Как почва влияет на атмосферу
ГЛАВА VIII ПОЧВА И АТМОСФЕРА
Вопросы влияния почвы на состав и динамику атмосферы пока разработаны слабо. Но такая проблема объективно существует, и можно привести немало примеров зависимости воздушной оболочки от жизни педосферы Земли.
Среди конкретных форм воздействия почвы на атмосферу можно прежде всего назвать поглощение и отражение почвой солнечной радиации (схема II). От этих процессов во многом зависит конкретная динамика тепла и влаги в прилегающих слоях атмосферы.
Известно, что почвы в различных зонах и в разное время года обладают неодинаковой отражательной способностью, что оказывается важным фактором их энергетического баланса. В связи с широкой распашкой территорий существенно возросло взаимодействие солнечной радиации с поверхностью обнаженных почв. Исследования по данному вопросу свидетельствуют о том, что поглощение и отражение солнечных лучей почвой по сравнению с материнскими породами отличается. Важным обстоятельством оказывается то, что почвообразование меняет отражательную способность породы. Так, исходные бурые суглинки отражают около 18—19% солнечной радиации,
Баланс энергии в сигтгмг ззмія—атмосфера (Вудвелл, 1Э72)
а свежевспаханные черноземы на тех же породах отражают лишь 5—7%. Распаханные подзолы отражают до 30%, солончаки — до 35% (Щербаков, 1979).
Таким образом, по сравнению с четвертичными отложениями отражательная способность почвенного покрова может оказаться более дифференцированной, поскольку она определяется не только почвообразующими породами, но и конкретными свойствами почв, зависящими от их генетических особенностей.
Другая важная функция почвы — участие ее в формировании и регулировании влагооборота [5] атмосферы. Эта функция заключается в том, что благодаря задержанию с помощью почвы на поверхности суши выпадающих атмосферных осадков оказывается возможным испарение значительной их части и повторное выпадение.
Многократный влагооборот водяного пара долгое время считался решающим фактором обеспечения суши влагой. В пятидесятых годах было показано, что его вклад заметно меньше, чем полагали ранее. Так, по данным М. И. Будыко (1977), на европейской части СССР осадки, выпадающие за счет использования пара местного испарения, составляют около 12%. Основной же влагоперенос идет за счет испарения с поверхности океана.
Однако местный влагооборот оказывает сильное влияние на относительную влажность воздуха, которая в значительной мере определяет общее количество осадков. Так, при относительной влажности ниже 40% осадки незначительны, но они быстро возрастают при увеличении ее до 50—55% и более (Будыко, 1977). Кроме того, значение осадков местного испарения велико и потому, что они могут предотвращать губительное действие засух или существенно ослаблять их отрицательное влияние.
Роль почв в формировании влагооборота в целом достаточно велика. Почва не только способствует увеличению общего количества водяного пара, поступающего в атмосферу, но и посредством местного круговорота выравнивает процесс водообеспе- чения ландшафтов. Это имеет немаловажное значение, так как влагоперенос с океана на сушу подвержен частым перебоям и резким колебаниям. В то же время на земле имеется много неустойчивых экосистем, существование которых тесно зависит от особенностей микроклимата в почвенно-растительном ярусе. Примером могут служить реликтовые леса в засушливых районах, которые после вырубки не возобновляются.
Интенсивное использование почвенного покрова, однако, нарушает веками сложившийся вклад почвенного звена в общий круговорот влаги в атмосфере. Уничтожение лесов на огромных пространствах и широкая распашка земель, активизировавшая поверхностный сток, привели к общему снижению влагозадер- жания на суше и уменьшению буферной водорегулирующей способности почвенного покрова Земли, что явилось одной из причин аридизации многих участков суши, и учащения резких колебаний климата (Ковда, Розанов, Ковда, 1978; Ковда, 1984). Возросла частота экстремальных явлений в воздушной оболочке: засух и сопутствующих им пыльных бурь, ливней и наводнений, резких понижений температур в зимний период и т. д.
Наличие признаков снижения сбалансированности существующих климатических условий не может не вызывать заслуженной тревоги, так как все большее число ученых склоняются к мысли, что существовавшие ранее представления об однозначности и высокой устойчивости современного климата не отвечают действительности. Так, М. И. Будыко (1977) предполагает, что современный климат не является единственно возможным при существующих внешних климатообразующих факторах. При имеющейся в настоящее время величине притока тепла к внешней границе атмосферы возможно существование устойчивого полного оледенения планеты («белой Земли») с очень низкими температурами на всех широтах. Он обращает внимание на то, что распространение снежного и ледового покрова на всю Землю может произойти уже при снижении солнечной постоянной на 4%. При увеличении солнечной постоянной на 2% будет происходить отступание ледового покрова.
