загрузка...
загрузка...
На головну

Грунт як середовище життя

  1. A) Опис життя перших переселенців Миколою Михайловичем Пржевальським
  2. CLIPS як багатофункціональне середовище програмування (інженерії знань)
  3. I. Держава і право. Їх роль в житті суспільства.
  4. III. санітарно - освітній - формування здорового способу життя.
  5. XII. ДВИГУНИ ПСИХИЧЕСКОЙ ЖИТТЯ
  6. XIII. ЛІНІЯ ПРАГНЕННЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПСИХИЧЕСКОЙ ЖИТТЯ
  7. Акторство в життя

Загальна характеристика. Почва- основа природи суші. Можна до безкінечності дивуватися самому факту, що наша планета Земля єдина з відомих планет, яка має дивовижну родючу плівку - грунт. Як сталася грунт? На це питання вперше відповів великий російський вчений-енциклопедист М. В. Ломоносов в 1763 р в своєму знаменитому трактаті «Про шарах землі». Грунт, писав він, не первозданна матерія, а сталася вона «від согнітія тварин і рослинних тел ... довготою часу». В. В. Докучаєв (1846-1903) в класичних роботах про грунтах Росії вперше став розглядати грунт як динамічну, а не інертну середу. Він довів, що грунт не мертвий організм, а живий, населений численними організмами, вона складна за своїм складом. Їм було виявлено п'ять головних почвообразующих факторів, до яких відносяться клімат, материнська порода (геологічна основа), топографія (рельєф), живі організми і час.

Дуже складні хімічні, фізичні, фізико-хімічні та біологічні процеси протікають в поверхневому шарі гірських порід на шляху їх перетворення в грунт. Н. А. Качинський в своїй книзі «Грунт, її властивості і життя» (1975) дає наступне визначення ґрунту: «Під грунтом треба розуміти всі поверхневі шари гірських порід, перероблені і змінені спільним впливом клімату (світло, тепло, повітря, вода) , рослинних і тваринних організмів, а на окультурених територіях і діяльністю людини, здатні давати врожай. Та мінеральна порода, на якій грунт утворилася і яка як би народила грунт, називається материнською породою ».

За Г. Добровольському (1979), «грунтом слід називати поверхневий шар земної кулі, що володіє родючістю, що характеризується органо-мінеральним складом і спеціальним, тільки йому властивим профільним типом будови. Грунт виникла і розвивається в результаті сукупного впливу на гірські породи води, повітря, сонячної енергії, рослинних і тваринних організмів. Властивості грунту відображають місцеві особливості природних умов ». Таким чином, властивості грунту в своїй сукупності створюють певний екологічний режим її, основними показниками якого служать гидротермічні фактори і аерація.

До складу ґрунту входять чотири важливих структурних компоненти: мінеральна основа (зазвичай 50 - 60% загального складу грунту), органічна речовина (до 10%), повітря (15 -25%) і вода (25-35%).

мінеральна основа (Мінеральний скелет) грунту - це неорганічний компонент, який утворився з материнської породи в результаті її вивітрювання. Мінеральні фрагменти, що утворюють речовину грунтового скелета, різні - від валунів і каменів до піщаних крупинок і найдрібніших частинок глини. Структурний матеріал зазвичай довільно розділяють на невеликий грунт (частки менше 2 мм) і більші фрагменти. Частинки менше 1 мкм в діаметрі називають колоїдними. Механічні та хімічні властивості грунту в основному визначаються тими речовинами, які відносяться до дрібного грунту.

структура грунту визначається відносним вмістом в ній піску і глини. На рис. 5.37 зображений стандартний «трикутник грунтової структури» і вказані межі одинадцяти структурних класів.

Мал. 5.37. Трикутна діаграма класів грунтів (по Б. небілих 1993).

Ідеальна грунт повинна містити приблизно рівні кількості глини і піску з частинками проміжних розмірів. У цьому випадку утворюється пориста, крупитчатая структура, і грунт називається суглинками. Вони володіють перевагами двох крайніх типів грунтів і не мають їх недоліків. Середньо- і дрібноструктурні грунту (глини, суглинки, алеврити) зазвичай більш придатні для росту рослин завдяки вмісту в достатній кількості поживних речовин і здатності утримувати воду.

У грунті, як правило, виділяють три основних горизонту, що розрізняються за морфологічними і хімічними властивостями:

1. Верхній перегнійно-акумулятивний горизонт (А), в якому накопичується і перетворюється органічна речовина і з якого промивними водами частина з'єднань виноситься вниз.

2. Горизонт вимивання, або іллювіальний (В), де осідають і перетворюються вимиті зверху речовини. 3. материнську породу або горизонт (С), матеріал якої перетворюється в грунт. У межах кожного горизонту виділяють більш дробові шари, також сильно розрізняються за властивостями (рис. 5.38).

Мал. 5.38. Узагальнена схема грунтового профілю

Основні типи ґрунтів. До основних типів грунтів на території Росії відносяться чорноземи, підзолисті, дерновоподзолістиє, подзолисто-болотні, болотні, сірі лісостепові, заплавні, солончаки, солонці, солоди і ін.

хімізм грунтів частково визначається мінеральним скелетом, частково органічною речовиною, про який мова піде трохи нижче. Велика частина мінеральних компонентів представлена ??в грунті кристалічними структурами. Це стійкі продукти вивітрювання материнської породи. Пісок і алеврит складаються головним чином з кварцу (SiO2), Званого також кремнеземом. Кремнезем служить джерелом силікат-іонів (SiO44-), Які зазвичай з'єднуються з катіонами, особливо з катіонами алюмінію (Al3+) І заліза (Fe3+, Fe2+), І утворюють електронейтральні кристали. Силікати є переважаючими грунтовими мінералами.

