Особенностями почвы как среды обитания являются. Общая характеристика почвенной среды. Почвенная среда обитания: характеристика

Наследственность и влияние среды обитания Каково соотношение врожденного и приобретенного в психике и поведении – вопрос не только биологии. Это вопрос вечный, поскольку ответ на него определяется мироощущением человека. (Именно – мироощущением, а не мировоззрением.

Вашему вниманию предлагается урок на тему «Среды обитания организмов. Знакомство с организмами сред обитания». Увлекательный рассказ погрузит вас в мир живых клеток. В ходе урока вы сможете узнать, какие среды обитания организмов находятся на нашей планете, познакомитесь с представителями живых организмов этих сред.

Тема: Жизнь на Земле.

Урок: Среды обитания организмов .

Знакомство с организмами различных сред обитания

Жизнь протекает на большом пространстве разнообразной поверхности земного шара.

Биосфера - это оболочка Земли, где существуют живые организмы.

Биосфера включает в себя:

Нижняя часть атмосферы (воздушная оболочка Земли)

Гидросфера (водная оболочка Земли)

Верхняя часть литосферы (твердая оболочка Земли)

Каждая из этих оболочек Земли имеет особые условия, создающие разные среды жизни. Различными условиями сред жизни порождается многообразие форм живых организмов.

Среды жизни на Земле. Рис. 1.

Рис. 1. Среды жизни на Земле

Выделяют следующие среды обитания на нашей планете:

Наземно-воздушную (рис. 2)

Почвенную

Организменную.

Рис. 2. Наземно-воздушная среда обитания

Жизнь в каждой среде имеет свои особенности. В наземно-воздушной среде достаточно кислорода и солнечного света. Но часто не хватает влаги. В связи с этим растения и животные засушливых мест обитания имеют специальные приспособления для добывания, запасания и экономичного расходования воды. В наземно-воздушной среде бывают значительные изменения температуры, особенно в районах с холодной зимой. В этих районах в течение года заметно меняется вся жизнь организма. Осенний листопад, отлет перелет птиц в теплые края, смена шерсти у зверей на более густую и теплую - все это приспособление живых существ к сезонным изменениям в природе. Для животных, обитающих в любой среде, важная проблема - это передвижение. В наземно-воздушной среде можно передвигаться по Земле и по воздуху. И животные этим пользуются. Ноги одних приспособлены к бегу: страус, гепард, зебра. Других - к прыжкам: кенгуру, тушканчик. Из каждых 100 обитающих в этой среде животных 75 умеют летать. Это большинство насекомых, птиц и некоторые звери, например, летучая мышь. (Рис. 3).

Рис. 3. Летучая мышь

Чемпион по скорости полета среди птиц - стриж. 120 км/ч - обычная для него скорость. Птички колибри взмахивают крыльями до 70 раз в секунду. Скорость полета у разных насекомых такова: у златоглазки - 2 км/ч, у комнатной мухи - 7 км/ч, у майского жука - 11 км/ч, у шмеля - 18 км/ч, а у бабочки-бражника - 54 км/ч. Наши летучие мыши невелики ростом. Но их родственники крыланы достигают в размахе крыльев 170 см.

Крупные кенгуру совершают прыжки до 9 метров.

Птиц от всех других существ отличает способность летать. К полету приспособлено все тело птицы. (Рис. 4). Передние конечности птиц превращены в крылья . Так что птицы стали двуногими. Оперенное крыло намного более приспособлено к полету, чем летательная перепонка летучих мышей. Поврежденное оперение крыла быстро восстанавливается. Удлинение крыла достигается за счет удлинения перьев, а не костей. Длинные тонкие кости летающих позвоночных могут легко ломаться.

Рис. 4. Скелет голубя

Как приспособление для полета на грудине птиц развился костный киль. Это опора для костных летательных мышц. Некоторые современные птицы лишены киля, но одновременно они утратили способность летать. Все лишние тяжести в строении птиц, мешающие полету, природа постаралась устранить. Максимальный вес всех крупных летающих птиц достигает 15-16 кг. А у нелетающих, например страусов, он может превышать 150 кг. Кости птиц в процессе эволюции становились полыми и легкими . При этом они сохранили прочность.

Первые птицы имели зубы, но затем тяжелая зубная система полностью исчезла . У птиц появился роговой клюв. Вообще полет - несравненно более скоростной способ передвижения, чем бег или плавание в воде. Но затраты энергии примерно вдвое выше, чем при беге и в 50 раз выше чем при плавании. Поэтому птицы должны поглощать довольно много пищи.

