Значение почв

Значение почв для биосферы. ...

ВВЕДЕНИЕ 3
1 КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ПОЧВ 4
2 БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ПОЧВ 6
3 ГЛОБАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ПОЧВ 11
3.1 Почва и литосфера 11
3.2 Почва и гидросфера 15
3.3 Почва и атмосфера 20
3.4 Общебиосферные и этносферные функции почв 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 28

Почва играет важную роль в функционировании наземных экосистем и биосферы в целом. Выявление многочисленных функций почвы позволяет более глубоко и всесторонне оценить её значение в сохранении экологического благополучия планеты и разработать меры по его сохранению.

Упрощение функций почвы, в том числе в результате её сельскохозяйственного использования, когда главной задачей становится производство определённой биомассы, ведёт к снижению биологического разнообразия [5].3 ГЛОБАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ПОЧВ3.1 Почва и литосфераВозникновение почвы в первую очередь изменило верхний слой литосферы – кору выветривания. Выделяют несколько форм участия почв в преобразовании поверхностных слоев Земли.1) Биохимическое преобразование верхнего слоя литосферыНа процесс трансформации коры выветривания почва оказывает косвенное и прямое влияние.Косвенная роль почвы состоит в том, что она является основной средой обитания организмов суши. Живые организмы и их метаболиты без почвы не были бы серьезным фактором в преобразовании литосферы.Прямое (непосредственное) участие почвыв биохимическом преобразовании литосферы многосторонне. Оно проявляется в следующем:1. в почве содержатся органические кислоты специфической (гумусовые кислоты) и неспецифической (простые органические кислоты) природы. Наибольшим растворяющим действием на минералы обладают фульвокислоты. Их растворяющее действие в 3–4 раза выше, чем у соляной кислоты. Гуминовые кислоты, обладающие значительными растворяющими свойствами, менее агрессивны по отношению к минералам за счет своей способности осаждаться кальцием. 2. при разложении органики кроме кислот образуется большое количество продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Этот процесс особенно важен на стадии первичного почвообразования, когда минеральных веществ еще недостаточно для питания растений. Механизм воздействия микроорганизмов на минералы может быть прямым и косвенным. При прямом воздействии микроорганизмы выделяют ферменты или слизь.Косвенный путь связан с образованием в процессе жизнедеятельности микроорганизмов сильных химических реагентов, к которым относятся:- органические и минеральные кислоты (лимонная, щавелевая, уксусная, масляная, азотная, серная и др.); - биогенные щелочи; хелатобразующие или комплексообразующие соединения, которые растворяют неорганические вещества или удерживают различные компоненты в растворимой форме; - восстановители – H2, H2S, CH4, участвующие в биогенном образовании минералов.Результатом воздействия почвенных агентов на поверхность литосферы является:перевод законсервированного в кристаллических решетках вещества в подвижное состояние (высокая миграционная способность характерна для коллоидных и истинных растворов); образование фонда лабильных соединений и элементов, создающего основу для существования круговоротов;резкое возрастание удельной поверхности массивно-кристаллических пород, подвергнутых выветриванию (1 м3 горной породы имеет поверхность 6 м2, а 1 м3 суглинка – более 10 км2);синтез вторичных минералов в зоне гипергенеза; концентрация ряда соединений (новообразования кремнезема, гидроксидов железа, минералов фосфора, марганца, легкорастворимых углекислых, сернокислых, хлористых солей, органоминеральных соединений, глинистых минералов);образование коры выветривания, мощность которой в зависимости от климатической зоны может составлять от 10 до 100 м. Здесь приобретают подвижность и включаются в циклы миграции различные элементы, кора выветривания служит источником минеральных элементов для биосферы.2) Почва – защитный барьер литосферы от чрезмерной эрозииПоверхностные горизонты литосферы подвергаются постоянному разрушающему действию воды, ветра, перепадов температур, живых организмов. Перечисленные агенты участвуют в