Какие группы живых организмов участвуют в почвообразовании. Организмы и их роль в почвообразовании и плодородии почв

РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ. ЧЕЛОВЕК И БИОСФЕРА

§38. РОЛЬ ОРГАНИЗМОВ В ПРЕОБРАЗОВАНИИ ОБОЛОЧЕК ЗЕМЛИ

Какие организмы участвуют в процессах почвообразования и откладывании осадочных пород? Что такое гумус?

Живые организмы участвуют в процессах отложения осадочных пород, почвообразовании, формировании атмосферы. Таким образом, они активно влияют на формирование оболочек Земли.

Какова роль живых организмов в образовании осадочных пород? Осадочные породы формируются на дне водоемов в результате наслоений разных нерастворимых соединений преимущественно биогенного происхождения. В создании осадочных пород принимают участие те живые существа, которые накапливают в течение всей жизни в своих скелетах, раковинах, панцирях и др соединения кальция, кремния, фосфора и другие. Из остатков этих организмов (диатомовых водорослей, фораминифер, радиолярий, моллюсков, коралловых полипов и др.) возникают разнообразные осадочные породы (известняк, мел, кремнезем, диатомиты, радіолярити) значительной толщины (рис. 153, 154).

Залежи мела и известняков образовывались в течение всего периода исторического развития биосферы. В результате накопления на дне морей ракушек и скелетов отмерших организмов образуется известняковый ил. В его толще происходят химические процессы, которые в условиях повышенного давления обусловливают образование мела или известняка. Геологические процессы, происходившие на нашей планете, приводили к тому, что те или другие части материков опускались, а определенные участки морского дна поднимались. Вследствие этого происходило перераспределение площади суши и гидросферы, а также возникали горные хребты из известняка (Пиренеи, Альпы, Гималаи, Кавказские горы и тому подобное).

В накоплении кремнеземових осадочных пород принимали участие радиолярии и диатомовые водоросли. Радіолярити (осадочные породы, образованные преимущественно из внутриклеточных скелетов радиолярий) представлены кремневыми глинами, месторождениями полудрагоценных камней (яшмы, опала, халцедона). Преимущественно с радіоляритів образован остров Барбадос в Карибском море. Залежи фосфоритов и апатитов (соли фосфатных кислот, которые используют в качестве удобрения и сырье для промышленности) образованы остатками особых групп морских животных, имевших раковины из фосфата кальция.

Рис. 153. Диатомовые водоросли, которые участвуют в образовании осадочных пород

Каменный (из останков ископаемых высших споровых растений), бурый (ископаемых голосеменных) уголь и торф (из остатков мохообразных) образовались за особых условий соответствующего периода. Залежи железной руды формировались на протяжении всего существования биосферы вследствие жизнедеятельности хемотрофних железобактерий. Есть гипотезы относительно биогенного происхождения нефти, природного газа и других полезных ископаемых.

Живые организмы принимают участие и в процессах разрушения горных пород. Например, лишайники, поселяясь на скалах, выделяют органические кислоты, разрушающие минералы. Лишайники и другие организмы могут разрушать горные породы и механическим воздействием. Например, гифы грибов, которые входят в состав лишайника, корни и ризоїди растений проникают в трещины скал, расширяя их. Это, в свою очередь, способствует проникновению в эти трещины воды, что приводит к растворению горных пород, которые становятся хрупкими и разрушаются.

Какова роль живых организмов в процессах почвообразования? Мы уже упоминали, что без разнообразного мира живых существ, населяющих почву, его формирование было бы невозможно. А отсутствие почвы устранила бы формирование и функционирование наземных биогеоценозов.

Влияние обитателей почвы, а также ветра, воды, воздуха и климатических факторов обеспечивает протекание процессов почвообразования. Во время этих процессов происходят сложные превращения и перемещения различных соединений в верхнем слое литосферы. Процессы почвообразования способствуют сохранению и повышению плодородия фунтов - способности обеспечивать потребности растений в элементах питания, воде, а также кислороде, необходимом для дыхания их подземных частей.