Велику роль в утриманні води і поживних речовин відіграє особливо численна і важлива група мулистих мінералів. Більшість їх зустрічається у вигляді дрібних плоских кристалів, часто шестикутної форми, що утворюють у воді колоїдну суспензію. У зв'язку з дуже малими розмірами частинок грунтові колоїди мають величезну сумарну поверхню - на 1 см3 грунту близько 6 тис. м2, Або більше половини гектара. Цим пояснюється їх велика здатність до фізичної адсорбції - поглинання і утримання води, розчинених у ній поживних речовин на своїй поверхні. Фізична адсорбція визначає поглинальну здатність грунту. Дана частина грунту (колоїди і найтонші частки мулу) отримала назву грунтового яка поглинає комплексу.

Для грунту характерна биогенная акумуляція хімічних елементів під впливом рослинності, яка відсутня в корі вивітрювання. Рухливість ряду елементів фосфору, калію, кремнію та ін. В процесах вивітрювання і біогенної акумуляції різна. Хімізм ґрунтового розчину є для ґрунтових організмів екологічним фактором першорядної важливості. Так, на ріст рослин значно впливає реакція ґрунтового розчину (рН), пов'язана зі змістом в грунті кислот (вугільна кислота, фульвокислоти в глеево-підзолистих грунтах) або лугів (сода в солонцях). Реакція сильно залежить і від складу іонів, що входять в грунтовий поглинаючий комплекс. Велика кількість іонів водню або алюмінію викликає кислу реакцію, іонів натрію - лужну. Високою кислотністю відрізняються підзолисті і болотні грунти, лужністю - солонці. Чорноземи мають реакцію, близьку до нейтральної.

Для грунтового живлення рослин виключно важливий сольовий режим грунту, що характеризується змістом і доступністю в грунтовому розчині солей елементів, необхідних для життєдіяльності рослин (азоту, калію, фосфору, кальцію, сірки, заліза та ін.). Такі речовини, як залізо, алюміній, зазвичай містяться в грунті в достатній кількості для живлення рослин, інші - азот, фосфор, калій - споживаються рослинами в невеликих дозах, часто виявляються в недоліку. Для нормального перебігу багатьох фізіологічних процесів рослини істотне значення має забезпеченість грунту мікроелементами - міддю, бором, марганцем, цинком та ін. 25% всіх грунтів нашої планети в тій чи іншій мірі засолено. Надлишок солей в грунтовому розчині токсичний для більшості рослин. Найбільш шкідливі легкорозчинні солі, без праці проникають в цитоплазму: NaCl, MgCl2, CaCl2. Менш токсичні важкорозчинні солі: CaSO4, MgSO4, CaCO3.

Серед різних типів засолених грунтів основні - солончаки і солонці, що мають неоднаковий сольовий і водний режими. солончаки - це грунту, постійно і сильно зволожені солоними водами аж до поверхні, наприклад, навколо гірко-солоних озер. Концентрація солей в грунтовому розчині досягає декількох десятків відсотків. Іони натрію знаходяться не тільки в розчині, а й насичують колоїди грунтового яка поглинає комплексу. Влітку з поверхні солончаки висихають, припадаючи скоринкою солей. Солонці з поверхні не засолені, верхній шар вилужений, неструктурний. Нижні горизонти ущільнені і насичені іонами натрію, при висиханні розтріскуються на стовпи, брили і т. Д. Водний режим характеризується різкими змінами: навесні через водонепроникності часто спостерігається поверхневе застаивание вологи, влітку - сильне пересихання. Є ряд проміжних типів грунтів: солонмакуватими солонці, солонцюваті, со-лончаковатие і т. Д.

Органічне речовина грунту. Тварини і рослини, що мешкають на грунті і в грунті, постійно впливають на субстрат, забираючи у нього поживні речовини. Тому кожен раз порушується тільки що встановилося хімічна рівновага в грунті, відбувається подальше поглиблення процесів розкладання і вивітрювання.

З відмерлих рослин утворилася органічна субстанція потрапляє у вигляді осаду листя і хвої в грунт, переробляється мікроорганізмами і перетворюється безпосередньо або через тваринні організми в грунтовий гумус. Таким шляхом вона знову втягується в мінеральний або харчової круговорот і може бути в оновленому вигляді засвоєна рослинами.

Кожному типу грунтів відповідає певний тваринний світ і певна рослинність. Відмирають або вже відмерлі організми або їх частини накопичуються на поверхні і всередині грунту, утворюючи органічну речовину. Зібраний урожай в грунті організмів називають едафоном (Рис. 5.39).

Незважаючи на те, що число мікроорганізмів в I дм3 грунту вимірюється мільйонами, в загальній масі вони складають лише 5% сумарної кількості органічних сполук. Мінеральна субстанція грунту займає 93%. Органічне речовина грунту, що складається з відмерлих залишків рослин і тварин, називають гумусом. Таким чином, процес гумусообразования починається руйнуванням і подрібненням рослинної маси і мертвої тварини речовини. Цей процес здійснюється хребетними тваринами за обов'язкової участі грибів і бактерій. До таких жувотним відносяться: фітофаги, харчуються тканинами живих рослин; сапрофагщ споживають мертві речовини рослин, некрофаги, харчуються трупами тварин; хижаки, поїдають живих тварин; копрофаги, знищують екскременти тварин. Всі вони складають складну систему, що отримала назву сапрофільного комплексу тварин.