Вывод о большой чувствительности современного климата заставляет обращать самое пристальное внимание на все причины возможного нарушения сложившейся климатической обстановки, ибо когда та или иная система находится в неустойчивом состоянии, то достаточно небольших воздействий, чтобы вызвать изменения, направление которых трудно заранее предугадать. Поэтому анализ «климатообразующей» роли почв является важной составной частью исследований всей системы факторов, формирующих современный климат Земли.
Гидрологические функции почв. Влияние почвы на атмосферу и литосферу. Общебиосферные функции почвы
Участие почвы в формировании водного баланса. Трансформация атмосферных осадков в почвенно-грунтовые и грунтовые воды. Почва как фактор биопродуктивности водоемов. Почвенный защитный барьер акваторий. Антропогенные изменения атмосферных функций почв.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.03.2017 |
| Размер файла | 83,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Б1.В.ДВ.2.2 «Экологическое почвоведение»
Составитель: В.Н. Слюсарев
В ходе изучения дисциплины ставятся следующие задачи:
? приобретение представления о соотношении минералов, горных пород и почвы, их взаимосвязи в результате почвообразования;
? приобретение знания состава, свойств, режимов почв и их экологической роли в биогеоценозах ;
? знания почвы как природного биокосного тела и его роли в биологических круговоротах или циклах главнейших химических элементов;
? выработка современного мировоззрения, основанного на экологических функциях почвенного покрова в биосфере.
В результате освоения дисциплины необходимо знать уровни организации почвенного вещества; почву как биокосное природное тело, как средство производства и предмет труда; процессы почвообразования и формирования почвенного профиля; основные положения генезиса, классификации и географии почв; экологические функции почвенного покрова в биосфере и биогеоценозах.
Экологическое почвоведение даёт возможность решать проблемы почвенного плодородия с экологических позиций, зная, что почвенная система является неотъемлемым компонентом ландшафта.
Методы исследования в почвоведении:
4) метод моделирования почвенных процессов и режимов.
Являясь одним из компонентов биосферы, ее «сердцевиной», душой по В.В. Докучаеву, почва входит в состав целого класса своеобразных природных образований: биокосных тел. К этим телам относят донные отложения, океаны, моря, озера, реки, пруды, нижнюю часть атмосферы.
Систематизация экологических функций почв
преобразование верхних слоев литосферы
Трансформация поверхностных вод в грунтовые
Поглощение и отражение солнечной радиации
Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши
Источник вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемых
Участие в формировании речного стока
Регулирование влагооборота атмосферы
Связующее звено биологического и геологического круговоротов, планетарная мембрана
Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литосферы
Фактор биопродуктивности водоемов за счет приносимых почвенных соединений
Источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу
Защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы
Защита литосферы от чрезмерной эрозии и условие ее нормального развития
Сорбционный защищающий от загрязнения барьер акваторий
Поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространство
Регулирование газового режима атмосферы
Источник элементов питания
Сигнал для ряда сезонных и других биологических процессов
Аккумуляция и трансформация вещества и энергии
Стимулятор и ингибитор биохимических и других процессов
Регуляция численности, состава и структуры биоценозов
Депо влаги, элементов питания и энергии
Пусковой механизм/ некоторых сукцессии
Буферный и защитный биогеоценотический экран
Депо семян и других зачатков
Сорбция веществ и микроорганизмов
Условия существования и эволюции организмов
Учитывая различные трактовки понятия гидросферы необходимо выделение различных уровней гидросферы: наземной и подземной, граница между которыми проходит по нижним горизонтам почвы и подводных илов. Наземную гидросферу целесообразно именовать мегагидросферой или планетарной водной оболочкой. В связи с существенным различием континетальных, океанических вод и атмосферной влаги используются понятия континентальной, океанической и воздушной влаги.
Генезис гидросферы включает два пути её формирования: земное происхождение и космическое. Объём и состав гидросферы менялся в геологическом времени. Одним из главных источников пополнения её вод может рассматриваться мантия, где воды в 10-12 раз больше, чем в Мировом океане и находится она в химически и физически связанном состоянии. Высвобождение её в гидросферу происходит предположительно в результате дегазации мантии.
