Почва на страже жизни

Обзор

Почва, как много в этом слове.

Автор

Редакторы

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Почва — одна из важнейших составляющих биосферы. На первый взгляд незаметная, она играет огромное количество экологических и в широком смысле биологических ролей. Давайте попробуем разобраться, что это за роли и почему изучению почв посвящена отдельная наука — почвоведение.

Конкурс «био/мол/текст»-2018

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «био/мол/текст»-2018.

Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступил медико-генетический центр Genotek.

Земля, природы мать — ее же и могила:
что породила, то и схоронила.
Уильям Шекспир

Почва — объект исследования многих наук — выполняет ряд важных экологических функций. Условно их можно разделить на биоценотические и глобальные. В этой статье мы рассмотрим функции только из первой группы (рис. 1). Перед началом уточню, что ученые из разных областей науки до сих пор не пришли к согласию в определении слова «почва». Аграрии говорят, что это верхний плодородный слой земли, геологи называют корой выветривания, а почвоведы дают сложную формулировку «обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая система, являющаяся комплексной функцией почвообразовательных факторов». Говоря простым языком, почва — продукт долгого и тесного взаимодействия горных пород, рельефа, живых организмов и климата [1].

Рисунок 1. Биоценотические функции почв

Физические функции почв

Почва — место совершения многих событий

Если бы живые организмы могли занимать всё доступное пространство, то не прошло бы и года, как мы были бы раздавлены массой микроорганизмов. Одна из главных причин, почему большая часть организмов не встречается повсюду, — это отсутствие свободной и пригодной для расселения материальной среды. Поэтому у большинства видов в любой момент времени существует лишь небольшой процент особей из теоретически возможного количества [2].

Тем не менее живые организмы берут свой «кусок жизни» — место, где они могут относительно спокойно жить и размножаться. Поэтому не случайно в процессе эволюции организмы освоили целую оболочку Земли, биосферу, важную часть которой представляет почвенная сфера — педосфера [2].

Совершенно естественно, что в почвах начинается цикл развития большинства растений, а в последующих стадиях жизненного цикла с почвой тесно взаимодействуют их подземные органы (корни). Распределение корней неравномерно как по глубине, так и по географическим широтам и биоценозам: наибольшая абсолютная масса корней наблюдается в лиственных лесах, но если исходить из доли массы корня в массе целого растения (фитомассе), то в лидеры выйдут степи (табл. 1) [3]. Глубина проникновения корней зависит от плотности, распределения химических элементов и других показателей почвы [2].

Таблица 1. Масса корней в почвах различных природных зон [3]

Природная зона	Масса корней, ц/га	% от фитомассы
Арктические тундры	6–80	69–73
Кустарниковые тундры	200–300	80–85
Леса хвойные	300–800	21–85
Леса лиственные	250–950	15–33
Степи	100–200	80–90
Пустыни	250	40–85
Влажные тропические леса	200–400	20

Почва обильно заселена микроорганизмами: бактериями, археями, грибами и в меньшей степени водорослями. Больше всего их в верхних слоях почвы, что неудивительно, ведь там много вкусной для них органики. С глубиной их численность падает, но в некоторых зонах, таких как ходы корней, их может быть больше, чем в верхних горизонтах. Нельзя забывать и про сезонные изменения [2]. Осенью в почвах средней полосы численность микроорганизмов увеличивается [4]. Это связано с поступлением огромного объема пищи в виде листового опада и других растительных остатков.

Почва служит жизненным пространством и для многих животных. Почти половина всех их типов имеет представителей, обитающих в педосфере. Из беспозвоночных: плоские, круглые и кольчатые черви; моллюски; ракообразные; паукообразные; насекомые. Из позвоночных: амфибии, рептилии, млекопитающие и даже некоторые птицы [5]. Причем почва может выступать совершенно разной средой для организмов в зависимости от их размера. Например, микроскопические животные (типа коловраток) по существу остаются обитателями водной среды. При сильном увлажнении они свободно плавают в воде, при засухе скапливаются на частичках почвы и живут в так называемых водных пленках. Для немикроскопических, но всё еще мелких организмов (клещей, некрупных насекомых, личинок) жизнь в почве аналогична обитанию в насыщенной влагой пещере. Они как бы живут не в самой почве, а в поровом пространстве между твердыми частицами. Для более крупных животных (дождевых червей, многоножек и других) средой обитания служит почва в целом, то есть рыхлый или плотный субстрат. Некоторые животные с наступлением засухи перемещаются в глубину, где скапливается и не испаряется влага, а в сильно влажный период, наоборот, следуют наверх, за кислородом. И здесь сразу вспоминается выход кольчатых червей на поверхность после дождя [2].

