Роль почвы в природе и обществе
Негосударственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
Камский
институт гуманитарных и инженерных технологий
Контрольная
работа
тема: Роль
почвы в природе и обществе
Ижевск, 2010
Как
это начиналось
<#"648502.files/image001.gif">
В.В.
Докучаев, изучая факторы почвообразования и закономерности распределения почв,
пришел к убеждению о неизбежности возникновения новой науки, предметом изучения
которой станут соотношения и взаимодействия между живой и неживой природой. По
мнению Докучаева, "наука будущего" охватит все основные разделы
естествознания: геологию, климатологию, ботанику, зоологию, учение о человеке,
а ядром этой науки будет почвоведение [4]
<#"648502.files/image002.gif">
Что
такое почва
Первое
научное определение почвы тоже принадлежит В.В. Докучаеву: "Почва - это те
дневные или близкие к ним горизонты горных пород (все равно каких), которые
были более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и
различного рода организмов - живых и мертвых, что и сказывается известным
образом на составе, структуре и цвете таких образований". В этой
формулировке Докучаев сделал акцент на факторах - почвообразователях, тем самым
утверждая ее самостоятельность как природного образования. П.А. Костычев
остался верен себе и в определении почвы, уделив главное внимание роли
организмов: "Мы прежде всего выделяем верхний слой земли до той глубины,
до которой доходит главная масса корней, и называем этот слой почвой".
Емкое, поэтичное определение почвы принадлежит В.И. Вернадскому: "Почва -
благородная ржавчина Земли". В четырех словах определения ученому удалось
сказать очень многое. Назвав почву "ржавчиной Земли", ученый указал
путь ее образования из литосферы под влиянием геофизических оболочек планеты:
атмосферы, биосферы и гидросферы. При этом продукт переработки первозданных
горных пород ("ржавчина" - почва) обладает благородством, то есть способностью
рождать благо, производить урожай растений. Особое значение такому качеству
почвы, как плодородие, придавал и другой крупный ученый-почвовед - академик
В.Р. Вильямс. Он писал: "Когда мы говорим о почве, мы разумеем рыхлый
поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай
растений".
О.С.
Безуглова "Удобрения, биодобавки и стимуляторы роста для вашего
урожая"
<http://www.li.ru/go?http://www.ozon.ru/context/detail/id/3168527/%3Fpartner=eco>
В
книге доктора биологических наук, профессора кафедры почвоведения и агрохимии
Ростовского государственного университета О.С.Безугловой в доступной форме
изложены обширные сведения по минеральным, органическим и бактериальным
удобрениям, в том числе новейшим. Дана система диагностики питания растений.
Особый интерес представляют главы, посвященные гуминовым удобрениям,
биодобавкам и стимуляторам роста растений, восполняющие явный недостаток
информации по этим группам соединений для широкого круга читателей, в том числе
и студентов.
Итак,
внешний облик почвы, ее свойства и плодородие определяются теми факторами
почвообразования, под влиянием которых она сформировалась. Морфология почвы
отражает ее внутренние свойства, и поэтому почвовед уже в поле на основании
изучения морфологических свойств почвы может сделать предварительное заключение
о качестве почвы. Одним из наиболее важных морфологических признаков почвы
является ее окраска (цвет). Об этом ее свойстве читателям "Соросовского
Образовательного Журнала" поведал Д.С. Орлов [5] <http://greenfuture.ru/profile/Homa/Смежные%20науки/Почва%2C%20ее%20место%20и%20роль%20в%20природе/>.
Важно, что уровень плодородия почвы тесно коррелирует с окраской: темные почвы
обычно характеризуются более благоприятными для жизнедеятельности растений
условиями, чем светлые. Связано это с количеством и качеством почвенного
органического вещества - гумуса, так как именно гумус чаще всего обеспечивает
темный цвет почвы. Однако не менее важным для формирования почвенного
плодородия является и наличие хорошо выраженной водопрочной структуры.
Структура почвы - это те отдельности (комочки), на которые она самопроизвольно
распадается в состоянии оптимальной влажности. Размер, форма, такие внутренние
свойства этих отдельностей, как механическая прочность и водопрочность, во
многом определяются количеством и качеством органического вещества в почвах.
