Экологические функции почвы

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МСХА имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

Кафедра Экологии

 

 

 

 

Курсовая работа:

 

Экологические функции почвы

 

Выполнила: Скрябина Д.,

ст. 301 группы факультета ПАЭ

Преподаватель:

Бузилев А. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2009

 

Оглавление

 

Введение

Экологизация современного знания и науки ощутимо затронула  и почвоведение, одним из ярких свидетельств чего является учение об экологических функциях почв. Ведь почва, являясь частью биосферы, участвует в формировании оболочек планеты: гидросферы, атмосферы и литосферы. Однако, несмотря на экологический бум в естествознании,  а также в гуманитарных и технических науках, до сих пор сохраняется неопределенность в использовании исходных базовых понятий, связанных с термином «экология» (Гирусов, 2000; Кобыленский, 2003; и др.). Это в  полной мере касается  и почвоведения.

В целом экология почв (другими словами интегральная экология почв) в общем виде определяется как междисциплинарная наука, изучающая весь спектр участия различных факторов почвообразования в формировании, динамике и эволюции почв и всю совокупность почвенных  экофункций с ответным воздействием на почвообразователи и поддержанием их функционирования и развития. Кроме того, следует принять во внимание, что в настоящее время термин экология почти всегда сопрягается с проблемами охраны окружающей среды как сложной планетарной системы. Поэтому есть все основания в экологию почв включить и учение о сохранении почв как незаменимого компонента биосферы. Таким образом, суммарно экология почв оказывается состоящей из трех взаимосвязанных блоков – учения о факторах почвообразования (факторная экология или собственно экология почв) и учений о почвенных экофункциях и сохранении почв как незаменимого компонента биосферы.

К числу важнейших актуальных направлений  исследования в почвоведении относятся  и работы по биогеоценотическим и глобальным функциям почв, имеющие принципиальное значение не только для дальнейшего развития науки о почве, но и для всесторонней разработки учения о взаимосвязи и динамике приповерхностных геосфер, а также создания научно-обоснованной системы рационального использования и охраны природных ресурсов.

Глава 1. Биогеоценотические функции  почв

Все биогеоценотические (БГЦ) функции  условно объединены в несколько  групп по основным контролирующим свойствам  почв: физические, химические и биохимические, физико-химические, информационные, целостные.

1.1. Физические функции. К физическим функциям относятся:

- жизненное пространство: одна из причин, ограничивающих распространение большей части живых организмов, - отсутствие свободной и пригодной для расселения материальной среды, где они могли бы беспрепятственно размножаться и развиваться. С почвой тесно связана подавляющая часть растений, где происходит ранний цикл их развития, а во взрослом состоянии с почвой непосредственно взаимодействуют их подземные органы. Также почву как среду обитания используют различные микроорганизмы, бактерии, актиномицеты, грибы, в меньшей мере – водоросли. Почва служит жизненосным пространством и для многих животных.  Из беспозвоночных здесь живут простейшие, плоские и круглые, а также кольчатые черви, немертины, моллюски, тихоходки, первичнотрахейные, членистоногие. Позвоночные почвенные животные представлены амфибиями, рептилиями, млекопитающими.

- жилище и убежище: сущность этой функции заключается в том, что почва предохраняет многие живые организмы от переохлаждения и перегрева, защищает от хищников, обитающих на поверхности, обитающих на поверхности земли. То, что почва может выполнять функцию жилища связано с тем, что температура и влажность воздуха в ней подвержены значительно менее резким колебаниям, чем на поверхности земли.

- опорная функция: благодаря этой функции растения могут сохранять вертикальное положение, быть устойчивым к ветровалам и противодействовать силе тяжести.

- депо семян и других зачатков: выполняет функции среды, в которой сохраняются семена и различные зачатки (яйца червей, цисты, споры, микроорганизмы).

1.2. Химические и физико-химические свойства почвы:

- почвенный источник питательных элементов и соединений: питательные элементы, находящиеся в растворенном или обменном состоянии, играют решающую роль в непосредственном создании биологической продукции. Почва является основным источником воды и различных минеральных соединений (азот, фосфор, калий, кальций, магний и т.д.). Тут важную роль играет благоприятное соотношение доступных элементов.