Почва как дом родной

Почва защищает живые организмы от переохлаждения, перегрева, наземных хищников, поскольку температура и влажность воздуха в ней подвержены меньшим колебаниям, нежели на поверхности. Эту особенность часто используют организмы, обитающие в экстремальных условиях — тайге, пустыне и т.д. Особенно это важно для животных, занимающих сразу несколько сред (суслики, полевки или хомяки). Пищу они добывают на поверхности земли, а в почве укрываются от хищников и плохой погоды, а также оставляют запасы [2].

Рисунок 2. Сурок в норе

Пространство, занимаемое подземными животными, может иметь сложное строение [5]. Животные предъявляют ряд требований к почве и ландшафту как к месту убежища или жилища. Это помогает построить правильное представление об экологии сельскохозяйственных вредителей. Например, суслик предпочитает невысокий травянистый покров и почву средней плотности [2]. В связи с расширением хозяйственного воздействия на природу, антропогенный фактор оказывает всё большее влияние на экологию вредителей. Из-за сильного осушения болот и сведения лесов во многих северных районах отмечено проникновение ряда южных грызунов [6]. Таким образом, знание экологии животных, использующих почву как жилище или убежище, — важное условие своевременного предотвращения вреда, который они могут нанести аграрным хозяйствам [2].

Почва — поддержка и опора

Благодаря опорной функции почв растения, закрепленные в них корнями, сохраняют вертикальное положение, устойчивы к ветровалам и сопротивляются силе тяжести. Так, в районах многолетней мерзлоты почвы «слабые», и мы можем наблюдать «пьяный лес» с причудливыми, сильно наклоненными растениями [2].

Рисунок 3. «Пьяный лес»

Опорная функция почв проявляется и по отношению к животным. Часто расселение почвенных обитателей зависит от механических свойств грунта. Как уже говорилось, суслики нуждаются в не плотном, но и не рыхлом субстрате. Малоизученным проявлением опорной функции считается ее влияние на жизнедеятельность наземных организмов. Особенности поведения животных зависят от условий передвижения. Например, лось при необходимости может спокойно ходить по болотам, чего нельзя сказать о других обитателях леса.

Банк семян и других зачатков

Благодаря своим свойствам большинство почв служат средой, в которой сохраняются семена и другие зачатки (цисты, яйца беспозвоночных). Это возможно из-за относительно небольших перепадов температуры и влаги в грунте. Вопрос о длительности сохранения в почве семян и зачатков имеет практическое значение. Например, такое странное на первый взгляд явление, как зарастание вырубок без приноса семян со стороны [2]. Проявлением этой функции считается и наличие в почве большого пула (запаса) микробов, не обеспеченных элементами питания. Видовой состав такого пула крайне велик. По микробному генофонду почва, скорее всего, самый богатый субстрат, поэтому и поиск организмов — продуцентов ценных веществ часто начинают именно в почве [7].

Химические и биохимические функции

Кушать подано

Это одна из самых изученных функций. В какой-то степени ее можно назвать плодородием, так как элементы питания принимают непосредственное участие в создании биологической продукции.

Растения живут одновременно в двух средах: в наземно-воздушной и почвенной. Поэтому для них характерны два типа питания: атмосферное и почвенное. Углерод, кислород, азот и небольшой процент других соединений они получают из атмосферы. Примером этого служит азотфиксация микроорганизмами: атмосферный азот усваивается свободноживущими и симбиотическими обитателями почвы, а затем передается растениям [8]. Но воду и остальные элементы питания — а это почти вся таблица Менделеева — растения добывают из почвы. В естественных фитоценозах растение после своего жизненного цикла умирает и возвращает в почву в виде остатков поглощенные химические элементы [2].

В естественных экосистемах в ходе эволюции произошла взаимная «подгонка» почв и поселяющейся на них растительности в целях оптимизации миграции веществ. В агроценозах такого не наблюдается. Отчуждение с урожаем большой доли биомассы, а также возделывание многих растений на почве, где они раньше не произрастали, ведет к тому, что пахотные земли без специальных приемов по поддержанию плодородия перестают справляться со снабжением посевов питанием [2].

