Какими свойствами обладает почва как среда обитания
Русский ученый Докучаев впервые стал рассматривать почву как динамическую , а не инертную среду. Он доказал , что почва постоянно изменяется и развивается. А в ее активной зоне идут физические, химические и биологические процессы.
Почва –верхний слой суши,образовавшийся под влиянием растений,животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями. В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:
– минеральные частицы ( песок, глина), вода и воздух;
-детрит – отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;
-множество живых организмов – от детритофагов до редуцентов, разлагающих детрит до гумуса.
Таким образом, почва – биокосная система, основная на динамическом взаимодействии между минеральными компонентами, детритом, детритофагами почвенными организмами.
В своем развитии и формировании почвы проходят несколько этапов. Молодые почвы являются обычно результатом выветривания материнских горных пород или переноса отложения осадков (например, аллювия). На этих субстратах поселяются микроорганизмы, пионерные растения — лишайники, мхи, травы, мелкие животные. Постепенно внедряются другие виды растений
и животных, состав биоценоза усложняется, между минеральным субстратом
и живыми организмами возникает целая серия взаимосвязей. В результате формируется зрелая почва, свойства которой зависят от исходной материнской породы и климата.
Процесс развития почвы заканчивается, когда достигается равновесие, соответствие почвы с растительным покровом и климатом, то есть возникает состояние климакса .
Каждому типу почв соответствуют определенные типы растительных сообществ. Так, сосновые боры, как правило, растут на легких песчаных почвах, а еловые леса предпочитают более тяжелые и богатые питательными веществами суглинистые почвы.
Почва является как бы живым организмом, внутри которого протекают различные сложные процессы.
Для того чтобы поддерживать почву в хорошем состоянии, необходимо знать природу обменных процессов всех ее составляющих. Поверхностные слои почвы обычно содержат много остатков растительных и животных организмов, разложение которых приводит к образованию гумуса. Количество гумуса определяет плодородие почвы.
В почве обитает великое множество различных живых организмов — эдафобионтов, формирующих сложную пищевую детритную сеть: бактерии, микрогрибы, водоросли, простейшие, моллюски, членистоногие и их личинки, дождевые черви и многие другие. Все эти организмы играют огромную роль в формировании почвы и изменении ее физико-химических характеристик. Растения поглощают из почвы необходимые минеральные вещества, но после смерти растительных организмов изъятые элементы возвращаются в почву.
Почвенные организмы постепенно перерабатывают все органические остатки.
Таким образом , в естественных условиях происходит постоянный круговорот веществ в почве.
Лекция №5
Структура и типы экосистем. Взаимоотношения организмов в
Экосистемах. Экологическое равновесие.
План
1. Биоценоз как составная часть биогеоценоза.
2. Компоненты и состав экосистем.
3. Цепи питания и экологические пирамиды.
4. Экологические сукцессии.
Биоценоз как составная часть биогеоценоза.
Впервые понятие «биоценоз» ввел в науку Карл Мебиус в 1877 году.
Растения и животные, занимающие определенный биотоп (местообитание), составляют жизненное сообщество – биоценоз.Можносравнить биотоп с сосудом, а биоценоз с его содержимым.
Советский биолог В. Н. Сукачев (1942 г.) развивал учение о биогеоценозах.Биогеоценоз–понятие пространственное,относимое кконкретному участку суши.
Это однородный участок земной поверхности. С определенным составом живых (биоценоз) и косных (приземный слой атмосферы, солнечной энергии, почвы) компонентов, объединенных обменом веществ и энергии в единый комплекс.
Наряду с биогеоценозом существует понятие экосистема ( предложено А.Тенсли , 1935). Этот термин более многозначен и может применяться к искусственным комплексам организмов и абиотических факторов ( аквариум, космический корабль).
Биогеоценоз и экосистемы – близкие по своей сути понятия, но данные разными учеными в разное время. Дискуссии по этому поводу среди ученых продолжаются до сих пор. Высказать свою точку зрения о том, различны или равнозначны эти понятия, можете и вы.
Биоценоз возникает лишь тогда, когда каждый вид располагает собственной нишей и собственной средой обитания, когда он сумел приспособиться к окружающим условиям.
Структура биоценозов.
Видовая структура.
