Почвенная среда занимает промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средами. Температурный режим, пониженное содержание кислорода, насыщенность влагой, присутствие значительного количества солей и органических веществ сближают почву с водной средой. А резкие изменения температурного режима, иссушение, насыщение воздухом, в том числе кислородом, сближают почву с наземно-воздушной средой жизни.
Почва - это рыхлый поверхностный слой суши, который представляет собой смесь минеральных веществ, полученных при распаде горных пород под воздействием физических и химических агентов, и особых органических веществ, возникших в результате разложения растительных и животных остатков биологическими агентами. В поверхностных слоях почвы, куда поступает самое свежее мертвое органическое вещество, обитает множество организмов-разрушителей - бактерий, грибов, червей, мельчайших членистоногих и др. Их активность обеспечивает развитие почвы сверху, тогда как физическое и химическое разрушение коренной породы способствует образованию почвы снизу.
Как среду жизни почву отличает ряд особенностей: большая плотность, отсутствие света, пониженная амплитуда колебаний температур, недостаточность кислорода, сравнительно высокое содержание углекислого газа. Кроме того, почва характеризуется рыхлой (пористой) структурой субстрата. Имеющиеся полости заполнены смесью газов и водными растворами, что определяет чрезвычайно большое разнообразие условий для жизни множества организмов. В среднем на 1м2 почвенного слоя приходится более 100 млрд. клеток простейших, миллионы коловраток и тихоходок, десятки миллионов нематод, сотни тысяч членистоногих, десятки и сотни дождевых червей, моллюсков и прочих беспозвоночных, сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов (актиномицетов), водорослей и других микроорганизмов. Все население почвы - эдафобионты (эдафобиус, от греч. edaphos - почва, bios - жизнь) взаимодействует между собой, образуя своеобразный биоценотический комплекс, активно участвующий в создании самой почвенной среды жизни и обеспечивающий ее плодородие. Виды, населяющие почвенную среду жизни, называют также педобионтами (от греч. paidos - дитя, т.е. в своем развитии проходящие стадию личинок).
У представителей эдафобиуса в процессе эволюции выработались своеобразные анатомо-морфологические особенности. Например, у животных - вальковатая форма тела, малые размеры, сравнительно прочные покровы, кожное дыхание, редукция глаз, бесцветность покровов, сапрофагия (способность питаться остатками других организмов). Кроме того, наряду с аэробностью широко представлена анаэробность (способность существовать при отсутствии свободного кислорода).
Почва является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникновению почвы как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему, включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую фазу (почвенная влага) и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни.
Особенности почвы
Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Несмотря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении жизни. Почва представляет собой не просто твердое тело, как большинство пород литосферы, а сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Она пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами, и поэтому в ней складываются чрезвычайно разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро- и макроорганизмов. В почве сглажены температурные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха, а наличие грунтовых вод и проникновение осадков создают запасы влаги и обеспечивают режим влажности, промежуточный между водной и наземной средой. В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и трупами животных. Все это определяет большую насыщенность почвы жизнью.
В почве сосредоточены корневые системы наземных растений.
В среднем на 1 м 2 почвенного слоя приходится более 100 млрд клеток простейших, миллионы коловраток и тихоходок, десятки миллионов нематод, десятки и сотни тысяч клещей и коллембол, тысячи других членистоногих, десятки тысяч энхитреид, десятки и сотни дождевых червей, моллюсков и прочих беспозвоночных. Кроме того, 1 см 2 почвы содержит десятки и сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов, актиномицетов и других микроорганизмов. В освещенных поверхностных слоях в каждом грамме обитают сотни тысяч фотосинтезирующих клеток зеленых, желто-зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей. Живые организмы столь же характерны для почвы, как и ее неживые компоненты. Поэтому В.И. Вернадский отнес почву к биокосным телам природы, подчеркивая насыщенность ее жизнью и неразрывную связь с ней.
Неоднородность условий в почве резче всего проявляется в вертикальном направлении. С глубиной резко меняется ряд важнейших экологических факторов, влияющих на жизнь обитателей почвы. Прежде всего, это относится к структуре почвы. В ней выделяют три основных горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам: 1) верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт А, в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз; 2) горизонт вмывания, или иллювиальный В, где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества, и 3) материнскую породу, или горизонт С, материал которой преобразуется в почву.
В пределах каждого горизонта выделяются более дробные слои, также сильно различающиеся по свойствам. Например, в зоне умеренного климата под хвойными или смешанными лесами горизонт А состоит из подстилки (А 0) - слоя рыхлого скопления растительных остатков, темноокрашенного гумусового слоя (А 1), в котором частицы органического происхождения перемешаны с минеральными, и подзолистого слоя (А 2) - пепельно-серого по цвету, в котором преобладают соединения кремния, а все растворимые вещества вымыты в глубину почвенного профиля. Как структура, так и химизм этих слоев очень различны, и поэтому корни растений и обитатели почвы, перемещаясь всего на несколько сантиметров вверх или вниз, попадают в другие условия.