При современном уровне развития производства минеральных (неорганических) удобрений возможно вносить нужные дозы элементов. Однако оптимизация почвы как источника питательных элементов не ограничивается устранением дефицита необходимых веществ. Не менее важным оказывается создание благоприятных условий для поглощения этих молекул. Нам бы хотелось, чтобы удобрения, попавшие в почву, спокойно растворялись в воде и поглощались растениями, но на деле этого не происходит: основная часть элементов адсорбируется на поверхности мелких почвенных частиц. Случайное изменение pH почвы тоже негативно сказывается на поглотительной способности, так как от pH зависит растворимость многих элементов. Многие видели, как в чайнике образуется накипь, которая в воде не растворяется, но стόит подкислить эту воду, как накипь тут же исчезает. Известно, что и органическое вещество может иммобилизовать (сделать неподвижными) ряд питательных для растений молекул. Органические удобрения полезны для растений, но нужно учитывать и их негативное влияние на подвижность некоторых элементов [2].

Хранилище элементов питания, энергии и влаги

Почва — резерв элементов питания, которые организмы используют, когда израсходуют легкодоступную часть необходимых им веществ. Это депо помогает организмам выживать в период прекращения поступления в почву влаги, останков других организмов, удобрений. У разных типов почв возможности такого депонирования различаются. Где-то депо больше (черноземы), где-то меньше (таежные почвы) [2].

Стимулятор и ингибитор биохимических и других процессов

В почву поступают разнообразные продукты метаболизма (аминокислоты, витамины, спирты и т.д.), которые могут стимулировать или угнетать жизнедеятельность организмов [2]. Как пример приведу почвоутомление, когда при монокультуре, то есть многолетнем выращивании одних и тех же растений на одном участке земли, почва снижает производительную способность — во многом из-за накопления метаболитов одного организма.

Однако выделения растений могут влиять на другие растения не только отрицательно: например, выделения липы мелколистной благотворно влияют на дубы. Но тяжело прогнозировать действие метаболитов на состояние почвы, поскольку они могут неодинаково влиять на разные организмы, вступать в реакции с другими метаболитами и образовывать абсолютно новые вещества; при этом их влияние может заметно варьировать в зависимости от концентрации [9].

Физико-химические функции

Физико-химический пылесос

Мелкие (диаметром до 0,25 мкм) коллоидные частицы почв адсорбируют газы, жидкости, прочие молекул. Чем больше таких мелких частиц, тем сильнее поглощение, что позволяет удерживать в почве элементы питания, которые иначе вымылись бы. При этом вещества могут оставаться доступными растениям, а могут, наоборот, иммобилизовываться. Существуют разные способы оптимизации этой функции: известкование кислых почв и гипсование засоленных, внесение органических удобрений, добавление глины в песчаные фракции и т.д. [2].

В почвах задерживаются не только полезные элементы, но и токсичные, такие как тяжелые металлы. Ртуть, попавшая на поверхность почвы, вымывается очень медленно (доли процента в год). В результате промышленных загрязнений атмосферы аэрозолями на поверхности почвы оседает много пыли с токсичными веществами. Поэтому необходимо учитывать эту функцию при проектировании заводов, свалок, трубопроводов и т.д. [2].

Губка для микроорганизмов

Микроорганизмы защищены от выноса за пределы почвенного профиля с нисходящим током воды. Они удерживаются в почве благодаря проникновению внутрь почвенных частиц, которые служат для них «якорем» [7].

Информационные функции

Биологические часы

Многие свойства почвы меняются периодически: в ней существуют особые тепловой, водный, солевой и пищевой режимы [2]. Так, было показано, что ведущим фактором запуска роста корней является температура почвы. Ярким примером может служить и ускорение сезонного развития растений в период дождей в засушливых регионах. Влияние годовой динамики пищевого режима почв на сезонные изменения заметны в колебании численности микроорганизмов в период обильного листопада. Органики становится больше, организмы лучше обеспечены едой и активно размножаются.

Рисунок 4. Чилийская пустыня после дождя

Старт сукцессий

Эта функция проявляется, например, в изменении биоценозов после лесного пожара, заболачивания, засоления и других событий, которые вызывают стадийное изменение почвы как среды обитания [11]. Другая форма проявления этой функции связана с деятельностью фитофагов (потребителей растений). Например, в степи в результате активности корневых вредителей некоторые растения погибают, и их сменяют другие виды [2].

«Память» биогеоценоза

Ряд ученых рассматривает почву как «память» ландшафта, сохраняющую информацию о протекавших в нём процессах [12]. Также есть теория о двуединой природе почвы, согласно которой почвенное тело состоит из почвы-памяти — комплекса устойчивых свойств и признаков, возникших в определенный период времени, — и почвы-момента — совокупности наиболее изменчивых процессов и свойств почвы в момент наблюдения. С помощью почвы-памяти происходит накопление и хранение информации, а благодаря почве-моменту отражаются сиюминутные изменения среды. Это свойство существует, потому что почва полностью зависит от условий среды и, в отличие от живых организмов, не может мигрировать за этими условиями [2].