Каждый конкретный биоценоз характеризуется строго определенным видовым составом. В любом биоценозе можно выделить один или несколько
видов, определяющих его облик, которые называются доминантными. Виды, живущие за их счет, называются предоминантными. В биоценозе есть и так называемые эдификаторы , т. е. виды, создающие условия для жизни других видов данного биоценоза.
Источник
Почвенная среда обитания, характеристика которой будет рассмотрена в нашей статье, является основой жизни для многих организмов. Как можно существовать в условиях отсутствия света и большого количества углекислого газа? Давайте разбираться вместе.
Экологические факторы
В окружающей среде на любой живой организм неминуемо действует целый ряд условий. Их называют экологическими факторами. Среди них особую группу составляют компоненты неживой природы. Это абиотические факторы. К ним относятся показатели температуры воды и воздуха, давления, химического состава атмосферы, тип почвы.
Биотические факторы объединяют разные формы взаимоотношений организмов. Они могут быть нейтральными, взаимовыгодными или антагонистическими. На современном этапе особое значение приобрели антропогенные факторы. Это все формы хозяйственной деятельности человека.
Среды обитания организмов
Каждый вид приспособлен к определенным условиям существования. Их совокупность называется средой обитания. Всего их четыре. Это наземно-воздушная, водная, почвенная и другие организмы. Каждая из них имеет свои особенности. К примеру, высокая удельная теплоемкость, незначительные колебания температуры – это характеристики водной среды. Для почвенной характерны совсем другие показатели.
Что такое почва?
Начнем с определения понятия. Почвой называют верхний рыхлый плодородный слой земли. Ее структура представлена частицами глины, песчинками и органическими веществами – гумусом. Между ними находятся полости, которые заполнены водой или воздухом. Глубина почвенной среды обитания, характеристику которой мы рассматриваем, составляет несколько метров.
Главной характеристикой почвы является плодородие. Оно определяется количеством гумуса. Самая плодородная почва – черноземы. В этом показателе им значительно уступают суглинистые, супесчаные и глинистые почвы.
Характеристика почвенной среды обитания: таблица
| Слой | Состав и свойства |
| Гумусный (перегнойный) | Имеет темный цвет, обусловленный содержанием большого количества гумусных кислот. Способен склеивать мелкие частицы почвы в более крупные, что увеличивает пористость и повышает количество кислорода. Этот слой определяет плодородие почвы и составляет основу минерального питания растений. |
| Подстилка | Образована растительным опадом. Под воздействием живых организмов здесь происходят химические процессы, в результате которых образуется перегной и гумусные кислоты. |
| Материнская порода | Имеет высокую плотность, является основой минеральных составляющих почвы – песка и глины. |
Как видите, почва представляет собой достаточно динамичную систему. С течением времени слои взаимопревращаются и сменяют друг друга.
Почвенная среда обитания: характеристика
Верхний слой литосферы имеет ряд уникальных особенностей. Почвенной среде обитания, характер условий которой отличается относительным постоянством, присущи следующие признаки:
- Высокая плотность, которая затрудняет движение организмов.
- Наличие света только в верхних слоях, что делает возможным существование там некоторых видов водорослей.
- Незначительные перепады температуры.
- Повышенное содержание углекислого газа, который является продуктом дыхания корней растений, почвенных бактерий, грибов и животных.
- Постоянное наличие воды, уровень которой определяется климатическими условиями и количеством обитателей.
- Наличие многовидовых сообществ организмов и их остатков.
Местные жители
Кто же способен обитать в таких условиях? В верхнем слое почвы расположены корневые системы и видоизмененные побеги растений. Встречаются здесь лишайники, цианобактерии, зеленые и диатомовые водоросли. Особенно много их на поверхности почвы, где наиболее благоприятные условия для осуществления фотосинтеза.
А вот грибы и бактерии населяют всю толщу почвы. Среди животных встречаются простейшие, кольчатые и круглые черви, брюхоногие моллюски. Почвенными позвоночными являются слепыши, кроты, землеройки.
Некоторые животные проводят в этой среде обитания только определенный этап своей жизни. К примеру, жуки откладывают в почву свои личинки. А по мере развития они переходят к наземно-воздушной среде. Грызуны переносят здесь неблагоприятные условия – засуху или холода.