Размеры полостей между частицами почвы, пригодных для обитания в них животных, обычно быстро уменьшаются с глубиной. Например, в луговых почвах средний диаметр полостей на глубине 0-1 см составляет 3 мм, 1-2 см - 2 мм, а на глубине 2-3 см - всего 1 мм; глубже почвенные поры еще мельче. Плотность почвы также изменяется с глубиной. Наиболее рыхлы слои, содержащие органическое вещество. Порозность этих слоев определяется тем, что органические вещества склеивают минеральные частицы в более крупные агрегаты, объем полостей, между которыми увеличивается. Наиболее плотен обычно иллювиальный горизонт В, сцементированный вымытыми в пего коллоидными частицами.
Влага в почве присутствует в различных состояниях: 1) связанная (гигроскопическая и пленочная) прочно удерживается поверхностью почвенных частиц; 2) капиллярная занимает мелкие поры и может передвигаться по ним в различных направлениях; 3) гравитационная заполняет более крупные пустоты и медленно просачивается вниз под влиянием силы тяжести; 4) парообразная содержится в почвенном воздухе.
Содержание воды неодинаково в разных почвах и в разное время. Если слишком много гравитационной влаги, то режим почвы близок к режиму водоемов. В сухой почве остается только связанная вода и условия приближаются к наземным. Однако даже в наиболее сухих почвах воздух влажнее наземного, поэтому обитатели почвы значительно менее подвержены угрозе высыхания, чем на поверхности.
Состав почвенного воздуха изменчив. С глубиной в нем сильно падает содержание кислорода и возрастает концентрация углекислого газа. В связи с присутствием в почве разлагающихся органических веществ в почвенном воздухе может быть высокая концентрация таких токсичных газов, как аммиак, сероводород, метан и др. При затоплении почвы или интенсивном гниении растительных остатков местами могут возникать полностью анаэробные условия.
Колебания температуры резки только на поверхности почвы. Здесь они могут быть даже сильнее, чем в приземном слое воздуха. Однако с каждым сантиметром вглубь суточные и сезонные температурные изменения становятся все меньше и на глубине 1-1,5 м практически уже не прослеживаются. гидробионт экологический воздух почва
Все эти особенности приводят к тому, что, несмотря на большую неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвижных организмов. Крутой градиент температур и влажности в почвенном профиле позволяет почвенным животным путем незначительных перемещений обеспечить себе подходящую экологическую обстановку.
100 р бонус за первый заказ
Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line
Узнать цену
Почва – это тонкий слой поверхности суши, переработанный деятельностью живых организмов.
Разнообразие природных условий на Земле привело к формированию неоднородного почвенного покрова с определенной закономерностью смены типа почв по природным зонам и в связи с высотной зональностью. В любой точке местности почва также неоднородна и характеризуется дифференциацией филя на более или менее четко выраженные генетические горизонты. По дифференцированного почвенного профиля представлен на рис.1
Рис.1 Схема строения почвенного профиля: А1-гумусово-аккумулятивный горизонт; А2 – элювиальный горизонт; А2В – элювиально-иллювиальный горизонт; В – иллювиальный горизонт; С – материнская порода
На формирование определенного типа почвы и почвенного профиле влияют климат, материнские горные породы, которые ее подстилают, рельеф, характер водообменных процессов, тип природной растительности, характерной для данной климатической зоны, животные и микроорганизмы обитающие в почве.
Твёрдые частицы пронизаны в почве порами и полостями, заполненными частично воздухом, а частично – водой, поэтому почву могут населять и мелкие водные организмы. Объём мелких полостей в рыхлой почве может составлять до 70%, а в плотной почве – около 20%. В этих порах и полостях обитают микроскопические организмы – бактерии, грибы, простейшие, круглые черви, членистоногие. Более крупные животные сами прокладывают ходы в почве.
Глубина почвы составляет не более 1,5-2 м. Воздух в полостях почвы обогащён углекислым газом и обеднён кислородом. Этим условия жизни в почве напоминают водную среду, но соотношение воды и воздуха в почве постоянно меняется и зависит от погодных условий.
Температурные колебания в почве резкие на поверхности, но быстро сглаживаются с глубиной.
Главная особенность почвенной среды – постоянное поступление органического вещества , в основном, за счёт отмирающих растений и опадающей листвы. Это ценный источник энергии для живущих в ней организмов, поэтому почва – самая насыщенная среда жизни.