Приобретение новой информации нередко сопровождается потерей имеющейся. Например, если на одной территории много раз менялись условия среды, вполне вероятно, что такие периодические преобразования приведут не только к утрате имевшихся данных, но и к усложнению расшифровки сохранившихся. В таком случае почва не может адекватно отражать события, происходящие с ней, а расшифровка хранящихся в ней данных оказывается достаточно сложной. Это можно сравнить с чтением листка бумаги, на котором много раз писали разные авторы [2].

Целостные функции

Трансформация веществ и энергии

Почва преобразует попадающие в ее сферу вещества (например, горные породы), в результате чего создаются благоприятные условия для жизни организмов. Например, в верхних горизонтах накапливаются доступные формы элементов, необходимых для питания растений. Или же минералы разрушаются под действием воды, кислоты и жизнедеятельности организмов. Важный результат такой трансформации — высвобождение в ходе разложения органических остатков энергии, аккумулированной при фотосинтезе. Эта энергия высвобождается не только в тепловой, но и в химической форме [12].

Санитарная функция почв

Эта функция проявляется в трех аспектах.

Первый связан с участием почвенных организмов в деструкции поступающей органики. Это наблюдается при разложении опавших листьев: осенью они появляются, но в следующем году их уже нет. Если бы этого не происходило, поверхность земли давно была бы заполнена продуктами жизнедеятельности всех организмов. К этой форме проявления санитарной функции можно отнести и биологическую нефтедеструкцию. В почвах всегда есть микроорганизмы, способные разрушать углеводороды нефти. Обычно их немного, но как только нефтепродукты попадают в почву, численность нефтедеструкторов резко возрастает, так как конкурентов в такой среде у них почти нет. Постепенно нефть разрушается, и почва вновь приходит в свое естественное состояние [13]. Долгое время полагали, что деструкция органических остатков осуществляется только прокариотами. Но позже была установлена важная роль в этом процессе грибов, простейших, беспозвоночных. Там, где санитарная функция беспозвоночных ослаблена, в экосистеме быстро происходят неблагоприятные изменения. Так, в Австралии некоторые пастбища страдали от того, что на поверхности почвы скапливался помет скота: из-за ослабленных беспозвоночных в почве он просто не мог нормально разлагаться [2].

Второй важный аспект санитарной функции почвы связан с антисептическими свойствами, не дающими болезнетворным организмам активно развиваться. В самόй почве лишь единичные виды могут вызывать болезни растений, животных или человека. Однако в почву поступают отбросы и органические удобрения, содержащие представителей патогенной микрофлоры. Механизмы распространения болезней при почвенном загрязнении различны. Это может быть инфицирование при употреблении в сыром виде сельскохозяйственной продукции, попадание патогенов в воздух, воду и т.д. Сама почва является неблагоприятным субстратом для патогенных организмов, но процесс естественного обеззараживания может занимать продолжительное время. На болезнетворные организмы в почве негативно влияет целый ряд факторов: дефицит подходящего источника питания, жизнедеятельность других организмов, активность бактериофагов и т.д. [2].

Третья форма проявления санитарной функции почв заключается в разрушении почвенными микробами продуктов обмена живых организмов. Это предотвращает накопление токсичных метаболитов.

Итоги

Почва выполняет ряд важных функций в экосистеме. Организмы могут использовать ее как дом и получать из нее питательные элементы. Почва служит источником различных ценных веществ: довольно часто поиск антибиотиков начинают именно в ней [14]. Также она является опорой для наземных организмов, и от ее свойств зависят условия их передвижения. Немаловажен и тот факт, что почва — это самоочищающаяся система, способная к ликвидации химически опасных реагентов и патогенных организмов. Именно поэтому многие ученые посвящают свою жизнь ее изучению.

8 видов почвы, их особенности и способы улучшения

Почва – это слой грунта с различным содержанием органических и питательных веществ, образованных в результате медленного выветривания горных пород и разложения органического вещества на протяжении длительного времени. В данной статье мы рассмотрим виды почвы и их основные характеристики.

Другое определение – пористая среда, состоящая из минералов, воды, газов, органических веществ и микроорганизмов. Это динамическое естественное тело, обладающее свойствами, полученными в результате комбинированного воздействия климата и биотической активности, измененных топографией и воздействующих на исходные материалы с течением времени.

Что является основной характеристикой любой почвы?

Почва бывает различных типов, каждый из которых идеально подходит для выращивания различных растений (пищевых культур) или просто цветов. Плодородный чернозем хорошо подходит для формирования клумб, для газонов лучше песчаная, глинистая больше подходит для формирования ландшафта, так как хорошо держит форму и не вымывается.