К числу характерных черт гидросферы относится наличие постоянно действующего влагооборота, связывающего водную оболочку в одно целое. Особенно это относится к наземной гидросфере, где наиболее быстро происходит обновление влаги атмосферы, речных вод и почвы.
Вода является специфическим природным образованием с неповторимым и разнообразным сочетанием свойств, необходимым живому веществу:
а) значительная растворяющая способность;
б) химическая активность и подвижность;
в) высокая теплоёмкость и теплопроводность;
г) значительная буферность;
д) способность находиться в 3-х состояниях в небольшом интервале температур;
е) благоприятное сочетание физических и химических параметров, необходимых организмам в качестве основы своего существования.
Зависимость речного стока от водно-физических свойств почвы:
1. Инфильтрационная и водоудерживающая способности изменяются параллельно (одновременно возрастают или уменьшаются). Полный речной сток почти равен атмосферным осадкам. Питание подземными водами слабое.
2. При увеличении инфильтрации водоудерживающая способность уменьшается. Поверхностный сток резко уменьшается, а подземный сильно возрастает.
Участие почвы в формировании водного баланса Земли
Основные элементы водного баланса (по М.И. Львовичу), %:
Участие почвы в формировании баланса подземных вод. По условиям образования И.Г. Киссин (1976) различает следующие типы подземных вод: инфильтрационные, седиментационные (образующиеся при отложении морских осадков), возрождённые и магматические.
Практически все инфильтрационные воды формируются с участием почв, о чём говорилось выше. Следует добавить, что уменьшение плотности почвы от 1, 5 до 1, 0 г/см 3 увеличивает количество впитывающейся влаги более, чем в 10 раз.
Возрождённые воды образуются в земной коре под действием высоких температур на минералы, содержащие кристаллизационную или конституционную воду. Такие, как правило, вторичные минералы в процессе выветривания и почвообразования со временем попадают в зоны земной коры с повышенной температурой и там теряют воду.
2. Трансформация атмосферных осадков в почвенно-грунтовые и грунтовые воды
К грунтовым водам относят подземные воды, расположенные ниже почвенной толщи и дренируемые реками или эрозионной сетью. Если УГВ таких вод постоянно или временно располагается в пределах почвенного профиля, то такие воды выделяют в отдельную категорию почвенно-грунтовых вод.
При прохождении осадков через почву меняется:
— изменяется газовый состав атмосферных осадков за счёт окисления органического вещества и выделения углекислого газа, при этом снижается содержание кислорода,
— значительное обогащение грунтовой воды ионами происходит за счёт материнских осадочных пород: известняки, мергели, доломиты, гипс, галит и др.
— подкисление атмосферных осадков газообразными промышленными отходами (с рН 5, 6 до4, 0) усиливает вымывание Са, Мg, К и др. химических элементов, а так же активизирует мобилизацию Al, Fe, Mn и связывание Р.
— влияние процессов взаимодействия осадков и почвогрунтов на изотопный состав подземных вод: установлено увеличение дейтерия на пашне, обогащение грунтовых вод 18 О2.
3. Почва как фактор биопродуктивности водоёмов
Эта функция является логическим следствием воздействия почвенного покрова на химический состав поверхностных и грунтовых вод, питающих реки, а через них и на другие акватории, в том числе моря и океаны. В результате привноса почвенных соединений водоёмы получают впечатляющее количество биофильных элементов и гумуса. Ежегодный ионный речной сток в Мировой океан, формирующийся при существенном участии почвенных соединений, составляет около 3, 1Ч10 9 т солей, что равно примерно 63% общего годового поступления в океан. Соединения, поступившие с континентов в водоёмы, активно вовлекаются в продукционный процесс водных экосистем и биохимические циклы. По примерным подсчётам Б.Б. Полынова (1956) до 95% Са, 50% Мg и 30% К, мобилизованных в почвах и корах выветривания извлекаются при участии организмов из растворов морской и океанической воды. Громадные массы морских животных строят из СаСО3 свои скелеты, раковины, панцири, которыми слагаются мощные толщи субаквальных отложений. Активно извлекаются так же кремний, фосфор и др. элементы.