преобразовании литосферы и одновременно с этим создают для нее защитный покров в виде слоя (чехла) осадочных пород и почв. На Земле осадочный чехол практически полностью покрывает кристаллический фундамент земной коры, достигая на некоторых участках глубины 20 км. В подавляющем большинстве случаев при нарушении почвенного покрова наблюдается усиление эрозионных процессов на поверхности литосферы. Особенно этому способствуют массовая вырубка лесов и распашка огромных площадей. Ускоренная эрозия литосферы приводит к отрицательным последствиям: подавляется химическое выветривание, преобладающим становится механическое, из-за этого снижается синтез вторичных энергоемких минералов. В конечном итоге эти процессы могут привести к снижению энергообмена Земли и непредсказуемым последствиям.3) Почва – источник вещества для образования пород и полезных ископаемыхПочвенный покров служит важнейшим источником для формирования в литосфере минералов, пород и полезных ископаемых. Вся осадочная и метаморфические оболочки образовались при участии вещества, которое в той или иной степени является продуктом почвообразования. Важнейшее условие образования осадочных пород – мобилизация вещества на водосборах. Основу мобилизации вещества составляет переход соединений, законсервированных в кристаллических решетках, в подвижное состояние. Наиболее эффективно этот процесс осуществляется на территории с развитым почвенным покровом, особенно в условиях достаточного увлажнения.Наиболее отчетливо прослеживается участие почвообразования в формировании торфов и генетически связанным с ним углеобразованием. Наряду с климатическим (значительная атмосферная увлажненность) и геоморфологическим (слабая дренированность) факторами, почвы являются обязательным элементом торфообразования. Почва может сама стимулировать заболачивание из-за изменения ее свойств, которые создают предпосылки для накопления избыточных количеств влаги. Органическое вещество в составе торфов накапливается из-за неполного распада растений при обилии влаги, недостатке кислорода, низких температурах и давления за короткое время (4–12 тыс. лет). При углеобразовании растительные остатки претерпевают воздействие более высокого давления и температуры в течение многих миллионов лет.Существует стадийность превращения торфа в различные виды твердых горючих ископаемых: торф – бурый уголь – каменные угли – антрацит – шунгит – графит.Почва принимает участие в формировании нефти и газа. Гипотеза об органическом происхождении нефти и газа сейчас является общепризнанной: рассеянное в осадочных толщах органическое вещество в результате десорбции и концентрации образует нефтегазовые залежи.В коре выветривания, тесно связанной с почвообразованием, представлены многие месторождения полезных ископаемых, образовавшихся различными путями:- в результате высвобождения из горных пород (золото, платина, серебро, титанистый железняк, гранат, алмаз и др.);- в результате накопления вторичных минералов (каолины, охра, бентониты);- при выпадении осадка из насыщенных растворов (галит – каменная соль).4) Передача аккумулированной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра ЗемлиВ. И. Вернадский высказал гипотезу о том, что гранитная оболочка Земли – это метаморфизированная и переплавленная бывшая биосфера суши. Подтверждением этому служат высокие запасы энергии гранитных пород и минералов зоны гипергенеза по сравнению с базальтами. При опускании земной коры эта энергия расходуется на внутриземные процессы, а кристаллическая решетка теряет энергию и перестраивается в атомные структуры с меньшей энергией. Этот энергетический источник является важной составной частью в энергетике Земли, наряду с другими видами энергии, например радиоактивным распадом элементов.