Едафон

Мал. 5.39. Загальний склад верхнього шару грунту і його едафона

(По В. Тішлер, 1955)

Велику роль в розпушенні грунту, механічному переміщенні органічного і мінерального речовини відіграють рухливі ґрунтові тварини (дощові черв'яки, гризуни та ін.). В круговороті речовин в грунті рослини синтезують органічну речовину.

Тварини виробляють механічне та біохімічне руйнування його і тим самим готують його для гумусообразования. Мікроорганізми синтезують грунтовий гумус і потім розкладають його.

Гумус розрізняють по виду, формі і характеру складових його елементів (табл. 5.4).

Таблиця 5.4

Найважливіші форми гумусу (за Г. Францу, 1960)

 форма гумусу  рн  C / N  Мінералізація або гуміфікація
 грубий гумусМодерМуль  3,5-4,54-55,5-7  30-40 20-25 10-20  МедленнаяСредняяБистрая

Ці елементи можуть належати до групи гумінових або негумінових речовин. Негуміновие речовини утворюються з сполук, що входять до складу живих рослин і тварин, наприклад, білки і вуглеводи. Дані речовини, розкладаючись, виділяють двоокис вуглецю, воду і аміак. Енергія, що утворює при цьому, використовується грунтовими організмами. Розпад негумінових речовин супроводжується повною мінералізацією елементів живлення, що перешкоджає подальшому зростанню в грунті стійкого органічного речовини. Навпаки, гумінові речовини в результаті життєдіяльності мікроорганізмів переробляються в нові, зазвичай високомолекулярні сполуки - гумінові кислоти або фульвокислоти.

Як різновидів гумусу розрізняють гумус поживний і стійкий. Поживний гумус легко переробляється і служить мікроорганізмам джерелом харчування, а стійкий гумус насилу піддається переробці і виконує насамперед фізичні і хімічні функції, контролюючи баланс поживних речовин, кількість води і повітря в грунті. Таким чином, гумус є основним постачальником і резервом елементів живлення рослин. Темний колір гумусу сприяє кращому прогріванню грунту, а його висока вологоємність - утримування води грунтом. Гумус міцно склеює мінерали, утворюючи грудочки, що покращують структуру ґрунту. Дані властивості сприяють умовам росту рослин на грунтах, багатих гумусом. Найважливішим властивістю грунту є її родючість - здатність забезпечувати рослини водою, елементами живлення і повітрям. Потужність гумусового шару і вміст гумусу в грунті є одним з найважливіших показників рівня родючості грунтів. У підзолистих грунтах північних районів Росії міститься 1-3% гумусу, в більш родючих ґрунтах лісостепової зони - 4-6%. Найбільш багаті гумусом чорноземи (звичайні - 7-8%, огрядні - 8-12%).

так, чорнозем звичайний огрядний глинистий містить до 70% фізичної глини, багатий карбонатами. Створювані на глині ??звичайні чорноземи мають гумусовий горизонт глибиною 60-70 см, вміст гумусу нерідко перевищує 10%. Кількість гумусу в метровому шарі досягає 600-700 т / га, іноді до 800 т / га. Ці чорноземи мають добре виражену водопрочную комковато-зернисту структуру. Чорнозем звичайний среднегумусовие на важкому лесовидні суглинки широко поширений в правобережній частині Саратовської області. Потужність гумусового горизонту не перевищує 50-55 см. Вміст гумусу в горизонті близько 7-8%, запаси в метровому шарі 400-450 т / га. Чорнозем звичайний среднегумусовие Середньоглибокі приурочений до предбалочним пониженнях і малопомітним западин на плато і схилах.

У Курганській області з 3,0 млн га ріллі чорноземи (звичайні, солонцюваті, карбонатні, осолоділі, вилужені) займають 65,3%, в комплексі з солонцями - 8,7, сірі лісові - 5,0, чорноземно-лугові і лучно чорноземні - 4,2, солоди - 0,4, солонці - 14,9, солончаки - 0,3, заплавні та інші - 1,2%. Вміст гумусу в грунтах коливається від 4-6 (чорноземи звичайні) до 1% (солоди). За механічним складом 63,8% всіх грунтів ріллі відносяться до важкосуглинисті, глинистих і тяжелогліністие, 35,1 - до середньо- і легкосуглинкові, 1,1% - до піщаних і супіщаним.

Для того щоб формувався гумус того чи іншого типу, необхідний достатній дренаж грунту. В умовах перезволоження розкладання йде дуже повільно, так як нестача кисню обмежує зростання аеробних редуцентов. В таких умовах рослинні і тваринні залишки зберігають свою структуру і, поступово спресовуючи, утворюють торф, який може накопичуватися аж до великих глибин.

Вологість і аерація. Як нами було зазначено при вивченні наземно-повітряного середовища життя, за фізичним станом, рухливості, доступності та значенням для рослин грунтова вода поділяється на гравітаційну, гигроскопическую і капілярну (рис. 5.40).

Мал. 5.40. Три типу грунтової води

Гравітаційна вода - рухома вода, є основним різновидом вільної води, яка заповнює широкі проміжки між частинками грунту і просочується вниз крізь ґрунт під дією сили тяжіння, Рис. 5.40.Трі типу грунтової води поки не досягне грунтових вод. Рослини легко засвоюють гравітаційну воду, коли вона знаходиться в зоні кореневої системи. З цієї точки зору для рослин дуже важливий полив грунту, змочування її водою.