Рис. 154. Организмы, которые участвуют в образовании осадочных пород:

1 - радіолярія; 2 - моллюск - наутилус; 3 - морской гребешок;

4 - устрица

Рис. 155. Организмы - ґрунтоутворювачі: 1,2 - кольчатые черви;

3 - черевоногий моллюск; 4 - жук-навозник

Обитатели почвы влияют на его физические, химические и биологические свойства. Так, корневые системы растений улучшают его шпаристість, что влияет на поступления в почву кислорода, растворов солей. Живые и отмершие подземные части растений обогащают почву органикой, служат кормовой базой для почвенных животных, грибов, бактерий. Некоторые из микроорганизмов, которые обитают в почве в свободном состоянии или вступают в симбиоз с высшими растениями (азотфіксуючі бактерии, цианобактерии, некоторые водоросли), как вам уже известно, способны фиксировать атмосферный азот и обогащать им почву, повышая ее плодородие. На структуру и плодородие почв влияет и деятельность определенных групп животных (дождевые черви, насекомые, кроты, слепыши): прокладывая ходы в почве, они улучшают его шпаристість. Животные также обогащают почву органикой, вместе с грибами и бактериями обеспечивают процессы минерализации (то есть разлагают органику до неорганических соединений, которые способны усваивать растения).

Остатки организмов (прежде всего растений), попадая на поверхность почвы, образуют слой подстилки. В подстилке при активном участии живых организмов одновременно происходят как процессы минерализации, так и синтеза органических веществ, входящих в состав гумуса. В образовании гумуса принимают участие различные организмы: беспозвоночные животные, грибы, бактерии (рис. 155). Следовательно, запасы гумуса в почве - это результат различных процессов синтеза, разложения и накопления органических веществ, преимущественно растительного происхождения.

Как живые организмы влияют на газовый состав атмосферы? В начале образования биосферы газовый состав атмосферы значительно отличался от современного: в ней было много водяного пара, углекислого газа, аммиака, сероводорода, метана, однако не было свободного кислорода и озонового экрана. Поэтому солнечные ультрафиолетовые лучи легко достигали поверхности Земли. Вследствие этого жизнь длительное время могло существовать только в водной среде, поскольку вода поглощает эти лучи. Но благодаря деятельности фото - синтезирующих цианобактерий газовый состав атмосферы постепенно изменялся: снижалась концентрация аммиака, углекислого газа, метана и др; появился свободный кислород. Примерно 2-3 млрд лет назад его концентрация в атмосфере достигла современной, благодаря чему сформировался озоновый экран. Это создало предпосылки выхода жизни на сушу.

Вы уже знаете, что атмосферный кислород имеет фотосинтетичне происхождения. Растительность Земли ежегодно поглощает примерно 1,7 108 тонн углекислого газа и выделяет почти 1,2 108 тонн кислорода, который используют в процессе дыхания аэробные организмы. Однако на соотношение содержания в атмосфере кислорода и углекислого газа негативно влияет хозяйственная деятельность человека (загрязнение атмосферы промышленными выбросами, интенсивное сжигание энергоносителей и тому подобное), которая приводит к снижению в атмосфере концентрации кислорода и повышение углекислого газа. Вследствие этого возникает так называемый тепличный эффект: высокая теплоемкость углекислого газа уменьшает излучение тепла поверхностью Земли, что приводит глобальное потепление климата. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания организмов, а также вследствие разложения органического вещества живыми существами.

Организмы влияют и на концентрацию в атмосфере азота. Он связывается азотфиксирующими бактериями, цианобактерями, а возвращается в атмосферу в результате процессов расщепления органических соединений или денитрификации преимущественно в виде аммиака. Деятельность организмов способствует поступлению в атмосферу сероводорода, метана и некоторых других газов.

Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Генезис, свойства и морфология почв. Значение органических веществ в почвообразовании, плодородии почв и питании растений. Факторы, определяющие биопродуктивность агроэкосистем. Содержание, запасы и состав гумуса как показатели почвенного плодородия.

курсовая работа , добавлен 20.01.2012


Рассмотрение плодородия почвы как способности удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде. Виды плодородия почв, роль гумуса. Изучение плодородия почв с помощью космических методов. Обзор динамики свойств почвы Чувашской республики.

курсовая работа , добавлен 29.03.2011


Почвообразующие факторы: физическое, химическое и органическое выветривание. Почвообразующие (материнские) породы, основные генетические типы осадочных пород, роль климата в почвообразовании. Большой (геологический) круговорот веществ в природе.

реферат , добавлен 25.02.2012


Характеристика почвенного покрова области. Гранулометрический состав, физические свойства, структурное состояние и оценка почв. Типы гумуса, их роль в почвообразовании. Расчёт бонитета почв и запасов продуктивной влаги в них. Пути сохранения плодородия.

курсовая работа , добавлен 11.06.2015


Влияние пород, климата, рельефа, растительности на почвообразование. Гранулометрический состав, физические свойства, водный режим пахотных почв. Определение почвенно-экологического индекса. Основные мероприятия для повышения плодородия почв в агрогруппах.