- функция депо элементов питания, энергии и влаги: почва имеет резерв названных компонентов, который используется организмами при израсходовании наиболее легкодоступных запасов. Такое депо – это залог устойчивости почвенного плодородия и поддержания необходимых условий существования живых организмов.

- стимуляция и  ингибирование биохимических и других процессов:  в почву поступают разнообразные продукты метаболизма растений, микробов, животных (аминокислоты, белки, спирты и др.), которые могут стимулировать или же, наоборот, угнетать жизнедеятельность живых организмов. Рассматриваемая проблема по отношению к почвенной экологии имеет несколько аспектов, среди которых важнейшим относится выявление вклада почвенных биохимических взаимовлияний в общую динамику экосистем и формирование биологической продукции.

- осуществление сорбции веществ и микроорганизмов:  основной механизм данной функции почв – адсорбция коллоидами почвы газов, жидкостей, особенно воды, молекул и ионов веществ, поступающих в почву разными путями. Сорбция  влияет на снабжение растений элементами питания в культурных агроценозах. Также одно из положительных влияний сорбции – это удержание элементов питания, вмытых в нижние горизонты. Благодаря сорбции почвенным мелкоземом микроорганизмов, обитающих в почве, микроорганизмы защищены от выноса за пределы почвенного профиля с нисходящим током влаги.  Такая сорбция зависит от  минералогического состава и генетических особенностей почв.

1.3. Информационные функции:

- сигнал для сезонных и других  биологических процессов: контролирование  периодически изменяющимися параметра  ми почвы – ее тепловым, водным, пищевым и солевым режимами.

- регуляция численности, состава и структуры биогеоценозов: воздействие почвенных факторов на формирование конкретной консортивной структуры биогеоценозов.

- пусковой механизм некоторых  сукцессий: проявление в смене  биологических сообществ.

- «память» биогеоценоза (ландшафта): в почве фиксируется программа  возможностей функционирования  связанных с почвой биоценозов, т.е. по процессам и свойствам почвы можно судить о работе биосообщества.

1.4. Целостные функции:

- трансформация веществ и энергии:  преобразование почвообразовательным  процессом исходного вещества  материнских пород и продуктов, поступающих с пылью, атмосферными осадками, поверхностными и грунтовыми водами, растительными остатками.

- санитарные функции: одно из важных значений заключается в минерализации почвенными микроорганизмами растительных остатков (предварительно измельченными почвенными животными), защита почвенных ландшафтов от  самозагрязнения и гибели. Существенное влияние на «гигиену» почв имеет самоочищение почвы от болезнетворных микроорганизмов, определяющейся ее механическим (гранулометрическим) составом.

- защитный и буферный БГЦ  экран: устойчивость к гомеостатистическому  регулированию обеспечивает поддержание  сложившегося функционирования  биогеоценозов Земли, что является  залогом благополучия биосферы.

- также к  целостным функциям  почвы можно отнести плодородие и условия существования и эволюции  почвенных организмов.

Глава 2. Планетарные (глобальные) функции

Почва оказывает большое влияние  и на планетарные оболочки Земли. В категорию глобальных функций входят функции, реализуемые почвенным покровом в его взаимодействии с литосферой, гидросферой, атмосферой, биосферой в целом и этносферой.

2.1. Литосферные  функции.

Так как воздействие  почвы на каменную оболочку Земли  воспринимается как малозначительное, то проблема литосферных функций  на первый взгляд может показаться неправомочной. Но тут важное значение имеют коры выветривания и осадочная оболочка в целом. В состав литосферных функций входят:

- почва – защитный слой и  фактор развития литосферы;

- биохимическое преобразование  приповерхностной части литосферы включает в себя косвенные (активное биохимическое изменение литосферы было бы невозможно) и непосредственное участие (почва выступает как поставщик органических кислот специфического и неспецифического гумусообразования);

- почва – источник вещества для формирования пород и полезных ископаемых;

- передача аккумулирования солнечной  энергии  и вещества атмосферы в недра Земли.

2.2. Гидросферные  функции.

 Гидросфера – это скопление морей и океанов, континентальных вод (реки, ручьи, озера, пруды, водохранилища и т.д.), а также водяного пара и ледников.

- трансформация поверхностных  вод в грунтовые, при этом  важную роль играет перераспределение  атмосферных осадков;

- участие в формировании речного  стока;

- фактор биопродуктивности водоемов  за счет приносимых почвенных соединений;

-  сорбционный барьер, защищающий акваторий от загрязнения (почва способна поглощать многие вредные соединения на пути их миграции в водные экосистемы).