Полет, может быть:

Машущий

Парящий

Парящий полет в совершенстве освоили хищные птицы. (Рис. 5). Они используют теплые потоки воздуха, поднимающиеся от нагретой земли.

Рис. 5. Белоголовый сип

Рыбы и ракообразные дышат жабрами. Это специальные органы, которые извлекают из воды растворенный в ней кислород, необходимый для дыхания.

Лягушка, находясь под водой, дышит кожей. Освоившие воду млекопитающие дышат легкими, им необходимо периодически подниматься к поверхности воды для вдоха.

Подобным образом ведут себя и водные жуки, только у них, как и у других насекомых, не легкие, а особые дыхательные трубочки - трахеи.

Рис. 6. Форель

Одни организмы (форель) могут жить только в богатой кислородом воде. (Рис. 6). Сазан, карась, линь выдерживают недостаток кислорода. Зимой, когда многие водоемы скованы льдом, может наступить замор рыб, т. е. массовая гибель их от удушья. Чтобы кислород поступал в воду, во льду прорубают лунки. В водной среде меньше света, чем в наземно-воздушной. В океанах и морях на глубине 200 метров - царство сумерек, а еще ниже - вечная тьма. Соответственно, водные растения встречаются лишь там, где достаточно света. Глубже могут жить только животные. Глубоководные животные питаются падающими из верхних слоев мертвыми останками различных морских обитателей.

Особенность многих морских животных - это приспособление для плавания. У рыб, дельфинов и китов - это плавники. (Рис. 7), у тюленей и моржей - ласты. (Рис. 8). У бобров, выдр, водоплавающих птиц есть перепонки между пальцами. У жука плавунца есть плавательные ножки, похожие на весла.

Рис. 7. Дельфин

Рис. 8. Морж

Рис. 9. Почва

В водной среде воды всегда достаточно. Температура здесь меняется меньше, чем температура воздуха, а вот кислорода зачастую не хватает.

Почвенная среда - дом для множества бактерий и простейших. (Рис. 9). Здесь же располагаются грибницы грибов, корни растений. Заселили почву и самые разные животные: черви, насекомые, приспособленные к рытью звери, например, кроты. Обитатели почвы находят в ней необходимые для них условия: воздух, воду, пищу, минеральные соли. В почве меньше кислорода и больше углекислого газа, чем на свежем воздухе. А воды здесь бывает слишком много. Температура в почвенной среде более ровная, чем на поверхности. Свет в почву не проникает. Поэтому населяющие её животные обычно имеют очень маленькие глаза или вовсе лишены органов зрения. Выручает их обоняние и осязание.

Образование почвы началось только с появлением на Земле живых существ. С тех пор в течение миллионов лет идет непрерывный процесс её образования. Твердые горные породы в природе постоянно разрушаются. Получается рыхлый слой, состоящий из мелких камешков, песка, глины. В нем почти нет питательных веществ, необходимых для растений. Но все же неприхотливые растения и лишайники селятся здесь. Из их остатков под воздействием бактерий образуется перегной. Теперь в почве могут поселиться растения. Отмирая, они также дают перегной. Так постепенно почва превращается в среду для обитания. В почве селятся различные животные. Они повышают ее плодородие. Таким образом, почва не может появиться без живых существ. В то же время и растениям и животным необходима почва. Поэтому в природе все взаимосвязано.

1 см почвы образуется в природе за 250-300 лет, 20 см - за 5-6 тыс лет. Вот почему нельзя допускать разрушение и уничтожение почвы. Там, где люди уничтожили растения, почву размывает вода, выдувает сильный ветер. Почва многого боится, например, ядохимикатов. Если их вносить больше нормы, они накапливаются в ней, загрязняя её. В результате гибнут черви, микробы, бактерии, без которых почва теряет плодородие. Если в почву вносится слишком много удобрения или её слишком обильно поливают, в ней накапливается избыток солей. А это вредно для растений и для всего живого. Чтобы защитить почву, на полях необходимо сажать лесные полосы, правильно распахивать на склонах, а зимой проводить снегозадержание.

Рис. 10. Крот

Крот от рождения до смерти живет под землей, света белого не видит. Как землекоп, он не знает себе равных. (Рис. 10). Всё у него для рытья приспособлено наилучшим образом. Мех короткий и гладкий, чтобы не цепляться за землю. Глазки у крота крохотные, с маковое зернышко. Веки их плотно закрывают, когда это необходимо, а у некоторых кротов глаза и вовсе заросли кожей. Передние лапы у крота - настоящие лопаты. Кости на них плоские, а кисть вывернута так, чтобы удобней было рыть землю перед собой и отгребать её назад. За день он прорывает 20 новых ходов. Подземные лабиринты кротов могут простираться на огромные расстояния. Ходы у крота двух видов:

Гнездовые, в которых он отдыхает.

