Круговорот веществ в природе

В процессе выветривания горные породы разрушаются, дробятся, а составляющие их минералы видоизменяются и растворяются. Осадками огромная масса взвешенного материала и растворимых веществ выносится из коры выветриванием и откладывается на дне морей и океанов, формируя осадочные породы. Пройдут целые геологические эпохи, пока осадочные породы выйдут на дневную поверхность и вновь подвергаются процессам выветривания, а содержащиеся в них вещества будут использованы растениями. Круговорот веществ, повторяющийся во времени через геологически продолжительное время, называется геологическим, или большим, круговоротом.

В современную геологическую эпоху на сушу в виде осадков выпадает 98 тыс. км³ воды, а испаряется 62 тыс. км³. Излишек воды в виде поверхностных, почвенных и грунтовых вод стекает в реки, моря и океаны, при этом к устьям рек выноситься более 17 мил. Тонн различного материала; грубых наносов, взвешенных частиц и растворимых веществ.

Эта масса откладывается на дне морей и океанов участвуя в формировании осадочных пород. При тектонических движениях земной коры эти породы могут выйти на поверхность и образовать сушу. То есть вынесенные с суши продукты выветривания пройдя длинный путь, со дна моря, как бы возвращаются снова на сушу. Под воздействием выветривания из этих пород будут высвобождаться элементы питания и использоваться поселившимися на рухляке горной породы живыми организмами. Одним из первых поселяются бактерии, водоросли, лишайники, мхи. Как следствие жизнедеятельности поселившихся на породе организмов происходит прогрессивное накопление органического вещества и биологически важных элементов пищи (Р, К, Са). На смену низшим происходят высшие растения. После отмирания растений в результате разложения органических остатков, часть элементов закрепляется в почве в виде гумусовых веществ, а часть их высвобождения в форме простых минеральных соединений и может вновь использоваться для питания других накоплений растений.

Ежегодно повторяющийся обмен веществ между каждым новым накоплением растений и формирующейся почвой называется малым или биологическим круговоротом. В результате его материнская порода приобретает новое качество – плодородие, которое свойственно только почве.

Особенно важная роль в биологическом круговороте принадлежит зеленым растениям. От их особенностей и физико-географических условий круговорот веществ протекает по разному, что проявляется в количественном и качественном различии синтезированного органического вещества.

Таким образом, малый биологический круговорот происходит между почвой, растениями, животными и микроорганизмами. Вырываемые организмами из большого, геологического круговорота элементы, надолго если не навсегда, поступают в биологический круговорот, который развивается в форме непрерывно расширяющейся спирали, сопровождая, и в тоже время обусловливая, развитие жизни на Земле. Расширение малого круговорота приводит ко все возрастающему накоплению в почве жизненно важных элементов, откладывающихся в форме органических и органоминеральных соединений перегноя.

3.2 Факторы почвообразования: климат, растительный и животный мир, рельеф, почвообразующие породы, возраст почв

Основы учения о факторах почвообразования заложены В.В. Докучаевым. Почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия:

Климата;

Растительности и животного мира;

Почвообразующих пород;

Рельефа местности;

Возраста страны

Климат - слагающие – температура, осадки, солнечная радиация, ветер.

Определенное сочетание температуры и увлажнения обуславливают тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры и фауны.

Обильные осадки глубоко промачивают почву и вымывают в нижние слои растворимые органические и минеральные соединения. Часть, которых, попадая в грунтовые воды, оказывается навсегда потерянными. В сухом климате грунтовые воды, оказывается навсегда потерянными. В сухом климате грунтовые воды с растворенными в них веществами могут достигать поверхности почв, вызывая засоление.

Количество поступающей на землю солнечной радиации, может ускорять или ослаблять течение химических и микробиологических процессов. Климат изменяется с географической широтой местности.

С этим связано и формирование разнообразных, но определенных для конкретных условий почв, располагающихся по земному шару в виде почвенно-климатических поясов.

На территории Российской Федерации выделены следующие климатические пояса: полярный (холодный), бореальный (умеренно-холодный), суббореальный (умеренный) и субтропический (умеренно теплый).

По условиям увлажнения осадками можно выделить зону избыточного увлажнения, достаточного, засушливую, полупустыни и пустыни. На почвообразование климат оказывает прямое и косвенное влияние. Прямое сказывается в непосредственном воздействии элементов климата (нагревание и охлаждение, увлажнение почвы влагой осадков и ее промачивание). Косвенное влияние проявляется через воздействие климата на раатительный и животный мир.

По условиям увлажнения осадками при почвенных исследованиях различают следующие группы климатов:

КУ – коэффициент увлажнения: отношение количества осадков к испаряемости с водной поверхности.

Растительный и животный мир – от него во многом зависит образование почвы и ее плодородие. Почву населяют и участвуют в почвообразовании 1) внешние зеленые растения 2)низшие растения (грибы, водоросли), беспозвоночные животные (моллюски, черви, насекомые) и высшие позвоночные животные 3) микроорганизмы. Их деятельность приводит к обогащению почвы органическим веществом, химическому и механическому воздействию на первое органическое вещество в процессе его разложения. В результате этой деятельности в почве аккумулируется органика и органо-минеральные соединения, деференцируются генетические горизонты, повышается плодородие почв.

Особенно велика роль растений (древесная, травянистая). Под хвойными лесами образуются оподзоленные почвы, под широколиственными – дерново-подзолистые, серые лесные. Травянистая растительность воздействует надземной подземной массой. Иногда последняя превосходит первую. Отмирающие корни – основной источник поступления в почву органического вещества. Почва обогащается азотом и др. биофильными элементами.

Растительные формации состоят из различных групп зеленых растений. В.Р. Вильямс выделил следующие типы растительных формаций:

1) деревянистая растительность хвойных и лиственных лесов

2) луговая травянистая растительность

3) степная травянистая растительность

4) пустынная растительность

Микроорганизмы (бактерии, грибы, водоросли, лишайники). Роль микроорганизмов заключается в разложении растительных остатков, образовании гумуса, разрушении первичных минералов.

Животный мир – в процессах почвообразования участвуют простейшие организмы, беспозвоночные и позвоночные. Огромное значение имеют дождевые черви, а также насекомые, которые рыхлят почву, улучшают физические и водные свойства.

Рельеф –это совокупность всех неровностей земной поверхности. Наука о рельефе, его происхождении и закономерностях развития называется геоморфологией. Рельеф тесно связан с геологическим строением земной коры, поверхностными и подземными водами, растительностью, почвой и др. элементами внешней среды. Рельеф относится к одному из факторов почвообразования.

Роль рельефа как фактора почвообразования заключается в перераспределении солнечной энергии и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов. От рельефа зависят водный, тепловой, питательный и солевой режимы.

Горный рельеф обуславливает вертикальную зональность почв. Это связано с тем, что с высотой понижается t⁰ и изменяется увлажнение.

От рельефа зависит перераспределение осадков. На ровных участках все атмосферные осадки остаются на месте – здесь формируются типичные зональные почвы. В понижениях скапливаются Н₂О и образуются гидроморфные почвы. На склонах вода стекает ручьями разрушает почву и образуются эродированные почвы.

Тепловой режим зависит от экспозиции склона. Южные склоны получают больше солнечного тепла, а северные – меньше. От этого зависит водный режим, характер и тип растительности. (пример с балками степной зоны).

Рельеф вида учитывается при организации полей севооборотов.