Эволюция почв

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра геоинженерии и кадастра

Контрольно-курсовая работа

по почвоведению

«Эволюция почв»

Выполнил студент: Кудинов М. В., гр. 321661

Проверил: доцент Семашко С.В.

Тула - 2007

Содержание

Содержание

Введение

Обзор изменений в почве

Возраст почв

Закономерности эволюции почв

Заключение

Список литературы

Введение

Проблему эволюции почв в условиях разновременных природных и антропогенных изменений географической среды изучали многие исследователи. Эта проблема является одной из наиболее актуальных в почвоведении и представляет значительный интерес для многих естественных и гуманитарных наук. Она имеет не только большое теоретическое, но и практическое значение.

Только на основе познания истории развития почв, изучения скорости их образования и эволюции можно получить целостное представление о современном состоянии и организации почвенного покрова, а также дать прогноз дальнейшего развития почв и ландшафтов.

Знания о скорости развития почв и процессах их трансформации под воздействием естественных и антропогенных факторов географической среды необходимы для получения более полного представления об экологической обстановке территорий. Велика роль почвенно-эволюционных исследований при проведении реконструкций изменений климата и растительности, решении проблем геоморфологии, других отраслей географии. Палеопочвенные данные применяются для восстановления условий обитания древнего и современного человека от самых ранних этапов его истории до новейшего времени, в исследованиях конкретных археологических объектов, в изучении истории городской и внегородской среды, а также в целях сохранения природного и культурного наследия.

Почвы претерпевают изменения разной амплитуды, разной временной и пространственной протяженности. Отрезки времени в десятки, сотни и тысячи лет необходимы для того, чтобы почвенный профиль появился в процессе развития из породы, достиг состояния зрелости, изменился под воздействием природных и антропогенных факторов. В ходе указанных процессов меняются такие важные признаки почв, как их генетический тип, основные морфологические, химические, физические свойства, плодородие, количество и качество содержащейся в них информации. Изменения претерпевают существенно различающиеся единицы почвенного пространства: профили, горизонты, морфоны, микроучастки почвенной массы, а так-же структуры почвенного покрова, почвенные зоны и педосфера в целом.

Изучению эволюции каждой из этих единиц соответствуют свои специфические методы исследования, которые постоянно совершенствуются.

В данной работе главное внимание уделяется проблемам современного этапа почвообразования, охватывающего голоцен: последние 10-12 тыс. лет истории природы Земли. Отметим, что такой возраст имеет почвенный покров умеренного пояса, в том числе Восточной Европы. В тропических широтах возраст современных почв может быть намного больше, однако и там голоценовые поверхности довольно распространены.

Обзор изменений в почве

Почвы являются динамичными системами, постоянно меняющимися и развивающимися в связи с изменениями географической среды. Эти изменения разнообразны и могут протекать на разных уровнях временной и пространственной организации почвенного покрова. Они могут быть исследованы на уровне почвенной зоны, профиля почв, отдельных его горизонтов и признаков или на уровне участка микростроения. Изменения на перечисленных уровнях происходят с разной скоростью. Существуют изменения почв, проходящие в течение веков и тысячелетий. Последние представляют собой основной объект исследования эволюционного почвоведения, научного направления, находящегося на стыке почвоведения и палеогеографии. Предметом исследования эволюционного почвоведения являются изменения почв (почвенных тел и покровов) и смены типов почвообразования, происходившие на протяжении геологической истории Земли. Отметим также, что эти изменения могут быть: локальными или глобальными; постепенными или быстрыми и даже катастрофическими; относительно слабыми или контрастными, в корне меняющими почву.

В почвах происходят изменения по трём направлениям:

1)эволюция - качественные необратимые изменения комплекса устойчивых свойств системы (инварианта);

2)динамика - количественные необратимые изменения в пределах инварианта (без существенного изменения качества);

3)функционирование системы - обратимые колебательные её изменения.

При изучении эволюции почв основное внимание уделяется комплексу устойчивых свойств, объединяемых понятием "почва-память". Вместе с тем, данный комплекс представляет собой арену для протекания быстрых процессов или процессов функционирования - "почва-момент". Эти процессы облика почв не меняют. Однако связанные с ними микроизменения, постепенно накапливаясь за многие годы, приводят к трансформациям, протекающим относительно медленно, но существенно меняющим комплекс устойчивых признаков почвы, по которым они классифицируются.

Эволюция почвы со сменой инварианта не исключает возможности обратной её эволюции к почти исходному состоянию (конечно не полностью тождественному).

В абиотический этап развития суши экзогенез предположительно проходил следующие стадии своего развития: агрессивного паро-газокислотного, восстановительно-углекислотного, окислительно-кислородного.

На стадии, протекавшей с силура до карбона, педогенез распространяется почти по всей суше и становится важнейшим экзогенным процессом Земли.