Кормовые, они располагаются недалеко от поверхности.

Чуткое обоняние подсказывает кроту, в каком направлении копать.

Строение тела крота, цокора и слепыша говорит о том, что все они обитатели почвенной среды. Передние ноги у крота и цокора - главный инструмент для рытья. Они плоские, как лопаты, с очень большими когтями. А у слепыша ноги обычные. Он вгрызается в почву мощными передними зубами. Тело у всех этих зверьков овальное, компактное, для более удобного перемещения по подземным ходам.

Рис. 11. Аскариды

1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - 240 с.: ил.

2. Бахчиева О.А., Ключникова Н.М., Пятунина С.К. и др. Природоведение 5. - М.: Учебная литература.

3. Еськов К.Ю. и др. Природоведение 5 / Под ред. Вахрушева А.А. - М.: Баласс.

1. Энциклопедия Вокруг света ().

2. Географический справочник ().

3. Факты о материке Австралия ().

1. Перечислите среды жизни на нашей планете.

2. Назовите животных почвенной среды обитания.

3. Как животные разных сред обитания приспособились к передвижению?

4. * Подготовьте небольшое сообщение об обитателях наземно-воздушной среды.

Почва представляет собой тонкий слой на поверхности суши, переработанный деятельности живых существ. Это трехфазная среда (почва, влага, воздух) Воздух в почвенных полостях всегда насыщен водяными парами, а состав его обогащен углекислым газом и обеднен кислородом. С другой стороны, соотношение воды и воздуха в почвах постоянно меняется в зависимости от погодных условий. Температурные колебания очень резки у поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной. Главная особенность почвенной среды - постоянное поступление органического вещества в основном за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы. Это ценный источник энергии для бактерий, грибов и многих животных, поэтому почва - самая насыщенная жизнью среда. Ее скрытый от глаз мир очень богат и разнообразен.

Обитатели почвенной среды - эдафобионты.

Организменная среда.

Организмы, населяющие живые существа - эндобионты.

Водная среда жизни. Все водные обитатели, несмотря на различия в образе жизни, должны быть приспособлены к главным особенностям своей среды. Эти особенности определяются, прежде всего, физическими свойствами воды: ее плотностью, теплопроводностью, способностью растворять соли и газы.

Плотность воды определяет ее значительную выталкивающую силу. Это значит, что в воде облегчается вес организмов и появляется возможность вести постоянную жизнь в водной толще, не опускаясь на дно. Множество видов, преимущественно мелких, неспособных к быстрому активному плаванию, как бы парят в воде, находясь в ней во взвешенном состоянии. Совокупность таких мелких водных обитателей получила название планктон. В состав планктона входят микроскопические водоросли, мелкие рачки, икра и личинки рыб, медузы и многие другие виды. Планктонные организмы переносятся течениями не в силах противостоять им. Наличие в воде планктона делает возможным фильтрационный тип питания, т. е. отцеживание, при помощи разных приспособлений, взвешенных в воде мелких организмов и пищевых частиц. Оно развито и у плавающих, и у сидячих донных животных, таких, как морские лилии, мидии, устрицы и другие. Сидячий образ жизни был бы невозможен у водных обитателей, если бы не было планктона, а он, в свою очередь, возможен только в среде с достаточной плотностью.

Плотность воды затрудняет активное передвижение в ней, поэтому быстро плавающие животные, такие, как рыбы, дельфины, кальмары, должны иметь сильную мускулатуру и обтекаемую форму тела. В связи с высокой плотностью воды давление с глубиной сильно растет. Глубоководные обитатели способны переносить давление, которое в тысячи раз выше, чем на поверхности суши.

Свет проникает в воду лишь на небольшую глубину, поэтому растительные организмы могут существовать только в верхних горизонтах водной толщи. Даже в самых чистых морях фотосинтез возможен лишь до глубин в 100-200 м. На больших глубинах растений нет, а глубоководные животные обитают в полном мраке.

Температурный режим в водоемах более мягок, чем на суше. Из-за высокой теплоемкости воды колебания температуры в ней сглажены, и водные обитатели не сталкиваются с необходимостью приспосабливаться к сильным морозам или сорокаградусной жаре. Только в горячих источниках температура воды может приближаться к точке кипения.

