Грунт, земля, почва - эта субстанция для нас, жителей планеты, настолько привычна и незаменима, как воздух, вода и солнечный свет. Земляне больше интересуются космическими пришельцами и тайнами труднодоступных мест, чем вопросом о том, как образовалась почва - такая обычная и вместе с тем неизвестная.

Что такое почва?

Так мы называем самый верхний слой, покрывающий всю земную кору. Это природная порода порошкообразного вида, созданная и обработанная совместными усилиями атмосферы, литосферы, биосферы и постоянно меняющая свой состав под воздействием человеческого фактора. Можно сказать, что почва - это продукт взаимодействия живой и неживой природы.

Основная функция грунта - обеспечивать растениям возможность получать необходимые питательные вещества для роста, созревания и размножения. Растительный мир служит главным источником питания для высших существ, обеспечивает воздух кислородом и в результате поддерживает жизнь высшей биологической цепочки - человека разумного. С тех пор как образовалась почва, мир стал совершенно иным.

Экскурс в историю

Чтобы понять значение почвенного покрова для жизни на Земле, стоит заглянуть в те давние (около 400 миллионов лет назад) времена. Где образуется почва, там кипят вулканические страсти, живая земная кора колышется и чередует местами моря и материки. Горы растут, разрушаются и рассыпаются. Постепенно климат становится стабильнее, вулканизм утихает понемногу, и растения получают все условия для бурной эволюции видов и форм. В период палеозоя нашу планету покрывали могучие леса, листва которых, опадая, перерабатывалась миллиардами микроорганизмов, создавая самый первый почвенный питательный слой, который, в свою очередь, дает пищу этой самой растительности.

Горы и долины

Исследуя сыпучие структуры грунтов, трудно представить, что первоначально почва образуется из горных пород. Именно разрушенные под воздействием атмосферных явлений каменные глыбы стали основой для будущих грунтов.

Конечно, это только заготовка. Камни разрушит вода и прорастающие корни, ветер и время превратят их в песок, останки растений и умерших животных наполнят мертвую породу органическим веществом - гумусом. Процесс образования почвы постоянный и длительный - для образования двух сантиметров грунта необходимо более 100 лет.

Плодородность почвы

Ценность почвы определяет ее плодородие. Основной компонент плодородных земель - перегной, или гумус. Это именно то, что образуется в почве благодаря растениям и продуктам деятельности животных. Попадая в грунт, листва, отгнившие корни, кора, плоды, останки насекомых и других живых существ перерабатываются организмами, проживающими в земле, начиная с кротов и червей и заканчивая бактериями. Люди постоянно влияют на плодородность почвы, добавляя в места будущих посевов органические и химические удобрения. Для быстрого образования перегноя создают специальные места компостирования, куда собирают вещества слоями, что ускоряет процесс гниения.

Строение грунта

Грунтовый слой составляют жидкие, твердые, газообразные и живые части. Доля каждой неодинакова во всех грунтах и зависит от того, как образовалась почва, от структуры ее первоначальных компонентов. Твердая часть - это органическое вещество, которое несет в себе клетчатку, дубильные вещества, лигнин, белки, сахар, различные продукты распада. Твердая часть неплотная, она имеет поры, которые и наполнены жидкой, воздушной и бактериальной массой.

Жидкая составляющая грунта - это почвенный раствор, который питает растения водой. Газообразная часть почвы - это кислород, азот, углекислый газ, которые заполняют поры, не занятые водой. Живая часть - проживающие в грунте организмы. Различные пропорции тех или иных компонентов, наполненность элементами составляют множественные структуры почвенного покрова.

Как образовалась почва разных структур?

Твердая часть грунта - это смесь из песка, ила и глины. Питательная ценность и свойства почвы определяют пропорции этих компонентов:

• Равные доли песка, ила и глины порождают самые плодородные земли - суглинки.
• На какой почве образуются болота? На глинистой, которая задерживает прохождение воды при больших объемах выпадающих осадков.
• Торфянистые почвы образуются в местах высохших болот, хорошо держат влагу, но имеют мало питательных веществ.

• Почвы, содержащие большую часть ила, очень ценны, так как имеют много питательных элементов и удерживают много воды и воздуха, но встречаются они очень редко - в местах высохших рек или озер.
• Песчаные почвы из-за своей рыхлости не задерживают влагу и питательные микроэлементы. Эти бедные грунты считаются самыми неподходящими для земледелия. Схожи с ними по свойствам известняковые грунты, содержащие в составе известь.

Кто в почве живет?

На первый взгляд почвенный слой тверд, пуст и неприспособлен к жизни. При ближайшем рассмотрении оказывается, что в грунте жизнь просто кишит. Всех жителей верхнего грунта называют педобионтами. Самые маленькие из них - микроводоросли, грибки, бактерии. Живут они там с тех пор, как образовалась почва. Второй состав жителей покрупнее - жучки, паучки, червячки.