Основное проявление защитной функции почв заключается в том, что они благодаря своей огромной активной поверхности поглощают многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы. Это важно, поскольку наиболее активно из водной среды организмами поглощаются радиоактивные изотопы, чем из почвы: коэффициент накопления у пресноводных растений достигает порядка десятка тысяч, тогда как у наземных растений они обычно меньше единицы.
Сорбционная сила почв настолько велика, что химические элементы могут поглощаться даже из ненасыщенных растворов. Однако такие возможности почв не беспредельны. В связи с возросшим антропогенным прессом она уже во многих случаях не справляется со своими «задачами». Почвы, загрязнённые канцерогенными соединениями и ТМ, становятся непригодными. Так, под Хиросимой и Нагасаки почвы до сих пор содержат повышенное количество продуктов радиоактивного распада
В настоящее время исследователи полагают, что в истории атмосферы выделяются три этапа (Будыко и др., 1985). Первый из них приурочен к началу докембрия, когда существовала первичная атмосфера и стала формироваться вторичная воздушная оболочка.
Современная атмосфера пребывает в состоянии непрерывного пространственно-временного изменения её компонентов, особенно в нижних слоях тропосферы, граничащих с почвенно-растительным покровом.
Значительное воздействие на состав атмосферы во многом обусловлено особыми свойствами почвы, определяющими ее влияние на воздушную оболочку.
1) пористость почвы: количество пор в ней составляет 10—60% объема. По данным исследователей, в пахотном горизонте почти полное обновление воздуха происходит каждый час (Рассел, 1955);
2) газообмен почвы и атмосферы, основанный на диффузии, а также конвекции, существенно зависит от разности температур почвы и воздуха, влияния ветра;
3)особенно сильно зависит газообмен от увлажненности почвы, снижаясь по мере ее возрастания. При переходе от сильно увлажненной до водонасыщенной почвы скорость газообмена уменьшается в миллион раз (Звягинцев, 1987
4) существенное воздействие почвы на состав атмосферы обусловлено также сильным различием их газовой фазы, так как почвенный воздух отличается в десятки и сотни раз от атмосферного в силу интенсивной деятельности почвенной биоты. По сравнению с атмосферным почвенный воздух содержит в 10—100 раз больше углекислоты и во много раз меньше кислорода. Различия по азоту несущественные. Почвенный воздух, кроме того, постоянно содержит пары воды (насыщенность влагой близка к 100%);
Наиболее значительные достижения получены в исследовании фиксации атмосферного азота почвенными микроорганизмами (Мишустин, 1975; Умаров, 1986; Алиев, 1988; Broadbent, 1981; Copone, Teylor, 1980; и др.).
В почве распространена микрофлора, окисляющая углеводороды (пропан и гептан) В ее состав особенно много входит каринеподобных бактерий, численность которых составляет 103—105 клеток на грамм почвы.
Существенным моментом взаимосвязи почвы с атмосферой оказывается их обмен не только газами, но и тонкодисперсным твердым веществом и микроорганизмами, способными при определенных условиях попадать в воздушную оболочку с почвенной поверхности, а затем, спустя определенное время, вновь возвращаться на нее, переместившись, как правило, на изрядное расстояние.
Установлено существование механизма обмена минеральным, органическим и живым веществом ландшафтов, отстоящих друг от друга на многие сотни и даже тысячи километров. Попадающие в атмосферу частицы почвенного мелкозема оказывают следующие воздействия на происходящие в ней процессы:
1. Наличие некоторого количества пылеватого материала способствует выпадению дождей, поскольку частички пыли оказываются центрами конденсации паров влаги.
3. Причина многих стихийных бедствий: засыпание песком, переносимым бурями, поселений, водоемов, почв и растительности; развевание плодородного слоя земель; ухудшение качества воздуха.
4. Особый интерес представляет проблема поступления в атмосферу микроорганизмов почвы. Установлено, что в 1 м 3 воздуха содержится до нескольких тысяч бактерий и микроскопических плесневых грибов, количество которых сильно изменчиво и зависит от особенностей местности, сезона года и других факторов.
5. Характерной особенностью воздушного распространения микро-организмов является возможность переноса на большие расстояния, что приводит к:
а) реальному распространению воздушным путем возбудителей некоторых заболеваний растений, животных и человека,
б) существует гипотеза Аррениуса о проникновении спор некоторых организмов сквозь космическое пространство;
в) воздушные массы становятся средой для многих переносимых ими микроскопических форм. В приземных слоях воздуха отмечено около 12 тыс. видов бактерий и актиномицетов, в воздух попадают споры 40 тыс. видов грибов, мхов, печеночников, папоротников и близких к ним форм и пыльца 100 тыс. видов цветковых растений.