Одна из сложностей жизни водных обитателей - ограниченное количество кислорода. Его растворимость не очень велика и к тому же сильно уменьшается при загрязнении или нагревании воды. Поэтому в водоемах иногда бывают заморы - массовая гибель обитателей из-за нехватки кислорода, которая наступает по разным причинам.

Солевой состав среды также очень важен для водных организмов. Морские виды не могут жить в пресных водах, а пресноводные - в морях из-за нарушения работы клеток.

Наземно-воздушная среда жизни. Эта среда отличается другим набором особенностей. Она в целом более сложна и разнообразна, чем водная. В ней много кислорода, много света, более резкие изменения температуры во времени и в пространстве, значительно слабее перепады давления и часто возникает дефицит влаги. Хотя многие виды могут летать, а мелкие насекомые, пауки, микроорганизмы, семена и споры растений переносятся воздушными течениями, питание и размножение организмов происходит на поверхности земли или растений. В такой малоплотной среде, как воздух, организмам необходима опора. Поэтому у наземных растений развиты механические ткани, а у наземных животных сильнее, чем у водных, выражен внутренний или наружный скелет. Низкая плотность воздуха облегчает передвижение в нем.

Воздух - плохой проводник тепла. Этим облегчается возможность сохранения тепла, вырабатываемого внутри организмов, и поддержание постоянной температуры у теплокровных животных. Само развитие теплокровности стало возможным в наземной среде. Предки современных водных млекопитающих - китов, дельфинов, моржей, тюленей - когда-то жили на суше.

У наземных обитателей очень разнообразны приспособления, связанные с обеспечением себя водой, особенно в засушливых условиях. У растений это мощная корневая система, водонепроницаемый слой на поверхности листьев и стеблей, способность к регуляции испарения воды через устьица. У животных это также различные особенности строения тела и покровов, но, кроме того, поддержанию водного баланса способствует и соответствующее поведение. Они могут, например, совершать миграции к водопоям или активно избегать особо иссушающих условий. Некоторые животные могут жить всю жизнь вообще на сухом корме, как, например, тушканчики или всем известная платяная моль. В этом случае вода, необходимая организму, возникает за счет окисления составных частей пищи.

В жизни наземных организмов большую роль играют и многие другие экологические факторы, например состав воздуха, ветры, рельеф земной поверхности. Особо важны погода и климат. Обитатели наземно-воздушной среды должны быть приспособлены к климату той части Земли, где они живут, и переносить изменчивость погодных условий.

Почва как среда жизни. Почва представляет собой тонкий слой поверхности суши, переработанный деятельностью живых существ. Твердые частицы пронизаны в почве порами и полостями, заполненными частично водой, а частично воздухом, поэтому почву способны населять и мелкие водные организмы. Объем мелких полостей в почве - очень важная ее характеристика. В рыхлых почвах он может составлять до 70%, а в плотной - около 20%. В этих порах и полостях или на поверхности твердых частиц обитает огромное множество микроскопических существ: бактерий, грибов, простейших, круглых червей, членистоногих. Более крупные животные прокладывают в почве ходы сами. Вся почва пронизана корнями растений. Глубина почвы определяется глубиной проникновения корней и деятельностью роющих животных. Она составляет не более 1,5-2 м.

Воздух в почвенных полостях всегда насыщен водяными парами, а состав его обогащен углекислым газом и обеднен кислородом. Этим условия жизни в почве напоминают водную среду. С другой стороны, соотношение воды и воздуха в почвах постоянно меняется в зависимости от погодных условий. Температурные колебания очень резки у поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной.

Главная особенность почвенной среды - постоянное поступление органического вещества в основном за счет отмирающих корней растений и опадающей листвы. Это ценный источник энергии для бактерий, грибов и многих животных, поэтому почва - самая насыщенная жизнью среда. Ее скрытый от глаз мир очень богат и разнообразен.

По внешнему облику разных видов животных и растений можно понять, не только в какой среде они обитают, но и какой образ жизни в ней ведут.

Если перед нами четвероногое животное с сильно развитой мускулатурой бедер на задних конечностях и гораздо более слабой - на передних, которые к тому же и укорочены, с относительно короткой шеей и длинным хвостом, то мы с уверенностью можем сказать, что это - наземный прыгун, способный к быстрым и маневренным движениям, обитатель открытых пространств. Так выглядят и знаменитые австралийские кенгуру, и пустынные азиатские тушканчики, и африканские прыгунчики, и многие другие прыгающие млекопитающие - представители различных отрядов, живущие на разных континентах. Они обитают в степях, прериях, саваннах - там, где быстрое передвижение по земле - главное средство спасения от хищников. Длинный хвост служит балансиром при быстрых поворотах, иначе животные теряли бы равновесие.