Работами С.А. Захарова было показано, что все многообразие форм структурных
отдельностей можно свести к трем основным типам: кубовидному, призмовидному и
плитовидному. Кубовидный тип структуры характеризуется примерным равенством
горизонтальной и вертикальной осей отдельностей. Кубовидные структуры в природе
характеризуются высокой устойчивостью, и почвенные структурные отдельности
этого типа не являются исключением из этого общего правила. Для верхних
горизонтов плодородных почв характерна именно такая структура, так как она
обеспечивает благоприятные для растений водно-воздушные свойства. Другие типы
структур неспособны противостоять размывающему действию воды, а плитовидные
отдельности известны и своей крайне низкой механической прочностью. Именно
поэтому с агрономической точки зрения структурными являются только почвы,
обладающие кубовидной структурой, но для диагностики почв важно учитывать
особенности структуры независимо от ее способности обеспечивать растения
необходимыми для нормальной жизнедеятельности условиями. И наиболее общие
закономерности здесь такие. Очень часто процесс почвообразования включает
явления вымывания (элювиирования) веществ из верхней части профиля и накопления
(иллювиирования) их в средней или/и нижней части почвы. Такой сценарий
почвообразования характерен для почв, формирующихся в условиях избыточного
количества влаги и свободного дренажа. Причем элювиирование обычно
сопровождается формированием структуры плитовидного типа, а иллювиирование -
призмовидного типа.
Одним
из наиболее заметных следствий почвообразовательного процесса является
дифференциация изначально однородной материнской породы на генетические
горизонты - слои, различающиеся окраской, структурой и другими морфологическими
свойствами. Лабораторные исследования убеждают в том, что эти горизонты
характеризуются своеобразием биологии минералогического и химического состава и
особенностями физических свойств.
На
рис. 3 и 4 показаны почвенные профили чернозема и подзола. Чернозем, зональная
почва луговых и разнотравно-типчаково-ковыльных степей, характеризуется очень
высоким уровнем природного плодородия. Растительность степей накапливает
большую фитомассу, которая при ежегодном отмирании становится источником для
синтеза специфического почвенного органического вещества - гумуса. С
растительным опадом в почву ежегодно поступает от 600 до 1400 кг/га азота и
зольных веществ, в то время как с опадом хвойных лесов в почву поступает только
40-300 кг/га этих элементов. В гумусе, как в кладовой, до поры до времени
хранятся элементы питания, в том числе азотистые соединения. Минеральные
соединения азота, как известно, все без исключения характеризуются высокой
растворимостью в воде, и природа выработала защитный механизм, позволяющий
предотвратить потери азота путем связывания его в органическом веществе почвы.
Именно процессу аккумуляции гумуса обязан чернозем своей окраской и зернистой
структурой, относящейся к кубовидному типу, обеспечивающей благоприятный
водно-воздушный режим. Отсутствие процессов элювиирования и иллювиирования в
отношении большинства соединений обеспечивает монотонное убывание интенсивности
темной окраски с глубиной, хотя наиболее легкорастворимые соединения выносятся
нисходящим током влаги на глубину наибольшего промачивания почвы.
Подтверждением этому является наличие в черноземах на некоторой глубине
скоплений мелких конкреций белого цвета - "белоглазки", -
представляющих собой стяжения карбонатов.
Подзол
- почва, сформировавшаяся под хвойным лесом. Особенности климата обусловливают
преобладание осадков над испаряемостью и обеспечивают промывание почвенной
толщи фильтрующейся влагой. Причем влага эта, пройдя предварительно через слой
лесной подстилки и растворив накопившиеся в полуразложившемся хвойном опаде
органические кислоты, приобретает кислотные свойства и обеспечивает протекание
гидролиза минералов, составляющих почвенную массу (оподзоливание). Продукты
гидролиза током влаги распределяются в нижележащей толще почвенного профиля, а
в верхней его части обособляется белесый обесструктуренный горизонт
элювиального генезиса, масса которого напоминает золу.
Горизонт
характеризуется однородным химическим составом, он на 80-99% состоит из
кремнезема. Это обеспечивает практически полное бесплодие слоя, что хорошо
иллюстрирует строение корневой системы ели, растущей на подзоле: отсутствие
элементов питания в почвенной массе горизонта делает излишним развитие корней в
этом слое (рис. 5, а). Бурая лесная почва формируется также под влиянием
промывного водного режима, но в условиях более теплого климата под пологом
широколиственного леса с примесью хвойных пород. Листовой опад содержит
значительно больше таких химических элементов, как Ca и Mg, они нейтрализуют
органические кислоты продуктов разложения опада, и это предопределяет
отсутствие или слабое проявление оподзоливания в этой почве. Отсюда
сравнительно однородный химический состав и более благоприятные условия для
развития корневой системы ели.