Вода в грунті утримується також навколо окремих колоїдних частинок у вигляді тонкої міцної пов'язаної плівки. Таку воду називають гигроскопической. Вона адсорбується за рахунок водневих зв'язків на поверхні глини і кварцу або на катіонах, пов'язаних з глинистими мінералами і гумусом. Гігроскопічна вода вивільняється тільки при температурі 105-110 ° С і фізіологічно практично недоступна рослинам. Кількість гигроскопической води залежить від вмісту в грунті колоїдних частинок. У глинистих ґрунтах її міститься близько 15%, в піщаних близько 5% маси грунту. Вона утворює так званий мертвий запас води в грунті.

У міру того як накопичуються шари води навколо грунтових частинок, вона починає заповнювати спочатку вузькі пори між цими частками, а потім поширюється в усі більш широкі пори. Гігроскопічна вода поступово переходить в капілярну, утримувати навколо грунтових частинок силами поверхневого натягу. Капілярна вода може підніматися по вузьких порах і канальцям від рівня грунтових вод завдяки високому поверхневому натягу води. Рослини легко поглинають капілярну воду, що грає найбільшу роль в регулярному постачанні їх водою. Капілярна вода на відміну від гігроскопічної легко випаровується. Тонкоструктурних грунту, наприклад глини, утримують більше капілярної води, ніж грубоструктурний, такі, як піски.

Крім перерахованих форм води в грунті міститься пароподібна волога, займає все вільні від води пори.

Простежимо шлях, який здійснює вода, досягнувши поверхні землі, розглянемо значення вологості і аерації ґрунту як середовища життя. Вода, що просочується в грунт, досягає дзеркала грунтових вод або заповнює тріщини і щілини в щільних кристалічних і сланцевих породах.

Однак частина опадів, яка проникає в грунт з поверхні, не досягає рівня ґрунтових вод, а створює корисну для рослин грунтову вологу. Ґрунтова волога під впливом властивих грунті динамічних сил як би підвішена над дзеркалом ґрунтових вод. Інфільтраційна вода в кінцевому підсумку - в формі повільно або швидко поточного потоку підземних вод, що пройшов більш далекий або ближчий шлях, - може знову перейти в поверхневий стік у вигляді джерел або ключів, що б'ють в руслах річок, струмків, днищах озерних улоговин. Існує постійний обмін поверхневих, грунтових і грунтових вод, змінюють свою інтенсивність і свій напрямок в залежності від сезонів року.

Водний і повітряний режими грунту залежать від виду грунту і вмісту в ній гумусу. Останні в свою чергу впливають на пористість, вологоємкість і водопроникність грунтів і тим самим - на їх тепловий баланс.

У пухкому грунті (зліва) пористість верхнього шару (до 70 см) становить 20-30%; води мало - 10-20%, її зміст збільшується тільки на великій глибині. Зворотне співвідношення спостерігається у важких грунтів (праворуч). Вода заповнює в них практично всі пори. Тільки верхній горизонт глибиною 30 см забезпечений повітрям (не більше 15%). Велика домішка як глинистих, так і піщаних частинок знижує якість грунту. Піщані (лег кі) грунту мають малу вологоємкість. Вони занадто швидко висихають. Глинисті (важкі) грунту містять занадто мало повітря, тому вони погано прогріваються і таким чином затримують ріст рослин і діяльність ґрунтових організмів. Найкращі умови для росту рослин мають пиловані суглинки і суглинки, їх водні і повітряні режими оптимальні.

Розрізняють фізичну і фізіологічну сухість грунту. При фізичної сухості грунт відчуває нестачу вологи. Це відбувається при атмосферної посухи, коли надходження води різко скорочується, що зазвичай спостерігається в сухому кліматі і в місцях, де грунт зволожується тільки за рахунок атмосферних опадів. фізіологічна сухість грунту - явище більш складне. Воно виникає в результаті фізіологічної недоступності фі-тному доступної води. Рослини при фізіологічній сухості страждають навіть на вологих ґрунтах, коли низька температура ґрунтового покриву або інші несприятливі умови перешкоджають нормальному функціонуванню кореневої системи. Наприклад, на сфагнових болотах, незважаючи на велику кількість вологи, вода виявляється недоступною для багатьох рослин через високу кислотність грунту, поганий аерації її та наявності токсичних речовин, які порушують нормальну фізіологічну функцію кореневої системи. Фізіологічно сухими є і сильно засолені грунти. Через високого осмотичного тиску ґрунтового розчину вода засолених грунтів для багатьох рослин виявляється недоступною.

Добре зволожена грунт легко прогрівається і повільно остигає. На поверхні її відбуваються більш різкі коливання температур, ніж в глибині. При цьому добові коливання її зачіпають шари до глибини 1 м. Якщо врахувати, що взимку температура грунту з глибиною підвищується, а влітку, навпаки, падає, то легко уявити сезонні вертикальні міграції грунтових мешканців, які викликаються зміною умов середовища. Природно, взимку грунтові тварини знаходяться глибше, ніж влітку.