Пути адаптации
Характеристика почвенной среды обитания включает и особенности организмов, которые ее населяют. Каждый вид по-своему приспособился к ней. Поскольку движение в почве затруднено, ее жители имеют червеобразную или округлую форму тела. Передвигаться в почве можно двумя способами. Так, дождевые черви пропускают ее через пищеварительную трубку. А вот млекопитающие имеют конечности роющего типа. У слепышей и кротов органы зрения недоразвиты, а у некоторых видов полностью зарастают. В своих многочисленных ходах такие животные ориентируются с помощью других органов чувств – осязания и обоняния.
Поскольку при движении животные постоянно подвергаются трению о твердые частицы, их покровы отличаются прочностью и гибкостью. Вместе с этим через кутикулу почвенных насекомых испаряется вода, что очень важно в условиях повышенной влажности. Молекулы кислорода располагаются между твердыми частицами, поэтому большинство почвенных животных дышит всей поверхностью тела.
Подземные жители очень разнообразны по способу питания. Среди них встречаются хищники, паразиты, фитофаги. Но большинство из них является сапротрофами. Это организмы, которые потребляют мертвую органику. Представителями этой группы являются бактерии и грибы. Они имеют большое значение для процессов почвообразования, улучшения структуры, перемешивания и аэрации почвы.
Итак, характеристика почвенной среды обитания кратко представлена следующими особенностями:
- Является верхним слоем литосферы, который обладает плодородием.
- Состоит из твердых частиц и гумуса, между которыми находятся молекулы воды и воздуха.
- Отличается постоянством условий.
- Главными абиотическими факторами для этой среды являются отсутствие света, повышенное содержание углекислого газа, большая плотность.
Источник
Формирование почвы, рост растительности и развитие земной жизни связаны между собой самым теснейшим образом. Почвы формировались в процессе рождения, развития и деятельности живых организмов. Потребовались миллионы лет, прежде чем из мельчайших живых организмов (ультрабактерий) стали развиваться микроорганизмы, а затем и высшие растения и животные.
Особенности
Почва – достаточно рыхлый верхний пласт земли, представляющий собой субстрат минеральных образований, получаемых в ходе развала горных пород под воздействием физико-химических факторов, а также органических субстратов, возникающих в ходе разложения остатков растительного и животного происхождения. В верхних почвенных слоях, где располагается свежее мертвое органическое вещество, обитает значительное количество организмов-бактерий, грибов, червей, мелких членистоногих и пр. Именно их деятельность и способствует развитию почвы, её поверхностного слоя, а вот физическое и химическое разрушение коренных пород способствует формированию более глубоких её слоёв.
Описание почвенной среды обитания говорит о том, что она обладает рядом особенностей: значительная плотность, дефицит света, невысокие амплитуды колебания температуры, дефицит кислорода.
Кроме того, земля отличается повышенным содержанием диоксида углерода. Для неё характерно достаточно пористое структурное строение.
Возникающие в ней полости заполняются газовыми смесями и водными включениями. Именно это и обуславливает многообразие кондиций для жизни самых разнообразных организмов. На 1м2 почвенного покрова приходится примерно около 100 млрд клеток простейших, десятки тысяч коловраток и тихоходок, миллионы нематод, тысячи членистоногих червей, моллюсков и иных беспозвоночных. Живут здесь мириады бактерий, грибов, водорослей и иных микроорганизмов.
В почве формируются крайне многообразные и благоприятствующие жизни условия для миллионов микро– и макроорганизмов. Здесь сглаживаются резкие изменения температуры, а присутствие грунтовых вод и осадочные просачивания поддерживают нужный режим влажности. Такое относительное постоянство «климата» и способствует бурному развитию различных организмов. Кроме этого, в почве образуется высокая концентрация запасов органических и минеральных образований, оставляемых отмирающими растениями и животными, что и определяет высокую степень насыщенности почвы жизнью.
Актуальнейшая особенность этой среды – регулярное её пополнение органическими веществами главным образом за счёт отмирающей растительности и опадающей листвы. Это ценнейший источник энергии для живущих в почве организмов. Как экологический фактор жизни, почвенная среда является совокупностью высокодисперсных частичек. Благодаря этому свойству атмосферные осадки просачиваются в субстрат и удерживаются в нём капиллярными системами.
