Контрольная работа по "Экологии"

Вопрос №19. Какую  роль играет почва, и какие экологические  функции она выполняет?

Почва – это рыхлый поверхностный  слой земной коры, который образовался  в процессе выветривания, деятельности живых организмов, разложения органических остатков и перемешивания полученных веществ. Русский почвовед В.В.Докучаев дал ей такую оценку: « … почва есть такое же самостоятельное, естественно-историческое тело, как любое растение, любое животное». В.И.Вернадский также считал почву «живым» организмом и назвал её биокосным телом [3, c. 54].

Древняя китайская мудрость гласит: «Состояние земли и прежде всего пашни – лучший показатель нравственного здоровья общества». Почва представляет собой уникальное и легкоуязвимое природное образование. Достаточно сказать, что жизненно необходимый  обмен минеральными веществами между  биосферой и неорганическим миром происходит именно в почве. Исчезает почвенное плодородие – и массы людей снимаются с обжитых поселений в поисках подходящего места.

Растения получают воду и  питательные вещества из почвы. Листья и ветки, отмирая, возвращаются в  неё, где разлагаются, высвобождая  содержащиеся в них минеральные  вещества. В поверхностных слоях  почвы, куда поступает самое свежее мёртвое органическое вещество, обитает  множество организмов-разрушителей – бактерий и грибов, мельчайших членистоногих и червей, термитов и многоножек. Их активность обеспечивает развитие почвы сверху, тогда как физическое и химическое разрушение коренной породы способствует образованию почвы снизу.

В процессе формирования почв возникает характерная слоистость. Эти последовательные слои, чётко  прослеживаемые в почвенном разрезе, называют горизонтами. Горизонты составляют профиль почвы. Копая землю, можно заметить, что цвет почвы и её структура меняются с глубиной от тёмного гумусного слоя к светлому песчаному или глинистому. Самым важным является гумусный слой, содержащий остатки растительности и определяющий плодородие почвы. В наиболее богатых гумусом чернозёмах толщина этого слоя достигает 1-1,5 м., иногда до 3-4 м., в бедных – около 10 см. Под пологом древесных насаждений, кроме того, образуется так называемая лесная подстилка, представляющая собой слежавшийся на поверхности почвы слой отмерших и опавших частей растений – листьев, плодов, цветков, коры и небольших веточек. Подстилка играет важную роль в функционировании почв. В лесах с разными преобладающими древесными породами качество, толщина и структура подстилки различны. По массе первое место занимает еловый лес (6 т. подстилки на 1 га). В сосновом лесу опадает 4,1, в дубовом – 3,9 и в лиственничном – 2,7 т. на 1 га. Наиболее кислой реакцией среды (рН) характеризуется еловая подстилка, щёлочностью – дубовая.

Роль почвы многообразна: с одной стороны, это важный участник всех природных круговоротов, с другой – основа для производства биомассы. Для получения растительной и животной продукции человечество использует около 10% суши под пашню и около 20% - под пастбища. Это та часть земной поверхности, которую, как полагают специалисты, уже не удаётся увеличить, несмотря на необходимость производства всё большего количества продовольствия в связи с ростом народонаселения.

Как среда жизни почва  занимает промежуточное положение  между атмосферой и гидросферой: она обладает структурированностью, здесь возможно обитание организмов, дышащих как по водному, так и  по воздушному типу, имеет место  вертикальный градиент проникновения  света, более резкий, чем в гидросфере.

Всё это определяет распространение  жизни в почве: микроорганизмы встречаются  по всей её толще, растения связаны  лишь с наружными горизонтами (корневая система некоторых деревьев достигает  глубины 8-10 м.), беспозвоночные животные обитают главным образом в верхних горизонтах почвы. Норы и ходы грызунов, насекомых и червей проникают в почву на глубину не более 5 – 7 м. Бактерии находят в подземных водах, сопровождающих залежи нефти на глубине 3 – 5 км. Этим практически ограничивается распространение жизни в «твёрдой» оболочке Земли – литосфере.

Основными свойствами почвы  как экологической среды являются: её физическая структура, механический и химический состав, кислотность, окислительно-восстановительные  условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоёмкость и увлажнённость. Различные сочетания этих свойств  образуют множество разновидностей почв (несколько тысяч), и это требует  исключительной грамотности при  их использовании. На Земле по распространённости ведущее положение занимают пять типологических групп почв:

- почвы влажных тропиков  и субтропиков, преимущественно краснозёмы и желтозёмы, характеризующиеся богатством минерального состава и большой подвижностью органики;

- плодородные почвы саванн и степей – чернозёмы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем;

- скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к различным климатическим зонам;

- относительно бедные  почвы лесов умеренного пояса  – подзолистые, бурые и серые лесные почвы;

- мерзлотные почвы, обычно  маломощные, подзолистые, глеевые, обеднённые минеральными солями со слабо развитым гумусовым слоем.

