Живые организмы почвы. Организмы как фактор почвообразования Роль организмов в образовании почвы

Что такое почва?

Почва – верхний плодородный слой земной коры.

Чем почвы отличаются от горных пород?

Почвы обладают плодородием. Почва может иметь разный состав, а горная порода – постоянный. Почва содержит твердые, жидкие и газообразные частицы.

Из чего образуется перегной?

Перегной образуется из отмерших живых организмов и их частей (однолетние травы, опавшая листва, погибшее животное)

Зачем удобряют почву?

Почву удобряют с целью повышения ее плодородия.

Сравните строение подзолистой почвы и черноземной. Найдите черты сходства и различия.

Вопросы и задания

1. Какие части входят в состав почвы?

Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей. Твердая часть почвы - это частички разрушенных горных пород и перегной, перемешанные друг с другом. Песчаные и глинистые частицы - неорганическая часть почвы, а перегной - органические вещества. Жидкая часть почвы - это вода с растворенными в ней органическими и неорганическими веществами. Газообразная часть представляет собой почвенный воздух.

2. Какие условия влияют на формирование почв?

Образование почвы зависит от многих условий: состава горных пород, климата, поверхностных и подземных вод, растительности, животных.

3. Какова роль климата и живых организмов в формировании почв?

С климатом связано не только обеспечение почвы теплом и водой. От него зависит скорость выветривания горных пород и образование перегноя, характер растительности и животного мира. Почвы очень тесно связаны с живыми организмами. Отмирающие растения и их части с помощью микроорганизмов превращаются в перегной. Почвенные животные перерывают и перемешивают почву. Особенно велика роль дождевых червей.

4. От каких свойств почвы зависит ее природное плодородие? Как можно повысить плодородие почв?

Плодородие почв определяется их свойствами: содержанием перегноя, влаги, воздуха, а также составом почвообразующих пород. Плодородие почв можно повысить с помощью различных агротехнических приемов: рыхления, увлажнения, внесения удобрений.

5. Какое строение имеют почвы? Почему верхний почвенный горизонт называется перегнойным?

В почве выделяются перегнойный и переходный горизонт, материнская порода. Верхний слой горизонт называется перегнойным, поскольку состоит из перегноя – отмерших частиц растений и животных.

6. По рисунку 203 расскажите об отличиях подзолистых почв и черноземов.

Подзолистая и черноземная почва в своем строении имеют перегнойный, переходный горизонты, материнскую породу. В отличие от подзолистой почвы, чернозем имеет мощный перегнойный горизонт, поэтому переходный горизонт залегает гораздо ниже.

7. Почему почву называют бесценным природным богатством?

Почва бесценные дар природы, поскольку она обладает уникальным свойством – плодородием. Это свойство почвы дает жизнь растительности. Растительность – главный производитель энергии. Почва «кормит» все живые организмы. Она является средой обитания для некоторых.

Одним из ведущих факторов, оказывающим влияние на направленность почвообразования, являются живые организмы. Начало почвообразования всегда связано с поселением живых организмов на безжизненных горных породах. Формирование первых почв на поверхности континентов было связано с эпохой выхода живых организмов из океана на сушу (около 600 млн. лет назад). «Пионерами» почвообразования выступают водоросли, которые на поверхности горных пород, используя минеральный субстрат, воду, углекислый газ и энергию солнца, формируют биогенное органическое вещество. Водоросли еще не формируют почву, но создают лишь биогенный субстрат для поселения высших растений, микроорганизмов, грибов и животных.

Согласно учению о биосфере В.И. Вернадского живые организмы осуществляют колоссальную геохимическую работу и обеспечивают непрерывный круговорот веществ, который непременно проходит и через почву.

Биология почв чрезвычайно сложна и многообразна. В горсти почвы, помещающейся на ладони, находится более 5 млрд. живых организмов, что сопоставимо с численностью населения нашей планеты. Живые организмы почвы существенно отличаются по систематической принадлежности, размерам и экологическим функциям в почве и биосфере.

Для общего представления о биологическом факторе почвообразования можно условно подразделить все живые организмы почвы на три большие группы:

· Растения;

· Животные;

· Микрофлора.

Роль растений в почвообразовании. Высшие растения являются главными аккумуляторами солнечной энергии в биосфере, основными источниками органического вещества в почве. Поток и обмен энергии и веществ между биологической фазой и почвой протекает постоянно. С растительным опадом органические вещества и заключенная в них энергия поступают в почву, где используются другими организмами. В процессе трансформации органики происходит извлечение и использование энергии в почвенных процессах. Органические вещества преобразуются либо в почвенный гумус, либо минерализуются до простых минеральных солей, воды и газов. Превращение органики в почве является важнейшим звеном круговорота веществ в биосфере.

