Почва

ГеографияЗемлеведение

§ 50. Почва

Вспомните

Что такое почва? Чем почвы отличаются от горных пород? Из чего образуется перегной? Зачем удобряют почву?

Почва и ее состав. Почва образуется на границе земной коры и атмосферы.

Почва — это поверхностный слой земной коры на суше, обладающий плодородием.

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Твердая часть почвы — это частички разрушенных горных пород и перегной, перемешанные друг с другом. Песчаные и глинистые частицы — неорганическая часть почвы, а перегной — органические вещества. Жидкая часть почвы — это вода с растворенными в ней органическими и неорганическими веществами. Вода заполняет поры между твердыми почвенными частицами. Газообразная часть представляет собой почвенный воздух, который, как и вода, заполняет поры и пустоты между частицами почвы. Из почвы получают питательные вещества, воду и воздух растения. Русский ученый В. В. Докучаев создал науку о почве, законах ее образования и сохранения плодородия — почвоведение.

Почва пронизана корнями растений и служит средой обитания для множества животных и микроскопических водорослей, грибов и бактерий (рис. 174). Именно в ней отмечается самое большое во всей биосфере сгущение жизни. В каждом грамме почвы микроскопических организмов больше, чем людей на Земле. Корни растений и почвенные организмы — такая же неотъемлемая часть почвы, как и частички пород и перегной.

Рис. 174. Почвенные организмы

Условия образования почв. Образование почвы зависит от многих условий: состава горных пород, климата, поверхностных и подземных вод, растительности, животных.

Горные породы, на которых образуется почва, называются почвообразующими (материнскими). На песках формируются песчаные почвы, на глинах — глинистые, на россыпях камней — каменистые.

С климатом связано не только обеспечение почвы теплом и водой. От него зависит скорость выветривания горных пород и образование перегноя, характер растительности и животного мира.

Почвы очень тесно связаны с живыми организмами. Отмирающие растения и их части с помощью микроорганизмов превращаются в перегной. Почвенные животные перерывают и перемешивают почву. Особенно велика роль дождевых червей.

Таким образом, почва — это особое природное тело, в котором живое и неживое вещество сливаются в единое целое.

Рис. 175. Горизонты почвы

Верхний почвенный горизонт — перегнойный. В нем накапливаются остатки отмерших растений и образуется перегной. Ниже находятся переходные горизонты. Здесь происходит переход от перегнойного горизонта к почвообразующей (материнской) породе. Самый нижний горизонт — это сама почвообразующая порода.

Особые условия образования почв — время и хозяйственная деятельность человека. Формирование почвы происходит очень медленно. За 100 лет ее толщина увеличивается всего на 0,5—2 см. В отличие от природных условий, воздействие человека на почву целенаправленно. Люди изменяют почву в соответствии со своими потребностями.

От чего зависит плодородие почв. Плодородие почв определяется их свойствами: содержанием перегноя, влаги, воздуха, а также составом почвообразующих пород. Каменистые и песчаные почвы неплодородны, так как из них легко вымываются минеральные вещества и перегной. Повышают плодородие почв путем внесения удобрений. Чем больше в почве перегноя, тем больше питательных веществ для растений. Самые плодородные почвы — черноземы — сформировались в степях.

Строение почв. В почве выделяется несколько горизонтов, напоминающих слои (рис. 175). Горизонты появляются постепенно, по мере образования почвы. Они не имеют резких границ и плавно переходят один в другой.

Почвенные горизонты отличаются друг от друга количеством перегноя, цветом, составом.

Из-за разнообразия условий образования выделяют много типов почв, имеющих разное строение и свойства. В России наиболее распространены подзолистые почвы. Они образуются под пологом хвойных и смешанных лесов. А на юге нашей страны под степной травянистой растительностью сформировались черноземы (рис. 176).

Рис. 176. Чернозем и подзолистая почва

Сравните строение подзолистой почвы и черноземной. Найдите черты сходства и различия.