Почва также участвует в передаче вещества атмосферы в недра Земли: при почвообразовании происходит поглощение газов, а они в составе почвенных соединений попадают в осадочные породы. Так, с органическим веществом поступают дополнительные количества кислорода в составе оксидов железа, марганца, серы; в глубинах Земли они восстанавливаются, освобождая кислород. Те же механизмы транспортировки в недра Земли характерны и для азота. Особое значение имеет связывание растительно-почвенным покровом диоксида углерода и его последующая аккумуляция в осадочной оболочке Земли. При формировании органического осадочного вещества Земли аккумуляция атмосферного диоксида углерода имеет принципиальное значение для поддержания геологической активности планеты. А. Б. Ронов сформулировал геохимический принцип сохранения жизни, отражающий зависимость проявлений живого от динамики литосферы. Жизнь на Земле и других планетах, при прочих равных условиях, возможна до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью. Энергетическая смерть планеты неизбежно должна привести к прекращению жизни на ней.3.2 Почва и гидросфераГидросфера Земли образована Мировым океаном и акваториями суши. На долю океана и морей приходится 96 % водных запасов, другие ее виды занимают незначительную часть от общих запасов, но являются более подвижными и постоянно возобновляемыми. Особенно это относится к воде атмосферы и почв.Почва является важным звеном в круговороте воды, которое длительное время недооценивалось. В настоящее время считается, что почва является вторым по значению гидрологическим фактором после климата. Она играет роль посредника между климатом и речным и подземным стоками.1)Участие почвы в формировании речного стока и водного балансаВ осуществлении данной функции первостепенное значение имеют водно-физические свойства почвы. Почва определяет соотношение грунтового и поверхностного питания рек: от нее зависит, какая часть атмосферных осадков поступит с водоразделов в реки в виде поверхностных загрязненных стоков, а какая – в виде более чистых грунтовых. От характера стока зависит равномерность питания рек и степень их загрязнения. Если почва обладает хорошей водопроницаемостью, а подстилающие породы рыхлые и трещиноватые, легко аккумулирующие влагу, то создаются условия для равномерного питания рек. Если впитывающая способность почв слабая, то создается поверхностный сток, а это вызывает ряд отрицательных последствий: длительные паводки весной, пересыхание рек в засухи, активизация эрозии, низкий запас влаги в почве.Влияние почв на водный баланс и структуру стока зависят как от генетических особенностей почв в целом, так и от отдельных почвенных свойств. Выявлены существенные различия в поверхностном стоке почв разных генетических типов. Наименьший поверхностный сток отмечается на типичных черноземах, т. к. они обладают наибольшей водопроницаемостью. На север и юг от зоны типичных черноземов поверхностный сток возрастает. На структуру стока влияет характер растительности и такие почвенные свойства, как механический состав и режим промерзания. В лесу поверхностный сток мал и дождевые и снеговые воды хорошо впитываются почвой; в поле – сильно возрастает, особенно если земля не занята посевами. На суглинистых почвах поверхностный сток больше, чем на песчаных. Промерзание почв сильно снижает фильтрацию из-за закупорки почв льдом, поэтому в условиях вечной мерзлоты так часто происходит формирование заболоченных участков и болотных почв.Почва принимает непосредственное участие в формировании водного баланса Земли. Почвенное звено в значительной мере определяет процессы испарения с поверхности суши, общий вклад континентального испарения относительно невелик (13,8 %), но эта влага способствует образованию осадков за счет местных вод суши и контролирует многие функциональные механизмы наземных экосистем.Современные исследования показывают, что в водном балансе Земли наметилась тенденция к увеличению объема воды в океане и сокращению ее запасов на суше. Несколько смягчает эту диспропорцию создание водохранилищ.Сейчас изменение водного баланса в значительной степени связано с человеческой деятельностью: возрастает водопотребление (особенно на нужды сельского хозяйства), это приводит к увеличению испарения с поверхности суши. При этом почвенное звено оказывается одним из центральных в антропогенных системах водопотребления. Для оптимизации водного баланса в агроценозах выработан ряд приемов: зяблевая вспашка (уменьшает поверхностный сток), создание лесополос, обваловка полей (снегозадержание), террасирование склонов.