2.3.  Атмосферные  функции.

Тесная зависимость  состава и динамики атмосферы от почвы диктуется в первую очередь их взаимопроникновением через газообразную фазу почвы (диффундирование).

- защитный фильтр от отравляющих  газов;

- поглощение и отражение солнечной  радиации;

- регулирование влагооборота атмосферы;

- источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу;

- поглощение и удержание некоторых  газов от ухода в космическое  пространство, регулирование газового  обмена атмосферы.

2.4. Общебиосферные и этносферные  функции.

Огромное значение почвы значение почвы как среды обитания для растений и животных Земли проявляется прежде всего в том, что именно с ней связано существование большинства видов живых организмов и образование основной массы живого вещество земной планты:

- среда обитания, аккумулятор и  источник вещества и энергии для организмов суши;

- связующее звено биологического  и геологического круговоротов, планетарная мембрана;

- защитный барьер и условие  нормального функционирования биосферы;

- фактор биологической эволюции.

 

 

 

Глава 3. Стратегия сохранения и рационального использования почв

3.1. Факты:

Экологические функции, изложенные выше, выступают, прежде всего, в качестве основания при реализации программ по сохранению и рациональному использованию почв. Успешное осуществление этих функций может гарантировать только ненарушенная почва. К ним относятся целинные почвы в отличии от пахотных, которые в свою очередь имеют свой лимит: распашке должно подвергаться не более 25% от всей территории суши. В противном случае будет экологическая катастроф. Тем более под пашни должны использоваться 40% освоенной территории, но площадь их должна  быть меньше 25%. Только таким образом можно сохранить экологические функции почвы. В требования экологического земледелия входит и использование для защиты растений биологических средств, которые, к сожалению, применяются в существенно меньшем объеме, чем химические. Химические же средства часто вносятся без крайней необходимости, нередко ими подменяется биологическая и интегрированная защита, чем причиняется огромный ущерб окружающей среде и здоровью людей.

В почвенно-экологической оценке в  настоящее время можно выделить несколько принципиальных направлений. Первое касается анализа общего состояния  почвенного покрова Земли в целом, отдельных природных зон, физико-географических регионов. Второе направление – оценка проявлений почвенных экофункций на различных уровнях: глобальном, зональном, региональном, ландшафтно-биогеоценотическом, локальном. Третье направление – анализ и ранжирование различных видов загрязнения и нарушения почв: химического, радиоактивного, биологического, эрозионного и др. Сейчас экологическая обстановка на Земле оставляет желать лучшего. Именно поэтому важнейшей частью работы в области охраны почв является почвенно-экологический мониторинг.

3.2. Основные принципы и мероприятия по сохранению почвы и биосферы в целом

Существующая система охраны окружающей среды и ее компонентов, в особенности  почв, выглядит неэффективной вследствие недостаточной разработки ее теоретических  и методических основ. Охрана почв и биосферы в целом во многом не дает нужного результата из-за явно недостаточной разработки ее теоретических и методических основ. Особенно отстающее звено в этом – это восстановление разрушенной и деградированной природы, хотя оно должно было бы идти примерно в том же объеме и с той же активностью, что использование природных ресурсов. Именно поэтому особо внимание следует уделять широкой природоохранной концепции, которую Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин предлагаю предварительно именовать природосохранением. Природосохранение - это система тесно взаимосвязанных локальных, местных, региональных и глобальных мер, в которой успешно реализуются все три базовых природосберегающих направления: 1) охрана природы (защита от факторов разрушения и деградации); 2) рациональное использование природных ресурсов; 3) природовосстановление. Установочные положения, с которыми необходимо связать программы и реальные шаги природосохранения: признание незаменимости для человека естественно-исторической биосферы и почвенной оболочки – ее важнейшего структурно-функционального компонента, а также – наличие организованности структурно-функциональных составляющих биосферы на уровне глобальной органически целостной системы, взаимопроникновение и полифункциональность приповерхностных геосфер и роль почвы как планетарного узла экологических связей, неспособность биосферы и педосферы далее выдерживать возрастающую антропогенную нагрузку и реальная опасность стремительного развития регионально-глобальных экологических катастроф.