Почва – важнейшее звено круговорота веществ . Именно в ней начинается биологический круговорот и здесь же замыкается.
Почвы выступают как мощнейший фильтр для очистки вод, обладают высокой способностью связывать химические элементы благодаря поглотительной способности.
Важнейшим свойством почвы является плодородие , т.е. способность обеспечивать рост и развитие растений. Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов. Почва является составной частью биосферы и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы.
Состав почвы: твердые частицы, жидкость (вода), газы (воздух, О, СО), растения, животные, микроорганизмы, гумус.
Толщина почвы; 0,5м - тундра, горы; 1,5м - на равнинах.
1 см почвы образуется примерно за 100 лет.
Типы почв:
1. Арктические и тундровые (гумус до 1 -3 %)
2. Подзолистые (хвойные леса, гумус до 4-5 %).
3. Черноземы (степь, гумус до 10 %).
4. Каштановые (в сухих степях, гумус до 4%).
5. Серо-бурые (пустыни субтропические пояса, гумус 1-1,5%).
6. Красноземы (влажный субтропический лес, гумус до 6 %).
Гумус - органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков, которое накапливается в верхнем слое почвы. Главный источник питания растений. В гумусе также накапливаются микроэлементы. В процессе эксплуатации почв количество гумуса уменьшается, поэтому необходимо вносить различные удобрения.
Физические свойства:
1. Механический состав - содержание частиц различного диаметра.
2. Плотность.
3. Теплоемкость, теплопроводность.
4. Влагоемкость, влагопроницаемость (у песка выше влагопроницаемость, у глины - влагоёмкость).
5. Аэрация - способность насыщения почвы воздухом (рыхление почвы).
Химические свойства:
2. Кислотность
Влияние кислотности на растения:
Обитают на кислых почвах (рН < 6,7) карликовая береза, хвощ, некоторые мхи
Нейтральные (рН 6,7 - 7,0) большинство культурных растений
На щелочных почвах (рН > 7,0) степные и пустынные растения (лебеда, полынь)
Могут расти на любой почве (ландыш, вьюн, земляника лесная)
Почвенная среда обитания.
|
Характеристика |
Адаптации организма к среде |
|
|
Почвенная |
Создана живыми организмами. Осваивалась живые организмы. Неоднородная в пространстве. |
Тело имеет слизистые некоторых копательный аппарат, развитая мускулатура. Для многих характерны микроскопические или мелкие размеры. |
С воздействиями человека на почвы связано разрушение естественных ландшафтов, обеднение видового разнообразия, снижение устойчивости, продуктивности и биомассы экосистем.
Поддержание и повышение плодородия требует большого вложения энергии в виде удобрений, обработки почвы, борьбы с сорняками и вредителями.
Обычно выделяют 4 главные причины порчи и уничтожения земель. К ним относят эрозию, отрицательные последствия орошения, истощение и отчуждение почв.
Под эрозией почв понимают их разрушение в результате воздействия воды или ветра. За последние 50 лет эрозионный снос в океан возрос примерно в 8 раз. Вместе с почвой при этом выносится столько питательных веществ, которое в 1,5-2 раза превышает вносимые с удобрениями. Эрозия начинается прежде всего там, где уничтожается естественный растительный покров, имеющий две функции:
1) растения корнями скрепляют почву
2) резко снижает интенсивность и силу водных и воздушных потоков.
Эрозия бывает водной и ветровой.
Ветровая эрозия сильнее всего проявляется на лёгких почвах. Эрозию усиливают сухость почвы и бедность гумусом. Ветровая эрозия чаще всего наблюдается в степях, полупустынях и пустынях.
Водная эрозия проявляется повсеместно, но сильнее всего в тех районах, где выпадает значительное количество осадков на фоне больших открытых пространств с интенсивной обработкой почв, то есть в лесной, лесостепной и степной зонах.
К мерам борьбы с эрозией относят:
1) снижение нагрузки на экосистемы;
2) соблюдение норм выпаса скота на пастбищах;
3) соблюдение рекреационных нагрузок;
4) защита пахотных земель (правильная вспашка, создание полезащитных полос, внесение удобрений).
Проблемы орошаемого земледелия. Площадь орошаемых земель в мире составляет около 250 млн. га. Кроме водной эрозии, поливные почвы подвергаются засолению . Дело в том, что на поля подаётся воды больше, чем нужно. Эта влага проникает до грунтовых вод и повышает их уровень. Грунтовые воды начинают интенсивно испаряться, а растворённые в них соли накапливаются на поверхности. Эти почвы непригодны для земледелия, поэтому поливы должны быть умеренными.