Характер растительности в сочетании с особенностями климата оказывает влияние на интенсивность круговорота веществ и энергии в почве, на характер и направленность почвообразования.

Важнейшими характеристиками растительности выступают:

· биомасса (фитомасса) – масса живого растительного вещества на единицу площади, измеряется в ц/га или т/га,

· годичная продуктивность – количество фитомассы, произведенной на единице площади за год (т/га в год),

· опад – количество фитомассы, поступающей на поверхность почвы при отмирании растений в ц/га или т/га,

· механические свойства опада – прочностные свойства опада, влияющие на скорость его переработки живыми организмами на почве и в почве,

· химический состав – содержание веществ (воски, смолы, дубильные вещества), ингибирующих разложение, а также обеспеченность опада азотом и зольность т.е. обеспеченность минеральными (зольными) элементами, обычно выражается в %.

Можно выделить три основных типа растительности, которые определяют направленность почвообразования: хвойные деревья, широколиственные деревья и травянистые растения. В таблице приводятся некоторые свойства древесной и травянистой растительности и их роль в почвенных процессах.

Типы растительности их основные свойства и роль в почвообразовании

Древесные растения обладают большой биомассой, но из-за низкой продуктивности и высокой механической прочности участие древесного опада в почвообразовании очень ограничено. В лесных экосистемах опад поступает преимущественно на поверхность почвы и медленно трансформируясь слабо участвует в гумусообразовании. В составе древесного опада доля доступного азота и минеральных элементов чрезвычайно мала. При разложении лесного опада в почву поступает мало питательных элементов необходимых для почвенных организмов и процессов. Низкие температуры и повышенная влажность в лесных природных зонах также ограничивает скорость разложения и участие древесного опада в почвообразовании. В хвойных лесах формируется грубый гумус фульватного типа (с преобладанием подвижных, агрессивных фульвокислот), что в условиях промывного водного режима приводит к развитию подзолистого почвообразования.

В широколиственных лесах опад более мягкий, по сравнению с хвойным, содержит больше азота и зольных элементов. Разложение и минерализация широколиственного опада протекает более интенсивно, минеральные элементы частично нейтрализуют кислые продукты разложения органики. В условиях широколиственных лесов формируются серые лесные и бурые лесные почвы, отличающиеся меньшей кислотностью чем у подзолистых почв.

Коренным образом отличается круговорот веществ и почвообразование под травянистыми сообществами. Биомасса подземной части (корней) у трав существенно преобладает над надземной фитомассой. Основной источник органического вещества у трав является корневая система, т.е. главный материал гумусообразования сосредоточен в почве. Опад травянистых растений отличается низкой механической прочностью, обладает высоким запасом азота, зольных элементов. Темпы обновления биомассы у однолетних трав существенно выше, чем у многолетних деревьев. В травянистых белесых ландшафтах, особенно в степной и лесостепной зоне гидротермические условия более мягкие, чем в лесной зоне. Скорость разложения органики и интенсивность круговорота веществ под травянистыми сообществами существенно выше, чем в лесных экосистемах. Под влиянием травянистых растений развивается специфический дерновый процесс, формируется рыхлый, хорошо оструктуренный, плодородный дерновый горизонт с высоким содержанием гумуса и питательных элементов. Наиболее ярко роль травянистых растений проявляется в степной зоне, где сформировались черноземные почвы с высоким запасом гумуса и отличающиеся от всех естественных типов почв исключительно высоким уровнем плодородия.

При сочетании разных типов растительности наблюдается сочетание специфических почвенных процессов. Например, в смешанных хвойно-широколиственных лесах формируются серые лесные оподзоленный почвы, в лесах с развитым травянистым покровом – дерново-подзолистые почвы.

Свойства и состав растительности существенно различаются в разных природных зонах и в разных типах ландшафтов, что отражается на характере и направленности почвообразования: формирование зональных почв и микроареалов почв в конкретных ландшафтах.

Роль фауны в почвообразовании. Наряду с высшими растениями в процессах почвообразования участвуют многочисленные беспозвоночные и позвоночные животные (фауна почв). Наиболее интенсивную почвенную работу проводят черви и насекомые.

Почвенные животные выполняют ряд исключительно важных функций в почвообразовании.

Во-первых, животные проводят первичную переработку крупных органических остатков поступающих на почву и в почву. Разрушение, измельчение и переваривание органических остатков необходимо для дальнейшей микробиологической переработки.

Во-вторых, животные выполняют огромную механическую работу в почве. Перемещаясь в почве, крупные животные оставляют каналы, по которым транспортируется вода, воздух и тепло между поверхностью и слоями почвы. Животные многократно активизируют транспорт веществ с поверхности в тело почвы. Кроме того, животные сами являются источником органики, главным образом, белковых и других азотсодержащих соединений.