Велику роль у формуванні ґрунту відіграє рельєф. На однакових і одновікових формах рельєфу утворюються близькі і однотипні грунту. На місцевості з розчленованим рельєфом, неоднаковим рівнем грунтових вод спостерігаються відмінності в кліматі, режимі тепла, швидкості випаровування поверхневої вологи і в розподілі атмосферних опадів. Все це істотно впливає на фізичні і хімічні властивості ґрунтів, а також і на характер рослинного покриву і тваринного світу.

Екологічні групи ґрунтових організмів. Кількість організмів у грунті великий за обсягом (рис. 5.41).

Мал. 5.41. Грунтові організми (no E. А. Кріксунова і ін., 1995)

Рослини, тварини і мікроорганізми, що мешкають в грунті, перебувають у постійній взаємодії один з одним і з середовищем існування. Дані взаємини складні і різноманітні. Тварини і бактерії споживають рослинні вуглеводи, жири і білки. Завдяки цим взаємовідносинам і в результаті корінних змін фізичних, хімічних і біохімічних властивостей гірської породи в природі постійно відбуваються грунтоутворювального процеси. В середньому грунт містить 2 - 3 кг / м2 живих рослин і тварин, або 20 - 30 т / га. При цьому в помірному кліматичному поясі коріння рослин складають 15т (на 1 га), комахи - 1 т, дощові черв'яки - 500 кг, нематоди - 50кг, ракоподібні-40 кг, равлики, слимаки-20кг, змії, гризуни - 20 кг, бактерії - З т, гриби - З т, актиноміцети - 1,5 т, найпростіші - 100 кг, водорості - 100 кг.

Незважаючи на неоднорідність екологічних умов в грунті, вона виступає як досить стабільне середовище, особливо для рухливих організмів. Великий градієнт температур і вологості в грунтовому профілі дозволяє грунтовим тваринам шляхом незначних переміщень забезпечити собі відповідну екологічну обстановку.

Неоднорідність грунту призводить до того, що для організмів різних розмірів вона виступає як різна середу. Для мікроорганізмів особливе значення має величезна сумарна поверхня ґрунтових частинок, тому що на них адсорбується переважна частина мікроорганізмів. Складність грунтової середовища створює больйшое різноманітність для самих різних функціональних груп: аеробів, анаеробів, споживачів органічних і мінеральних сполук. Для розподілу мікроорганізмів у грунті характерна дрібна вогнищеве, так як на протязі декількох міліметрів можуть змінюватися різні екологічні зони.

За ступенем зв'язку з грунтом як середовищем існування тварин об'єднують у три екологічні групи: геобіонти, геофіли і ГЕОКС.

Геобіонти - тварини, постійно мешкають в грунті. Весь цикл їх розвитку протікає в грунтової середовищі. Це такі, як дощові черв'яки (Lymbricidae), багато первічнобеськрилиє комахи (Apterydota).

геофіли - тварини, частина циклу розвитку яких (частіше одна з фаз) обов'язково проходить в грунті. До цієї групи належить більшість комах: саранові (Acridoidea), ряд жуків (Staphylinidae, Carabidae, Elateridae), комарі-долгоножки (Tipulidae). Їх личинки розвиваються в грунті. У дорослому ж стані це типові наземні мешканці. До геофилов належать і комахи, які в грунті знаходяться у фазі лялечки.

ГЕОКС - тварини, іноді відвідують грунт для тимчасового укриття чи притулку. До геоксенам з комах відносяться Тараканова (Blattodea), багато Клопи (Hemiptera), деякі країни, що розвиваються поза грунту жуки. Сюди ж відносяться гризуни та інші ссавці, що живуть в норах.

Разом з тим наведена класифікація не відображає ролі тварин в почвообразовательних процесах, так як в кожній групі є організми, активно пересуваються і харчуються в грунті і пасивні, які перебувають в грунті в період окремих фаз розвитку (личинки, лялечки або яйця комах). Грунтових мешканців в залежності від їх розмірів і ступеня рухливості можна розділити на кілька груп.

Мікробіотіп, мікробіота - це грунтові мікроорганізми, складові основну ланку детритной харчового ланцюга, є хіба що проміжна ланка між рослинними залишками і грунтовими тваринами. Сюди відносяться насамперед зелені (Chlorophyta) і синьо-зелені (Cyanophyta) водорості, бактерії (Bacteria), гриби (Fungi) і найпростіші (Protozoa). По суті можна сказати, що це водні організми, а грунт для них - це система мікроводоемов. Вони живуть в ґрунтових порах, заповнених гравітаційної або капілярної водою, як і мікроорганізми, частина життя можуть перебувати в адсорбованому стані на поверхні частинок в тонких прошарках плівковою вологи. Багато з них живуть і в звичайних водоймах. Разом з тим грунтові форми зазвичай дрібніше прісноводних і відрізняються здатністю значний час перебувати в інцістіроваться стані, перечікуючи несприятливі періоди. Так, прісноводні амеби мають розміри 50-100 мкм, почвенние- 10-15 мкм. Жгутикові не перевищують 2-5 мкм. Грунтові інфузорії також мають дрібні розміри і можуть в значній мірі змінювати форму тіла.

Мезобіотіп, мезобіота - це сукупність порівняно дрібних, легко витягується з грунту, рухливих тварин. Сюди відносяться грунтові нематоди (Nematoda), дрібні личинки комах, кліщі (Oribatee), ногохвостки (Collembola) і ін. Ця група досить численна - від десятків і сотень тисяч до мільйонів особин на 1 м2 грунту. Харчуються в основному детритом і бактеріями. Кліщі та комахи нерідко є хижаками. Окремі види нематод паразитують в коренях рослин, часто сильно їх пошкоджуючи.