Хотя различные типы грунта имеют широкий спектр цветов, текстур и других отличительных особенностей, есть только три типа частиц почвы, которые геологи считают отличными. Их различие зависит от наличия в составе песка, суглинка и глины. К сожалению, на многих земельных участках качество почвы снижается в период строительства, из-за чего в дальнейшем приходится добавлять чистые типы поверх существующего грунта, чтобы растения чувствовали себя на нем более комфортно и получали сбалансированное количество питательных веществ.

Какие бывают типы почвы?

• глинистая;
• песчаная;
• супесчаная;
• суглинистая;
• известковая;
• болотистая;
• чернозем;
• меловые;
• иловые.

Иловые

Эти почвы состоят из мелких частиц речных растений, довольно пористые, поэтому их зачастую необходимо уплотнять различным садовым инструментом. Они подвержены вымыванию и ветровой эрозии, если не покрываются сверху естественным растительным покровом в кратчайшие сроки. Однако ил содержит больше питательных веществ, в отличие от песчаных почв и даже чернозема, и способен на длительное время задерживать влагу, поэтому, как правило, довольно плодороден. Плотность такого состава увеличивают искусственно, добавляя в грунт различные органические вещества.

Известковые или меловые почвы

Известковый грунт – это почва в основном или частично состоящая из карбоната кальция, другими словами, содержащая известь или являющаяся меловой. Термин известняковый может быть применен к осадочной породе, которая сформирована из карбоната кальция в виде кальцита или арагонита (или содержит его в большом количестве).

Известковые отложения обычно формируются на мелководье вблизи суши, так как карбонат осаждается морскими организмами, которым необходимы наземные питательные вещества. В некоторых районах могут образоваться прослойки известковых отложений на берегах из-за штормов или изменений океанских течений.

Интересно!

Чаще всего на берегах океанов образуется известковый ил – это форма карбоната кальция, полученная из планктонных организмов, накапливающаяся на морском дне. Затем берега меняют свои очертания или глубина становится меньше, обнажая такие прослойки.

Известковый грунт относительно щелочной, другими словами, он имеет высокий pH. Это происходит из-за очень слабой кислотности углекислоты. Причиной наличия большого количества карбоната кальция в исходном материале является слой вторичного накопления карбонатов (обычно кальция или Mg) в количестве, превышающем 15% эквивалента карбоната кальция.

Так как меловые по своему составу являются щелочными, они абсолютно не подходят для вьющихся растений, которые нуждаются в кислой почве. Меловой грунт может быть рассыпчатым, мелким, но чаще всего содержит довольно большие комки мелового камня белого цвета. Подкислить такой грунт искусственным способом практически невозможно, но меловой состав идеально подходит для растений, которым необходима щелочная среда.

Преимуществом такой земли является хороший дренаж. Задержать воду можно с помощью добавления небольшого количества мелкозернистой глины. Это также повысит количество питательных веществ, которых изначально в мелу очень мало.

Глинистая

Глина имеет наименьший размер частиц среди всех типов почв. Это позволяет большому количеству глинистых частиц занимать все пространство, склеиваясь между собой без малейших промежутков. Такая особенность играет большую роль в формировании гладкой текстуры глины.

Из-за небольшого размера частиц глинистых почв они имеют очень плотную структуру. Частицы глины обычно настолько плотно связаны друг с другом, что такая плотность просто не дает возможности корням растений пробиться через такой грунт. Глина тяжелее любой другой почвы, плохо прогревается в холодную погоду, а высокая плотность делает глинистые отложения более устойчивыми к эрозии, чем песчаные или суглинистые.

Что же растет на глине? Она содержит очень мало органического материала. Без добавления органики в глинисто-тяжелом грунте обычно не хватает питательных веществ и микроэлементов, необходимых для роста растений и полноценного фотосинтеза. Минерально-тяжелые глинистые почвы могут быть щелочными по своей природе, что приводит к необходимости дополнительного вмешательства, чтобы сбалансировать рН почвы перед посадкой растений.

Одной из проблем глинистой почвы является ее низкая проницаемость, приводящая к очень большой влагоемкости. Поскольку частицы почвы малы и расположены близко друг к другу, вода проходит через глинистую почву намного дольше. Частицы глины со временем поглощают эту воду, расширяясь при этом и еще больше замедляя поток воды через почву.

Что это такое суглинистая почва?