Роль микрофлоры в почвообразовании. Микроорганизмы и почвенные грибы осуществляют основную работу по глубокой переработке и разрушению органических веществ. Микрофлора почвы обладает способностью к трансформации сложных высокомолекулярных соединений и к их разложению до простых органических и минеральных веществ.

Важнейшими микробиологическими процессами почвы выступают минерализация и гумификация.

Минерализация – сложный микробиологический процесс разложения высокомолекулярных соединений до простых конечных минеральных продуктов: углекислого газа, аммиака, волы и солей. За счёт минерализации органических остатков в почве осуществляется замыкание малого биологического круговорота веществ и поддержание глобального круговорота веществ на планете.

Гумификация – сложный микробиологический процесс преобразования разнородных органических веществ растительного, животного и микробного происхождения в специфическое органическое вещество – гумус. За счёт гумификации в почве создается резерв вещества и энергии в форме гумуса или стабильных высокомолекулярных азотсодержащих органических кислот.

При микробиологическом разложении органики в почве образуется большое количество углекислого газа, который входит в состав почвенного воздуха, влияет на кислотные свойства почвенного раствора и, что самое главное, выделяется в атмосферу, где используется растениями в процессе фотосинтеза.

Микроорганизмы почвы осуществляют трансформацию азотсодержащих веществ, разрушение почвенных минералов, вторичное образование (новообразование) минералов в почве.

Таким образом, живые организмы являются активным фактором почвообразования и, в сочетании с природно-климатическими условиями, определяют ведущие свойства почв и закономерности их распространения на поверхности континентов.

Живые организмы и почва — неразрывные звенья единой и цельной экосистемы — биогеоценоза. Живые организмы почвы находят здесь и убежище, и питание. В свою очередь, именно обитатели почвы снабжают ее органическими компонентами, без которых почва не имела бы такого важнейшего качества как плодородность.

Фауна почв имеет свое особое наименование — педобионты. К педобионтам относятся не только животные и беспозвоночные, но и микроорганизмы почвы.

Население почвы весьма обширно — в одном кубическом метре грунта могут содержаться миллионы живых организмов.

Почва как среда обитания

Значительное содержание растений в почве создает питательную среду для огромного числа насекомых, которые, в свою очередь, становятся добычей для кротов и других подземных животных. Насекомые почвы представлены значительным количеством разнообразных видов.

Почва как среда жизни неоднородна. Для различных видов существ она предоставляет разнообразные условия обитания. Например, наличие воды в почве создает особую систему миниатюрных водоемов, в которых проживают нематоды, коловратки, различные простейшие.

Категории почвенной фауны

Другая категория почвенной жизни — микрофауна. Это существа размером в 2-3 мм. В эту категорию попадают преимущественно членистоногие, не обладающие способностью к рытью ходов — они пользуются существующими грунтовыми полостями.

Более крупные размеры имеют представители мезофауны — личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и др. — от 2 мм до 20 мм. Данные представители способны самостоятельно прорывать себе ходы в грунте.

Самые большие из постоянных обитателей почвы включены в категорию «мегафауна» (другое название — макрофауна). В основном это млекопитающие из категории активных землероев — кроты, слепыши, цокоры и т. д.

Существует еще группа животных, которые не являются постоянными обитателями почвы, но при этом некоторую часть жизни проводят в подземных убежищах. Это такие норные животные как суслики, кролики, тушканчики, барсуки, лисы и другие.

Наиболее важную роль в процессе образования биогумуса, обеспечивающего плодородность почвы, играют дождевые черви. Продвигаясь в толще грунта, они заглатывают земляные элементы вместе с органическими частицами, пропуская через свою пищеварительную систему.

В результате такой переработки дождевыми червями утилизируется огромное количество органических отходов и производится снабжение почвы гумусом.

Другая очень существенная роль дождевых червей — разрыхление почвы, благодаря чему улучшается ее влагопроницаемость и снабжение воздухом.

Дождевые черви, несмотря на свои малые размеры, выполняют грандиозный объем работ. Например, на участке размером в 1 гектар за год дождевые черви перерабатывают более ста тонн земли.

Микрофлора почвы

Водоросли, грибки, бактерии — неизменные обитатели почвы. Большинство бактериальных и грибковых культур выполняют важнейшую функцию почвы — разложение органических частиц на простые компоненты, необходимые для обеспечения плодородия. По сути, это элементы «пищеварительного аппарата» почвы.