В почве содержатся не только химические элементы, но и различные  живые организмы. Особенно много  в ней микроорганизмов (бактерий, водорослей, грибов, простейших). В одной  только чайной ложке их насчитывается  много миллионов. По своему строению они бесконечно разнообразны, но все  заняты превращением отмерших листьев, травы и других органических остатков в усвояемую форму, а также  взрыхлением почвы, для лучшего  проникновения в неё воздуха  и воды. Благодаря большому количеству различных живых существ, перерабатывающих в почве остатки растительности и животных, формирующих её структуру  и продуктивность, почва является образованием, в котором непрерывно протекает множество физических процессов, реакций химического  разложения и синтеза. Верхний слой почвы улучшается благодаря тому, что черви и насекомые, прорывая в нём ходы, постоянно выносят  на поверхность частицы подпочвы.

Условия почвенной среды  обитания определяют такие свойства почвы, как её аэрация (насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоёмкость и термический режим (суточный, сезонный, разногодичный  ход температур). Термический режим, по сравнению с наземно-воздушной  средой, более консервативный, особенно на большой глубине. В целом, почва  отличается довольно устойчивыми условиями  жизни.

Для почвенных организмов характерны специфические органы и  типы движения (роющие конечности у  млекопитающих; способность к изменению  толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов); формы тела; прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия – поедание трапов других животных, гниющих остатков и т.д.

Почва – главный фундамент  жизни. Всё живое на Земле зависит  от этого тонкого, драгоценного, жизнеродящего  слоя. Земля накапливала его многие тысячелетия с очень медленной  скоростью: 1 см. чернозёма за 100, а  иногда и за 300 лет. Человек же разрушает  почву на глубину 1 см. за 3 года, к  тому же, теряя ещё большие площади  из-за засоления, перевыпасов, роста  городов, отравляя землю химикатами. За время только одного дождя с  распаханного поля может быть смыт слой плодородной почвы толщиной от 5 до 10 см. Ни в одной лаборатории и никаким путём, кроме природного, естественного, почву создать нельзя.

Основные причины потерь и деградации почв можно свести к  нескольким пунктам:

- ветровая и водная  эрозия при химической обработке;

- отведение земель под  строительство городов, предприятий,  дорог и т.п.;

- затопление при строительстве  ГЭС;

- загрязнение отходами  производства и быта;

- закисление кислотными  дождями;

- засоление при неграмотной  мелиорации;

- потери при авариях  на АЭС.

Ежегодные мировые потери плодородных почв на обрабатываемых землях в настоящее время составляют, по некоторым оценкам, 24 млн. т. (для  сравнения: такая же площадь засевается зерновыми во всей Австралии).

Одной из главных бед разрушения плодородного слоя является почвенная  эрозия. Происходит она из-за так  называемого «агропромышленного»  земледелия: почвы распахиваются  на больших площадях, а затем плодородный  слой выдувается ветром или смывается  водой. По этой причине к настоящему времени произошла частичная  потеря плодородия почвы на площади 152 млн. га, или 2/3 общей площади пахотной земли. Установлено, что 20-сантиметровый  слой почвы на пологих склонах  разрушается эрозией под культурой  хлопка за 21 год, под культурой кукурузы – за 50 лет, под луговыми травами  – за 25 тыс. лет, под пологом леса – за 170 тыс. лет.

Ежегодный объём смыва  почвы на земном шаре в результате водной эрозии достигает примерно 25 млрд. т. В конечном счёте, вся эта  почва попадает в реки, а затем  в океаны. Водная эрозия приводит к  тому, что продуктивность сельскохозяйственных угодий резко снижается. Накопленный  осадочный материал в низовьях рек  препятствует судоходству, создаёт  угрозу наводнений и заиливания водохранилищ.

Естественная почвенная  эрозия протекает довольно медленно. Её причиной могут быть ливни, продолжительные  засухи, сильные ветры. Однако главная  угроза почвенному покрову проистекает  от деятельности человека. Эрозия возникает  в случае внедрения систем сельскохозяйственного  производства, разработанных без  учёта подверженности почв смыву  или дефляции (развеванию, выдуванию).

Наиболее известный пример дефляции – разрушение почвенного покрова на огромных площадях штатов Канзас, Техас и Оклахома в США 12 мая 1934 г. В тот день ветер необычной силы сорвал почву на площади в миллионы гектаров, поднимая в воздух облака земляной пыли. 25-сантиметровый слой плодородной почвы за несколько часов был рассеян в пространстве на тысячи километров к востоку и на 3 тыс. метров в высоту. Через некоторое время небо над отдалёнными Нью-Йорком и Вашингтоном было закрыто этой необычной земляной тучей. Катастрофа стала следствием распахивания плодородной земли, га которой в своё время паслись бизоны, и выращивания на ней монокультуры (единственной сельскохозяйственной культуры). Как только наступили засушливые годы, почва, лишённая растительного покрова, превратилась в мелкую пыль, и первый же порыв ветра сорвал её с места.

Большой урон состоянию почвенного покрова Земли наносят процессы, связанные с опустыниванием. В  результате опустынивания уменьшается  продуктивность земель, подверженных засухе. Такой процесс может происходить  вследствие сведения лесов, нерационального  землепользования, засухи, перевыпасов, нерационального орошения (заболачивания  и засоления), деградации почв и других причин.

Вследствие нерационального  землепользования происходит падение  продуктивности почвы, высыхает её поверхностный  слой, уменьшаются урожаи, увеличивается  смыв плодородного слоя, песчаные дюны наступают на орошаемые земли  и уничтожают урожай песчаными бурями.

К опустыниванию приводит также чрезмерный перевыпас. С увеличением  поголовья скота увеличивается  нагрузка на пастбища и одновременно падает их продуктивность. Это приводит к уменьшению количества подножного корма и съедобной растительности, замещению многолетних видов  растений однолетними, которые не способны уберечь почву от эрозии, сбиванию пастбищ копытами скота, дестабилизации песчаных дюн в результате того, что скот поедает растительность на их гребнях.

Разрушению почв способствуют также вырубка лесов, подсечно-огневое  земледелие. Особенно опасна вырубка  горных лесов, приводящая к печальным  последствиям. Со склонов гор, лишённых зелени, дожди смывают почву, делая  изменения необратимыми. Новые лесопосадки  тут уже не приживутся. На равнинах происходит эрозия почв, земля родит всё меньше. Реки выносят смытую с полей почву в море. Если поблизости находятся богатые животным и растительным населением коралловые рифы, то они подвергаются непосредственной опасности: мельчайшие почвенные частицы оседают на прибрежных кораллах. Это означает, что заодно уничтожается ещё один лес – подводный: ведь он, как и лес обычный, «живёт» солнцем. Заиленная вода не пропускает лучи, и уникальный многокрасочный коралловый мир становится серым, мёртвым; местное население лишается рыбы.

Большой ущерб почвенному слою Земли наносит засоление  его в результате неправильной мелиорации. Нерациональная ирригация вызывает подтопление и заболачивание  земли. Это, в свою очередь, приводит к тому, что соли выходят на поверхность  или намываются водой, если дренажные системы не отводят воду. Сведение лесов становится причиной наводнений, которые тоже вносят вклад в процесс засоления, так как вместе с водой намывается соль.

Антропогенное засоление  территории происходит за счёт обогащения почвы и других субстратов различными солями – продуктами жизнедеятельности  животных и человека или техногенного воздействия (бытовые сточные воды, стоки промышленный предприятий, стоки  с дорог, на которых соли используются вместе с песком для предотвращения гололёда).

Уплотнение почвы и  прочих субстратов вызывает нарушение  воздушно-газового режима и других их физических свойств. В результате действия этого фактора изменяются плотность и пористость субстрата, содержание кислорода в корнеобитаемом слое, что приводит к нарушению  корневого питания и других физиологических  процессов у растений, а в конечном итоге – к исчезновению из экосистем видов, не устойчивых к данному воздействию.

Большой урон почвам наносят  также химические способы борьбы с сорной растительностью в сельском и лесном хозяйствах. Они связаны  с такими негативными явлениями, как нарушение биологического равновесия, уменьшение видового разнообразия сообществ  почвенных организмов, снижение биохимических  процессов, изменение физико-химических свойств, снижение устойчивости почвенной  экосистемы к неблагоприятным факторам внешней среды. На современном этапе  химизации сельского хозяйства  вопрос об охране почв, в первую очередь  с низким уровнем биогенности, приобретает  особую актуальность.