Процесс происхождения почвы описан ещё М. В. Ломоносовым. В работе «О слоях земли» (1763 г.) учёный писал, что она возникла «от согнития животных и растительных тел длительностью времени». В. В. Докучаев, рассматривая её как среду динамическую и формируя определение, доказывал, что почва – живая структура, сложная по своему строению. Учёному удалось выявить 5 основных, способствующих формированию почвы факторов – климатические условия, материнская (базовая) основа, рельеф, организмы, время и интенсивность деятельности человека (на окультуренных площадях).
Почва включает ряд генетически тесно взаимосвязанных горизонтов, образующих её особый профиль, динамически формирующийся в ходе изменений верхних пластов литосферы под совокупным влиянием воды, воздушных масс и организмов. Важной её характеристикой (свойством) является уровень плодородия. Иными словами, свойства почвы, в совокупности всех её признаков и факторов влияния, способствуют формированию определённого экологически благоприятного режима, актуальными параметрами которого служат гидротермические показатели и степень аэрации.
Структуру почвы характеризуют 4 системообразующих составляющих: минеральная база (примерно 50 – 60%), органика (до 10%), воздух (15 – 25%), вода (25 – 35%). Минеральной основой является неорганическая составляющая, получаемая из материнских образований в ходе их выветривания. Эти фрагменты различны по размерам – от валунов до крупинок песка и мелких глинистых частичек. Такой материал условно делят на мелкий (размером менее 2 мм) и более крупный. Крупинки менее 1 мкм в диаметре называются коллоидными.
Важно понимать, что механико-химические свойства почв определяются главным образом качеством измельчённой консистенции, которая при одних требованиях может расцениваться как «плюс», а при иных – как «минус».
Структурные характеристики почв обусловлены относительным соотношением в них песка и глины. Идеальное соотношение этих составляющих почвы должно быть примерно равным, с наличием крупинок средних размеров. Именно при таких параметрах формируется пористый, крупчатый субстрат. Образуются суглинки, обладающие плюсами двух крайних видов почв. Средние и мелкоструктурированные почвы (глины, суглинки, алевриты) в большей степени пригодны для развития растений, поскольку в них содержится большее количество питательных веществ и воды.
С научно-практической точки зрения выделяют 3 основных почвенных горизонта, которые различаются по морфологии и химии.
- Горизонт «А». Это первый сверху, перегнойно-аккумулятивный пласт, где происходит накопление и преобразование органики. Часть соединений из него попадает с водами ниже.
- Уровень вымывания («В»). В нём оседают и поступившие из верхних слоёв субстраты.
- Материнские образования («С»).
У каждого горизонта имеются более мелкие слои, которые в значительной мере различаются по своим свойствам. Верхний слой, используемый для взращивания растений, состоит из двух слоёв – увлажняемого и гумусного. Увлажняемый пласт темных оттенков, незначительной толщины (несколько сантиметров). Здесь содержится небольшое количество организмов, но зато происходит бурная биодеятельность. Гумусный слой несколько толще (до 30 см). Это очень плодородная почва, где обитает множество живых организмов, перерабатывающих растительные и органические образования на минеральные части.
Экологические группы организмов
Все обитатели почвы объединяются одним названием – эдафобионты (эдафобиус, от греч. edaphos – почва, bios – жизнь), которые, взаимодействуя между собой, формируют специфический биоценотический комплекс, эффективно участвующий в создании непосредственно почвенной среды жизни и определяющий степень ее плодородия. Виды, населяющие почву, называются также педобионтами (от греч. paidos – дитя), в развитии они проходят стадию личинки.
Эволюционно представители эдафобиуса обладают анатомо-морфологическими особенностями. К примеру, животные имеют вальковатые формы тела, небольшие размеры, относительно крепкие и бесцветные покровы, дыхание кожное, редуцированные глаза, способность к сапрофагии (могут поедать остатки иных организмов).
В ряду этих животных одна часть представляет собой аэробные организмы, другая – анаэробные (способность существовать при отсутствии свободного кислорода) виды.
По размерам и степени подвижности
Для мелких обитателей почвы, называемых микрофауной (простейшие, коловратки, тихоходки и др.) почвы представляют собой хаотичные системы микроводоемов. Поскольку они, по сути, являясь водными организмами, существуют в порах заполняемых водой. Но часть своей жизни они могут проводить отдельно, на стенках крупиц в тонких включениях пленочной влаги. Некоторые из них не прочь побывать и в простых водоемах. При этом амебы, живущие в пресной воде, достигают размеров 100 мкм, а почвенные – 15 мкм.
