с почвой при этом выносится такое количество питатель­ных для растений веществ, которое в 1,5-2 раза превышает вноси­мые с удобрениями. Эрозия начинается, прежде всего, там, где унич­тожается естественный растительный покров, выполняющий по крайней мере две функции. Во-первых, растения скрепляют почву корнями. Во-вторых, надземные части растений резко снижают ин­тенсивность и силу водных и особенно воздушных потоков. Рас­тительность способна защищать почву от ветровой эрозии не толь­ко в месте произрастания, но и на расстоянии. Чем выше растения (больше их биомасса), тем значительнее их влияние на прилежа­щие пространства. Именно на этом принципе основывается почво­защитное и полезащитное лесоразведение.

Ветровая эрозия почв. Интенсивность этого вида эрозии нахо­дится в прямой зависимости от скорости ветра и его продолжи­тельности, степени открытости пространств (наличие или отсут­ствие древесной растительности, рельеф) и состояния самих почв. При прочих равных условиях эрозия проявляется сильнее на легких (песчаных и супесчаных) почвах, характеризующихся слабой ус­тойчивостью к разрушениям. Эрозию усиливает также сухость почв, бедность их гумусом.

Перечисленные факторы наиболее полно сочетаются в степях, полупустынях и пустынях, особенно там, где распространены пес­чаные почвогрунты.

На территории бывшего СССР ветровая эрозия («пыльные бури») сильно проявлялись в 60-70-х годах настоящего столе­тия. Особенно пострадали распаханные легкие почвы в период освоения целинных земель. Они были практически уничтожены на площади около 6-7 млн. га. О силе эрозии, в частности, сви­детельствует тот факт, что даже в ряде крупных городов юга и юго-востока страны в дневное время можно было передвигать­ся на автомобилях только при свете фар. В местах гашения воздушных потоков (строения, механические защиты в виде щитов, полезащитные полосы и т. п.) накапливались валы эрозионного материала высотой до 1,5-2 м. Особый вид ветровой эрозии свойственен осушенным землям, особенно торфяникам, характеризующимся низкой связностью ма­териала. Такие эрозионные процессы («черные бури») имели мес­то, в частности, в условиях полесий Украины и Белоруссии.

Водная эрозия. Этот вид эрозии проявляется практически по­всеместно, но наиболее сильно в тех районах, где выпадает значи­тельное количество осадков на фоне больших открытых про­странств с интенсивной обработкой почв. Благоприятные условия для проявления водной эрозии имеют место в лесостепной зоне. Значительна она также в степной и лесной зонах. Различают обычно следующие виды (стадии) водной эрозии: плос­костную, в результате которой равномерно сносится водными потока­ми поверхностный слой почвы; струйчатую- заметно проявляются слабые очаги эрозии по местам концентрации водных потоков; бороз­дчатую и овражную как следующие стадии струйчатой, проявляющи­еся в интенсивном очаговом разрушении не только почв, но и грунтов с выносом больших масс продуктов эрозии в водные источники.

Кроме обработки почв, проявлению эрозионных процессов, осо­бенно в горах, способствует также вырубка лесов на значительных площадях, уничтожение растительного покрова и разбивание почв в результате интенсивного выпаса, туризма и т. п. Особым видом антропогенной эрозии является ирригационная, свя­занная с подачей на поверхность почв больших масс воды, которая не успевает впитываться и стекает по поверхности. При ирригационной эрозии часто одновременно проявляются эрозия и засоление почв.

Меры борьбы с эрозией почв. Поскольку основной причиной эрозионных явлений служит подверженность почв разрушению в результате уничтожения природной растительности либо наруше­ния процессов почвообразования, то и меры борьбы с эрозией, вы­зываемой воздушным и водным агентами, в ряде случаев совпа­дают. К таким мерам борьбы относятся:

1. Умеренные нагрузки на естественные экосистемы, которые не вызывали бы полного или относительно полного разрушения растительного покрова, тем более на значительных площадях. Сказанное прежде всего относится к лесопользованию. Снятие урожая древесины наиболее целесообразно посредством несплош­ных (выборочных, постепенных и т.п.) видов рубок. При примене­нии сплошных рубок они должны проводиться неширокими лесо­секами, которые чередуются с оставляемыми полосами древостоев. При горном и холмистом рельефе недопустимо размеще­ние лесосек вдоль склонов, они должны располагаться поперек склонов. В последнем случае функции гашения водных потоков наиболее полно выполняет остающийся на корню древостой.

2. На пастбищах эрозионные процессы нередко вызываются пе­ревыпасом (скотосбоем). При повреждении травяного покрова на значительных площадях, особенно с легкими почвами, возможна как водная, так и ветровая эрозия. В горных районах даже незначи­тельное повреждение травяного покрова (например, в виде троп) создает очаги для водной эрозии, иногда интенсивно прогрессиру­ющей. Основной путь исключения неблагоприятных явлений — со­блюдение норм выпаса и рекреационных нагрузок.

3. Для защиты пахотных земель наиболее действенны следую­щие мероприятия:

— соблюдение севооборотов, в частности, пропашные культуры (кукуруза, картофель, свекла) должны сменяться посевами, скреп­ляющими почву корнями, например травосмесями;

— проведение контурной вспашки (по горизонталям рельефа);

— исключение из обработки легкоранимых песчаных и супесча­ных почв;

— чередование небольших полей с естественными ландшафтами;

— создание полезащитных полос;

— внесение органических удобрений, способствующих структурообразованию, связности почв;

-использование техники с малым удельным давлением на почву.

Источник