Биоэкологические, биоэнергетические и биогеохимические функции почв

Почвенный покров и гумусовая оболочка суши, мелководий и шельфа представляют собой общепланетарное образование – педосферу, подобную литосфере, гидросфере и атмосфере, в совокупности с живыми веществами планеты они образуют ее биосферу.

Педосфера – это общеземная биоэнергетическая и биогеохимическая система, обладающая способностью саморазвития, самоуправления и обеспечивающая существование растений, животных и микроорганизмов, а также воспроизводство биомассы живого вещества.

Эти особенности почвенного покрова создают плодородие биосферы.

Образование почвенного покрова в естественных условиях генетически неразрывно связано с растительностью, другими компонентами биосферы и особенно с постоянным притоком космической (солнечной) энергии, которая благодаря фотосинтезу связана в виде фитобиомассы, накапливается и сохраняется в форме почвенного органического вещества (корни, детрит, гумус) и биогенного органоминерального мелкозема.

Педосфера (почвенный покров) образовалась и развивалась на суше и мелководьях параллельно с возникновением жизни и становлением биосферы, начиная с докембрия и особенно после девона, когда растения завоевали сушу.

Почвы прошлых эпох многократно были погребены или разрушены геологическими процессами (горообразование, вулканизм, оледенения, эрозия, смыв, переотложение).

Древние почвы, продукты их разрушения (мелкозем, растворы, органическое вещество) в результате этих процессов участвовали в формировании осадочных отложений, атмосферы и гидросферы.

Почвообразовательные процессы, как и жизнь, обладают высокой быстротечностью, большой приспособляемостью и способностью к самосохранению, развитию и расширенному воспроизводству видов и массы биогенного вещества.

По этим причинам современный почвенный покров является в целом сравнительно молодым по абсолютному возрасту образованием порядка от столетий и нескольких тысячелетий до 1–2 млн лет.

Интенсивность развития и перерыва почвообразования имеет циклический характер: суточные, сезонные, одиннадцатилетние (и кратные им), столетние циклы, циклы оледенения и горообразования.

Интересно
Роль и функции почвенного покрова в биосфере, хотя и со значительными перерывами и катастрофами, в целом возрастали и усложнялись, отражая рост разнообразия форм живого вещества, а также истории развития суши и океана.

Важнейшие функции почвенного покрова, свидетельствующие о его незаменимости: Биоэкологические функции почв.

Почвенный покров является экологической нишей, убежищем и областью концентрации живого вещества. Организмы живут на поверхности и внутри почвы.

Наземная биомасса (главным образом леса, травы) составляет величину порядка n∙1013 т. Подземная масса корней, животных, микроорганизмов, вероятно, близка к этой величине. Биомасса населения океана также велика.

При этом следует учесть, что коэффициент размножения организмов, число их жизненных циклов в единицу времени значительно возрастает при уменьшении размеров организма, достигая у микробов сотен и тысяч в год.

Если биомассу, создаваемую в мелководьях и маршах, считать продуктом подводного и землеводного почвообразования, то станет очевидным общее положение о том, что почвенная оболочка – педосфера является незаменимой экологической средой и основой существования жизни на планете.

Биоэнергетическая функция почвенного покрова. Растения в экологических системах с почвенным покровом ежегодно фиксируют около n∙1017 ккал химически активной энергии.

Сами почвы аккумулируют и удерживают в виде органических веществ (детрит, гумус) до n∙1019 ккал энергии. Почвенно-растительные экосистемы удерживают на сотни и миллионы лет накопленную энергию в гумусе, торфе, сапропеле, углях.

Энергия гумуса и органических остатков служит основой почвенного плодородия. Человек должен умело использовать запасы этих видов биогенной энергии. Один грамм гумуса при окислении производит 4,5–5,0 ккал энергии. Один гектар плодородного чернозема Северного Кавказа имеет запасы энергии в гумусе и органических остатках до n∙109 ккал.

Высокопродуктивное земледелие и лесоводство являются формами эффективного управления биоэнергетической функцией почвенного покрова. Уничтожение почв разрушает этот механизм биосферы.

Биогеохимические функции почв. Образование биомассы сопровождается не только фиксацией химически полезной энергии, но также мобилизацией и выносом на поверхность и в корнеобитаемые горизонты огромных масс химических элементов (C, N, H, O, P, Ca, S, K, Mn, Al, Si, Zn, Cu, Br, I, Fe) и их соединений.

Углеводы, жиры, белковые соединения, связанная с ними энергия растительной биомассы, являются начальным звеном биогеохимического потока химических элементов в экосистемах, ландшафтах, на континентах.

Ежегодно мобилизуется, проходит через растения, освобождается из опада, минерализируется при потреблении животными и микробами до n∙1010 т минеральных соединений различного типа. Эти соединения многократно используются живыми организмами и удерживаются в экосистемах суши.

Интересно
Массы измельченного органического вещества и продуктов его полной минерализации перемещаются в виде водных взвесей и растворов, в форме пыли и аэрозолей от гор и возвышенностей к низменностям, морям, океану, погребаясь геологическими отложениями.

Из пищевых цепей биогеохимического круговорота (МБКВ) вырывается полностью в геологические осадки (БГКВ) около 5–10 % общей массы мигрирующих веществ.

Важнейшими биофильными соединениями являются вода, углекислота, соединения азота, фосфора и серы. Благодаря им созидается живое вещество (урожай) и обнаруживается биогенное циклическое накопление в верхних гумусовых горизонтах плодородных почв.

Биогеохимические функции природных почв и коры выветривания выражаются также в образовании агрессивных кислот (угольная, азотная, серная), гумусовых кислот, а также устойчивых хелатных соединений.

В почвах возникают вторичные минералы и органоминеральные высокодисперсные соединения (карбонаты, сульфаты, хлориды, соединения кремния и полуторных окислов, вторичные глинистые минералы), которые в последующем накапливаются в осадочных отложениях континентального или морского цикла.

Узнай цену консультации

"Да забей ты на эти дипломы и экзамены!” (дворник Кузьмич)