В процессе развития географической оболочки Земли почвенный покров все более усложнялся, появлялись новые типы почвообразования. Например, относительно недавно, в геологическом масштабе времени, появились степные ландшафты и соответствующие им черноземные и каштановые почвы. Наиболее молодыми считаются почвы тундровых ландшафтов.

Исследованиями во многих регионах мира выявлены серии погребенных почв в лёссах, вулканических пеплах и других отложениях. В течение плейстоцена на больших пространствах поверхности суши сменялись многие почвенные покровы. Они формировались на новых поверхностях, обновлявшихся в эпохи активной эрозии и седиментации.

Возраст почв

Выяснение возраста почв - необходимая основа для исследований развития почв, определения скоростей процессов, характерных времен, стадий почвообразования. Различают относительный, абсолютный, общий, частный, актуальный возраст, нуль момент почвообразования. Кроме того, в науках о Земле есть два существенно различающихся понимания возраста объектов, в том числе, почв:

1) возраст-продолжительность (длительность формирования почвы от нуль-момента до современности или до момента погребения) и

2)возраст-давность(определяется по положению в стратиграфической колонке).

Первое из них является основным в почвоведении, второе - в геологии. (Ниже рассматривается возраст-продолжительность).

Возраст почв мира различен в связи с разным временем образования исходных поверхностей, на которых они сформировались, а также в связи с действием разнообразных экзогенных процессов их омоложения. Возраст почв умеренных поясов, испытавших воздействия ледниковых и перигляциальных обстановок, значительно меньше возраста почв тропических и экваториальных регионов. Существенно различается возраст почв и внутри данных регионов.

Исследование их устойчивых (не подверженных диагенезу) свойств, а также датирование позволяет получать более достоверные реконструкции типа и условий почвообразования на конкретном хронологическом срезе.

Изучение хронорядов палеопочв (вертикальных и горизонтальных) дает возможность установить точные траектории эволюции почвообразования для отдельных разрезов и районов. На основе хронологических корреляций между почвами разных районов можно реконструировать историю почв обширных территорий. Кроме того, исследования палеопочв необходимо проводить параллельно с эволюционным анализом почвенного покрова, это позволяет более полно соотнести палеопочвенные данные с историей почв и ландшафтов. Без такой привязки к хронологической и палеогеографической шкалам обнаруживаемые признаки изменений педогенеза воспринимаются как случайные, лишь отчасти нарушающие статичную картину педогенеза.

Радиоуглеродное датирование подтверждает голоценовый возраст современных почв Восточной Европы. Возраст нижней части гумусового профиля чернозёмов часто достигает 6-7 тыс. лет, иногда 9,5-9,8 тыс. лет. При этом более древние датировки касаются южной части региона. Здесь формирование современных почв видимо началось раньше (на 2-3 тыс. лет). Возраст нижних горизонтов почв прерий Северной Америки тот же: 9 тыс. лет.

Голоценовый возраст имеют не только черноземы, но и подзолы, дерново-подзолистые и другие текстурно-дифференцированные почвы. Кроме того, по данным углеродного датирования в почвах Восточной Европы выделяются реликты доголоценового, преимущественно позднеледникового возраста. Они локально встречаются в нижней части современного профиля в виде погребенных гумусовых горизонтов, часто с явлениями криотурбации и представляют собой фрагменты кратковременно существовавших почвенных покровов позднеледниковья.

Закономерности эволюции почв

Основными независимыми факторами эволюции почв являются изменения климата и деятельность человека. Изменения климата - важнейший фактор эволюции почв и географической среды. Изменения биоты - также важный фактор, но в основном подчиненный воздействиям климата.

Деятельность человека характеризуется большим разнообразием прямых и косвенных воздействий на почвы и их антропогенных изменений. Косвенные воздействия (природные процессы, спровоцированные человеком) осуществляются через трансформацию биоты, процессы седиментации, эрозии.

Среди прямых воздействий наиболее распространены пахотные, а наиболее интенсивны воздействия на придорожные и городские почвы.

Отчасти независимый фактор эволюции почв - саморазвитие болот. Оно вызывает изменения почв или их превращение в "полупочвы" - мощные торфяники на обширных территориях. Рельеф и почвообразующие породы являются факторами дифференциации почвенного покрова в пространстве, но сами они генерируют изменения почв во времени лишь в редких случаях. Роль тектоники, как фактора эволюции почв, мала, так как скорости современных движений земной коры невелики. Они могли проявиться в тропических и экваториальных регионах, где возраст почв достигает сотен тысяч и миллионов лет. Сильнее на педогенез влияют процессы седиментации и денудации: эоловые, аллювиальные и др., в разной степени связанные с изменениями климата. Изменения уровня морей и озёр заметны в относительно узкой прибрежной полосе.