Истощение земель. Причинами истощения являются: вынос питательных веществ с урожаем, потери гумуса, ухудшение водного режима и т.д. Результаты истощения почв – потеря плодородия и опустынивание. Истощение почв связано прежде всего с потерями гумуса. За последние 70 лет его содержание уменьшилось с 3,5-4% до 2-3%. Наибольшие потери гумуса наблюдаются на чернозёмах.
Отчуждение земель – это изъятие и использование их для различных целей, не связанных с получением растительной продукции, чаще всего для строительства городов, дорог, аэродромов, складирования отходов, добычи ископаемых и т.д.
Использование удобрений и пестицидов.
Неправильное и нерациональное использование минеральных удобрений ведёт к повышению кислотности почвы, изменению видового состава почвенных организмов.
Пестициды – группа веществ, которые используются для уничтожения или снижения численности нежелательных для человека организмов. Для уничтожения растений используются гербициды , насекомых – инсектициды, грибов – фунгициды. Вредность пестицидов зависит от их ядовитости, продолжительности жизни, способности трансформироваться в среде.
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Общая характеристика почвы
2. Органическое вещество почвы
3. Влажность и аэрация
4. Экологические группы почвенных организмов
1. Общая характеристика почвы
Почва - важнейший компонент любой экологической системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ, в свою очередь составляющих основу пищевых цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы Земли, ее биосферу. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется наличием и состоянием земельных ресурсов, плодородием почв.
Между тем, за историческое время на нашей планете было утрачено до 20 млн. км 2 земель сельскохозяйственного назначения. На каждого жителя Земли нынче приходится в среднем всего 0,35- 0,37 га , тогда как в 70-х годах эта величина составляла 0,45- 0,50 га . Если современная ситуация не изменится, то через столетие, при таких темпах потерь, общая площадь угодий, пригодных для земледелия сократится с 3,2 до 1 млрд. га.
В.В. Докучаевым было выявлено 5 главных почвообразующих факторов:
1. климат;
2. материнская порода (геологическая основа);
3. топография (рельеф);
4. живые организмы;
5. время.
В настоящее время еще одним фактором почвообразования можно назвать деятельности человека.
Почвообразование начинается с первичной сукцессии, проявляющейся в физическом и химическом выветривании, ведущем к разрыхлению с поверхности материнских горных пород, таких как базальты, гнейсы, граниты, известняки, песчаники, сланцы. Этот слой выветривания постепенно заселяется микроорганизмами и лишайниками, которые преобразуют субстрат и обогащают его органическими веществами. В результате деятельности лишайников в первичной почве накапливаются важнейшие элементы питания растений, такие как фосфор, кальций, калий и другие. На этой первичной почве теперь могут поселиться растения и сформировать растительные сообщества, определяющие лицо биогеоценоза.
Постепенно в процесс почвообразования вовлекаются более глубокие слои земли. Поэтому большинство почв имеет более или менее выраженный слоистый профиль, разделяемый на почвенные горизонты. В почве поселяется комплекс почвенных организмов - эдафон : бактерии, грибы, насекомые, черви и роющие животные. Эдафон и растения участвуют в образовании почвенного детрита, который через свой организм пропускают детритофаги - черви и личинки насекомых.
Например, дождевые черви на гектаре земли за год перерабатывают около 50 т почвы.
При разложении растительного детрита образуются гуминовые вещества - слабые органические гуминовые и фульвокислоты - основа почвенного гумуса. Его содержание обеспечивает структурность почвы и доступность растениям минеральных элементов питания. Мощность богатого гумусом слоя определяет плодородие почвы.
В состав почвы входят 4 важных структурных компонента:
1. минеральная основа (50-60 % общего состава почвы);
2. органическое вещество (до 10 %);
3. воздух (15-20 %);
4. вода (25-35 %).
Минеральная основа – неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты различны по размерам (от валунов до песчинок и мельчайших частиц глины). Это скелетный материал почвы. Его разделяют на коллоидные частицы (меньше 1 мкм), мелкий грунт (меньше 2 мм) и крупные фрагменты. Механические и химические свойства почвы определяются мелкими частицами.
Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину в равном количестве.
В почве, как правило, выделяют 3 основных горизонта, различающихся по механическим и химическим свойствам:
1. Верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз.
2. Горизонт вымывания или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества.
3. Материнскую породу или горизонт (С), материал, который преобразуется в почву.
В пределах каждого слоя выделяют более дробные горизонты, различающиеся по своим свойствам.
Основными свойствами почвы как экологической среды являются ее физическая структура, механический и химический состав, кислотность, окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв. На Земле по распространенности ведущее положение занимают пять типологических групп почв:
1. почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы , характеризующиеся богатством минерального состава и большой подвижностью органики;
2. плодородные почвы саванн и степей - черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем;
3. скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к различным климатическим зонам;
4. относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, дерново-подзолистые, бурые и серые лесные почвы ;
5. мерзлотные почвы, обычно маломощные, подзолистые, болотные , глеевые , обедненные минеральными солями со слабо развитым гумусовым слоем.