6. Ветровой перенос почвенного мелкозема, микроорганизмов, спор и пыльцы растений с последующим отложением их на поверхности различных водоемов, что приводит к:
а) возрастанию засоленности поверхностных вод и ухудшение их качества;
б)попадающая пыльца цветковых растений может включаться в биологический круговорот водных экосистем;
в)органическое и минеральное вещество почв, отложенное воздушными массами в океанических широтах, вступает в различные трансформационные биохимические циклы океана (Биогеохимия океана, 1983).
4. Влияние почвы на энергетический режим и влагооборот атмосферы
Отражательная способность почвенного покрова сказывается на динамике энергетических показателей атмосферы в связи с широкой распашкой земель.
Участия почвы в формировании и регулировании влагооборота атмосферы проявляется в том, что благодаря задержанию с помощью почвы выпадающих атмосферных осадков на поверхности суши оказывается возможным испарение значительной их части и повторное выпадение.
Местный влагооборот оказывает сильное влияние на относительную влажность воздуха, которая в значительной мере определяет общее количество осадков.
Т.о. почва играет важную климатообразующую роль. Она не только способствует увеличению общего количества водяного пара, поступающего в атмосферу, но и посредством местного круговорота выравнивает процесс водообеспечения ландшафтов. Это важно, так как влагоперенос с океана на сушу подвержен частым перебоям и резким колебаниям. Это отрицательно влияет на неустойчивые экосистемы, существование которых зависит от особенностей микроклимата в почвенно-растительном ярусе.
5. Антропогенные изменения атмосферных функций почв
Став фактором глобального масштаба, человеческая деятельность существенно отразилась и на атмосферных функциях почвенного покрова. В настоящее время можно констатировать ослабление и изменение экологически важных атмосферных функций педосферы. Данное явление тесно связано с деградационными процессами в биосфере, вызванными нерациональным использованием ее ресурсов.
Важно отметить, что оптимальная аэрация (КА = 20-50) характерна для обычного состояния черноземов. Наиболее плодородные почвы также характеризуются величиной КА, равной 20—50, что может считаться оптимальным для развития растений. При поливах же черноземов коэффициенты аэрации нередко падают до 10 и ниже. В случае же снижения КА до 3—10 отмечается угнетение развития воздухолюбивых культур.
Для решения проблемы нормализации и оптимизации атмосферных функций почвы особое значение имеют:
1) блокировка дальнейшего загрязнения воздушной оболочки и окружающей среды в целом;
2) экологизация сельского и лесного хозяйства;
3) восстановление утраченных позиций почвенного покрова и биосферы;
4)усиление и конкретизация научного обоснования систем и приемов рационального землепользования и природопользования;
5) создание необходимых технических, экономических и правовых предпосылок реализации этих систем и приемов.
Длительное время углубленно изучалась лишь роль литосферы в почвообразовании и были установлены основные особенности почвообразовательного процесса на различных исходных субстратах.
Верхняя часть литосферы, граничащая с гидросферой и воздушной оболочкой, находится в особых термодинамических и геохимических условиях. На континентах особую разрушающую силу несут с собой движущиеся воды и ветер, наиболее интенсивно воздействующие на незащищенные почвенным и растительным покровом дневные горизонты геологических пород.
Поверхность литосферы подвержена мощному эрозионному воздействию текучих вод. Ежегодно с поверхности континентов сносится в моря и океаны более 10 млрд т вещества в результате действия антропогенной эрозии (Лисицин, 1978).
Кроме защиты каменной оболочки от разрушения, почва является важным условием прогрессивного развития литосферы. В чем это проявляется?
Установлено, что литосфера Земли существенно отличается от литосфер других планет земной группы.
Воздействие на литосферу живого вещества и почвообразовательного процесса формирует новые формы рельефа и способствует образованию целого класса экзогенных соединений, минералов, пород и полезных ископаемых.
Значительный вклад вносит почва и в эффект сбалансированности развития литосферы, под которым мы понимаем определенную уравновешенность эндогенных и экзогенных факторов ее эволюции, внутренних и внешних источников энергии литосферы, а также существование процессов возврата в каменную оболочку теряемого ею вещества.