Для даної групи тварин грунт представляється як система дрібних печер. У них немає спеціальних пристосувань до риття. Вони повзають по стінках грунтових порожнин за допомогою кінцівок або червеобразно звиваючись. Насичений водяними парами грунтове повітря дозволяє їм дихати через покриви тіла. Нерідко види тварин цієї групи не мають трахейной системи і вельми чутливі до висихання. Засобом порятунку від коливань вологості повітря для них є пересування вглиб. Більш великі тварини мають деякі пристосування, які дозволяють переносити протягом деякого часу зниження вологості грунтового повітря: захисні лусочки на тілі, часткова непроникність покривів і ін.

Періоди затоплення грунту водою тварини переживають, як правило, в бульбашках повітря. Повітря затримується навколо їх тіла через незмочуваність покривів, забезпечених у більшості з них волосками, лусочками і т. Д. Бульбашка повітря грає для тваринного своєрідну роль «фізичної зябра». Дихання здійснюється за рахунок кисню, що дифундує в повітряний прошарок з навколишнього середовища. Тварини мезо- і мікробіотіпов здатні переносити зимовий промерзання грунту, що особливо є важливим, так як більшість з них не може йти вниз з шарів, що піддаються впливу негативних температур.

Макробіотіп, макробіота - це великі грунтові тварини: з розмірами тіла від 2 до 20 мм. До цієї групи відносяться личинки комах, багатоніжки, енхітреід, дощові черв'яки та ін. Грунт для них є щільною середовищем, що впливає значний механічний опір при русі. Вони пересуваються в грунті, розширюючи природні свердловини шляхом розсування ґрунтових частинок, риючи нові ходи. Обидва способи пересування накладають відбиток на зовнішню будову тварин. У багатьох видів розвинені пристосування до екологічно більш вигідному типу пересування в грунті - риття з закупорюванням за собою ходу. Газообмін більшості видів даної групи здійснюється за допомогою спеціалізованих органів дихання, але поряд з цим доповнюється газообменом через покриви. У дощових черв'яків і енхітреід відзначається виключно шкірне дихання. Риючі тварини можуть йти з шарів, де виникає несприятлива обстановка. До зими і в посуху вони концентруються в більш глибоких шарах, здебільшого в кількох десятках сантиметрів від поверхні.

Мегабіотіп, мегабіота - це великі землерои, головним чином з числа ссавців (рис. 5.42).

Мал. 5.42. Риє, норних тварин в степу

Багато з них проводять у грунті все життя (златокроти в Африці, кроти Євразії, ноторикт Австралії, слепиши, слепушонки, цокори і т. П.). Вони прокладають в грунті цілі системи ходів і нір. Пристосованість до риючого підземного способу життя знаходить відображення у зовнішньому вигляді і анатомічні особливості цих тварин: недорозвинені очі, компактне вальковатое тіло з короткою шиєю, короткий густийхутро,сильні компактні кінцівки з міцними кігтями.

Крім постійних мешканців грунту, серед групи тварин нерідко виділяють в окрему екологічну групу мешканців нір. До даної групи тварин належать борсуки, бабаки, ховрахи, тушканчики і ін. Вони годуються на поверхні, однак розмножуються, зимують, відпочивають, рятуються від небезпеки в грунті. Ряд інших тварин використовують їх нори, знаходячи в них сприятливий мікроклімат і укриття від ворогів. Мешканці нір, або норнікі, мають риси будови, характерні для наземних тварин, але в той же час мають ряд пристосувань, які вказують на риє спосіб життя. Так, для борсуків характерним є довгі кігті і сильна мускулатура на передніх кінцівках, вузька голова, невеликі вушні раковини.

До особливої ??групи Псаммофіли відносять тварин, що заселяють сипучі рухливі піски. У хребетних Псаммофіли кінцівки нерідко влаштовані в формі своєрідних «піщаних лиж», що полегшують пересування по пухкому грунту. Наприклад, у тонкопалого ховраха і гребнепалий тушканчика пальці покриті довгими волоссям і роговими виростами. Птахи і ссавці піщаних пустель здатні долати великі відстані в пошуках води (бігунки, рябки) або тривалий час обходитися без неї (верблюди). Цілий ряд тварин отримують воду разом з їжею або запасають її в період дощів, накопичуючи в сечовому міхурі, в підшкірних тканинах, в черевній порожнині. Інші тварини ховаються під час посухи в нори, зариваються в пісок або впадають в літню сплячку. Багато членистоногі також живуть в рухомих пісках. До типових Псаммофіли відносяться мармурові хрущі з роду Polyphylla, личинки мурашиних левів (Myrmeleonida) і скакунів (Cicindelinae), велика кількість перетинчастокрилих (Hymenoptera). Грунтові тварини, що живуть в рухливих пісках, мають специфічні пристосування, які забезпечують їм пересування в пухкому грунті. Як правило, це «мінують» тварини, що розсовують частки піску. Сипучі піски заселяються тільки типовими Псаммофіли.

Як уже було відзначено вище, 25% всіх грунтів нашої планети Земля засолено. Тварин, що пристосувалися до життя на засолених грунтах, називають галофили. Зазвичай в засолених грунтах фауна в кількісному і якісному відношенні сильно збіднюється. Наприклад, зникають личинки коваликів (Elateridae), хрущів (Melolonthinae), а разом з тим з'являються специфічні галофили, які не зустрічаються в грунтах звичайної засоленості. Серед них можна відзначити личинки деяких пустельних жуків-чернотелок (Tenebrionidae).