Почвы способны относительно быстро изменяться вследствие климатических, антропогенных и других воздействий, но в пределах определённых эволюционных рядов, рамки которых обусловлены в основном литологией и рельефом. Можно выделить ряды: 1)климатической эволюции суглинистых и песчаных почв;

2)пойменного педогенеза;

3) заболачивания;

4)исторической антропогенной эволюции;

5)агрогенной трансформации почв и их восстановления; эволюции городских почв.

Достаточно полно изучен ряд климатической эволюции суглинистых почв. Он соответствует зональному ряду: тундровые - подзолистые - дерново-подзолистые - серые лесные - чернозёмы - каштановые - бурые аридные почвы, то есть в процессе эволюции почвы могут переходить по ряду влево (напр., из чернозёмов могут образоваться серые лесные почвы). В большинстве случаев эти изменения были невелики, чаще всего почвы менялись на подтип.

Они были направлены в сторону почв, сформированных в более гумидных и холодных условиях среды. Направленность изменений почв в ряду исторической антропогенной эволюции была противоположной.

Явления эволюции почв могут быть соотнесены и с пространственным рядом песчаных почв: подзолы карликовые иллювиально-железистые подзолы иллювиально-железистые - дерновые песчаные почвы. Эволюция малоконтрастная, обратимая. Еще один эволюционный ряд может быть выделен для пойм: дерновые слоистые - дерновые (луговые) - автономные почвы. Эволюция контрастная, преимущественно необратимая.

За время голоцена переходы из песчаных почв в суглинистые невозможны. Но в тропических и субтропических регионах установлены случаи превращения грубых, скелетных почв в суглинисто-глинистые, в результате процессов выветривания. Для этого необходимы относительно стабильные условия педогенеза в течение сотен тысяч лет.

При колебаниях климата разной длительности и амплитуды и связанных с ними сменах растительности почвенные свойства изменяются дифференцированно. Более устойчивые свойства успевают отреагировать только на самые длительные воздействия факторов, подвижные испытывают неоднократные колебания. В итоге, по мере развития почвенного профиля в нем, помимо медленно изменяющихся свойств и частных профилей, периодически создаются и бесследно исчезают новые комбинации изменчивых почвенных признаков. Это явления динамики почв, почти полностью обратимые и занимающие промежуточное положение между процессами функционирования и эволюции. Так, облик современных почв окончательно сформировался в течение недолгих 700 лет похолодания и увлажнения климата времени "малого ледникового периода" XIII-XIX вв. В прошлом при наложении признаков почвообразования более засушливого этапа на комплекс признаков предшествующей гумидной стадии могли возникать иные сочетания признаков и горизонтов.

Развитие почв всегда проходит через ряд стадий. Причем стадии саморазвития характеризуются в основном постепенностью изменения профиля, но для стадий эволюции почв, как климатической, так и антропогенной, характерны периоды ускорения почвообразовательного процесса и относительной его стабилизации.

Почвы и почвенный покров Восточной Европы и всего умеренного пояса прошли ряд стадий развития, связанных со сменами климата и биоты. К ним, в первую очередь, относятся изменения почвенного профиля, касающиеся нормальной модели развития педогенеза.

Большую роль в начале и конце голоцена сыграли изменения интенсивности эрозионно-седиментационных процессов.

Существенные изменения почв и почвенного покрова проходили в раннем голоцене. В это время из пород, местами включавших слаборазвитые почвы, сформировались хорошо развитые почвы, близкие современным. Затем в течение термического максимума голоцена потенциал климата и биоты был выше, но поскольку почвенные профили были уже зрелыми, интенсивность изменения почв снизилась. Переход к позднему голоцену, характеризовавшийся одним или несколькими похолоданиями климата, отмечен некоторой интенсификацией процессов эволюции почв, имевшей региональные различия.

Заключение

эволюция почва антропогенный эрозионный

В заключение отметим, что исследования палеопочв голоцена имеют не только большое теоретическое, но и практическое значение. Палеопочвенные данные позволяют получать уникальные сведения по истории климата и ландшафтов. Очень велико значение почвенно-археологических исследований для реконструкции палеосреды древнего человека и сохранения культурного и природно-культурного наследия. Решение указанных практических задач возможно на основе развития теории генетического почвоведения и, в первую очередь, на основе комплексных междисциплинарных исследований по проблемам: эволюция почв и географическая среда; археологическое почвоведение.

Список литературы

1)Александровский А.Л. Эволюция почв и географическая среда / А.Л. Александровский, Е.И.Александровская ; Институт географии РАН. - М. : Наука, 2005. - 223 с.

2 )Величко А.А., Морозова Т.Д. Палеогеографические основы истории формирования современного почвенного покрова // Эволюция и возраст почв СССР. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1986.

3) Естественная и антропогенная эволюция почв. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1988.

4) Караваева Н. А. Заболачивание и эволюция почв. М.: Наука, 1982.

5) Толчельников Ю.С. Время и почвы // Изв. ВГО. 1986. Т. 119. вып. 1.

Размещено на Allbest.ru