По берегам рек встречаются пойменные почвы;
Отдельной группой стоят засоленные почвы: солончаки, солонцы и т.д. на которые приходится 25 % почв.
Солончаки – почвы постоянно сильно увлажненные солеными водами вплоть до поверхности, например, вокруг горько-соленых озер. Летом поверхность солончаков высыхает, покрываясь коркой соли.
Рис. Солончак
Солонцы – с поверхность не засолены, верхний слой выщелоченный, бесструктурный. Нижние горизонты уплотнены, насыщены ионами натрия, при высыхании растрескиваются на столбы, глыбы. Водный режим нестабильный – весной – застаивание влаги, летом – сильное пересыхание.
2. Органическое вещество почвы
Каждому типу почв соответствует определенный растительный, животный мир и совокупность бактерий – эдафон . Отмирающие или отмершие организмы накапливаются на поверхности и внутри почвы, образуя органическое вещество почвы, называемое гумусом . Процесс гумификации начинается с разрушения и измельчения органической массы позвоночными животными, а затем преобразуется грибами и бактериями. К таким животным относятся фитофаги , питающиеся тканями живых растений, сапрофаги , потребляющие мертвые вещества растений, некрофаги , питающиеся трупами животных, копрофаги , уничтожающие экскременты животных. Все они составляют сложную систему, получившую название сапрофильного комплекса животных .
Гумус различается по виду, форме и характеру составляющих его элементов, которые подразделяются на гуминовые и негуминовые вещества. Негуминовые вещества образуются из соединений, входящих в ткани растений и животных, например, белков и углеводов. При разложении данных веществ выделяется углекислый газ, вода, аммиак. Энергия, образующаяся при этом используется почвенными организмами. При этом происходит полная минерализация элементов питания. Гуминовые вещества в результате жизнедеятельности микроорганизмов перерабатываются в новые, обычно высокомолекулярные соединения – гуминовые кислоты или фульвокислоты .
Гумус подразделяется на питательный, который легко перерабатывается и служит источником питания микроорганизмов и устойчивый, который выполняет физические и химические функции, контролируя баланс питательного вещества, количество воды и воздуха в почве. Гумус плотно склеивает минеральные частицы почвы, улучшая ее структуру. Структура почв также зависит от количества соединений кальция. Выделяют следующие структуры почвы:
1. мучнистую,
2. пороховатую ,
3. зернистую,
4. ореховатую ,
5. комковатую,
6. глинистую.
Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость – удержанию воды почвой.
Главное свойство почвы – ее плодородие, т.е. способность обеспечивать растения водой, минеральными солями, воздухом. Мощность гумусового слоя определяет плодородие почвы.
3. Влажность и аэрация
Вода почвы подразделяется на :
1. гравитационную,
2. гигроскопическую,
3. капиллярную,
4. парообразную
Гравитационная вода – подвижная, является основной разновидностью подвижной воды, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, просачивается вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Растения легко усваивают ее.
Гигроскопическая вода в почве удерживается за счет водородных связей вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой, прочной связанной пленки. Высвобождается только при температуре 105 – 110 о С и практически недоступна для растений. Количество гигроскопической воды зависит от содержания в почве коллоидных частиц. В глинистых почвах ее до 15 %, в песчаных – 5 %.
По мере накопления количества гигроскопической воды она переходит в капиллярную , удерживающуюся в почве силами поверхностного натяжения. Капиллярная вода легко поднимается к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряется, свободно поглощается растениями.
Парообразная влага занимает все свободные от воды поры.
Существует постоянный обмен почвенных, грунтовых и поверхностных вод, меняющий свою интенсивность и направленность в зависимости от климата, сезонов.
Все поры, свободные от влаги заполнены воздухом. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Воздушный режим и режим влажности связан с количеством атмосферных осадков.
4. Экологические группы почвенных организмов
В среднем почва содержит 2-3 кг/м 2 живых растений и животных, или 20-30 т/га. При этом в умеренном поясе корни растений составляют 15 т/га, насекомые 1т, дождевые черви – 500кг, нематоды – 50кг, ракообразные – 40кг, улитки, слизни – 20кг, змеи, грызуны – 20гк, бактерии – 3т, грибы – 3т, актиномицеты – 1,5т, простейшие – 100кг, водоросли – 100кг.
Неоднородность почвы приводит к тому, что для разных организмов она выступает как разная среда. По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в 3 группы:
1. Геобионты – животные, постоянно обитающие в почве (дождевые черви, первично-бескрылые насекомые).