Бедра сильно развиты на задних конечностях и у прыгающих насекомых - саранчи, кузнечиков, блох, жуков-листоблошек.

Компактное тело с коротким хвостом и короткими конечностями, из которых передние очень мощные и выглядят похожими на лопату или грабли, подслеповатые глаза, короткая шея и короткий, как бы подстриженный, мех говорят нам о том, что перед нами подземный зверек, роющий норы и галереи. Это может быть и лесной крот, и степной слепыш, и австралийский сумчатый крот, и многие другие млекопитающие, ведущие сходный образ жизни.

Роющие насекомые - медведки также отличаются компактным, коренастым телом и мощными передними конечностями, похожими на уменьшенный ковш бульдозера. По внешнему виду они напоминают маленького крота.

Все летающие виды имеют развитые широкие плоскости - крылья у птиц, летучих мышей, насекомых или расправляющиеся складки кожи по бокам тела, как у планирующих летяг или ящериц.

Организмы, расселяющиеся путем пассивного полета, с потоками воздуха, характеризуются мелкими размерами и очень разнообразной формой. Однако у всех есть одна общая черта - сильное развитие поверхности по сравнению с весом тела. Это достигается разными путями: за счет длинных волосков, щетинок, разнообразных выростов тела, его удлинения или уплощения, облегчения удельного веса. Так выглядят и мелкие насекомые, и плоды-летучки растений.

Внешнее сходство, возникающее у представителей разных неродственных групп и видов в результате сходного образа жизни, называют конвергенцией.

Она затрагивает преимущественно те органы, которые непосредственно взаимодействуют с внешней средой, и гораздо слабее проявляется в строении внутренних систем - пищеварительной, выделительной, нервной.

Форма растения определяет особенности его отношений с внешней средой, например способ перенесения холодного времени года. У деревьев и высоких кустарников самые высокие ветви.

Форма лианы - со слабым стволом, обвивающим другие растения, может быть как у древесных, так и у травянистых видов. К ним относятся виноград, хмель, луговая повилика, тропические лианы. Обвивая стволы и стебли прямостоячих видов, лиановидные растения выносят свои листья и цветки к свету.

В сходных климатических условиях на разных материках возникает сходный внешний облик растительности, которая состоит из различных, часто совершенно не родственных видов.

Внешнюю форму, отражающую способ взаимодействия со средой обитания, называют жизненной формой вида. Разные виды могут, иметь сходную жизненную форму, если ведут близкий образ жизни.

Жизненная форма вырабатывается в ходе вековой эволюции видов. Те виды, которые развиваются с метаморфозом, в течение жизненного цикла закономерно сменяют свою жизненную форму. Сравните, например, гусеницу и взрослую бабочку или лягушку и ее головастика. Некоторые растения могут принимать разную жизненную форму в зависимости от условий произрастания. Например, липа или черемуха могут быть и прямостоящим деревом, и кустом.

Сообщества растений и животных устойчивее и полноценнее, если они включают представителей разных жизненных форм. Это значит, что такое сообщество полнее использует ресурсы среды и имеет более разнообразные внутренние связи.

Состав жизненных форм организмов в сообществах служит как бы индикатором особенностей окружающей их среды и происходящих в ней изменений.

Инженеры, конструирующие летательные аппараты, внимательно изучают разные жизненные формы летающих насекомых. Созданы модели машин с машущим полетом, по принципу движения в воздухе двукрылых и перепончатокрылых. В современной технике сконструированы шагающие машины, а также роботы с рычажным и гидравлическим способом движения, как у животных разных жизненных форм. Такие машины способны передвигаться по крутым склонам и бездорожью.

Жизнь на Земле развивалась в условиях регулярной смены дня и ночи и чередования времен года из-за вращения планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца. Ритмика внешней среды создает периодичность, т. е. повторяемость условий в жизни большинства видов. Регулярно повторяются как критические, трудные для выживания периоды, так и благоприятные.

Приспособленность к периодическим изменениям внешней среды выражается у живых существ не только непосредственной реакцией на изменяющиеся факторы, но и в наследственно закрепленных внутренних ритмах.