3. Биохимическое преобразование приповерхностной части литосферы
почва водный грунтовый антропогенный
В биохимическом преобразовании верхнего слоя литосферы почва принимает косвенное и непосредственное участие. Косвенная роль заключается в том, что без почвы, являющейся основной средой обитания организмов суши, активное биохимическое изменение литосферы живые организмы и их метаболиты без почвы не представляли бы серьезного фактора глобального преобразования лика Земли.
Гуминовые кислоты чернозема могут оказывать на минералы такое же разлагающее действие, как и фульвокислоты. Однако гуминовые кислоты совершенно не поглощались порошками первичных минералов и из их растворов не осаждался Аl, как это имело место в случае фульвокислот.
Преобразование поверхностного слоя литосферы под действием микроорганизмов почвы включает два противоположно направленных процесса: 1)разрушение минералов породы, 2)новообразование минералов при участии микроорганизмов.
Первый процесс может включать как прямое, так и косвенное воздействие микроорганизмов на кристаллические решетки минералов, приводящее к переходу в подвижное состояние содержащихся в породе элементов.
б)косвенное заключается в разрушении породы с помощью сильных химических реагентов, продуцируемых почвенными микроорганизмами в процессе обмена веществ. Эти реагенты представлены разнообразными минеральными и органическими кислотами, биогенными щелочами, хелатообразователями и, по-видимому, веществами, обладающими сильными редуцирующими свойствами.
Среди кислотных продуктов микробного происхождения в процессах выветривания большую роль играют не минеральные, а органические кислоты (щавелевую, лимонную, глюконовую муравьиную, уксусную, масляную, молочную, винную и др. (Low, Webley, 1959; и др.).
Среди агентов преобразования минералов заметную роль играют биогенные щелочи, источником которых являются соли слабых органических кислот и сильных оснований, образующихся при разложении растительных остатков, среди продуктов минерализации которых оказываются карбонаты и бикарбонаты.
В процессах выветривания в щелочных почвах большое значение имеет биогенная сода. Образование микроорганизмами карбонатов и бикарбонатов при минерализации богатого опада приводит к сильному повышению рН почвенных растворов, что вызывает разрушение алюмосиликатов.
Почвенное выветривание способствует возрастанию удельной поверхности преобразованных почвообразованием исходных массивно-кристаллических пород. Резкое возрастание активной поверхности активизирует поверхностные силы, которые обусловливают проявление ряда природных процессов: поглощение газов, паров жидкости, адсорбцию элементов и соединений из растворов и др.
При участии мобильных продуктов почвообразования происходит синтез новых минералов, соединений и концентрация ряда элементов.
Передача аккумулированной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра земли
Известный норвежский петрограф и геохимик Т.В. Барт пришел к выводу, что «все породы, которые мы видим сегодня, когда-то были осадками. » (цит. по: Лапо, 1987. С. 195). Согласно тектонике литосферных плит в процессе поддвига океанической коры под континентальную осадки, отложенные в океан, вновь попадают в континентальные зоны земной коры, где подвергаются метаморфическим преобразованиям.
Почвенная оболочка, облекая литосферу Земли, оказывается важнейшим источником для формирования в ней минералов, пород и полезных ископаемых. По существу, вся осадочная и метаморфическая оболочки образовались при участии в той или иной степени вещества, испытавшего отчетливое воздействие почвообразовательного процесса.
В тесной связи с почвообразованием и выветриванием находится формирование минеральных полезных ископаемых. К почвам приурочены определенные виды рудных месторождений: болотная, озерная, руды, обогащенные железом, марганцем и другими элементами.
5. Передача аккумулированной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра земли
Почва участвует в передаче вещества атмосферы в недра Земли. Суть этой функции заключается в том, что в процессе почвообразования происходит поглощение газов, которые в составе почвенных соединений поступают в осадочные породы. Поступление азота в состав органических соединений происходит преимущественно в почве. Но особенно важное значение имеет связывание почвенно-растительным покровом диоксида углерода с последующим погребением в осадочной оболочке.
Масштабы аккумуляции углерода в стратисфере достигают колоссальных величин. Только органического углерода в фанерозойских отложениях накоплено более 9Ч10 21 т. Карбонатного углерода содержится в несколько раз больше.
Жизнь на Земле и других планетах, при прочих равных условиях, возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью. С энергетической смертью планет неизбежно должна прекратиться и жизнь.