Самые большие - земляные позвоночные животные, наиболее знаменитые из которых: кроты, слепыши, земляные лягушки. Основной пищей для этих существ служат останки растений и животных, грибницы. Многие представители фауны ищут в грунте защиту от внешнего мира и роют норы, в которых хранят запасы еды, прячутся от неприятелей и холодов.

Очень, конечно, интересно узнавать, из чего получилось то или вот это, как образовалось такое чудо, наша Земля, просто земля или почва. Ведь уже благодаря созданию грунта появились растения, животные, насекомые, рыбы, да и мы. Или наоборот? Пишу. и жутковато становится, давно «это» было, да что было-то, невозможно осмыслить.

По мнению учёных, наша Земля состоит из твёрдого (из-за огромного давления) ядра в центре. жидкого ядра, обладающего электромагнитными свойствами, далее идёт горячая вязкая мантия и внешняя кора, состоящая из горных пород.

Конечно, всё это очень упрощено для лучшего понимания, но. как оказалось, о космосе люди знают больше, чем о том, что у них внизу под ногами творится.

Итак, давно это было. Миллиарда 4 лет назад. Под земной корой бушевал ад, постепенно остывая. Где-то расплавленная магма находила силы, выбиралась на поверхность, образовала базальты, в других местах — таилась недалеко от её поверхности — так получались граниты. Интересно, что под океанами гранитного пласта нет.

Магматическая горная порода обсидиан — вулканическое стекло

Гранит

Эти первичные горные образования подвергались жестоким изменениям под влиянием сил природы, в результате получались другие породы.

Глубоко при высокой температуре и давлении возникали сланцы и гнейсы.

Таким образом образовался базальтовый, гранитный, а затем, особенно с появлением в атмосфере кислорода, осадочный слой земной коры, который продолжает формироваться в настоящее время.

Процесс превращения твёрдых горных образований в рыхлые осадочные называется выветриванием. Выветривание бывает физическое, химическое, органическое, является важным процессом, ведущим к образованию почвы.

Так со временем на поверхности земной коры возникали гипс, пески, глины, известняки.

Предполагается, жизнь на земле возникла примерно 3,5 миллиарда лет назад, в период архея. Найденные в горных породах того времени углерод, графит говорят о том, что тогда образовались простейшие бактерии — археи, прокариоты.

Каким образом это произошло, мы не знаем. Наиболее вероятно, эта форма жизни возникла под влиянием некоторых условий (парниковый тёплый климат, испарение из глубин определённых газов, и т.п.) . По другой версии учёных эти очень выносливые бактерии были занесены на нашу планету метеоритом с Марса.

Как бы то ни было, но именно благодаря их всеядности, живучести, на земле стали образовываться условия, благоприятные для развития жизни, почвы. Археи вырабатывали из своего тельца ферменты. которые могли «растворять» камни, то есть преобразовывать минералы гор. В процессе органического выветривания огромные количества археев разрушали камни, сами же неустанно быстро размножались (из одной получалось две каждые полчаса).

В итоге на земной коре из продуктов выветривания (песок, глина), жизнедеятельности одноклеточных организмов, из самих бактерий, не имеющих ядра (археев) медленно- медленно стал создаваться почвенный слой.

Теперь уже создались условия для заселения образующейся почвы одноядерными одноклеточными. а также мхами, лишайниками. Они также разрушают горные образования, изменяют их состав. Отмирающие мхи, лишайники разлагаются бактериями, в результате чего получается перегной, образование почвы идёт гораздо быстрее.

Таким образом готовится пища для появления более развитых зелёных культур, деревьев, а затем животных, которые, погибая. в свою очередь вносят вклад в образование почвы на планете. Вот такой круговорот.

Так, постепенно, в течение миллиардов лет, происходит изменение, развитие нашей планеты, её почвенного покрова, растительного, животного мира.

«Вначале было слово, и слово было у Бога, и слово было Бог»… Очень хочется добавить «…и слово было — Жизнь». Ведь всё на нашей планете создавалось для жизни!

Почвообразование – это сложный природный процесс образования почвы из горной породы под воздействием факторов почвообразования в пределах биогеосферы Земли.

Процессы почвообразования

Почвообразование – важное звено в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. Геологический круговорот – это процесс переноса веществ с суши в океан и обратно. Биологический круговорот – это совокупность процессов обмена веществом и энергией между почвой, материнской горной породой, атмосферой и биотой.

Почвообразование – это специфический биосферный процесс, в результате которого почва приобретает ряд специфических характеристик, отсутствующих в материнской почвообразующей породе и отличающих почву от всех других компонентов биосферы. К числу наиболее существенных характеристик такого рода относят наличие в почве специфического органического вещества – почвенного гумуса и биофильных элементов. Биофильные элементы – это элементы, которые живые организмы поглощают из геохимической среды организмами и используют их в процессах обеспечения жизни. К ним относятся: макроэлементы - N, С, О, Н, Са, Mg, Na, К, Р, S, Cl, Si, Fe и микроэлементы - Сu, Со, Mn, Zn, V, Ni, Mo, Sr, В, Se, F, Br, I.