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Общая характеристика почвы

2. Органическое вещество почвы

3. Влажность и аэрация

4. Экологические группы почвенных организмов

1. Общая характеристика почвы

Почва - важнейший компонент любой экологической системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ, в свою очередь составляющих основу пищевых цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы Земли, ее биосферу. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется наличием и состоянием земельных ресурсов, плодородием почв.

Между тем, за историческое время на нашей планете было утрачено до 20 млн. км 2 земель сельскохозяйственного назначения. На каждого жителя Земли нынче приходится в среднем всего 0,35- 0,37 га , тогда как в 70-х годах эта величина составляла 0,45- 0,50 га . Если современная ситуация не изменится, то через столетие, при таких темпах потерь, общая площадь угодий, пригодных для земледелия сократится с 3,2 до 1 млрд. га.

В.В. Докучаевым было выявлено 5 главных почвообразующих факторов:

1. климат;

2. материнская порода (геологическая основа);

3. топография (рельеф);

4. живые организмы;

5. время.

В настоящее время еще одним фактором почвообразования можно назвать деятельности человека.

Почвообразование начинается с первичной сукцессии, проявляющейся в физическом и химическом выветривании, ведущем к разрыхлению с поверхности материнских горных пород, таких как базальты, гнейсы, граниты, известняки, песчаники, сланцы. Этот слой выветривания постепенно заселяется микроорганизмами и лишайниками, которые преобразуют субстрат и обогащают его органическими веществами. В результате деятельности лишайников в первичной почве накапливаются важнейшие элементы питания растений, такие как фосфор, кальций, калий и другие. На этой первичной почве теперь могут поселиться растения и сформировать растительные сообщества, определяющие лицо биогеоценоза.

Постепенно в процесс почвообразования вовлекаются более глубокие слои земли. Поэтому большинство почв имеет более или менее выраженный слоистый профиль, разделяемый на почвенные горизонты. В почве поселяется комплекс почвенных организмов - эдафон : бактерии, грибы, насекомые, черви и роющие животные. Эдафон и растения участвуют в образовании почвенного детрита, который через свой организм пропускают детритофаги - черви и личинки насекомых.

Например, дождевые черви на гектаре земли за год перерабатывают около 50 т почвы.

При разложении растительного детрита образуются гуминовые вещества - слабые органические гуминовые и фульвокислоты - основа почвенного гумуса. Его содержание обеспечивает структурность почвы и доступность растениям минеральных элементов питания. Мощность богатого гумусом слоя определяет плодородие почвы.

В состав почвы входят 4 важных структурных компонента:

1. минеральная основа (50-60 % общего состава почвы);

2. органическое вещество (до 10 %);

3. воздух (15-20 %);

4. вода (25-35 %).

Минеральная основа – неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты различны по размерам (от валунов до песчинок и мельчайших частиц глины). Это скелетный материал почвы. Его разделяют на коллоидные частицы (меньше 1 мкм), мелкий грунт (меньше 2 мм) и крупные фрагменты. Механические и химические свойства почвы определяются мелкими частицами.

Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину в равном количестве.

В почве, как правило, выделяют 3 основных горизонта, различающихся по механическим и химическим свойствам:

1. Верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз.

2. Горизонт вымывания или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества.

3. Материнскую породу или горизонт (С), материал, который преобразуется в почву.

В пределах каждого слоя выделяют более дробные горизонты, различающиеся по своим свойствам.

Основными свойствами почвы как экологической среды являются ее физическая структура, механический и химический состав, кислотность, окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв. На Земле по распространенности ведущее положение занимают пять типологических групп почв:

1. почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы , характеризующиеся богатством минерального состава и большой подвижностью органики;

2. плодородные почвы саванн и степей - черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем;

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

4. относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, дерново-подзолистые, бурые и серые лесные почвы ;

5. мерзлотные почвы, обычно маломощные, подзолистые, болотные , глеевые , обедненные минеральными солями со слабо развитым гумусовым слоем.

По берегам рек встречаются пойменные почвы;

Отдельной группой стоят засоленные почвы: солончаки, солонцы и т.д. на которые приходится 25 % почв.

Солончаки – почвы постоянно сильно увлажненные солеными водами вплоть до поверхности, например, вокруг горько-соленых озер. Летом поверхность солончаков высыхает, покрываясь коркой соли.

Рис. Солончак

Солонцы – с поверхность не засолены, верхний слой выщелоченный, бесструктурный. Нижние горизонты уплотнены, насыщены ионами натрия, при высыхании растрескиваются на столбы, глыбы. Водный режим нестабильный – весной – застаивание влаги, летом – сильное пересыхание.