Эти почвы являются лучшим другом садовода. Считается, что суглинистый слой грунта обладает идеальным балансом всех типов, а размеры всех частиц имеют следующие характеристики: глина — менее 0,002 мм, ил — 0,002-0,05 мм, песок: 0,05-2 мм, твердые породы (камни) не более 2 мм. Также суглинистая смесь в достаточном количестве содержит карбонат кальция или известь.

Песчаная

Песок – это мелкие кусочки эродированных камней с зернистой текстурой. В песчаных почвах большая их часть имеет диаметр более 2 мм. Состав почвы, процент песка в которой очень высок, называется песчаной.

Частички песка имеют самый большой размер, если сравнивать с иными типами. Она считается легкой и обычно состоит из 35% песка, менее 15% ила и глины с различными примесями, обычно сухая, средне питательная и быстро дренируется. Часто используется для выращивания картофеля и помидоров.

Преимущество данного грунта заключается в том, что песчаная почва обладает великолепными дренажными свойствами. В садоводстве и ландшафтном дизайне часто используется для улучшения дренажа. Также песок очень хорошо фильтрует воду, благодаря чему другие растения (расположенные ниже по склону от песчаных насыпей), получают исключительно чистую влагу без лишних примесей.

Что это такое супесчаная почва?

В супесчаных почвах преобладают частицы песка, но в них также содержится достаточно глины и отложений, чтобы обеспечить незначительное плодородие, в отличие от песка. Существует четыре различных типа супесчаных почв, которые классифицируются по размеру частиц песка:

• грубые супеси;
• мелкие супеси;
• супеси;
• очень мелкие супеси.

Размер частиц песка измеряется в миллиметрах, а их концентрация в почве используется для определения того, к какой категории относится почва. Песчаные суглинистые почвы состоят из приблизительно:

• 60 % песка;
• 10 % глины;
• 30 % частиц ила.

Когда песчаные суглинки сжимаются, они сохраняют свою форму (почти как глина), но после высыхания легко распадаются. Супесчаные почвы имеют высокую концентрацию песка, что придает им зернистость. В садах и огородах такой тип грунта используется, чтобы быстро убирать лишнюю воду. Растения, выращенные в почве этого типа, требуют более частого полива и большего количества удобрений, чем почвы с более высокой концентрацией глины и минералов.

Чернозем

Чернозем – это почва черного цвета, содержащая высокий процент гумуса (от 4% до 16%) и высокий процент фосфорной кислоты, фосфора и аммиака (состав такой почвы может варьироваться от климатических условий). Чернозем очень плодороден и может давать высокие урожаи в сельском хозяйстве благодаря высокой влагоемкости. Почва черного цвета, богатая органическими веществами, впервые была обнаружена русским геологом Василием Докучаевым в 1883 году в высокогорной степи европейской части России.

Черноземы занимают около 230 миллионов гектаров земли. В мире существует два «черноземных пояса», одним из них является Евразийская степь (от восточной Хорватии до северо-восточной Украины через Центрально-Черноземный регион Центральной России и далее вглубь России), а другим Канадские прерии (от Канзаса, через Техас и практически на территории всей Канады).

Толщина черноземного слоя может существенно различаться: от нескольких сантиметров до 1,5 метров (в Украине, а также в регионе долины Красной реки на севере США, в районе озера Агассиз, Канада).

Болотистая или торфяная

Торфяные почвы являются наиболее доминирующим типом органических пород в мире, которые формировались веками в условиях естественных болотных водоемов путем накопления частично разложившихся и неразложившихся растительных (органических) остатков. Основой такого грунта является большое количество органических почвенных материалов с различной степенью анаэробного разложения. В основном он состоит из сфагнового мха, тростника и осоки, болотного хлопка, вереска и росянка.

Обширные пространства вблизи болот называют торфяником. Более половины глобальных водно-болотных угодий состоят из торфяников, они покрывают примерно 3% территории суши. Торфяные отложения встречаются практически во всех регионах, но более всего они распространены в умеренных и холодных зонах Северного полушария.

В Африке насчитывается 12,2 млн. Га торфяников, 23,5 млн. Га в Азии и на Дальнем Востоке, 7,4 млн. Га в Латинской Америке, 4,1 млн. Га в Австралии, 117,8 млн. Га в Северной Америке и 75,0 млн. Га в Европе.

Что такое почва — состав, типы и их характеристика

Что такое почва? Каков ее состав, какова ее роль и свойства?

Как образуется слов земли, содержащий в себе минералы, жидкости и газы, органические вещества?

Обо всем, что касается темы «Почва» пойдет речь в данной статье.

Что такое почва

Почва — сложное соединение органических и неорганических веществ, верхний слой земной коры.