Для относительно крупных обитателей (мезофауна – от десятых долей 1 мм до 2-3 мм), в силу их образа жизни почвы превращаются в системы малых пещер. Сюда относят членистоногих: разновидности клещей и первичнобескрылых насекомых, у которых нет специального «инструментария» для рытья. О?? медленно передвигаются по поверхностям полостей. Мегафауной являются крупные трудяги-землерои (млекопитающие). Некоторые так и живут под землёй всю жизнь (кроты, слепыши).
По степени связи со средой обитания
Внешний облик различных организмов зачастую даёт возможность понять и среду их обитания, и образ жизни. Так, небольшое тело с небольшим хвостом и недлинными конечностями, с мощными передними, похожими на грабли лапами, короткой шеей и подслеповатыми глазами говорит о подземных предпочтениях зверька, роющего норки и галереи (например, лесной крот, степной слепыш, медведка и пр.).
По уровню связи с жизненной средой выделяют 3 группы.
- Геобионты – постоянные жители почв (черви, первичнобескрылые насекомые и пр.), а также кроты, слепыши.
- Геофилы – животные с циклом развития, частично происходящим в иной среде, а частично – в почве. В основном это летающие насекомые (саранча, жукообразные, комары-долгоножки, медведки, бабочки). Часть из них проживает в почвах личиночную фазу, другие же – фазу куколки.
- Геоксены – посещают почву изредка, используя её как укрытие. Это норные млекопитающие и насекомые – таракановые, полужесткокрылые, жуки.
Отдельное место принадлежит псаммофитам и псаммофилам (мраморные хрущи, муравьиные львы), приспособленным к сыпучим средам в пустынных областях земли. Особыми адаптационными приёмами в пустынях пользуются саксаулы, песчаная акация, овсяница и пр. Здесь, например, происходит использование придаточных корней, спящих почек на корнях. Первые развиваются при засыпании песком, вторые – при выветривании песков. От песчаных заносов растительность спасается скорым ростом и редукцией листьев. Плодам же таких растений свойственны качества летучести и упругости.
Способы выживания и адаптации к сыпучим средам различны и уникальны, например, способность раздвигать пески телом, лапы-лыжи (с наростами и волосяным покровом).
Адаптация к условиям жизни
Каждый вид по-своему приспосабливается к жизни в той или иной среде обитания. Если движение в плотной среде затруднено, то жители имеют червеобразную или округлую форму тела и передвигаются двумя способами. Например, дождевые черви пропускают почву через свой организм. Млекопитающие же располагают конечностями роющего типа. У слепышей и кротов недоразвито зрение, а у некоторых видов глаза полностью зарастают. В своих многочисленных галереях эти животные ориентируются при помощи иных органов чувств (осязание, обоняние).
В ходе движения животные постоянно подвергают свою поверхность трению о частицы грунта, поэтому их покровам свойственна особая прочность и гибкость. Кроме этого, большая часть почвенных животных дышит всей поверхностью тела. Совершенно различны подземные обитатели и по способам питания. Среди них есть и хищники, и паразиты, и фитофаги. Однако большая часть из них – сапротрофы (организмы, потребляющие мертвую органику). Это грибы и бактерии, имеющие важнейшее значение для эффективности почвообразования, структурирования, перемешивания и аэрации почв.
Таким образом, влияние специфики среды проживания на организмы неоспоримо, а основными «ухищрениями» почвенных организмов в целях успешной адаптации являются такие:
- небольшие размеры (способствуют успешно размещаться в пространстве среди почвенных частиц);
- с червеобразным телом и сильной мышечной системой продвигаться легче;
- тело плотное, обтекаемой формы, если мех, то короткий и жёсткий, плотно прилегающий к коже;
- наличие сильных конечностей роющего типа, снабжённых когтями, или способность пропускать почву через себя;
- способность кутикулы регулировать влажность внутри организма;
- умение дышать кислородом, растворённым в воде, или использовать поверхность тела;
- способность личинок развиваться без света, влаги и питания;
- компенсация слабого зрения сильно развитым обонянием и осязанием.
Источник