От почвы зависит и баланс подземных вод: инфильтрационных, седиментационных (образуются при отложении морских осадков), возрожденных (образуются в земной коре под действием высоких температур на минералы, содержащие химически связанную воду) и магматических. Зависимость от почв обусловлена тем, что большая часть минералов, богатых водой, образуется в зоне гипергенеза при почвообразовании и только потом попадает в слои земной коры, где происходит ее потеря. Так, каждая тонна гипса (CaSO4 2H2O) при 80–90°С, наблюдающейся на глубине 2–3 км, отдает 210 кг воды.2) Трансформация почвой атмосферных осадков в почвенно-грунтовые и грунтовые водыК грунтовым водам относят подземные воды, расположенные ниже почвенной толщи, дренируемые реками или вскрываемые эрозионной сетью. Если зеркало вод постоянно или временно располагается в пределах почвенного профиля, то их можно выделить в категорию почвенно-грунтовых вод, ниже они будут рассмотрены совместно с грунтовыми.В формировании грунтовых вод принимают участие конденсационные воды и осадки, фильтрующиеся через почвенную толщу (инфильтрация). Состав осадков при прохождении их через почву постепенно меняется и во многом зависит от конкретных свойств почвы: реакции почвенной среды, ее газового состава, скорости просачивания вод, генетических свойств почв, унаследованных от материнской породы. Поэтому можно утверждать, что почвой контролируются все основные составляющие механизма образования грунтовых вод. Кроме почвенного звена, в формировании грунтовых вод участвуют климат и рельеф, в современную эпоху – человек.Фильтрующиеся через почвенную толщу атмосферные осадки постепенно меняют свой состав и связывают такие разные воды, как дождевую (кислородно-азотную, пресную), воды почвенного раствора и речные (кислородно-азотно-углекислые, пресные) и морскую (кислородно-азотно-углекислую, соленую).В настоящее время в связи со значительным загрязнением атмосферы кислотность атмосферных осадков уменьшается от 5,6 до 3,0. При этом усиливается вымывание кальция, магния, калия, активизируются железо, алюминий и марганец, связывается фосфор. Это заметно снижает почвенное плодородие, заставляя вносить минеральные удобрения. Удобрения, в свою очередь, меняют состав грунтовых вод, и появляется проблема защиты подземных вод от сельскохозяйственного загрязнения.3) Почва как фактор биопродуктивности водоемовПочвы определяют химический состав поверхностных и грунтовых вод суши, из почв в водоемы поступают основные биогены (макро-, микроэлементы и гумус). Соединения, поступившие с континентов в конечные водоемы стока, активно вовлекаются в продукционный процесс водных экосистем и их биохимические циклы. Ежегодный ионный речной сток в Мировой океан, формирующийся при существенном участии почвенных соединений, составляет 3,1·109 т солей и составляет примерно 63% общего годового поступления ионов в океан.В области контакта морских и речных вод, приносящих мобилизованные на водоразделах элементы, обособляются зоны высокой биологической продуктивности акваторий (устья рек, особенно крупных, являются местами «сгущения жизни»).На суше ландшафтами наивысшей плотности жизни оказываются поймы рек. Именно на поймах частично оседают соединения, поступившие из водораздельных почв на пути их миграции в моря. В умеренном поясе на заливных лугах объем биологического круговорота может составлять более 1000 кг/га. Одновременно поймы рек Русской равнины выступают как ландшафты, обладающие наибольшим биологическим разнообразием.В регионах интенсивного антропогенного воздействия современные почвы иначе влияют на продукционный процесс в водоемах. Техногенное и сельскохозяйственное загрязнение почв формирует потоки, обогащенные биогенами, в первую очередь фосфором, азотом и органическим углеродом, вызывающими эвтрофирование водоемов.4) Почва – защитный барьер для акваторийПочва, благодаря своей огромной активной поверхности, может поглощать многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы. В почве происходит сорбция избытка биофильных элементов и предотвращается эвтрофикация водоемов, связываются токсические соединения. Загрязняющие вещества сохраняются в почве длительное время (до сотен лет), особенно при непромывном водном режиме.Но сорбционные способности почвы не беспредельны, и при интенсивной антропогенной нагрузке почва часто не справляется с избытком биофильных элементов и агрохимикатов.