курсовая работа , добавлен 25.05.2012


Плодородие – важнейшее свойство почвы, его виды. Свойства почв тяжелого и легкого гранулометрического состава. Роль растений, бактерий, грибов и актиномицетов в образовании гумуса. Классификация, свойства и повышение плодородия дерново-подзолистых почв.

контрольная работа , добавлен 25.10.2014


Факторы формирования смытых почв в Пермском крае. Почвообразующие породы и почвенно-растительный покров. Климатические условия развития эрозии. Морфологическая характеристика почв. Вред, причиняемый почвам эрозией. Охрана почв от водной эрозии.

курсовая работа , добавлен 31.07.2015


Характеристика природных условий почвообразования. Влияние почвообразующих пород на характер почвообразования и на свойства почв. Агропроизводственная характеристика пахотных почв и разработка приемов их рационального использования и повышения плодородия.

курсовая работа , добавлен 12.11.2014

Ход исследования: Распределение на исследовательские группы. Часть 1 Знакомство каждой группы с информационным листом для исследования. Определение лидера и распределение заданий для членов группы. Проведение исследований. Обсуждение в группе проведенных исследований. Часть 2 Получение новых знаний. О почвах Ивановской области. О полезных ископаемых Ивановской области. О животных-землероях (на примере крота), которые сохраняют плодородие почв. Об использовании человеком почв. Сделать выводы. Подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу.

Правило С.Н.Виноградского(). Изучал почвенное микробное сообщество,которое разделил на две группы: 1. типичных (всегда и везде встречающихся); 2. атипичных (встречающихся только при увеличение органической массы в почве). «Для каждого природного вещества есть микроорганизмы, способные его разложить». «Для каждого природного вещества есть микроорганизмы, способные его разложить».

Выводы: Разнообразные представители царств живой природы участвуют в процессе образования почв. Организмы в процессе своей жизнедеятельности создали плодородный слой Земли. Организмы создали полезные ископаемые: торф, нефть, каменный уголь, известняк и др. Организмы в процессе жизни постоянно поддерживают плодородие почв: переворачивают слои, насыщают кислородом, доставляют влагу, создают перегной. Человек активно использует почвы- эта интенсивная эксплуатация может привести к потере плодородного слоя Земли. Человек должен заботиться о животных – землероях, которые помогут сохранить плодородие. С.Н.Виноградский сделал открытие в пользу микроорганизмов. Человечеству нужно приложить усилия для сохранения почв.

Одним из ведущих факторов, оказывающим влияние на направленность почвообразования, являются живые организмы. Начало почвообразования всегда связано с поселением живых организмов на безжизненных горных породах. Формирование первых почв на поверхности континентов было связано с эпохой выхода живых организмов из океана на сушу (около 600 млн. лет назад). «Пионерами» почвообразования выступают водоросли, которые на поверхности горных пород, используя минеральный субстрат, воду, углекислый газ и энергию солнца, формируют биогенное органическое вещество. Водоросли еще не формируют почву, но создают лишь биогенный субстрат для поселения высших растений, микроорганизмов, грибов и животных.

Согласно учению о биосфере В.И. Вернадского живые организмы осуществляют колоссальную геохимическую работу и обеспечивают непрерывный круговорот веществ, который непременно проходит и через почву.

Биология почв чрезвычайно сложна и многообразна. В горсти почвы, помещающейся на ладони, находится более 5 млрд. живых организмов, что сопоставимо с численностью населения нашей планеты. Живые организмы почвы существенно отличаются по систематической принадлежности, размерам и экологическим функциям в почве и биосфере.

Для общего представления о биологическом факторе почвообразования можно условно подразделить все живые организмы почвы на три большие группы:

· Растения;

· Животные;

· Микрофлора.

Роль растений в почвообразовании. Высшие растения являются главными аккумуляторами солнечной энергии в биосфере, основными источниками органического вещества в почве. Поток и обмен энергии и веществ между биологической фазой и почвой протекает постоянно. С растительным опадом органические вещества и заключенная в них энергия поступают в почву, где используются другими организмами. В процессе трансформации органики происходит извлечение и использование энергии в почвенных процессах. Органические вещества преобразуются либо в почвенный гумус, либо минерализуются до простых минеральных солей, воды и газов. Превращение органики в почве является важнейшим звеном круговорота веществ в биосфере.

Характер растительности в сочетании с особенностями климата оказывает влияние на интенсивность круговорота веществ и энергии в почве, на характер и направленность почвообразования.