2. Органическое вещество почвы

Каждому типу почв соответствует определенный растительный, животный мир и совокупность бактерий – эдафон . Отмирающие или отмершие организмы накапливаются на поверхности и внутри почвы, образуя органическое вещество почвы, называемое гумусом . Процесс гумификации начинается с разрушения и измельчения органической массы позвоночными животными, а затем преобразуется грибами и бактериями. К таким животным относятся фитофаги , питающиеся тканями живых растений, сапрофаги , потребляющие мертвые вещества растений, некрофаги , питающиеся трупами животных, копрофаги , уничтожающие экскременты животных. Все они составляют сложную систему, получившую название сапрофильного комплекса животных .

Гумус различается по виду, форме и характеру составляющих его элементов, которые подразделяются на гуминовые и негуминовые вещества. Негуминовые вещества образуются из соединений, входящих в ткани растений и животных, например, белков и углеводов. При разложении данных веществ выделяется углекислый газ, вода, аммиак. Энергия, образующаяся при этом используется почвенными организмами. При этом происходит полная минерализация элементов питания. Гуминовые вещества в результате жизнедеятельности микроорганизмов перерабатываются в новые, обычно высокомолекулярные соединения – гуминовые кислоты или фульвокислоты .

Гумус подразделяется на питательный, который легко перерабатывается и служит источником питания микроорганизмов и устойчивый, который выполняет физические и химические функции, контролируя баланс питательного вещества, количество воды и воздуха в почве. Гумус плотно склеивает минеральные частицы почвы, улучшая ее структуру. Структура почв также зависит от количества соединений кальция. Выделяют следующие структуры почвы:

– мучнистую,

– пороховатую ,

– зернистую,

– ореховатую ,

– комковатую,

– глинистую.

Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость – удержанию воды почвой.

Главное свойство почвы – ее плодородие, т.е. способность обеспечивать растения водой, минеральными солями, воздухом. Мощность гумусового слоя определяет плодородие почвы.

3. Влажность и аэрация

Вода почвы подразделяется на :

– гравитационную,

– гигроскопическую,

– капиллярную,

– парообразную

Гравитационная вода – подвижная, является основной разновидностью подвижной воды, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, просачивается вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Растения легко усваивают ее.

Гигроскопическая вода в почве удерживается за счет водородных связей вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой, прочной связанной пленки. Высвобождается только при температуре 105 – 110 о С и практически недоступна для растений. Количество гигроскопической воды зависит от содержания в почве коллоидных частиц. В глинистых почвах ее до 15 %, в песчаных – 5 %.

По мере накопления количества гигроскопической воды она переходит в капиллярную , удерживающуюся в почве силами поверхностного натяжения. Капиллярная вода легко поднимается к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряется, свободно поглощается растениями.

Парообразная влага занимает все свободные от воды поры.

Существует постоянный обмен почвенных, грунтовых и поверхностных вод, меняющий свою интенсивность и направленность в зависимости от климата, сезонов.

Все поры, свободные от влаги заполнены воздухом. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Воздушный режим и режим влажности связан с количеством атмосферных осадков.

4. Экологические группы почвенных организмов

В среднем почва содержит 2-3 кг/м 2 живых растений и животных, или 20-30 т/га. При этом в умеренном поясе корни растений составляют 15 т/га, насекомые 1т, дождевые черви – 500кг, нематоды – 50кг, ракообразные – 40кг, улитки, слизни – 20кг, змеи, грызуны – 20гк, бактерии – 3т, грибы – 3т, актиномицеты – 1,5т, простейшие – 100кг, водоросли – 100кг.

Неоднородность почвы приводит к тому, что для разных организмов она выступает как разная среда. По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в 3 группы:

1. Геобионты – животные, постоянно обитающие в почве (дождевые черви, первично-бескрылые насекомые).

2. Геофиллы – животные, часть цикла которых обязательно проходит в почве (большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки).

3. Геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища (таракановые , многие полужесткокрылые , жесткокрылые, грызуны и др. млекопитающие).

В зависимости от размеров почвенных обитателей можно разделить на следующие группы.

1. Микробиотип , микробиота – почвенные микроорганизмы, основное звено детритной цепи, промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными. Это зеленые, сине-зеленые водоросли, бактерии, грибы, простейшие. Почва для них – система микроводоемов . Они живут в почвенных порах. Способны переносить промерзание почвы.