2. Геофиллы – животные, часть цикла которых обязательно проходит в почве (большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки).
3. Геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища (таракановые , многие полужесткокрылые , жесткокрылые, грызуны и др. млекопитающие).
В зависимости от размеров почвенных обитателей можно разделить на следующие группы.
1. Микробиотип , микробиота – почвенные микроорганизмы, основное звено детритной цепи, промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными. Это зеленые, сине-зеленые водоросли, бактерии, грибы, простейшие. Почва для них – система микроводоемов . Они живут в почвенных порах. Способны переносить промерзание почвы.
3. Макробиотип , макробиота – крупные почвенные животные, размером до 20мм (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и т.д.). п очва для них – плотная среда, оказывающая сильное механическое сопротивление при движении. Они передвигаются в почве расширяя естественные скважины путем раздвижения почвенных частиц либо роя новые ходы. В связи с этим у них выработались приспособления к рытью. Часто имеются специализированные органы дыхания. Также дышат через покровы тела. На зиму и в засушливый период перемещаются в глубокие почвенные слои.
4. Мегабиотип , мегабиота – крупные землерои , главным образом из числа млекопитающих. Многие из них проводят в почве всю жизнь (златокроты, слепушонки , цокоры , кроты Евразии, сумчатые кроты Австралии, слепыши и др.). Прокладывают в почве систему нор, ходов. У них недоразвиты глаза, компактное, вальковатое тело с короткой шеей, короткий густой мех, сильные компактные конечности, роющие конечности, крепкие когти.
5. Обитатели нор – барсуки, сурки, суслики, тушканчики и др. Кормятся на поверхности, размножаются, зимуют, отдыхают, спят, спасаются от опасности в почвенных норах. Строение характерно для наземных, однако имеют приспособления норных –к репкие когти, сильная мускулатура на передних конечностях, узкая голова, небольшие ушные раковины.
6. Псаммофилы – жители сыпучих песков. Имеют своеобразные конечности, нередко в форме «лыж», покрытых длинными волосками, роговыми выростами (тонкопалый суслик, гребнепалый тушканчик).
7. Галлофилы – жители засоленных почв. Имеют приспособления к защите от избытка солей: плотные покровы, приспособления для удаления солей из организма (личинки пустынных жуков-чернотелок).
8. Растения подразделяются на группы в зависимости от требовательности к плодородию почвы.
9. Эутотрофные или эвтрофные – растут на плодородных почвах.
10. Мезотрофные – менее требовательные к плодородию почвы.
11. Олиготрофные – довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ.
12. В зависимости от требовательности растений к отдельным микроэлементам почвы выделяют следующие группы.
13. Нитрофилы – требовательны к наличию в почве азота, поселяются там, где есть дополнительные источники азота – растения вырубок (малина, хмель, вьюнок), мусорные (крапива щирица, зонтичные), растения пастбищ.
14. Кальциефилы – требовательны к наличию в почве кальция, поселяются на карбонатных почвах (венерин башмачок, лиственница сибирская, бук, ясень).
15. Кальциефобы – растения, избегающие почв с большим содержанием кальция (сфагнумовые мхи, болотные, вересковые, береза бородавчатая, каштан).
16. В зависимости от требований к РН почвы все растения подразделяются на 3 группы.
17. Ацидофилы – растения, предпочитающие кислые почвы (вереск, белоус, щавель, щавелек малый).
18. Базифиллы – растения, предпочитающие щелочные почвы (мать-и-мачеха, горчица полевая).
19. Нейтрофилы – растения, предпочитающие нейтральные почвы (лисохвост луговой, овсяница луговая).
Растения, произрастающие на засоленных почвах называются галофиты( солерос европейский, сарсазан шишковатый), а растения не выдерживающие избыточного засоления – гликофиты . Галофиты имеют высокое осмотическое давление, позволяющее использовать почвенные растворы, способны выделять избыток солей через листья или накапливать их в своем организме.
Растения, адаптированные к сыпучим пескам называются псаммофиты . Они способны образовывать придаточные корни при засыпании их песком, на корнях образуются придаточные почки при их обнажении, часто имеют высокую скорость роста побегов, летучие семена, прочные покровы, имеют воздушные камеры, парашюты, пропеллеры – приспособления к незасыпанию песком. Иногда целое растение способно оторваться от грунта, высохнуть и вместе с семенами перенестись ветром в другое место. Всходы быстро прорастают, споря с барханом. Имеются приспособления к перенесению засухи – чехлы на корнях, опробковение корней, сильное развитие боковых корней, безлистные побеги, ксероморфную листву.
Растения, произрастающие на торфяных болотах, называются оксилофитами . Они приспособлены к высокой кислотности почвы, сильному увлажнению, анаэробным условиям (багульник, росянка, клюква).