Продукт бесчисленных поколений живых организмов, основа биосферы планеты – вот, что такое почва. Её строение, химический состав, свойства – изучает наука почвоведение.

Состав почвы

Слагается из двух частей — минеральной и органической. Неорганический субстрат составляют глинистые, пылевые и песчаные компоненты, образованные в результате эрозии горных пород. Органическая часть представлена животными и растительными остатками и гумусом.

Гумус представляет собой органический материал, разложившийся до последней степени и остающийся в стабильном состоянии многие годы. Он является источником питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности растений.

В зависимости от концентрации почвенных элементов меняются физические свойства почвы:

• плотность – отношение твёрдого вещества к эквивалентному объёму воды;
• объёмная масса – масса кубического сантиметра почвенного вещества, без учёта воды;
• пористость – содержание пустот в почве относительно её объёма в целом.

В прямом соответствии этим факторам колеблется насыщенность почвы влагой, воздухом и живыми организмами.

Вода в поверхностном слое земли образует почвенный раствор, являющийся питательной средой для растений. Пустоты, заполненные воздухом, обеспечивают дыхательные процессы жителей плодородного слоя.

Особую часть почвенной системы составляют её непосредственные обитатели – насекомые, черви, микробы. Они играют ключевую роль в сохранении и наращивании своей жизненной среды.

Главное свойство почвы

Плодородие – основное свойство почвы.

Определение плодородной земли возможно, когда:

• она способна обеспечить растения питательными веществами и водой в количествах, достаточных для роста и воспроизводства;
• в ней отсутствуют вредные примеси, препятствующие жизнедеятельности растений.

Разные виды растений могут существенно отличаться по терпимости к условиям среды. Тип земли плодородный для одного вида сельскохозяйственных культур подходит, для жизни другого бывает непригоден.

Однако в большинстве ситуаций почва является плодородной, если:

• её толщина достаточна для роста корней и поглощения ими воды;
• проницаемость земли способствует отводу излишков влаги и доступу воздуха к корням;
• содержание органических веществ обеспечивает сохранение структуры почвы и образование почвенного раствора;
• кислотность почвы (pH) находится в пределах 5,5 – 7;
• достигается необходимая концентрация питательных элементов растений в доступной для поглощения форме;
• наличествует спектр микроорганизмов, поддерживающих развитие растений.

Возделываемые земли нуждаются в постоянной поддержке их плодородия. Процессы истощения и эрозии здесь проявляются острее, чем на земле, не затронутой человеком.

Основные виды почв и их характеристика

Различаются почвы как по их механической составляющей, так и по преобладанию органической части.

Неорганическое описание видов включает:

• глинозём;
• суглинок;
• песчаник;
• супесь.

Глинозём. Отличается плотностью из-за высокого содержания глинистых частиц. Вследствие этого вода застаивается на поверхности глинозёма, количество пор невелико. Такая субстанция легко слипается, отличается тяжестью по сравнению с другими типами почв. Слепленный из глинозёма комок держит форму и с усилием поддаётся разрушению. Окультуривается сложно.

Суглинок. Преобладание глинистых частиц разбавлено значительной долей песка. Более рыхлый тип, чем глинозём, суглинок отличается оптимальной водопроницаемостью, содержит приемлемое количество пор. Хорошо подходит для огородничества. Землю легко слепить в комок, но при внешнем воздействии ком рассыпается.

Песчаник. Концентрация песчаных частиц подразумевает увеличенную сыпучесть и проницаемость. Структура предоставляет слабую поддержку корням и не способствует поддержанию стабильной питательной среды. Сжатая в горсти земля не может сформировать комок и распадается.

Супесь. Преимущество песчаных частиц снижено с увеличением присутствия глинистых. За счёт более вязкой структуры проницаемость супеси ниже, чем у песчаника – питательные вещества и влага удерживаются лучше. Комок земли после сжатия может некоторое время удерживать форму. Пригодность для земледелия – хорошая.

Классификация органическая состоит из:

• бурых и красных почв;
• серозёмов;
• чернозёмов.

Бурая почва. Также называется лесной, образуется в районах преимущественного произрастания лиственных пород деревьев – дубов, буков, ясеней. Основным источником органики здесь выступает палая листва.

Серозём. Земля степных полупустынных зон. Формирование гумусового слоя осуществляется за счёт отмёрших стеблей травянистых растений – осоки, мятлика, ячменя.

Чернозём. Образуется как результат многолетнего накопления органики на богатых травянистой растительностью луговых равнинах. Погодные условия, в которых происходит формирование чернозёма, и сама земля представляют превосходные предпосылки к окультуриванию.

Для кого подходит почвенная среда обитания

По величине жители почвы классифицируются на:

1. Отличающуюся наибольшей величиной мегафауну. Организмы, чья длина превышает 8 см. К таковым относятся кроты, змеи, некоторые виды насекомых, норные животные.
2. Стоящую ступенью ниже макрофауну. Их длина колеблется от 0,4 см до 8 см. Представители – улитки, черви, насекомые.
3. Идущую следующей в сторону уменьшения группу мезофауны. Сюда входят некоторые членистоногие, отдельные виды червей. Величина – меньше 4, но больше 0,2 мм.
4. Невидимую невооружённым взглядом микрофауну. По большей части это одноклеточные организмы, но сюда относятся и некоторые многоклеточные, меньше 0,2 мм.

Разнообразие видов не уступает по численности животным поверхности. В числе тех, кто живёт в земле, по биомассе абсолютно доминируют беспозвоночные.

По степени адаптации различают:

1. Геобионтов – чья жизнь полностью проводится в земляной среде. Как, например, дождевые черви.
2. Геофилов – проводящих в земле только часть жизни. В основном это остающиеся под землёй в личиночной стадии насекомые.
3. Геоксенов – к ним относятся животные, укрывающиеся в земле при устройстве логова. В основном это обитатели нор – лисы, кролики, барсуки.

Вклад фауны в формирование и поддержку почвенной экосистемы сравним с вкладом растений.

Животным отведены две ключевые функции:

1. Переработка. До того как органическая часть почвы становится пригодной для усвоения растениями, она должна быть разложена до определённой степени. Процесс проходит в несколько ступеней, от поедания остатков растений более крупными животными, до разложения продуктов их жизнедеятельности микроорганизмами.
2. Перемешивание. Двигаясь в толще земли, осуществляя свою жизнедеятельность, почвенные организмы способствуют равномерному распределению органики. При этом улучшается пористость земли, необходимая для нормального развития растений.

Как образуется почва

Формирование почвы начинается как геология процессов выветривания, когда каменная горная порода разрушаются до уровня осадочной. С достаточным насыщением водой и элементами питания эта минеральная основа становится приемлемой средой для поселения автотрофных бактерий.

Со сменой поколений автотрофов они извлекают из субстрата связанные элементы, фиксируют атмосферный азот, который изначально не входит в состав породы. В результате воспроизводятся условия для роста неприхотливых растений. Их жизненный цикл вносит в среду органические остатки.

Накопление органики стимулирует размножение перерабатывающих её микроорганизмов. Возникают условия формирования гумуса. Полная минерализация части органической массы доходит до стадии воды, углекислого газа, ионов, повышая потенциальное плодородие.

С достижением возможности для поселения сложных растений, их корневые системы, а также локальный водный цикл способствуют разграничению слоёв грунта. Зарождается и стабилизируется схема горизонтов почвы. После их окончательного формирования, состав и свойства земли уже не переживают кардинальных изменений, оставаясь постоянными в течение многих лет.

Понятие скорости почвообразования зависит от климатических особенностей регионов. В тропическом поясе процесс проходит в разы быстрее, чем в зонах умеренного климата.

Какое значение имеет в природе почва

Существование жизни в её современном состоянии возможно только за счёт возникновения почвы на Земле. Главный вклад почвы в поддержание биосферы планеты – она является прямым источником питания для растений и опосредованным для животных и человека.

Наличие или отсутствие почвы оказывает критическое воздействие на окружающую среду. Впитывая и задерживая дождевую воду, земля предотвращает сначала наводнения, а в дальнейшем засуху. Ещё одна особенность земли – функция фильтра, очищающего воду от посторонних примесей.

Земля влияет на стабилизацию климата, связывая в своём составе углерод. Даже в пустынных районах цианобактерии, лишайники и мхи поглощают существенное количество углерода в процессе фотосинтеза. Деградация почвенного слоя способствует переходу углерода из связанного состояния в свободное. Это увеличивает парниковый эффект, одну из причин глобального потепления.

Поверхность и толща земли являются средой обитания огромного количества видов, включая человека. Без почвы существование значительной части биосферы планеты станет невозможным.

Именно поэтому растёт количество мер, предпринимаемых для охраны почвы. Только повышение качества защиты почвы от естественных и антропогенных разрушительных процессов позволит продолжить жизнь на Земле будущим поколениям.

https://biomolecula.ru/articles/pochva-na-strazhe-zhizni
https://sadim.guru/8-vidov-pochvy-ih-osobennosti-i-sposoby-uluchshenija/
https://101student.ru/biologiya/pochva.html