Важнейшими характеристиками растительности выступают:

· биомасса (фитомасса) – масса живого растительного вещества на единицу площади, измеряется в ц/га или т/га,

· годичная продуктивность – количество фитомассы, произведенной на единице площади за год (т/га в год),

· опад – количество фитомассы, поступающей на поверхность почвы при отмирании растений в ц/га или т/га,

· механические свойства опада – прочностные свойства опада, влияющие на скорость его переработки живыми организмами на почве и в почве,

· химический состав – содержание веществ (воски, смолы, дубильные вещества), ингибирующих разложение, а также обеспеченность опада азотом и зольность т.е. обеспеченность минеральными (зольными) элементами, обычно выражается в %.

Можно выделить три основных типа растительности, которые определяют направленность почвообразования: хвойные деревья, широколиственные деревья и травянистые растения. В таблице приводятся некоторые свойства древесной и травянистой растительности и их роль в почвенных процессах.

Типы растительности их основные свойства и роль в почвообразовании

Древесные растения обладают большой биомассой, но из-за низкой продуктивности и высокой механической прочности участие древесного опада в почвообразовании очень ограничено. В лесных экосистемах опад поступает преимущественно на поверхность почвы и медленно трансформируясь слабо участвует в гумусообразовании. В составе древесного опада доля доступного азота и минеральных элементов чрезвычайно мала. При разложении лесного опада в почву поступает мало питательных элементов необходимых для почвенных организмов и процессов. Низкие температуры и повышенная влажность в лесных природных зонах также ограничивает скорость разложения и участие древесного опада в почвообразовании. В хвойных лесах формируется грубый гумус фульватного типа (с преобладанием подвижных, агрессивных фульвокислот), что в условиях промывного водного режима приводит к развитию подзолистого почвообразования.

В широколиственных лесах опад более мягкий, по сравнению с хвойным, содержит больше азота и зольных элементов. Разложение и минерализация широколиственного опада протекает более интенсивно, минеральные элементы частично нейтрализуют кислые продукты разложения органики. В условиях широколиственных лесов формируются серые лесные и бурые лесные почвы, отличающиеся меньшей кислотностью чем у подзолистых почв.

Коренным образом отличается круговорот веществ и почвообразование под травянистыми сообществами. Биомасса подземной части (корней) у трав существенно преобладает над надземной фитомассой. Основной источник органического вещества у трав является корневая система, т.е. главный материал гумусообразования сосредоточен в почве. Опад травянистых растений отличается низкой механической прочностью, обладает высоким запасом азота, зольных элементов. Темпы обновления биомассы у однолетних трав существенно выше, чем у многолетних деревьев. В травянистых белесых ландшафтах, особенно в степной и лесостепной зоне гидротермические условия более мягкие, чем в лесной зоне. Скорость разложения органики и интенсивность круговорота веществ под травянистыми сообществами существенно выше, чем в лесных экосистемах. Под влиянием травянистых растений развивается специфический дерновый процесс, формируется рыхлый, хорошо оструктуренный, плодородный дерновый горизонт с высоким содержанием гумуса и питательных элементов. Наиболее ярко роль травянистых растений проявляется в степной зоне, где сформировались черноземные почвы с высоким запасом гумуса и отличающиеся от всех естественных типов почв исключительно высоким уровнем плодородия.

При сочетании разных типов растительности наблюдается сочетание специфических почвенных процессов. Например, в смешанных хвойно-широколиственных лесах формируются серые лесные оподзоленный почвы, в лесах с развитым травянистым покровом – дерново-подзолистые почвы.

Свойства и состав растительности существенно различаются в разных природных зонах и в разных типах ландшафтов, что отражается на характере и направленности почвообразования: формирование зональных почв и микроареалов почв в конкретных ландшафтах.

Роль фауны в почвообразовании. Наряду с высшими растениями в процессах почвообразования участвуют многочисленные беспозвоночные и позвоночные животные (фауна почв). Наиболее интенсивную почвенную работу проводят черви и насекомые.

Почвенные животные выполняют ряд исключительно важных функций в почвообразовании.

Во-первых, животные проводят первичную переработку крупных органических остатков поступающих на почву и в почву. Разрушение, измельчение и переваривание органических остатков необходимо для дальнейшей микробиологической переработки.

Во-вторых, животные выполняют огромную механическую работу в почве. Перемещаясь в почве, крупные животные оставляют каналы, по которым транспортируется вода, воздух и тепло между поверхностью и слоями почвы. Животные многократно активизируют транспорт веществ с поверхности в тело почвы. Кроме того, животные сами являются источником органики, главным образом, белковых и других азотсодержащих соединений.

