Лекции по "Почвоведению"

    Делювиальные  породы или делювием называются наносы, отложенные на склонах дождевыми или талыми водами. Они образуются на склонах и обладают отчетливой слоистостью по склону. Как правило, эти породы покрывают нижнюю часть водоразделяющих склонов, высокие террасы речных долин. Могут быть и элювиально-делювиальные отложения.

    Аллювиальные породы или аллювий обязаны своему происхождению действию постоянных водных потоков (разливы рек). Для них характерна окатанность минеральных зерен и слоистость. Отсюда: пойменный     аллювий – глинистый, мелкий, прирусловый, обогащенный песчаными зернами; русловый – гравийно-песчаный или песчаный. Различают древний аллювий и современный.

    Ледниковые и мореновые отложения – пермещенный и отложенный ледником обломочный материал, состоящий из глины, песка, щебня, валунов. Чаще всего это породы кислые, обогащенные кварцем, но есть и карбонатные морены. Они занимают значительную площадь в пределах последнего оледенения.

    Водоледниковые или флювиогляциальные наносы отложены талыми водами, которые размывали морены и другие породы, в т.ч. и коренные, встречавшиеся на их пути. Эти породы получили название покровных суглинков и глин. Они имеют желто-бурую окраску, не содержат валунов и, как правило, бескарбонатны. Но могут встречаться и карбонатные. Они слоисты: пески-суглинок-супесь (Западно-Сибирская низменность).

    Морские отложения – характеризуются слоистостью и хорошей отсортированностью по слоям. Они сильно засолены (побережье Северного Ледовитого океана и Прикаспийская низменность).

    Эоловые отложения образуются при развеивающей и аккумулятивной деятельности ветра (барханные пески,  дюны) по берегам морей (умеренный климат) и в долинах рек.

    Лессы – осадочные породы, неслоистые, желто-палевого или серого цвета, пылевато-суглинистого механического состава с преобладанием крупной – до 50% пыли. Они рыхлы, пористы, богаты углекислым кальцием (до 30%), который распределяется равномерно и скрепляется в виде журавчиков, конкреций, лессовых куколок. Лессы легко разрушаются и размываются и поэтому в их отложениях быстро образуются овраги с отвесными стенами. На территории России лессы широко распространены в степных районах юга и юго-востока. Происхождение лесса еще окончательно не установлено.

     По происхождению все горные породы разделяются на магматические, метаморфические и осадочные.

    Магматические  породы или изверженные образовались при остывании расплавленных силикатных масс – магм в глубоких слоях Земли, или вытекающих в виде лав на земную поверхность (гранит, базальт). Изверженные породы составляют главную массу земной коры (95%).

    Метаморфические  породы образовались на осадочных и магматических пород в глубоких слоях земной коры под воздействием высоких температур и большого давления (гнейс, глинистый сланец, мрамор и др.)

    Осадочные породы образовались из магматических и метаморфических пород в результате длительных процессов их разрушения или выветривания и неоднократного перемещения продуктов выветривания водой, льдом и ветром (пески, глины, лесс, фосфориты, гипс, торф, сапропель, нефть), а также из отложений различных организмов (известняк).

    В настоящее  время магматические и метаморфические  породы выходят на поверхность суши сравнительно редко. Они перекрыты толщей осадочных пород, на которых развиваются современные почвы.

    Итак, в процессе  генезиса (гипергенеза) минеральная  порода размельчается на фракции  Смесь фракций гранулометрического  состава в минеральной части представляет собой первичный рухляк – материнскую породу. В этой самой материнской породе (на которой формировалась почва) уже были заложены три элемента плодородия: вода, воздух и питательные вещества.

    Под действием  воды и ветра происходила и происходит в настоящее время перемещение механических и химических элементов с суши в мировой океан. Мировой океан – это сумма всей воды на планете – ручьи, реки, подземные воды, моря, океаны, озера и т.п.

    Продукты выветривания (гипергенеза) смываются и перемещаются в воду, на дно мирового океана, оседают, а после отступления воды (а это процесс постоянный и длительный) поднимаются на дневную поверхность в виде осадочных пород. А поскольку этот процесс непрерывный, затем начинается новое перемещение с отступлением океана. Такое перемещение химических элементов с суши на дно мирового океана называется большим геологическим круговоротом элементов. Он обеспечил все разнообразие имеющихся сейчас материнских пород. Первичные минералы – кварц, гранит, полевой шпат: вторичные минералы – каолинит, монтморрилонит, силикаты, алюмосиликаты – образуются из первичных минералов в процессе химического выветривания, в результате изменения физического состояния и разрушения кристаллической решетки минералов. В результате порода обогащается новыми химическими веществами, приобретает связность, влагоемкость и поглотительную способность, способность выделять в раствор и обмениваться химическими элементами.

 

    Эмерджентная – эволюция (англ. – возникновение, появление нового) – философская теория, согласно которой возникновение качественно нового является непознаваемым и не основано на естественной закономерности.

 

                                                         Лекция 3                          Почвоведение

 

Образование органической части почвы

 

План

1. Материнские породы – это предпосылка появления живой материи. Свойства живой материи
2. Биологический круговорот элементов
3. Сущность почвообразовательного процесса
4. Образование органической части почвы
5. Почвенная биота
6. Формы органического вещества в почве
7. Строение мицеллы

 

  1.  Материнские породы обеспечили возможность появления жизни на Земле, т.к. включали в себя три элемента плодородия, но до тех пор, пока на планете не возникла живая материя, почва не могла образоваться.

    Есть мнение ученых о том, что живая материя не могла образоваться сама, она пришла к нам из космоса, но ряд ученых считает, что происходила эволюция химических элементов. Одна реакция синтеза белка что означает.