Ставлення рослин до ґрунту. Нами було відзначено раніше, що найважливішим властивістю грунту є її родючість, яке визначається в першу чергу вмістом гумусу, макро- і мікроелементів, таких, як азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка, залізо, мідь, бор, цинк, молібден та ін. Кожен з цих елементів грає свою роль в структурі і обміні речовин рослини і не може бути замінений повністю іншим. Розрізняють рослини: поширені переважно на родючих ґрунтах - еутрофние або евтрофних; задовольняються невеликою кількістю поживних речовин - оліготрофние. Між ними виділяють проміжну групу мезотрофними видів.

Різні види рослин неоднаково ставляться до змісту доступного азоту в ґрунті. Рослини, особливо вимогливі до підвищеного вмісту азоту в грунті, називають нітрофен-ми (Рис. 5.43).

Мал. 5.43. Рослини, що живуть на грунтах, багатих азотом

Зазвичай вони поселяються там, де є додаткові джерела органічних відходів, а отже, і азотного живлення. Це рослини вирубок (малина-Rubus idaeus, хміль в'юнкий - Humulus lupulus), сміттєві, або види - супутники житла людини (кропива - Urtica dioica, щириця - Amaranthus retroflexus і ін.). До нітрофілам відносяться багато зонтичні, що поселяються на узліссях лісу. У масі нітрофіли поселяються там, де грунт постійно збагачується азотом і через екскременти тварин. Наприклад, на пасовищах, в місцях скупчення гною, плямами розростаються нітрофільние трави (кропива, щириця та ін.).

кальцій - найважливіший елемент, як входить в число необхідних для мінерального живлення рослин, але і є важливою складовою частиною грунту. Рослини карбонатних грунтів, що містять більше 3% карбонатів і вскипающих з поверхні, називають каль-ціефіпамі (Зозулині черевички - Cypripedium calceolus). З дерев калищефільни модрина сибірська - Larix sibiria, бук, ясен. Рослини, що уникають грунтів з великим вмістом вапна, називають кал'ціефобамі. Це сфагнові мохи, болотні вересові. Серед деревних порід - береза ??бородавчаста, каштан.

Рослини неоднаково ставляться до кислотності грунту. Так, при різної реакції середовища в горизонтах грунту може викликати нерівномірний розвиток кореневої системи у конюшини (рис. 5.44).

Мал. 5.44. Розвиток коренів конюшини в горизонтах грунту при

різної реакції середовища

Рослини, які віддають перевагу кислі грунти, з невеликим значенням рН, тобто 3,5-4,5, називають Ацидофіли (Верес, Білоус, щавелек малий і ін.), Рослини ж лужних грунтів з рН 7,0 7,5 (мати-й-мачуха, гірчиця польова та ін.) Відносять до базіфілам (Базофілам), а рослини грунтів з нейтральною реакцією - нейтрофилам (Лисохвіст луговий, костриця лучна і ін.).

Надлишок солей в грунтовому розчині чинить негативний вплив на рослини. Численними експериментами встановлено особливо сильну дію на рослини хлоридного засолення грунту, тоді як сульфатне менш шкідливо. Менша токсичність сульфатного засолення грунту, зокрема, пов'язана з тим, що на відміну від іона Сl- іон SO-4 в невеликих кількостях необхідний для нормального мінерального живлення рослин, і шкідливий тільки його надлишок. Рослини, що пристосувалися до зростанню на грунтах з високим вмістом солей, називають галофитами. На відміну від галофітов рослини, які ростуть не так на засолених грунтах, називають глікофітамі. Галофіти мають високий осмотичний тиск, що дозволяє їм використовувати грунтові розчини, так як сисних сила коріння перевершує сисних силу грунтового розчину. Деякі галофіти виділяють надлишки солей через листя або накопичують їх у своєму організмі. Тому іноді їх використовують для отримання соди і поташу. Типовими галофитами є солерос європейський (Salicomia herbaceae), сарсазан шишкуватий (Halocnemum strobilaceum) і ін.

Особливу групу представляють рослини, адаптовані до сипучим рухомим пісках, - псаммофіти. Рослини сипучих пісків у всіх кліматичних зонах мають загальні особливості морфології і біології, у них історично виробилися своєрідні пристосування. Так, деревні і чагарникові псаммофіти при засипанні їх піском утворюють додаткове коріння. На коренях розвиваються додаткові бруньки і пагони, якщо рослини оголюються при видування піску (білий саксаул, канд, піщана акація та інші типові пустельні рослини). Деякі псаммофіти рятуються від занесення піском швидким зростанням пагонів, редукцією листя, нерідко збільшена летючість і пружинистість плодів. Плоди пересуваються разом з рухомим піском і не засипаються ім. Псаммофіти легко переносять посуху завдяки різним пристосуванням: чохли на коренях, обкоркування коренів, сильний розвиток бічних коренів. Більшість псаммофіти безлисті або мають чітко виражену ксероморфную листя. Це значно скорочує Транспіраціонний поверхню.

Сипучі піски зустрічаються і у вологому кліматі, наприклад піщані дюни по берегах північних морів, піски обсихав річкового ложа по берегах великих річок і т. Д. Тут ростуть типові псаммофіти, такі, як волоснец піщаний, овсянница піщана, верба-шелюга.

На зволожених, переважно глинистих ґрунтах живуть такі рослини, як мати-й-мачуха, хвощ польовий, м'ята польова.