В результате почвообразования почва приобретает специфическое строение. Почвенный профиль представляет собой систему горизонтов , более или менее параллельных дневной поверхности, формирование которых обусловлено механизмами почвообразования (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. Почвенный профиль (фотобанк «Геофото»)

2.1.1. Основные факторы почвообразования

Почвообразовательный процесс протекает под влиянием внешних по отношению к почве природных условий – факторов почвообразования. Факторы почвообразования следует разделить на два типа: природные (естественные) и антропогенные (искусственные ).

Природные (естественные) факторы .

Выделяют шесть природных факторов почвообразования:

1. материнские, или почвообразующие горные породы;

2. климат;

3. рельеф;

4. растения и живые организмы;

5. земное тяготение

Все природные факторы являются равнозначными. Каждый из них оказывает свое специфическое влияние на почвообразование и без участия какого-либо из них почвообразование невозможно.

Почвообразующая порода является той основой, из которой формируется почва. Минеральная часть в подавляющем большинстве почв составляет 90 –95% почвенной массы. Выделяют две основные функции материнской горной породы в почвообразовании: формирование состава почвенных масс и подстилающей породы. Состав горных пород определяет химический, минералогический, гранулометрический состав будущих почв (рис. 2.2.), например, наиболее богатые почвы формируются на карбонатных суглинках, а на песках они беднее, однако теплее и лучше аэрированы. Порода в значительной степени определяет и скорость почвообразования. Материнские породы на территории России большей частью представлены четвертичными осадочными смешанными горными породами.

Рисунок 2.2. Функции и роль почвообразующей горной породы в формировании почв.

Климатический фактор определяет обеспеченность почвообразования влагой (атмосферные осадки) и энергией (солнечная радиация – свет и тепло). Климат на различных широтах земного шара различен. Различают арктический, субарктический, умеренный, субтропический и тропический климат. В соответствии с климатическими условиями различают и растительные зоны, отличающиеся количеством растительного органического вещества, и, соответственно, скоростью и продолжительностью биологического круговорота и тип процесса почвообразования. Благоприятные для жизни гидротермические условия обеспечивают протекание в почве процессов, влияют на сообщества растительных и животных организмов, увеличивая их продуктивность, что в конечном итоге влияет на интенсивность почвообразования. Известно, что при повышении температуры на 10 о С скорость химических реакций увеличивается в 2–4 раза (правило Вант-Гоффа) (табл. 2.1.).

Таблица 2.1. Суммы активных температур в различных географических поясах

*Сумма активных температур – показатель, характеризующий количество тепла и выражающийся суммой средних суточных температур воздуха или почвы, превышающий определённый порог: 0, 5, 10 о С или биологический минимум температуры, необходимой для развития растения. Например, потребность некоторых культур в тепле: яровая пшеница 1200–1700; овёс –1000÷1600; просо – 1410÷1950; гречиха – 1200÷1400; кукуруза – 1100÷2900; картофель – 1200÷1800.

Водный режим географических поясов определяют по отношению среднегодовой суммы осадков к годовой испаряемости – так называемый коэффициент увлажнения (КУ) Г.Н. Высоцкого-Н.Н. Иванова. Он является наиболее объективным показателем атмосферного увлажнения. При КУ >1 увлажнение избыточное (наблюдается в высоких широтах – примерно к северу и к югу от 50-й параллели), а при КУ<1 – недостаточное увлажнение (например, в пустынях КУ практически приближается к нулю).

Рельеф определяется характером чередования пониженных и повышенных участков суши. Различают три вида рельефа: микрорельеф (колебания высот до нескольких метров); мезорельеф (колебания высот до нескольких десятков метров); макрорельеф (колебания высот от нескольких десятков до нескольких сот метров). Влияние рельефа связано с количеством поступающего на поверхность почвы света, тепла и влаги. На степень освещения и нагрева почв влияет угол уклона рельефа, экспозиция уклона, крутизна (на южном склоне больше тепла, чем на северном). Рельеф перераспределяет полученную из атмосферы воду. Больше всего воды поступает в низинную часть рельефа. Все поднятия на земле – положительные элементы рельефа, на них меньше всего влаги. Обычно сверху находится грубая механическая порода (валуны, камень, гравий), снизу более мелкий и тонкий механический состав (суглинки, лёсы). Положительные элементы рельефа не участвуют в процессах почвообразования путём грунтовых вод, а отрицательные участвуют. Рельеф оказывает влияние на климатические условия, а соответственно на жизнь растений, животных, микроорганизмов, на перераспределение тепла и влаги, что сказывается на процессах почвообразования в целом. Кроме этого рельеф обусловливает перемещение почвенных масс по склону в результате эрозионных и аккумулятивных процессов.

Функции растительных и живых организмов в почвообразовании весьма разнообразны. Почвообразование является биогенным процессом, и оно начинается с момента появления растений и живых организмов на массивно-кристаллических или осадочных породах. Растительные и живые организмы являются единственным источником органического вещества, которое служит материалом для образования почвенного гумуса. Другая важная функция организмов базируется на способности живого вещества к избирательному поглощению элементов из почв. Благодаря этому свойству организмы в существенной степени определяют химический состав почв.На рис. 2.2. представлены растительные и живые организмы, без участия которых невозможен почвообразовательный процесс.

Зеленые низшие и высшие растения используют в процессе роста радиационную энергию Солнца, вовлекая в биологический круговорот огромное количество химических элементов, ежегодно формируя около 233 млрд. т органического вещества на поверхности и внутри почвы. Корни растений чисто механически разрыхляют почву, увеличивая водо- и воздухопроницаемость пород, изменяют своими выделениями свойства материнских пород, что способствует развитию микроорганизмов.

Микроорганизмы за счет выделяемых ими ферментов разлагают органические вещества и образуют органо-минеральные соединения – гумус. По данным Е.Н. Мишустина (1987) количество микроорганизмов колеблется от нескольких сотен в 1 г дерново-подзолистых почв до 3 миллиардов в черноземных почвах. Масса микроорганизмов может составлять от 3 до 8 т/га в черноземных почвах.

Грибы разлагают клетчатку, лигнин и другие органические вещества почвы и также способствуют образованию гумуса.

Дождевые черви (живут на глубинах до 12 м), проделывая ходы в почве, рыхлят и аэрируют ее, что способствует развитию корневой системы растений, кроме того, перерабатывая органические остатки, образуют гумус. За один год черви, живущие на 1 га способны переработать до 100 т органических остатков и перемешать ~120 т земли.

Насекомые и животные также активно разрушают органическое вещество, минерализуют его и, тем самым, выступают посредниками в обмене между почвой, атмосферой, обеспечивая круговорот элементов питания.

Земное тяготение. А.А. Роде и В.Н. Смирнов считают гравитационное поле Земли фактором, который определяет нисходящий процесс передвижения жидких и твердых веществ.

Время . Возраст почв исчисляется с начала почвообразовательного процесса. Почва – природное, постоянно изменяющееся природное тело. Считается, что тот вид, который сегодня имеют все существующие на Земле почвы, представляет собой лишь одну из стадий в длительной и непрерывной цепи их эволюции, а отдельные теперешние почвенные образования, в прошлом представляли другие формы и в будущем могут подвергнуться существенным превращениям даже без резких изменений внешних условий.

Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютным возрастом почв называют промежуток времени, прошедшей с момента возникновения почвы до нынешней стадии ее развития. Почва возникла тогда, когда материнская порода вышла на дневную поверхность и стала подвергаться процессам почвообразования. Например, в Северной Европе процесс современного почвообразования стал развиваться после окончания последнего ледникового периода.

Однако в пределах разных частей суши, которые одновременно освободились от водного или ледникового покрова, почвы далеко не всегда будут иметь в каждый данный момент одну и ту же стадию своего развития. Причиной этого могут быть различия в составе почвообразующих пород, в рельефе, растительности и других обстоятельствах. Относительным возрастом почв называют различие в стадиях развития почв на одной общей территории, имеющей одинаковый абсолютный возраст.

Время развития зрелого почвенного профиля для разных условий – от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. (Согласно данным, Л. Александровского увеличение мощности гумусового горизонта до 15 см происходит приблизительно за 100 лет). Возраст территории вообще и почвы в частности, а также изменения условий почвообразования в процессе их эволюции оказывают существенное влияние на строение, свойства и состав почвы. При сходных географических условиях почвообразования почвы, имеющие неодинаковые возраст и историю, могут существенно различаться и принадлежать к разным классификационным группам.

Итак, можно констатировать, что все естественные факторы почвообразования взаимосвязаны и действуют одновременно, оказывая влияние не только на интенсивность биологического круговорота и почвообразования, но и друг на друга. Так, изменение микроклиматических условий может вы­звать смену растительного покрова и почв. Почвы в свою оче­редь могут оказать воздействие на смену растительности и из­менить микроклиматическую обстановку

Антропогенные (искусственные) факторы . Влияние хозяйственной деятельности человека на почвооб­разование проявляется в регулировании состава и характера растительности, изменении свойств самих почв и процессов, протекающих в них. На огромных лесных и сельскохозяйствен­ных территориях производят механизированную обработку почв, при которой уничтожается естественная растительность, эксплуатируются леса, проводятся мелиоративные работы, вно­сятся органические, бактериальные и минеральные удобрения. Происходит изменение естественных физических и химических свойств почв, приостанавливаются нежелательные для чело­века направления процессов почвообразования, изменяются биологические свойства. При увеличении, например, содержа­ния кальция (известковании) в почве становится больше орга­нического вещества, меняется реакция среды, возрастает коли­чество микроорганизмов и элементов питания; в результате повышается плодородие почвы. Осушение приостанавливает бо­лотный процесс, а орошение в засушливых районах создает условия для накопления органического вещества в почвах, по­вышая плодородие почв и урожай растений.

В результате хозяйственной деятельности человека изменя­ются характер и интенсивность биологического круговорота ве­ществ, почвы дополнительно получают органическое вещество и элементы питания, формируется мощный пахотный горизонт, создаются окультуренные почвы с повышенным плодородием. Различной хозяйственной деятельностью охвачено 500 млн. га земель. Однако применение неправильных приемов ведения хо­зяйства вызывает развитие неблагоприятных почвообразова­тельных процессов: заболачивания, засоления, разрушения ор­ганического вещества и потери элементов питания.

2.1.3. Стадии почвообразования и эволюция почв

Образование почв и, соответственно, биологического выветривания горных пород, началось с появлением жизни на Земле. А до этого происходили процессы физического и химического выветривания горных пород.

В процессе почвообразования каждая почва проходит ряд последовательных стадий, направление, длительность и интенсивность которых определяются конкретным набором факторов почвообразования в каждой конкретной точке Земли. Процесс почвообразования подразделяют на ряд стадий. Историческая реконструкция эволюции почв выглядит следующим образом.

I. Стадия начального или первичного почвообразования характеризуется тем, что в тонкой приповерхностной корочке поселились микроорганизмы, и начался почвообразовательный процесс. Свойства почвенного тела, характерные для развитых почв, еще не сформировались. Первыми на горных породах поселились бактерии и сине-зеленые водоросли. Затем – диатомовые водоросли и грибная микрофлора. Часть органических соединений вступала в реакцию с минеральными веществами с образованием органо-минеральных комплексов. Постепенно улучшались условия минерального питания живых организмов за счет повышения доступности минеральных элементов благодаря продолжающимся процессам выветривания и развивающейся поглотительной способности почв. Мощность почвенного профиля на начальной стадии образования невелика (обычно несколько сантиметров), а сам профиль слабо дифференцирован на горизонты и их число невелико. В слабой степени выражена аккумуляция биофильных элементов.

II. Стадия преобразования горных пород . В горных породах продолжало накапливаться органическое вещество, развивалась поглотительная способность. Благодаря увеличению степени рыхлости пород в них постоянно содержались воздух и вода. Это создавало условия для активного химического выветривания составляющих пород минералов; возросло количество и доступность живым организмам минеральных элементов; формировались водные растворы различного ионного состава, которые передвигались в толще рыхлых пород, вступая в химические реакции; изменился температурный режим рыхлых пород по сравнению с плотными породами и т.д. Рыхлые осадочные обломочные породы с дочетвертичными почвами в последний четвертичный геологический период подверглись очередному переотложению ледниками, ледниковыми, талыми и дождевыми водами, ветром, морем, реками. Образовались новые почвообразующие породы. Эта стадия продолжалась до формирования зрелой почвы с характерным для нее профилем и набором определенных свойств.

III. Завершающая стадия формирования . Перечислим основные изменения горных пород, на завершающем этапе их превращения в почву под влиянием агентов почвообразования:

Образование нового органического вещества (гумуса) в верхних слоях материнской породы;

Увеличилась концентрация биофильных элементов и их доступность растениям в верхних частях породы. Элементы включались в состав растений. В результате процессов жизни азотфиксирующих, нитрифицирующих и аммонифицирующих микроорганизмов в растениях произошло накопление соединений азота как источника питания растений. В почвах установился определенный пищевой режим благодаря биологическому (малому) круговороту веществ в системе почва → растения → животные организмы → почва. Однако из этого круговорота часть элементов ежегодно вовлекается в геологический (большой) круговорот веществ в природе;

Сформировалось важное свойство почв – поглотительная способность, которая определяется коллоидными свойствами органической и минеральной частей твердой фазы почв, ее пористостью, большой удельной поверхностью гранулометрических компонентов, реакционной химической способностью твердой фазы и почвенных растворов, особенностями усвоения элементов живыми организмами.

Установились реакция почв (кислая или щелочная), соотношение протекающих в почве окислительных и восстановительных растворов.

Установились водные, воздушные, тепловые свойства и режимы почв в соответствии с климатическими условиями, гранулометрическим составом твердой фазы, ее плотностью, структурой и другими физическими свойствами.

Сформировались характеристичные микробиологические ценозы с различным соотношением групп микроорганизмов, численностью микрофлоры

В результате продуцирования и выделения в окружающую среду (в почву и атмосферу) растениями и микроорганизмами физиологически активных веществ, угнетающих или, напротив, способствующих росту, созреванию других растений и микроорганизмов, установился аллелопатический (от греч. allelon взаимно и pathos – страдание) режим. Первоначально аллелопатию считали исключительно отрицательным взаимодействием. Об этом свидетельствует и выбор термина, предложенного австрийским физиологом растений X. Молишем в 1937. Однако установлено, что летучие выделения ароматических трав благоприятно действуют на растущие рядом овощи: одуванчик выделяет большое количество газа этилена, ускоряющего созревание плодов, его соседство полезно яблоням и овощным культурам. Базилик душистый улучшает вкус томатов, а укроп – капусты. Шалфей, иссоп, петрушка, укроп, лаванда, чабер, чабрец, майоран, ромашка, кервель – хорошо действуют почти на все овощи. Яснотка белая (глухая крапива), валериана, тысячелистник делают овощные растения более здоровыми и устойчивыми к болезням.

Сформировался почвенный ферментативный комплекс; ферменты (энзимы) катализируют многие важнейшие почвенные биохимические реакции, в том числе процессы гумусообразования, превращения азот- и фосфорсодержащих органических соединений, веществ углеводного характера и др.

На последней стадии формирования почва приходит в состояние равновесия с комплексом факторов почвообразования. Продолжительность этой стадии может быть неопределенно долгой. В стадии равновесия поддерживается более или менее постоянное динамическое равновесие между почвой и средой, т.е. существующими факторами почвообразования.

Рисунок 2.3. Общие представление о процессах почвообразования.

Существует и другая историческая реконструкция стадий почвообразования:

I – cтадия начального почвообразования . Обычно весьма длительна. Начальное почвообразование сменяется стадией развития почвы.

II – cтадия развития почвы протекает с нарастающей интенсивностью, охватывая все большую толщу почвообразующей породы. К концу этой стадии формируется зрелая почва с характерным для нее профилем и комплексом свойств. Процесс развития почв постепенно замедляется и приходит к некоторому равновесному состоянию, когда комплекс факторов почвообразования и свойства почв соответствуют друг другу и находятся в динамическом равновесии.

III – cтадия динамического равновесия называется климаксной и может длиться неопределенно долго. На каком-то этапе климаксная стадия сменяется эволюцией почвы.

IV – cтадия эволюции почвы наступает либо в результате саморазвития экосистемы, в которую она входит в качестве одного из компонентов, либо в результате изменения одного или нескольких факторов почвообразования – климата, растительности, характера грунтового увлажнения, под влиянием распашки территории, орошения или осушения и т.д. Стадия эволюции почвы может быть сопоставлена со стадиями развития и ведет к новому климаксному состоянию. При этом образуется новая почва с новым профилем и новым набором характеристик.

Примеры эволюции одних типов почв в другие многочисленны. Например, формирование луговых почв из болотных при обсыхании территории; формировании каштановых или черноземных почв при остепнении луговых почв и т.д. В этом случае почва образуется не непосредственно из почвообразующей породы, а из предшествовавшего вида почвы. Циклов почвообразования на одном и том же субстрате может быть несколько. Подобные почвы называют полигенетическими. В профиле полигенетических почв обычны унаследованные реликтовые черты и другие признаки, не связанные с современным этапом почвообразования. Эволюция почв может идти в разных направлениях: по пути нарастания мощности почвы или по пути ее уменьшения, по пути засоления или рассоления, по пути деградации почвенного плодородия или его нарастания.

Процессы почвообразования можно рассматривать как совокупность циркуляционных явлений превращений и перемещения вещества и энергии при взаимодействии большого геологического и малого биологического круговоротов в пределах педосферы Земли (от греч. педон – почва ) – синоним почвенного покрова ввел С.А. Захаров. На рис. 2.4. показано место педосферы среди других природных сфер.

Рисунок 2.4. Взаимоотношение сфер и положение педосферы (почв) среди других природных тел.

2.1.2. Элементарные почвообразовательные процессы

Почвообразовательный процесс на поверхности земли протекает под влиянием огромного разнообразия сочетаний факторов почвообразования, что приводит к разнообразию типов почвообразования и соответствующих им почв. В то же время в различных почвах повторяются одни и те же процессы, однокачественные по существу, но различающиеся по интенсивности и в деталях своего проявления. Примером таких процессов может служить накопление в почве гумуса (гумусонакопление), проявляющееся во всех почвах, хотя и на разных качественном и количественном уровнях. Другим примером может служить процесс рассоления – вынос нисходящими токами воды легкорастворимых солей из профиля изначально засоленной почвы. Важно подчеркнуть, что эти процессы являются специфическими почвенными процессами.

Такие общие для разных типов почвообразования процессы получили название элементарных почвообразовательных процессов . Эти процессы являются довольно сложными по своей природе, и понятие «элементарный» не следует трактовать буквально. Список этих процессов в настоящее время нельзя считать завершенным, как нельзя считать полностью установленными методологию и критерии их выделения. Однако сам принцип расчленения общего процесса почвообразования на составляющие является вполне правомерным и перспективным. В настоящее время выделено несколько десятков элементарных почвообразовательных процессов. Основные из них представлена ниже.

1. Биогенно-аккумулятивные процессы–процессы, протекающие в почве под непосредственным влиянием живых организмов, их остатков и их продуктов жизнедеятельности (подстилкообразование, торфообразование, гумусообразование, гумусонакопление).

2. Гидрогенно-аккумулятивные процессы –процессы, связанные с современным или прошлым влиянием грунтовых вод на почвообразование (засоление, загипсовывание, окарбоначивание (обызвесткование), оруднение, окремнение, латеритизация, плинтификация, олуговение, тирсификация, кольматаж).