Свойства живой материи:

1. Живая материя способна воспроизводить себе подобных
2. Живая материя находится в постоянном движении
3. Обладает способностью к обмену веществ и избирательность
4. Живая материя – это саморегулирующаяся система
5. Способна изменить среду в направлении улучшения условий жизни

    Свойство живой материи заключается в том, что она, собирая в себе химические элементы высокой концентрации, не подвергается разрушению, выветриванию до тех пор, пока она жива. Есть растения, которые живут сто, пятьсот лет и более.

    Живая материя  – все живое, в том числе и животный мир, после отмирания разрушается под воздействием микроорганизмов и формирует почву.

    После возникновения  жизни на Земле, сначала появились  сине-зеленые водоросли и первые  бактерии, затем микробы и грибки; возникла взаимосвязь (симбиоз), биологическое сообщество, сожительство между микроорганизмами и живой материей, создавался биологический круговорот химических элементов в природе. Биологический круговорот состоит из звеньев:

1-ое звено – это  растения;

2-ое звено – микроорганизмы, разрушающие растительные остатки отмерших растений;

3-е звено – это  гумус, органическое вещество  почвы.

    Растительные  остатки при разложении микробами  распадаются на минеральные соединения: соли, кислоты, жиры, углеводы. Часть  из них вымывается в грунтовые воды и уходят в большой геологический круговорот. Другая часть поглощается телами бактерий. Третья часть уходит на образование гумуса, на его синтез. Четвертая часть химических элементов перемещается в коллоидную систему (коллоиды, которые состоят из мицелл). Коллоидная часть материнской породы сохраняет в себе азот, фосфор, калий в минеральной форме, легко доступной для питания растений. В то же время в гумусе эти элементы находятся в форме, недоступной для растений. Почему? Потому, что гумус – это сложное органическое вещество, состоящее из 40 различных органических соединений, они недоступны для растений, но гумус еще до конца не изучен. В гумусе есть особые органические кислоты, особые белки, ауксины (биологически активные), которых нет ни в одной другой части.

    2. Под биологическим круговоротом веществ понимают поступление из почвы, горных пород и атмосферы в организмы химических элементов, синтез органического вещества и возвращение химических элементов в почву (с ежегодным опадом части органических веществ или с полностью отмершими организмами) и атмосферу.

    Так, например, высшие и низшие растения, поселяясь  на выветривающейся горной породе, а затем в почве, извлекают  из нее химические элементы, в  том числе и важнейшие питательные  вещества, концентрируя их  в себе, предохраняя, тем самым, от вымывания и вовлечения в большой геологический круговорот.

    Таким образом,  в результате биологического  круговорота веществ в процессе  синтеза и разрушения органического  вещества почвообразующая порода  непрерывно взаимодействует с растениями и животными, с продуктами их жизнедеятельности, а также с продуктами разложения органических остатков. Это составляет сущность почвообразовательного процесса.

    3.  Почвообразовательный процесс – это совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающей в почвенной толще (А.А. Роде).

    Наиболее важными  слагаемыми почвообразовательного  процесса являются:

1. Создание органического вещества и его разложение;
2. Синтез органо-минеральных соединений и их разрушение;
3. Аккумуляция органических, неорганических и органо-минеральных веществ и их вынос;
4. Распад первичных и образование вторичных минералов;
5. Поступление влаги в почву и возврат ее в атмосферу в результате транспирации и испарения;
6. Поглощение лучистой энергии солнца почвой, приводящая ее к нагреванию и излучение энергии, сопровождающееся охлаждением и др.

Большая часть этих явлений  протекает при участии живых  организмов (зеленых растений и микроорганизмов) и продуктов их жизнедеятельности  в результате осуществления малого биологического круговорота веществ.

              4. Образование органической части  почвы

    В.Р.Вильямс  предложил различать три группы  высших зеленых растений, создающих  живое органическое вещество: деревья,  луговые растения и степные растения и три группы микроорганизмов разрушающих (разлагающих) его: грибы, аэробные бактерии, анаэробные бактерии. Сочетание микроорганизмов и высших растений он назвал растительной формацией. Деятельность микроорганизмов и высших растений протекает одновременно, но эти процессы взаимно противоположны.

    Активная и пассивная роль высших растений  в почвообразовании:

1. Аккумуляция зольных элементов;
2. Растительная коррозия горных пород (биохимическое выветривание);
3. Структурообразование;
4. Растения создают микроклимат;
5. Растения влияют на изменение состава почвенного раствора.

 

5.  Почвенная  биота

    Живые организмы   − обязательный компонент почвы.  В одном грамме почвы их  число достигает нескольких млрд., а общая масса – до 10 мг.

     Биота –  от греческого слова biote – жизнь. Это исторически сложившаяся совокупность растений, животных организмов, объединенных общей областью распространения.

    Это микроорганизмы: растительные – бактерии, грибы,  водоросли, актиномицеты; животные  организмы представлены простейшими (жгутиковые, корненожки, инфузории), а также червями.

    В почве  также распространены моллюски  и членистоногие – паукообразные  насекомые. Почвенные организмы  разрушают отмершие остатки растений  и животных, поступающие в почву.  Для нормального  функционирования почвенных организмов необходимы, прежде всего, энергия и питательные вещества.

    6.  Формы органического вещества  в почве

I группа (по степени разложения):

а) малоразложившиеся  остатки – грубый гумус – moor – торфяник (бурого цвета);

б) сильноразложившиеся остатки – перегной – moder – труха (черного цвета);

в) органоминеральный  коллоидный  комплекс аморфных веществ  – mull – пыль (темно-бурого цвета).