Надзвичайно своєрідні екологічні умови для рослин, які ростуть на торфі (торф'яні болота), - особливим різновидом грунтового субстрату, що утворився в результаті неповного розпаду рослинних залишків в умовах підвищеної вологості і утрудненого доступу повітря. Рослини, які ростуть на торф'яних болотах, називають оксілофітамі. Цим терміном позначають здатність рослин виносити високу кислотність з сильним зволоженням і анаеробіозом. До оксілофітам відносяться багно (Ledum palustre), росичка (Drosera rotundifolia) і ін.

Рослини, що живуть на каменях, скелях, кам'янистих осипи, в житті яких переважну роль відіграють фізичні властивості субстрату, відносяться до літофіти. До цієї групи належать насамперед перші після мікроорганізмів поселенці на скельних поверхнях і зруйнованих гірських породах: автотрофні водорості (Nostos, Chlorella і ін.), Потім накипні лишайники, щільно приростають до субстрату і фарбують скелі в різні кольори (чорний, жовтий, червоний і т. д.), і, нарешті, листові лишайники. Вони, виділяючи продукти метаболізму, сприяють руйнуванню гірських порід і тим самим відіграють істотну роль в тривалому процесі грунтоутворення. Згодом на поверхні і особливо в тріщинах каменів накопичуються у вигляді шару органічні залишки, на яких поселяються мохи. Під моховим покровом утворюється примітивний шар грунту, на якій поселяються літофіти з вищих рослин. Їх називають рослинами щілин, або хасмофі-тами. Серед них види роду ломикамінь (Saxifraga), чагарники і деревні породи (ялівець, сосна та ін.), Рис. 5.45.

Мал. 5.45. Скельна форма зростання сосни на гранітних скелях

на узбережжі Ладозького озера (по А. А. Ніценко, 1951)

Вони володіють своєрідною формою росту (викривленою, повзучої, карликової і т. Д.), Пов'язаної як з жорсткими водним і тепловим режимами, так і з недоліком поживного субстрату на скелях.

Роль едафічних факторів у розподілі рослин і тварин. Специфічні рослинні асоціації, як уже зазначалося, формуються в зв'язку з різноманітністю умов місць проживанні, включаючи і грунтові, а також і в зв'язку з вибірковістю по відношенню до них рослин в певній ланд-шафтно-географічній зоні. Слід враховувати, що навіть в одній зоні в залежності від її рельєфу, рівня грунтових вод, експозиції схилу і ряду інших факторів створюються неоднакові грунтові умови, які відображаються на типі рослинності. Так, в ковильно-типчаково степу завжди можна виявити ділянки, де домінує ковила або типчак. Звідси висновок: типи грунтів є потужним фактором розподілу рослин. На наземних тварин едафіческіе фактори роблять менший вплив. Разом з тим тварини тісно пов'язані з рослинністю, і вона відіграє вирішальну роль в їх розподілі. Однак і серед великих хребетних легко виявити форми, які пристосовані до конкретних грунтів. Це особливо характерно для фауни глинистих ґрунтів з твердою поверхнею, сипучих пісків, заболочених грунтів і торфовищ. У тісному зв'язку з грунтовими умовами знаходяться риє форми тварин. Одні з них пристосовані до більш щільним грунтів, інші можуть розривати тільки легкі піщані ґрунти. Типові грунтові тварини також пристосовані до різних видів грунтів. Наприклад, в Центральній Європі відзначають до 20 пологів жуків, які поширені тільки на солонмакуватими або солонцевих грунтах. І в той же час нерідко грунтові тварини мають дуже широкі ареали і зустрічаються в різних грунтах. Дощовий черв'як (Eisenia nordenskioldi) досягає високої чисельності в тундрових і тайгових грунтах, в грунтах змішаних лісів і лугів і навіть в горах. Це пов'язано з тим, що в поширенні грунтових мешканців крім властивостей грунту велике значення мають їх еволюційний рівень, розміри їх тіла. Тенденція до космополітизму чітко виражена у дрібних форм. Це бактерії, гриби, найпростіші, мікроартропод (кліщі, коллемболи), грунтові нематоди.

В цілому ж по ряду екологічних особливостей грунт є тимчасовим середовищем між наземною і водної. З повітряним середовищем грунт зближує наявність грунтового повітря, загроза осушення в верхніх горизонтах, щодо різкі зміни температурного режиму поверхневих шарів. З водним середовищем грунт зближують її температурний режим, знижений вміст кисню в ґрунтовому повітрі, насиченість його водяними парами і наявність води в інших формах, присутність в ґрунтових розчинах солей і органічних речовин, можливість рухатися в трьох вимірах. Як і в воді, в грунті сильно розвинені хімічні взаємозалежності і взаємовплив організмів.

Проміжні екологічні властивості грунту як середовища існування тварин дають можливість зробити висновок, що грунт грала особливу роль в еволюції тваринного світу. Наприклад, багато груп членистоногих в процесі історичного розвитку пройшли складний шлях від типово водних організмів через грунтових мешканців до типово наземних форм.



Попередня   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   Наступна

Вологість | Адаптації до посушливих умов у рослин і тварин | І вологості | атмосфера | топографія | Інші фізичні фактори | Інверсія магнітного статі Землі за останні 600 тис. Років | ОСНОВНІ СЕРЕДОВИЩА ЖИТТЯ | Водне середовище життя | Потреба в кисні у різних видів прісноводних риб |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати