Гидрологические функции почв. Влияние почвы на атмосферу и литосферу. Общебиосферные функции почвы

Для растений почва - механическая опора и среда разной плотности сложения и связности, где распространяется их корневая система. Такой же средой почва является и для макрофауны, либо обитающей в почве, либо устраивающей там свои жилища. Для мезофауны - это система пор и полостей, заполненных воздухом и почвенным раствором. По отношению к микроорганизмам почва представляет собой систему множества макро- и мезосред обитания с очень различными условиями.

2. Почва - среда обитания живых организмов и хранилище семян и других зачатков жизни (цисты, споры, коконы)

Почва является не только средой обитания живых организмов, но также хранилищем семян и других зачатков (цисты, споры, коконы). Семена некоторых видов растений могут сохраняться в почве в жизнеспособном состоянии многие десятки, а возможно даже сотни лет. С этим, в частности, связано быстрое зарастание вырубок при отсутствии значительного привноса семян со стороны.

Считается, что способность организмов и их зачатков сохраняться в течении долгого времени является одним из типов адаптации к окружающей среде - пассивной адаптации. Так, если жизненный цикл однолетних растений не превышает одного года, то в виде семян в состоянии ксеробиоза они могут сохраняться десятки и сотни лет. Сотни и даже тысячи лет в состоянии криоанабиоза сохраняются в вечномерзлотных почвогрунтах споры микроорганизмов.

3. Функция непосредственного источника и запасного фонда элементов питания, энергии и влаги

Важнейшая функция почвы в биогеоценозе - функция непосредственного источника и запасного фонда элементов питания, энергии и влаги.

В питании растений и создании биомассы главная роль принадлежит легкодоступному фонду питательных веществ. Он формируется за счет элементов, находящихся в растворенном и обменном состоянии, а также в составе легкоразлагаемого органического вещества, являющегося одновременно и легкодоступным источником энергии для биохимических процессов.

Наряду с этим значительная часть элементов минерального питания довольно прочно закреплена твердой фазой почвы в составе разнообразных аморфных и кристаллических соединений минеральной природы и консервативного органического вещества. Они, а также подвижные соединения, находящиеся в глубоких горизонтах почвы, формируют запасной фонд энергетического материала и элементов минерального питания. Именно этот фонд обеспечивает жизнедеятельность организмов при израсходовании наиболее легкодоступных питательных и энергетических запасов и является важнейшим фактором почвенного плодородия.

4. Физиологическая (активаторно-ингибиторная) и санитарно-защитная функции

В почве содержится широкий спектр соединений, являющихся метаболитами растений, микроорганизмов, животных и продуктами гумификации органических остатков: белки, витамины, ферменты, аминокислоты, сахара, спирты, низкомолекулярные органические кислоты, фенольные соединения и др. Многие из них являются физиологически активными по отношению к тем или иным представителям биоценоза и способны влиять на их жизнедеятельность.

Одни вещества, в том числе и гумусовые кислоты, стимулируют развитие растений и полезной микрофлоры, другие - выступают как ингибиторы организмов. В частности, во многом именно с накоплением в почве фитотоксичных веществ (колинов) связано явление почвоутомления. Оно выражается в устойчивом снижении биопродуктивности растений, не устраняемом оптимизацией питательного режима и других почвенных свойств. В яркой форме почвоутомление проявляется в агроценозах при монокультуре (клевер, люцерна, лен) или длительном возделывании группы близких культур.

Реальная оценка активаторно-ингибиторной функции почвы имеет важное практическое значение для регулирования состояния агроценозов, культивирование смешанных посевов и посадок, состоящих из растений, оказывающих взаимное положительное влияние друг на друга и другие приемы.

Санитарно-защитная. Данная функция обусловлена способностью почв нивелировать резкие колебания входных потоков вещества и энергии. Благодаря почвенному покрову сглаживаются большие перепады влажности и температуры в наземном ярусе биогеоценозов. Способность почвы впитывать и аккумулировать влагу с одной стороны предотвращает застаивание ее на поверхности при снеготаянии и ливнях, с другой - ослабляет чрезмерную сухость приземных слоев воздуха во время засух.

Трансформация лучистой энергии Солнца в тепловую, с последующей ее аккумуляцией за счет теплопоглотительной способности, имеет огромное значение для биоценозов особенно при неблагоприятных погодных условиях, в частности в зимний период.

Почвенному покрову принадлежит важная роль в деструкции продуктов метаболизма живых организмов, растительных и животных остатков ежегодно поступающих в наземную часть биогеоценоза. При этом благодаря своим свойствам, почва способна лимитировать развитие в ней патогенной микрофлоры и самоочищаться от болезнетворных микроорганизмов.

Не менее значимую роль играет почва в инактивации и деструкции загрязняющих веществ антропогенного происхождения - тяжелых металлов, пестицидов, нефтепродуктов, полициклических ароматических углеводородов, синтетических органических веществ и др. Эти вещества или переводятся в неактивное состояние за счет сорбции их органической и минеральной частью почвы, или подвергаются разложению отдельными представителями почвенной биоты. В результате существенно ограничивается или даже полностью устраняется негативное влияние антропогенных токсинов на биоценоз в целом. В инактивацию токсинов заметный вклад вносит буферность почвы, которая вообще имеет весьма большое значение для поддержания сложившихся условий почвенной среды и препятствует их резкому изменению под влиянием внешних факторов.

5. Сорбционная и информационная функции

Сорбционная. Большую роль в реализации почвой целого ряда биогеоценотических функций играют ее сорбционные свойства. Они обусловлены присущей большинству почв огромной активной поверхностью, составляющей многие десятки квадратных метров на 1 г мелкозема. Это позволяет ей поглощать и удерживать самые разнообразные вещества и соединения - газы, воду, ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, а также клетки микроорганизмов. Сорбционные процессы обеспечивают аккумуляцию в почве влаги, элементов питания, гумуса - важнейших факторов жизнедеятельности организмов. Благодаря наличию различных механизмов сорбции поглощаемые почвой вещества с разной силой удерживаются твердой фазой почвы, формируя запасные пулы, отличающиеся степенью подвижности и доступности почвенной биоте.

Хемосорбция и ионообменная сорбция играют большую роль в буферности почв. Благодаря им поддерживается определенная реакция среды, предотвращается появление в почвенном растворе соды, токсичных количеств алюминия и марганца, избыточных концентраций питательных веществ при внесении удобрений. Информационная. В наиболее общем виде информационная функция почвы обусловлена отражением в ее признаках и свойствах условий внешней среды (факторов почвообразования), как современных, так и существовавших в прошлом. На это указывал еще В.В. Докучаев, говоря о почве как о «зеркале» ландшафта.

Почва не может изменить свое местоположение и полностью зависит от внешней среды, которая испытывает определенные направленные изменения - так называемые вековые тренды (потепление или похолодание климата, тектоническое поднятие или опускание земной поверхности и т.д.). В соответствии с этими изменениями меняется и характер почвообразовательных процессов и, соответственно, свойства почв, вплоть до существенной трансформации их генетического профиля. Предыдущие периоды почвообразования сохраняются в «памяти» почв в виде остаточных реликтовых признаков и свойств. Такие реликтовые образования, сохранившиеся в профиле современных почв, в совокупности с изучением погребенных почв и палеоботаникой являются весьма ценными источниками информации для реконструкции эволюционных процессов, протекающих в биосфере.

Итак, совокупность функций почвенного покрова в биогеоценозе обеспечивает плодородие, необходимое для функционирования экосистемы. Однако, устойчивость к внешним воздействиям как природным, так и антропогенным почва сохраняет до определенного предела, после чего начинает утрачивать свои биогеоценотические функции. В естественных ландшафтах это может сопровождаться снижением биологической продуктивности и биоразнообразия экосистемы, вплоть до полной смены ее другим сообществом организмов. В агроценозах - невозможностью получения сельскохозяйственной продукции.

Размещено на Allbest.ru