3. Макробиотип , макробиота – крупные почвенные животные, размером до 20мм (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и т.д.). п очва для них – плотная среда, оказывающая сильное механическое сопротивление при движении. Они передвигаются в почве расширяя естественные скважины путем раздвижения почвенных частиц либо роя новые ходы. В связи с этим у них выработались приспособления к рытью. Часто имеются специализированные органы дыхания. Также дышат через покровы тела. На зиму и в засушливый период перемещаются в глубокие почвенные слои.

4. Мегабиотип , мегабиота – крупные землерои , главным образом из числа млекопитающих. Многие из них проводят в почве всю жизнь (златокроты, слепушонки , цокоры , кроты Евразии, сумчатые кроты Австралии, слепыши и др.). Прокладывают в почве систему нор, ходов. У них недоразвиты глаза, компактное, вальковатое тело с короткой шеей, короткий густой мех, сильные компактные конечности, роющие конечности, крепкие когти.

5. Обитатели нор – барсуки, сурки, суслики, тушканчики и др. Кормятся на поверхности, размножаются, зимуют, отдыхают, спят, спасаются от опасности в почвенных норах. Строение характерно для наземных, однако имеют приспособления норных –к репкие когти, сильная мускулатура на передних конечностях, узкая голова, небольшие ушные раковины.

6. Псаммофилы – жители сыпучих песков. Имеют своеобразные конечности, нередко в форме «лыж», покрытых длинными волосками, роговыми выростами (тонкопалый суслик, гребнепалый тушканчик).

7. Галлофилы – жители засоленных почв. Имеют приспособления к защите от избытка солей: плотные покровы, приспособления для удаления солей из организма (личинки пустынных жуков-чернотелок).

8. Растения подразделяются на группы в зависимости от требовательности к плодородию почвы.

9. Эутотрофные или эвтрофные – растут на плодородных почвах.

10. Мезотрофные – менее требовательные к плодородию почвы.

11. Олиготрофные – довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ.

12. В зависимости от требовательности растений к отдельным микроэлементам почвы выделяют следующие группы.

13. Нитрофилы – требовательны к наличию в почве азота, поселяются там, где есть дополнительные источники азота – растения вырубок (малина, хмель, вьюнок), мусорные (крапива щирица, зонтичные), растения пастбищ.

14. Кальциефилы – требовательны к наличию в почве кальция, поселяются на карбонатных почвах (венерин башмачок, лиственница сибирская, бук, ясень).

15. Кальциефобы – растения, избегающие почв с большим содержанием кальция (сфагнумовые мхи, болотные, вересковые, береза бородавчатая, каштан).

16. В зависимости от требований к РН почвы все растения подразделяются на 3 группы.

17. Ацидофилы – растения, предпочитающие кислые почвы (вереск, белоус, щавель, щавелек малый).

18. Базифиллы – растения, предпочитающие щелочные почвы (мать-и-мачеха, горчица полевая).

19. Нейтрофилы – растения, предпочитающие нейтральные почвы (лисохвост луговой, овсяница луговая).

Растения, произрастающие на засоленных почвах называются галофиты( солерос европейский, сарсазан шишковатый), а растения не выдерживающие избыточного засоления – гликофиты . Галофиты имеют высокое осмотическое давление, позволяющее использовать почвенные растворы, способны выделять избыток солей через листья или накапливать их в своем организме.

Растения, адаптированные к сыпучим пескам называются псаммофиты . Они способны образовывать придаточные корни при засыпании их песком, на корнях образуются придаточные почки при их обнажении, часто имеют высокую скорость роста побегов, летучие семена, прочные покровы, имеют воздушные камеры, парашюты, пропеллеры – приспособления к незасыпанию песком. Иногда целое растение способно оторваться от грунта, высохнуть и вместе с семенами перенестись ветром в другое место. Всходы быстро прорастают, споря с барханом. Имеются приспособления к перенесению засухи – чехлы на корнях, опробковение корней, сильное развитие боковых корней, безлистные побеги, ксероморфную листву.

Растения, произрастающие на торфяных болотах, называются оксилофитами . Они приспособлены к высокой кислотности почвы, сильному увлажнению, анаэробным условиям (багульник, росянка, клюква).

Растения, обитающие на камнях, скалах, каменистых осыпях относятся к литофитам. Как правило, это первые поселенцы на скальных поверхностях: автотрофные водоросли, накипные лишайники, листовые лишайники, мхи, литофиты из высших растений. Их называют растениями щелей – хасмофитами . Например, камнеломка, можжевельник, сосна.