Вопросы и задания

1. Какие части входят в состав почвы?
2. Какие условия влияют на формирование почв? В каких условиях образуются наиболее плодородные почвы, а в каких — наименее плодородные?
3. Чем подзолистые почвы отличаются от черноземов?

Строение почвы

Почва состоит из нескольких взаимосвязанных слоев, которые называют почвенными горизонтами. Их мощность и состав у разных типов почв различны, некоторые горизонты вообще могут отсутствовать. Самый верхний горизонт лесных и степных почв состоит из опавшей листвы, хвои, стеблей травы, это лесная подстилка или стенной войлок.

Из остатков растений, перерабатываемых живыми организмами, населяющими почву, образуется особое органическое вещество — гумус. Он присутствует во всех почвах. Мощность гумусового горизонта у разных почв разная. Чем гумуса больше, тем цвет горизонта темнее. От количества гумуса в почве зависит её главное свойство — плодородие.

Ниже гумусового находятся переходные горизонты, их может быть несколько. Например, в некоторых лесных почвах образуется горизонт вымывания. Под воздействием просачивающейся сверху воды из него выносятся частички гумуса и питательные вещества. Этот горизонт имеет цвет, напоминающий золу, отсюда и его название — подзолистый. Вымытые вещества накапливаются в горизонте вмывания. Под переходными горизонтами находится материнская порода. Она влияет на состав почв, но не затронута процессом почвообразования.

Формирование почвы

Пожалуй, одним из самых удивительных природных объектов нашей планеты является почва. Благодаря почве на нашей планете способны развиваться растения.

Представим себе совершенно бесплодную поверхность. Допустим, это поверхность застывающего потока лавы. Как только лава остынет, её твердую плотную поверхность начинают «атаковать» силы выветривания. Перепады температур, ветер, вода превращают её в слой рыхлых осадочных пород. В этот рыхлый слой проникает воздух и вода. Ветер может принести сюда семечко. Дождь вбивает семя в песок, и через какое-то время оно прорастает. Питательных веществ, необходимых для роста растений, в песке почти нет. Но кое-что всё-таки есть. К тому же немного питательных веществ растение способно получить из воздуха и из дождевой воды. Растеньице выросло чахлое, но оно выросло, зацвело, дало семена и закончило жизненный цикл (рис. 173). Под влиянием тепла и влаги погибшее растение перегнило. Этому помогали бактерии, которые, как мы говорили, могут жить везде. В результате в песок попали не только семена этого растения, но и те вещества, из которых оно состояло. Поэтому второму поколению семян прорастать и развиваться во взрослое растение будет проще. Ведь в песке уже есть питательные вещества. В нём есть и воздух для дыхания корней, и вода. Затем все повторяется: растения вырастают, дают семена, погибают. В песок добавятся вещества, которые образовались в процессе роста этих растений. Только почему мы продолжаем говорить «песок»? Это уже не песок. Это уже почва!

В формировании почвы участвуют все природные оболочки. Почва их объединяет!

Теперь можно дать полное определение почвы: почва — это верхний слой земной коры, обладающий плодородием и возникающий в результате совместного воздействия атмосферы, гидросферы и биосферы на литосферу.

Какое значение имеет в природе почва

Существование жизни в её современном состоянии возможно только за счёт возникновения почвы на Земле. Главный вклад почвы в поддержание биосферы планеты – она является прямым источником питания для растений и опосредованным для животных и человека.

Наличие или отсутствие почвы оказывает критическое воздействие на окружающую среду. Впитывая и задерживая дождевую воду, земля предотвращает сначала наводнения, а в дальнейшем засуху. Ещё одна особенность земли – функция фильтра, очищающего воду от посторонних примесей.

Земля влияет на стабилизацию климата, связывая в своём составе углерод. Даже в пустынных районах цианобактерии, лишайники и мхи поглощают существенное количество углерода в процессе фотосинтеза. Деградация почвенного слоя способствует переходу углерода из связанного состояния в свободное. Это увеличивает парниковый эффект, одну из причин глобального потепления.