На вопрос роль живых существ в процессе почвообразования??? заданный автором Натуся лучший ответ это Роль живых организмов в процессах почвообразования.
Почва - это особое природное тело, рыхлый верхний слой литосферы, созданный с помощью деятельности живых организмов. Без широкого и сложного мира живых существ, которые населяет почву, невозможным было бы его формирования, а без почвы, в свою очередь, развитие наземных биогеоценозов. Влияние жителей почв, а также воды, воздуха и климатических факторов обеспечиваю во почвообразовательных процессов, при которых происходят сложные преобразования и перемещения различных веществ в верхнем слое литосферы. Это способствует повышению плодородия почв - способность обеспечивать потребности растений в элементах питания, воде и кислороде для дыхания их подземных частей.
Обитатели почвы влияют на физические, химические и биологические свойства почвы. Так, корневые системы высших растений улучшают структуру почвы, обеспечивая аэрацию и поступления растворов солей. Живые и отмершие подземные части растений обогащают почву органикой, служат кормовой базой для почвенных животных, грибов, бактерий. Некоторые из микроорганизмов, которые существуютют в свободном состоянии или вступают в симбиоз с высшими растениями (азотфиксирующие бактерии, цианобактерии, некоторые почвенные водоросли) , способные фиксировать атмосферный азот и тем самым обогащать почву его соединениями, повышая плодородие. На структуру почв влияет и деятельность определенных групп животных, в частности тех, что способны прокладывать в почве ходы, разрыхляя его (дождевые черви, некоторые насекомые, кроты и др.) . Кроме того, животные обогащают почву органикой (экскременты, отмершие остатки) и участвуют в ее разложении (насекомые, клещи, круглые черви, простейшие и др.). . Особая роль в этих процессах принадлежит дождевым червям, которые транспортируют органические остатки с поверхности почвы в его глубину.
Органические остатки (прежде отмершие части растений) попадают на поверхность почвы, образуя подстилку, в которой при участии бактерий, грибов, различных групп червей и мелких членистоногих также происходят процессы минерализации - превращение органических веществ на неорганические и одновременно - синтез органических гумусовых веществ. В тропических и субтропических поясах темпы минерализации высокие течение всего года, и поэтому слой подстилки незначительное, тогда как в умеренной зоне, где период положительных температур (вегетативный период) сравнительно короткий, органика разлагается медленно, и слой подстилки достаточно толстый.
В разрушении органических соединений ведущая роль принадлежит почвенным беспозвоночным животным (прежде всего, круглым и кольчатые черви, членистоногим) , а также грибам и бактериям. Одним из первых на роль почвенных животных в процессах разложения органики обратил внимание Дарвин. Он пришел к выводу, что дождевые черви ускоряют разрушение органических остатков: пропуская их через кишечник, они и другие почвенные животные стимулируют их расписание микроорганизмами.
Вещества, образующиеся при разложении органики в подстилке, поступают в почву. Их используют растения и другие организмы, или они накапливаются в форме гумусовых веществ, из которых образуются гумус (высокомолекулярные соединения различной химической природы, преимущественно органические кислоты) . В его синтезе принимают участие разнообразные организмы: беспозвоночные животные, бактерии, грибы. В частности, темная окраска гумуса обусловлено пигментами-меланином, которые после отмирания мицелия грибов попадают в почву. Гумусовый запас почвы - результат разнообразных долговременных процессов синтеза, разложения и накопления органических веществ, преимущественно растительного происхождения.
Благодаря деятельности живых организмов происходит почвообразование - формирование верхнего плодородного слоя литосферы.

Ход исследования: Распределение на исследовательские группы. Часть 1 Знакомство каждой группы с информационным листом для исследования. Определение лидера и распределение заданий для членов группы. Проведение исследований. Обсуждение в группе проведенных исследований. Часть 2 Получение новых знаний. О почвах Ивановской области. О полезных ископаемых Ивановской области. О животных-землероях (на примере крота), которые сохраняют плодородие почв. Об использовании человеком почв. Сделать выводы. Подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу.

Правило С.Н.Виноградского(). Изучал почвенное микробное сообщество,которое разделил на две группы: 1. типичных (всегда и везде встречающихся); 2. атипичных (встречающихся только при увеличение органической массы в почве). «Для каждого природного вещества есть микроорганизмы, способные его разложить». «Для каждого природного вещества есть микроорганизмы, способные его разложить».

Выводы: Разнообразные представители царств живой природы участвуют в процессе образования почв. Организмы в процессе своей жизнедеятельности создали плодородный слой Земли. Организмы создали полезные ископаемые: торф, нефть, каменный уголь, известняк и др. Организмы в процессе жизни постоянно поддерживают плодородие почв: переворачивают слои, насыщают кислородом, доставляют влагу, создают перегной. Человек активно использует почвы- эта интенсивная эксплуатация может привести к потере плодородного слоя Земли. Человек должен заботиться о животных – землероях, которые помогут сохранить плодородие. С.Н.Виноградский сделал открытие в пользу микроорганизмов. Человечеству нужно приложить усилия для сохранения почв.