Растения, обитающие на камнях, скалах, каменистых осыпях относятся к литофитам. Как правило, это первые поселенцы на скальных поверхностях: автотрофные водоросли, накипные лишайники, листовые лишайники, мхи, литофиты из высших растений. Их называют растениями щелей – хасмофитами . Например, камнеломка, можжевельник, сосна.
Реферат выполнил студент Группа ЭЛК - 11
Министерство образования Российской федерации
Хабаровский государственный технический университет
Хабаровск 2001
Наземно-воздушная среда.
Атмосфера (от греческого atmos – пар и sphaira – шар), газообразная оболочка земли или какого – либо другого тела. Точной верхней границы земной атмосферы указать нельзя, так как плотность воздуха непрерывно убывает с высотой. Приближаясь к плотности вещества, заполняющего межпланетное пространство. Следы атмосферы имеются на высотах порядка радиуса земли (около 6350 километров). С высотой состав атмосферы меняется мало. Атмосфера имеет ясно выраженное слоистое строение. Основные слои атмосферы:
Тропосфера – до высоты 8 – 17 км. (в зависимости от широты); в ней сосредоточен весь водяной пар и 4/5 массы атмосферы и развиваются все явления погоды. В тропосфере выделяют приземный слой толщиной 30 – 50 м, находящийся под непосредственным воздействием земной поверхности.
Стратосфера – слой над тропосферой до высоты около 40 км. Характеризуется почти полной неизменностью температуры по высоте. Отделяется от тропосферы переходным слоем – тропопаузой, толщиной около 1 км. В верхней части стратосферы наблюдается максимальная концентрация озона, поглощающего большое число ультрафиолетовой радиации Солнца и предохраняющего живую природу Земли от её вредного воздействия.
Мезосфера – слой между 40 и 80 км; в нижней его половине температура растет от +20 до +30 градусов, в верхней – падает почти до –100 градусов.
Термосфера (ионосфера) – слой между 80 и 800 – 1000км, обладающий повышенной ионизацией молекул газа (под воздействием беспрепятственно проникающей космической радиации). Изменения состояния ионосферы сказываются на земном магнетизме, порождают явления магнитных бурь, влияют на отражение и поглощение радиоволн; в ней возникают полярные сияния. В ионосфере различают несколько слоев (областей) с максимальной ионизацией.
Экзосфера (сфера рассеяния) – слой выше 800 – 1000км, из которого молекулы газов рассеиваются в космическое пространство.
Атмосфера пропускает 3/4 солнечного излучения и задерживает длинноволновое излучение земной поверхности, тем самым, увеличивая общее количество тепла, идущего на развитие природных процессов на Земле.
Огромное количество вредных веществ содержится в воздухе (в атмосфере), которым мы дышим. Это твердые частицы сажи, асбеста, свинца, и взвешенные жидкие капельки углеводородов и серной кислоты, и газы: оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы. Все эти загрязнения, находящиеся в воздухе, оказывают биологическое воздействие на организм человека.
Смог (от англ. smoke – дым и fog – туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и оксидами азота, находящимися в выхлопных газах автомобилей.
К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП, ежегодно выделяется до 25 млрд. т., относят:
Диоксид серы и частицы пыли – 200 млн. т./год;
Оксиды азота – 60 млн. т./год;
Оксиды углерода – 8000 млн. т./год;
Углеводороды – 80 млн. т./год.
Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами – создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.
Многие действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т.д. Это дорогая технология, и только в редких случаях стоимость извлекаемых из отходящих газов веществ может покрыть расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.
Наиболее распространены при очистке газов адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.
Санитарная очистка промышленных газов включает в себя очистку от СО2, СО, оксидов азота, SO2, от взвешенных частиц.
Очистка газов от СО2
Очистка газов от СО
Очистка газов от оксидов азота
Очистка газов от SO2
Очистка газов от взвешенных частиц
Водная среда.
Гидросфера (от гидро… и сфера), прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой (литосферой); представляет совокупность океанов, морей, озер, рек, болот, а также подземных вод. Гидросфера покрывает около 71% земной поверхности; объем ее около 1370 млн. км3 (1/800 общего объема планеты); масса 1,4 х 1018 тонн, из которых 98,3 % сосредоточено в океанах и морях. Химический состав гидросферы приближается к среднему составу морской воды.
Количество пресной воды составляет 2,5 % всей воды на планете; 85 % - морская вода. Запасы пресной воды распределены крайне неравномерно: 72,2 % - льды; 22,4 % - грунтовые воды; 0,35 % - атмосфера; 5, 05 % - устойчивый сток рек и вода озер. На долю воды, которую мы можем использовать, приходиться всего 10-2 % всей пресной воды на Земле.