Роль микрофлоры в почвообразовании. Микроорганизмы и почвенные грибы осуществляют основную работу по глубокой переработке и разрушению органических веществ. Микрофлора почвы обладает способностью к трансформации сложных высокомолекулярных соединений и к их разложению до простых органических и минеральных веществ.

Важнейшими микробиологическими процессами почвы выступают минерализация и гумификация.

Минерализация – сложный микробиологический процесс разложения высокомолекулярных соединений до простых конечных минеральных продуктов: углекислого газа, аммиака, волы и солей. За счёт минерализации органических остатков в почве осуществляется замыкание малого биологического круговорота веществ и поддержание глобального круговорота веществ на планете.

Гумификация – сложный микробиологический процесс преобразования разнородных органических веществ растительного, животного и микробного происхождения в специфическое органическое вещество – гумус. За счёт гумификации в почве создается резерв вещества и энергии в форме гумуса или стабильных высокомолекулярных азотсодержащих органических кислот.

При микробиологическом разложении органики в почве образуется большое количество углекислого газа, который входит в состав почвенного воздуха, влияет на кислотные свойства почвенного раствора и, что самое главное, выделяется в атмосферу, где используется растениями в процессе фотосинтеза.

Микроорганизмы почвы осуществляют трансформацию азотсодержащих веществ, разрушение почвенных минералов, вторичное образование (новообразование) минералов в почве.

Таким образом, живые организмы являются активным фактором почвообразования и, в сочетании с природно-климатическими условиями, определяют ведущие свойства почв и закономерности их распространения на поверхности континентов.

Живые организмы и почва — неразрывные звенья единой и цельной экосистемы — биогеоценоза. Живые организмы почвы находят здесь и убежище, и питание. В свою очередь, именно обитатели почвы снабжают ее органическими компонентами, без которых почва не имела бы такого важнейшего качества как плодородность.

Фауна почв имеет свое особое наименование — педобионты. К педобионтам относятся не только животные и беспозвоночные, но и микроорганизмы почвы.

Население почвы весьма обширно — в одном кубическом метре грунта могут содержаться миллионы живых организмов.

Почва как среда обитания

Значительное содержание растений в почве создает питательную среду для огромного числа насекомых, которые, в свою очередь, становятся добычей для кротов и других подземных животных. Насекомые почвы представлены значительным количеством разнообразных видов.

Почва как среда жизни неоднородна. Для различных видов существ она предоставляет разнообразные условия обитания. Например, наличие воды в почве создает особую систему миниатюрных водоемов, в которых проживают нематоды, коловратки, различные простейшие.

Категории почвенной фауны

Другая категория почвенной жизни — микрофауна. Это существа размером в 2-3 мм. В эту категорию попадают преимущественно членистоногие, не обладающие способностью к рытью ходов — они пользуются существующими грунтовыми полостями.

Более крупные размеры имеют представители мезофауны — личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и др. — от 2 мм до 20 мм. Данные представители способны самостоятельно прорывать себе ходы в грунте.

Самые большие из постоянных обитателей почвы включены в категорию «мегафауна» (другое название — макрофауна). В основном это млекопитающие из категории активных землероев — кроты, слепыши, цокоры и т. д.

Существует еще группа животных, которые не являются постоянными обитателями почвы, но при этом некоторую часть жизни проводят в подземных убежищах. Это такие норные животные как суслики, кролики, тушканчики, барсуки, лисы и другие.

Наиболее важную роль в процессе образования биогумуса, обеспечивающего плодородность почвы, играют дождевые черви. Продвигаясь в толще грунта, они заглатывают земляные элементы вместе с органическими частицами, пропуская через свою пищеварительную систему.

В результате такой переработки дождевыми червями утилизируется огромное количество органических отходов и производится снабжение почвы гумусом.

Другая очень существенная роль дождевых червей — разрыхление почвы, благодаря чему улучшается ее влагопроницаемость и снабжение воздухом.

Дождевые черви, несмотря на свои малые размеры, выполняют грандиозный объем работ. Например, на участке размером в 1 гектар за год дождевые черви перерабатывают более ста тонн земли.

Микрофлора почвы

Водоросли, грибки, бактерии — неизменные обитатели почвы. Большинство бактериальных и грибковых культур выполняют важнейшую функцию почвы — разложение органических частиц на простые компоненты, необходимые для обеспечения плодородия. По сути, это элементы «пищеварительного аппарата» почвы.