6. Антропогенные нарушения литосферных функций почвы
Среди видов деградации функции почвенно-биохимического преобразования верхнего слоя литосферы выделяются:
1)глобальное ослабление биохимического преобразования литосферы, 2)локальное и региональное изменение естественно сложившихся направлений биохимического преобразования литосферы
3)появление очагов с новым типом почвенно-биохимической трансформации ее поверхностного слоя и др.
Отмечается локальное и региональное прекращение участия почвы в формировании каустобиолитов.
Имеет место общее глобальное ослабление вклада почвы в современные процессы формирования ряда органогенных и минеральных полезных ископаемых.
Современное человечество ответственно перед будущими поколениями за ту экологическую среду, которую оно им оставляет. Нельзя допустить, чтобы деградация почвенного покрова и его литосферных функций уничтожила бы «кожу» литосферы (защитную почвенную оболочку) и превратила бы нашу планету в оскальпированную Землю.
Материалы предыдущих лекций свидетельствуют о разнообразии гидросферных, атмосферных и литосферных функций почв. Заслуживает также специального рассмотрения группа общебиосферных почвенных функций.
Огромное значение почвы как среды обитания для растений и животных Земли проявляется прежде всего в том, что именно с ней связано существование большинства видов живых организмов и образование основной массы живого вещества планеты.
К наиболее общим особенностям живого вещества почвенно-воздушной среды обитания следует отнести
1) более высокую концентрацию в пространстве и времени живого вещества суши по сравнению с океаном.
3) большая сложность наземной среды породили большее структурно-функциональное разнообразие живого вещества суши, а также более интенсивное преобразующее воздействие на среду.
4) Существенная особенность заключается также в пространственно-временной асимметрии структуры и функций вещества суши по отношению к живому веществу океана. Данная особенность имеет многоплановое проявление,
Таким образом, особенности функционирования живого вещества суши во многом определяется его связью с почвенным покровом Земли, являющимся специфической сухопутной средой обитания организмов планеты.
2. Роль педосферы в дифференциации географической оболочки и биосферы
1) В ряде случаев от характера почвенного покрова зависит выделение подзоны. Зональные подразделения лесной территории ET РФ предусматривает разграничение таежно-лесной зоны на северную, среднюю и южную тайгу. (Ливеровский, 1974; Добровольский, Урусевская, 1984; и др.). Здесь отчетливо доминируют почвы подзолистого ряда, которые, как правило, оказываются малоблагоприятным субстратом для требовательных широколиственных пород (Карпачевский, 1981). Поэтому, несмотря на благоприятные климатические показатели восточноевропейских районов, широколиственные породы здесь встречаются далеко не всегда, что и дает основание многим природоведам рассматривать здесь всю лесную территорию в качестве таежной зоны.
3) Влияние почвенного покрова на эволюцию природных зон.
Анализ истории таежно-лесной зоны показал, что различные ее крупные регионы во времени изменялись в связи с региональными особенностями эволюции почвенного покрова.
Общая накопительная направленность биологического круговорота была бы невозможна без почвы, которая оказывается мощным аккумулятивным и сорбционным барьером на пути мобильных соединений, образующихся после разложения органического опада. Особую роль здесь играют гумус, органо-минеральные комплексы и вторичные минералы почвы.
В степной зоне Русской равнины в доисторическое время вовлечение биофилов в биологический круговорот в 50 раз превышало их поступление в геологический. В настоящее время поступление N, Р, Са, S, Mg в биологический круговорот лишь в 2—10 раз выше их выноса поверхностным стоком.
Ненарушенный почвенный покров оказывается также защитным барьером и условием нормального функционирования биосферы в целом. В этом заключается его еще одна весьма важная глобальная экологическая функция.
К настоящему времени накоплены достаточно обширные сведения, свидетельствующие об огромном значении почвы в биологической эволюции биосферы.
1. Почвенная оболочка по главнейшим экологическим особенностям может рассматриваться как среда промежуточная (между водной и воздушной), через которую возможен постепенный переход от водного образа жизни к наземному без резкого изменения организации живого.
2. Другой особенностью почвенной среды, способствовавшей переходу водных организмов к обитанию в почве, явилось обилие здесь органического вещества, что, по-видимому, оказалось основной предпосылкой для поселения в ней многих обитателей бентоса.
3. Важным звеном в переходе к наземному обитанию оказалась почва и для различных групп червей, где выделяются земляные (дождевые) черви. В качестве примера можно указать на Enhytracidae, численность которых на 1 м 2 выражается нередко тысячами и десятками тысяч.