Хозяйственная деятельность человека привела к заметному сокращению количества воды в водоемах суши. Сокращение уровня грунтовых вод уменьшает урожайность окрестных хозяйств.
По количеству солей вода делиться на: пресную (<1 г/л солей), засоленную (до 25 г/л солей) и соленую (>25).
Деградация природных вод связана в первую очередь с увеличением солесодержания. Количество минеральных солей в водах постоянно растет. Основная причина засоленности вод – истребление лесов, распашка степей, выпас скота. Вода при этом не задерживается в почве, не увлажняет ее, не пополняет почвенные источники, а скатывается через реки в море. В качестве мер, принятых в последнее время для снижения засоленности рек, используется посадка лесов.
Громаден объем сброса дренажных вод. К 2000 г. он составил 25 – 35 км3. Системы орошения потребляют обычно 1 – 2 тыс. м3/га, их минерализация составляет до 20 гл. Огромен вклад в минерализацию воды сброса промышленных стоков. По данным за 1996 г. в России объем пром. стоков был равен стоку такой большой реки, как Кубань.
Наблюдается постоянный рост водопотребления, как на производственные, так и на бытовые нужды. В среднем в городах с населением 1 млн. человек, по данным США, потребляются 200 л/сутки воды на человека.
Основные характеристики сточных вод, влияющие на состояние водоемов: температура, минералогический состав примесей, содержание кислорода, мл, рН, концентрация вредных примесей. Особенно большое значение для самоочищения водоемов имеет кислородный режим. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентируются «правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Сточные воды характеризуются следующими признаками:
Мутность воды;
Цветность воды;
Сухой остаток;
Кислотность;
Жесткость;
Растворимый кислород;
Биологическая потребность в кислороде.
В зависимости от условий образования сточные воды делятся на три группы:
Бытовые сточные воды;
Атмосферные сточные воды;
Промышленные сточные воды;
Методы очистки воды. Чистые сточные воды – это воды, которые в процессе участия в технологии производства практически не загрязняются и сброс которых без очистки не вызывает нарушений нормативов качества воды водного объекта.
Загрязненные сточные воды – это воды, которые в процессе использования загрязняются различными компонентами и сбрасываются без очистки, а также сточные воды, проходящие очистку, степень которой ниже норм. Сброс этих вод вызывает нарушение нормативов качества воды в водном объекте.
Практически всегда очистка промышленных стоков – это комплекс методов:
механическая очистка стоков;
химическая очистка:
реакции нейтрализации;
реакции окисления – восстановления;
биохимическая очистка:
аэробная биохимическая очистка;
анаэробная биохимическая очистка;
обеззараживание воды;
специальные методы очистки;
дистилляция;
вымораживание;
мембранный метод;
ионный обмен;
удаление остаточных органических веществ.
Почвенная среда.
Почва – поверхностный слой земной коры, несущий на себе растительный покров и обладающий плодородием. Изменяется под влиянием растительности, животных (главным образом микроорганизмов), климатических условий, деятельности человека. По механическому составу (по крупности почвенных частиц) различают почвы: песчаные, супесчаные (супеси), суглинистые (суглинки), глинистые. По генезису различают почвы: дерново-подзолистые, серые лесные, черноземные, каштановые, бурые и др. Распределение почвы на земной поверхности подчинено законам зональности (горизонтальной и вертикальной).
Основные виды загрязнения литосферы – твердые бытовые и промышленные отходы. На одного жителя в городе в среднем приходиться в год примерно по 1 т твердых отходов, причем эта цифра ежегодно увеличивается.
В городах под складирование бытовых отходов отводятся большие территории. Удалять отходы следует в короткие сроки, чтобы не допускать размножения насекомых, грызунов, предотвращать загрязнение воздуха. Во многих городах действуют заводы по переработке бытовых отходов, причем полная переработка мусора позволяет городу с населением в 1 млн. человек получать в год до 1500 т металла и почти 45 тыс. т компоста. В результате утилизации отходов город становится чище, кроме того, за счет освобождающихся площадей, занятых свалками, город получает дополнительные территории.
Правильно организованная технологическая свалка – это такое складирование твердых бытовых отходов, которое предусматривает постоянную переработку отходов при участии кислорода воздуха и микроорганизмов.
На заводе по сжиганию бытовых отходов наряду с обезвреживанием происходит максимальное уменьшение их объема. Однако необходимо учитывать, что сами мусоросжигающие заводы могут загрязнять окружающую среду, поэтому при их проектировании обязательно предусматривается очистка выбросов. Производительность таких заводов по сжигаемым отходам приблизительно 720 т/с. при круглогодичном и круглосуточном режимах работы.