3. Элювиальные процессы–процессы, связанные с разрушением или преобразованием почвенного материала в элювиальном горизонте с выносом из него продуктов разрушения или трансформации нисходящими потоками воды либо латеральными (боковыми). В результате этого элювиальный горизонт становится обедненными теми или иными соединениями и относительно обогащенными оставшимися на месте соединениями или минералами (выщелачивание, оподзоливание, лессовирование, псевдооподзоливание, псевдооглеение, осолодение, сегрегация, отбеливание, ферролиз, элювиально-гумусовый процесс, Al-Fe-гумусовый процесс, коркообразование).

4. Иллювиально-аккумулятивные процессы–процессы аккумуляции веществ в средней или нижней части профиля элювиально-дифференцированных почв. Включают в себя процессы отложения, трансформации и закрепления вынесенных из элювиального горизонта соединений. Каждому элювиальному процессу может соответствовать свой иллювиальный процесс, если элювиирование не идет за пределы почвенного профиля. (Глинисто-иллювиальный процесс, гумусо-иллювиальный процесс, железисто-иллювиальный процесс, алюмогумусо-иллювиальный процесс, железистогумусо-иллювиальный процесс, Al-Fe-гумусоилювиальный процесс, подзолисто-иллювиальный процесс, карбонатно-иллювиальный процесс, солонцово-иллювиальный процесс).

5. Метаморфические процессы–процессы трансформации породообразующих минералов in situ без элювиально-иллювиального перераспределения компонентов в почвенном профиле (сиаллитизация (оглинивание), монтмориллонитизация, гумуссиаллитизация, ферраллитизация, ферсиаллитизация, рубефикация (ферритизация), ожелезнение, оглеение, оливизация, слитизация, оструктуривание, отвердевание, мраморизация).

6. Педотурбационные процессы (педотурбации ) – группа процессов механического перемешивания почвенной массы под влиянием разнообразных факторов и сил (самомульчирование, растрескивание, криотурбация, вспучивание, пучение, биотурбация, ветровальная педотурбация, гильгаиобразование, агротурбация).

7 . Деструктивные процессы –процессы, ведущие к разрушению почвы как природного тела и в конечном итоге к уничтожению ее (эрозия, дефляция, стаскивание, погребение).

Не будь почвы, человек бы не смог наслаждаться вкусными фруктами и спасаться от жары в тени высоких деревьев. Поэтому нужно беречь ее от вымывания, чтобы в последствии не остаться совсем без нее.

Как образуется почва

Процесс образования почвы на земной поверхности проходит вследствие взаимодействия органической и неорганической природы. Образуется она очень медленно. Вначале происходит поселение на горных породах различных организмов, а окончательно почва сформировывается через тысячи лет. Как правило, за сто лет, мощность почвы вырастает лишь на 0,5-2 см. Она состоит из жидких, твердых, газообразных компонентов, а также живых организмов. В ее твердую часть входят минеральные и гумусовые вещества. Жидкую - вода с органическими и минеральными соединениями. Газообразная составляющая или почвенный воздух заполняет в ней поры и пустоты. Почвенные живые организмы являются частью почвы, которая достаточно активно участвует в процессе ее формирования. В процессе формирования почвы, активное участие принимают выветривание, процессы формирования гумуса, передвижения различных органических и минеральных соединений. Они определяют образование в ней нескольких слоев, так называемых почвенных горизонтов. В сформированной почве ученые выделяют 3 горизонта: верхний – гумусовый, горизонт вымывания и горизонт вливания.

Факторы образования почвы

Также стоит отметить и факторы образования почвы, среди которых можно выделить длительность почвообразовательных процессов и человеческую деятельность. Если минеральный компонент почвы составляют частицы песка, глины, щебня, ила, то поставщиком органического вещества для нее служат растения, которые разлагаются и преобразуются в гумус животными и почвенными микроорганизмами.

Виды почв

В зависимости от климата и других факторов, можно разделить почвы на несколько видов: подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и черноземов. Условия образования подзолистых почв зависят от обилия атмосферных осадков, в то время как дерново-подзолистые, образуются благодаря гумусовой подстилке. Чернозем образовался на глинах под разнотравной растительностью. Теперь вы знаете, как образуется почва, и будет бережнее относиться к ней.

На этом уроке вы узнаете, как образуется верхний плодородный слой - почва. Узнаете об особенностях почвы и её обитателей.

Тема: Взаимосвязь неживой и живой природы

Урок: Как образуется почва

Наш урок будет посвящен почве и её образованию. И высокое дерево, и маленькая травинка укрепились своими корнями в земле, вернее в её верхнем слое, который называется почвой.

А как же образовалась почва? Основа образования почвы - горные породы Земли. Дно водоёмов, равнины, горы сложены из горных пород, которые в течение миллионов лет разрушались под воздействием солнечного тепла, воды, воздуха и живых организмов. Мельчайшие частицы горных пород скапливаются в трещинах скал, скатываются вместе с потоками воды в низкие места. В трещины легко проникают вода, воздух, бактерии, мелкие животные и семена растений. В результате на камнях прорастают пучки трав, мелкие кустарники и даже деревья. Корни растений продолжают расширять трещины, разрушая породы.

Рис. 2. Проросшие растения на камне ()

Проходят годы, образование почвы - процесс очень длительный. Через тысячу лет у подножия скал из остатков растений образуется почва. Это верхний плодородный слой земли толщиной до 2 см. На мягком вулканическом пепле этот процесс происходит быстро, всего за 50-60 лет. Животные принимают участие в образовании почвы. Они рыхлят породу, смешивают её с полусгнившими корнями растений, а когда гибнут, сами становятся её частицами. Итак, образование почвы происходит в результате разрушения горных пород под воздействием всех компонентов природы: солнечного тепла, воды, воздуха, живых организмов. Только все части природы, действуя друг на друга, образуют почву. Нет горных пород и живых организмов - не будет и почвы. Нет воды и воздуха - почва не образуется.

Давайте вспомним прогулку в осенний лес. Сможете доказать на основе своих наблюдений, что почва связывает в единое целое неживую и живую природу?

Сухие листья, хвоинки, травы, веточки деревьев падают на землю и скапливаются в самом верхнем её слое. Под опавшими листьями и ветками находятся песок и глина, мелкие камешки, останки животных и растений, перегной, а это относится к неживой природе. Всё это скоплено корнями растений, ведь каждое растение берёт из почвы питательные вещества. В почве всегда присутствуют бактерии, грибы, мелкие животные, а это относится к живой природе. Кто берёт из почвы питательные вещества, мы знаем. А кто же их вновь пополняет? Ведь если запасы не пополнять, то почва быстро оскудеет. Животные почвы прокладывают в ней ходы, куда попадает вода и воздух, они перемешивают почву, измельчают остатки растений, а бактерии, которые всегда живут в почве, превращают эти остатки в перегной.

Листья и травы разлагаются в почве сравнительно быстро. Всего через полгода они превращаются в прекрасные удобрения. Таким образом, питательные вещества постоянно возвращаются в почву и вновь расходуются растениями. Происходит почвенный круговорот. Почва связывает в единое целое неживую и живую природу.

А каких животных можно увидеть в почве? В лесной подстилке замерла божья коровка, что-то перетаскивают в свои подземные жилища муравьи, а вот кроты и дождевые черви проводят в почве всю свою жизнь.

А земляной шмель только зимует. Лягушки и улитки прячутся в почве от дневной жары, а майские жуки откладывают яйца, из которых появляются их потомства.

Жуки проникают в почву на глубину до 2 метров, муравьи - до 3 метров. Кроты - до 5 метров, а дождевые черви - до 8 метров.

Кроты приносят очень большую пользу почве, прокладывая глубокие ходы, кроты выбрасывают землю на поверхность, а эта земля в полтора раз богаче кальцием, магнием, железом и другими питательными веществами.

Учёные подсчитали, что в березовом лесу кроты поднимают из глубины на поверхность такой обогащённой земли до 10 тонн на гектар. Получается, что большую часть берёзового леса удобряют кроты. А ещё в небольших кучках в земле, кротовинах, скапливается вода, которая увлажняет почву.

Чем же питаются животные почвы? Они питаются остатками живых организмов, корнями растений и другими мелкими животными. Корни одуванчиков грызут личинки майских жуков, а личинками любят лакомиться кроты. Крот, наевшись, отправляется спать, и спит часа 4, проснувшись, он немедленно отправляется искать себе пищу. Делая глубокие ходы, крот постоянно натыкается на вредных насекомых и их личинок. За сутки крот съедает столько, сколько весит сам и даже больше. Голодать крот не может, 17-18 часов без еды для него губительны. Вот поэтому зимой кроты не могут залечь в спячку.

Между растениями и животными почвы существует пищевая зависимость: корень одуванчика - личинка - крот. Не будет одуванчика - погибнут личинки, не будут личинок - будут голодать кроты. Поэтому ученые считают, что все живые организмы связаны между собой цепями питания. Пищевая цепь показывает, кто кого ест. Между обитателями почвы существую очень много цепей питания, но в каждой такой цепи, первое звено - это растение. Ведь только оно способно на свету образовывать питательные вещества из углекислого газа и воды с растворёнными в ней минеральными солями. Второе звено - растительноядные животные, третье звено - хищные и всеядные животные. Когда хищные или всеядные животные погибают, то их останки становятся пищей для бактерий и других мелких животных.

Сегодня на уроке вы узнали о том, что почва - это единство живой и неживой природы, как образуется почва, и какие существуют цепи питания.

1. Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
2. Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
3. Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.

1. Энциклопедия Кругосвет ().
   
2. Энциклопедия животного мира ().
   
3. Наука и жизнь ().
   

1. Что такое почва?
2. Какие животные обитают в почве?
3. Может ли почва восстановиться?