Поверхность и толща земли являются средой обитания огромного количества видов, включая человека. Без почвы существование значительной части биосферы планеты станет невозможным.

Именно поэтому растёт количество мер, предпринимаемых для охраны почвы. Только повышение качества защиты почвы от естественных и антропогенных разрушительных процессов позволит продолжить жизнь на Земле будущим поколениям.

Основные виды почв и их характеристика

Различаются почвы как по их механической составляющей, так и по преобладанию органической части.

Неорганическое описание видов включает:

• глинозём;
• суглинок;
• песчаник;
• супесь.

Глинозём. Отличается плотностью из-за высокого содержания глинистых частиц. Вследствие этого вода застаивается на поверхности глинозёма, количество пор невелико. Такая субстанция легко слипается, отличается тяжестью по сравнению с другими типами почв. Слепленный из глинозёма комок держит форму и с усилием поддаётся разрушению. Окультуривается сложно.

Суглинок. Преобладание глинистых частиц разбавлено значительной долей песка. Более рыхлый тип, чем глинозём, суглинок отличается оптимальной водопроницаемостью, содержит приемлемое количество пор. Хорошо подходит для огородничества. Землю легко слепить в комок, но при внешнем воздействии ком рассыпается.

Песчаник. Концентрация песчаных частиц подразумевает увеличенную сыпучесть и проницаемость. Структура предоставляет слабую поддержку корням и не способствует поддержанию стабильной питательной среды. Сжатая в горсти земля не может сформировать комок и распадается.

Супесь. Преимущество песчаных частиц снижено с увеличением присутствия глинистых. За счёт более вязкой структуры проницаемость супеси ниже, чем у песчаника – питательные вещества и влага удерживаются лучше. Комок земли после сжатия может некоторое время удерживать форму. Пригодность для земледелия – хорошая.

Классификация органическая состоит из:

• бурых и красных почв;
• серозёмов;
• чернозёмов.

Бурая почва. Также называется лесной, образуется в районах преимущественного произрастания лиственных пород деревьев – дубов, буков, ясеней. Основным источником органики здесь выступает палая листва.

Серозём. Земля степных полупустынных зон. Формирование гумусового слоя осуществляется за счёт отмёрших стеблей травянистых растений – осоки, мятлика, ячменя.

Чернозём. Образуется как результат многолетнего накопления органики на богатых травянистой растительностью луговых равнинах. Погодные условия, в которых происходит формирование чернозёма, и сама земля представляют превосходные предпосылки к окультуриванию.

Для кого подходит почвенная среда обитания

По величине жители почвы классифицируются на:

1. Отличающуюся наибольшей величиной мегафауну. Организмы, чья длина превышает 8 см. К таковым относятся кроты, змеи, некоторые виды насекомых, норные животные.
2. Стоящую ступенью ниже макрофауну. Их длина колеблется от 0,4 см до 8 см. Представители – улитки, черви, насекомые.
3. Идущую следующей в сторону уменьшения группу мезофауны. Сюда входят некоторые членистоногие, отдельные виды червей. Величина – меньше 4, но больше 0,2 мм.
4. Невидимую невооружённым взглядом микрофауну. По большей части это одноклеточные организмы, но сюда относятся и некоторые многоклеточные, меньше 0,2 мм.

Разнообразие видов не уступает по численности животным поверхности. В числе тех, кто живёт в земле, по биомассе абсолютно доминируют беспозвоночные.

По степени адаптации различают:

1. Геобионтов – чья жизнь полностью проводится в земляной среде. Как, например, дождевые черви.
2. Геофилов – проводящих в земле только часть жизни. В основном это остающиеся под землёй в личиночной стадии насекомые.
3. Геоксенов – к ним относятся животные, укрывающиеся в земле при устройстве логова. В основном это обитатели нор – лисы, кролики, барсуки.

Вклад фауны в формирование и поддержку почвенной экосистемы сравним с вкладом растений.

Животным отведены две ключевые функции:

1. Переработка. До того как органическая часть почвы становится пригодной для усвоения растениями, она должна быть разложена до определённой степени. Процесс проходит в несколько ступеней, от поедания остатков растений более крупными животными, до разложения продуктов их жизнедеятельности микроорганизмами.
2. Перемешивание. Двигаясь в толще земли, осуществляя свою жизнедеятельность, почвенные организмы способствуют равномерному распределению органики. При этом улучшается пористость земли, необходимая для нормального развития растений.

Состав почвы

Слагается из двух частей — минеральной и органической. Неорганический субстрат составляют глинистые, пылевые и песчаные компоненты, образованные в результате эрозии горных пород. Органическая часть представлена животными и растительными остатками и гумусом.

Гумус представляет собой органический материал, разложившийся до последней степени и остающийся в стабильном состоянии многие годы. Он является источником питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности растений.

В зависимости от концентрации почвенных элементов меняются физические свойства почвы:

• плотность – отношение твёрдого вещества к эквивалентному объёму воды;
• объёмная масса – масса кубического сантиметра почвенного вещества, без учёта воды;
• пористость – содержание пустот в почве относительно её объёма в целом.

В прямом соответствии этим факторам колеблется насыщенность почвы влагой, воздухом и живыми организмами.

Вода в поверхностном слое земли образует почвенный раствор, являющийся питательной средой для растений. Пустоты, заполненные воздухом, обеспечивают дыхательные процессы жителей плодородного слоя.

Особую часть почвенной системы составляют её непосредственные обитатели – насекомые, черви, микробы. Они играют ключевую роль в сохранении и наращивании своей жизненной среды.

Из чего состоит географическая оболочка

Горные породы, воздух, вода, растения и животные, почвы, человек — это природные компоненты (части). Изучив земные оболочки, вы узнали, какими свойствами они обладают, что эти свойства не остаются неизменными. Все природные компоненты тесно связаны между собой. Сколько разнообразных сочетаний взаимодействующих природных компонентов существует в природе на больших и маленьких территориях и акваториях! Такие сочетания образуют природные комплексы разного размера.

Природный комплекс — система взаимо-связанных и неразрывных компонентов на определённой территории или акватории.

Самый крупный природный комплекс на Земле — географическая оболочка.

Географическая оболочка сама глобальный природный комплекс, состоящий из более мелких природных комплексов. К крупным природным комплексам относят материки и океаны, такие природные образования, как пустыни, низменности, горы. Холмы, долины, реки, болота — небольшие природные комплексы. Чем меньше природный комплекс, тем однороднее в нём природные условия. На Земле остаётся всё меньше природных комплексов, не изменённых человеком. Изменённые человеческой деятельностью природные комплексы называют антропогенными.

Самый крупный природный комплекс земли — географическая оболочка — состоит из более мелких природных комплексов.

Какие бывают почвы

На Земле существуют разные типы почв (рис. 108). Это зависит прежде всего от растительности и климата местности, а также от её рельефа, состава горных пород и деятельности человека. Плодородная почва образуется там, где в неё больше всего поступает органических веществ (отмерших растений и останков животных). Например, в степях России в растительном покрове преобладают однолетние травы. В самых плодородных почвах степей — чернозёмах — содержание гумуса доходит до 10— 14% и гумусовый слой достигает толщины 1 — 1,5 м.

Под хвойными лесами образуется совсем другой тип почвы. Там количество растительной массы больше, чем в степях. Но, в отличие от трав, дере&ья не отмирают каждый год. Ежегодно (и очень постепенно) в почву поступает только хвоя (которая содержит мало питательных веществ) да ещё немного травы, растущей под пологом леса. Кроме того, хвойные леса растут в достаточно холодном климате, где больше осадков. Поэтому часть органических веществ вместе с влагой просачивается с поверхности вглубь, а наверху остаётся белёсый слой, почти лишённый гумуса, похожий на золу. Эти почвы получили название подзолистых. Их плодородие невысоко.

Ещё менее плодородны почвы в северных безлесных областях, где растительность представлена низкорослыми травами и кустарниками, мхами и лишайниками.

Тип почвы зависит в первую очередь от растительного покрова, количества осадков и поступления в почву органических веществ.

Запомните Почва. Плодородие. Перегной (гумус).

Это я знаю

1. Что такое почва?

2. Какова роль живых организмов в образовании почвы?

3. Почву называют особым природным телом, потому что: а) её образуют обломочные горные породы; б) благодаря гумусу она обладает плодородием; в) в ней обитают различные животные.

4. Наиболее плодородными почвами являются: а) подзолистая; б) чернозём; в) тундровая глеевая.

Это я могу

5. Опишите растительный, животный мир и почвы своей местности.

Как образуется почва

Формирование почвы начинается как геология процессов выветривания, когда каменная горная порода разрушаются до уровня осадочной. С достаточным насыщением водой и элементами питания эта минеральная основа становится приемлемой средой для поселения автотрофных бактерий.

Со сменой поколений автотрофов они извлекают из субстрата связанные элементы, фиксируют атмосферный азот, который изначально не входит в состав породы. В результате воспроизводятся условия для роста неприхотливых растений. Их жизненный цикл вносит в среду органические остатки.

Накопление органики стимулирует размножение перерабатывающих её микроорганизмов. Возникают условия формирования гумуса. Полная минерализация части органической массы доходит до стадии воды, углекислого газа, ионов, повышая потенциальное плодородие.

С достижением возможности для поселения сложных растений, их корневые системы, а также локальный водный цикл способствуют разграничению слоёв грунта. Зарождается и стабилизируется схема горизонтов почвы. После их окончательного формирования, состав и свойства земли уже не переживают кардинальных изменений, оставаясь постоянными в течение многих лет.

Понятие скорости почвообразования зависит от климатических особенностей регионов. В тропическом поясе процесс проходит в разы быстрее, чем в зонах умеренного климата.

Знаете ли Вы, что: на наращивание 1 см земли уходит от 50 до 200 лет. Возникновение толщи пригодной для вспашки, а это порядка 20 см и больше, занимает 2-9 тысяч лет.

Что такое географическая оболочка

Вы изучили четыре земные оболочки. Каждая из них существует в тесной связи с остальными. Вода и ветер разрушают и перемещают горные породы. Потоки воздуха переносят влагу. Растения поставляют в атмосферу кислород. Таких связей бесконечное множество. Литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера проникают друг в друга и тесно взаимодействуют. Человеческая деятельность стала влиять на многие природные процессы.

Так образовалась область активного взаимодействия всех оболочек — географическая оболочка. Такой оболочки нет ни у одной из планет Солнечной системы.

Географическая оболочка — оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы, биосфера (с почвой) и человечество.

Географическая оболочка не имеет чётких границ. Она охватывает первые километры земной коры и простирается до озонового слоя атмосферы. Это область, где распространена и активно участвует в природных процессах вода (в разных состояниях) и где существуют живые организмы.

Область активного взаимодействия земных оболочек образует географическую оболочку — среду обитания человека.

Плодородие

В определении прозвучало слово «плодородие». Это важнейшее свойство почвы. Именно плодородие создаёт возможности для развития растения. Из чего складывается плодородие почвы? Во-первых, оно зависит от наличия в ней питательных веществ.

Питательные вещества накапливаются при разложении растительных остатков под действием тепла и влаги. Возникающее при этом вещество называется гумусом, или перегноем. Чем больше гумуса в почве, тем она плодороднее. А так как гумус — вещество тёмного цвета, есть ещё одно правило: чем темнее почва, тем она плодороднее.

Если почва сухая, все питательные вещества находятся в ней в твёрдом виде, а корни не могут втягивать в себя твёрдые вещества. При поливе вода растворяет эти вещества и переводит их в питательный раствор, который и попадает в организм растения через корни. Поэтому вода является ещё одним необходимым условием плодородия почвы. И конечно, корням растений нужен воздух.

Подведём итог и запомним, что плодородие — это способность почвы обеспечивать жизнь и развитие растений. Зависит оно от содержания в почве питательных веществ (гумуса), воздуха и влаги.