4. Переход от водного к наземному образу жизни через почву отмечен также среди ракообразных, характерной средой которых является море.
5. В процессе освоения суши почва выполняла важную роль переходной среды не только по отношению к беспозвоночным, но и многим позвоночным животным. Известны случаи зарывания в почву некоторых рыб. Частая встречаемость при раскопках послужила причиной того, что эта рыба получила название «земляной».
6. В почве также проводят сухой период и двудышащие, зарывшись в высыхающий ил или в землю. Из земноводных после нереста зарываются в землю и зимуют в ней тритоны; проводят сухой период года в земле и жабы.
Таким образом, буферность и внутрипрофильное экологическое разнообразие почвы благоприятствуют успешному осуществлению ею функции хранителя ряда древних форм, которая по-настоящему еще не изучена и не оценена, хотя и имеются факты, свидетельствующие о ее проявлении.
5. Антропогенные изменения общебиосферных функций педосферы
Основные тенденции антропогенных изменений общебиосферных функций почв в целом те же, что и у рассмотренных в предыдущих главах гидросферных, атмосферных и литосферных функций почвенной оболочки. Данные тенденции сводятся прежде всего к ослаблению и частичной или существенной редукции естественных биосферных функций почв (табл.).
Среда обитания организмов суши
Фактор дифференциации географической оболочки и биосферы
Связующее звено биологического и геологического круговоротов
Фактор биологической эволюции
Глобальное ухудшение почвенных условий жизни организмов суши и общее сокращение жизненного пространства. Снижение разнообразия естественных поч-венноэкологических ниш. Появление новых антропогенно обусловленных почвенно-эко-логических ниш
Уменьшение дифференцирующего влияния почвенного покрова. Появление антропогенно обусловленных аномалий в зональной структуре географической оболочки. Исчезновение ряда естественных растительных зон в сязи с освоением почвенного покрова.
Появление новых зонально-региональных образований
Ослабление вклада почвы в поддержание биологического круговорота. Усиленное вовлечение почвенного материала в геологический
круговорот. Изменение исторически сложившегося соотношения биологического и геологического круговоротов
Ослабление вклада почвы в прогрессивную эволюцию видов. Исчезновение редких видов организмов в связи с антропогенной деградацией необходимых почвенных местообитаний. Уменьшение генофонда наземных популяций в связи с ухудшением почвенных условий жизни организмов. Появление новых форм(?) организмов в связи с антропогенным изменением почвенной среды обитания
В любом сформировавшемся биогеоценозе почвенный покров играет чрезвычайно важную роль, поскольку выполняет разнообразные функции, без реализации которых не может быть обеспечено устойчивое функционирование конкретного биоценоза.
Благодаря своим свойствам почвенный покров является средой обитания или жизненным пространством для многочисленных видов наземных организмов.
Подобные документы
Понятие и морфологические свойства почв. Основы почвенной классификации. Биогеноценотические функции почвы в наземных экосистемах, обусловленные ее физическими, физико-химическими и химическими свойствами. Информационные и целостные функции почвы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.03.2012
Почвы как важнейший компонент биосферы, оказывающий наряду с мировым океаном решающее влияние на глобальную экосистему в целом. Состав и строение, взаимосвязь компонентов: минеральной основы, органического вещества, воздуха и воды. Типы и функции почв.
реферат [382,8 K], добавлен 13.04.2015
Виды загрязнения почвы, их характеристика. Оптимальные значения рН почвы для выращивания основных сельскохозяйственных культур. Соли, наиболее опасные при засолении почвы. Принимаемые меры для восстановления плодородия почвы при обнаружении ее засоления.
контрольная работа [28,8 K], добавлен 10.01.2017
Методы оценки загрязнения почв в объективном представлении о состояние почвы. Оценка опасности загрязнения почв. Биотестирование как наиболее целесообразный метод определения интегральной токсичности почвы. Биодиагностика техногенного загрязнения почв.
реферат [54,0 K], добавлен 13.04.2008
Понятие почвы и земельные ресурсы мира. Почвенный покров и его использование. Промышленное загрязнение почвы, кислотные дожди, тяжелые металлы. Водная и ветреная эрозия почв и методы борьбы с нею. Роль почвы в обмене веществ. Решение проблем деградации.
курсовая работа [44,0 K], добавлен 16.02.2012