Размеры
статьи не позволяют рассказать хотя бы вкратце о наиболее распространенных
почвах, так как разнообразие факторов почвообразования, их различное сочетание
в природных условиях дают огромное количество разновидностей почв на земном
шаре. На Почвенной карте мира, составленной по заданию ФАО-ЮНЕСКО в масштабе 1
: 5 000 000 в 1974 году, было выделено 106 почвенных единиц (примерно
соответствующих понятию "тип почв"). На карте, составленной в 1987
году, нанесено уже 144 почвенные единицы (типа). Новая почвенная карта,
составленная для электронного атласа мира "Человек и земля" содержит
178 почвенных единиц. Расширение списка происходит как за счет детализации
легенд, некоторого уточнения классификационных схем, так и за счет изучения
национальных почвенно-картографических материалов. Особенно значительные изменения
внесены в изображения тропических областей Африки и Южной Америки.
Роль
почвы в природе
Почвенный
покров образует одну из геофизических оболочек Земли - педосферу. Основные
гео-сферные функции почвы как природного тела обусловлены положением почвы на
стыке живой и неживой природы. И главная из них - обеспечение жизни на Земле.
Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные,
огромная масса микроорганизмов. В результате почвообразования именно в почве
концентрируются жизненно необходимые организмам вода и элементы минерального
питания в доступных для них формах химических соединений. Таким образом, почва
- условие существования жизни, но одновременно почва - следствие жизни на
Земле.
Запасание
энергии - следующая общая функция почвы. Почва является важнейшим условием
фотосинтетической деятельности растений. Этим путем аккумулируется на Земле
колоссальное количество энергии. В.А. Ковда приводит такие данные. В форме
топлива, пищи, кормов ежегодно на земном шаре расходуется примерно 7 • 1012кВт
• ч этой энергии. Еще 16,2 • 1012кВт • ч человечество сжигает в виде
ископаемого топлива (угля, нефти, газа, торфа), созданного в прошлые
геологические эпохи также, по-видимому, растениями. Другие источники энергии
(реки, ветер, ядерное топливо) дают неизмеримо меньше энергии. И в настоящее
время и, вероятно, еще долго в будущем именно система почва - растения -
животные будет главным поставщиком трансформированной энергии Солнца
человечеству. Живое вещество неустойчиво, после отмирания организмов оно быстро
разрушается, минерализуется, и только небольшая часть его превращается в почве
в гумус и надолго сохраняется, обеспечивая нормальное функционирование почв в
биосфере.
Пятая
глобальная функция почвы - регулирование биосферных процессов, в частности
плотности и продуктивности живых организмов на земной поверхности. Почва
обладает не только плодородием, она имеет и свойства, лимитирующие жизнедеятельность
тех или иных организмов. Не случайно зарождение древних цивилизаций происходило
в тех регионах нашей планеты, где естественное плодородие почв особенно велико.
Таким образом, почва - основное средство производства и объект труда в сельском
хозяйстве, а ее распределение - причина острых социальных конфликтов.
Роль
почвы в обществе
Почве
принадлежит важная роль и в природной среде обитания человека. Прежде всего
потому, что почва - основное средство сельскохозяйственного производства,
относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов. Международные
декларации и соглашения по проблемам природопользования ("Всемирная
стратегия охраны природы", "Всемирная почвенная хартия",
"Основы мировой почвенной политики") утверждают значение почвы как всеобщего
достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все
люди Земли. Поэтому вопросы землепользования затрагивают комплекс сложных
проблем социально-экономического характера: вопросы земельной собственности,
земельного законодательства, земельного права, экономической оценки земель и
т.д.
По
отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль -
протекторную. Обладая способностью поглощать и удерживать в себе различные
загрязняющие вещества, в том числе и радионуклиды, связывая их химическим и
физическим путем, почва тем самым служит своеобразным фильтром, предотвращающим
поступление этих соединений в природные воды, растения и далее по пищевым цепям
в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении
небезграничны, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому все
чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления
людей.
Здоровье
человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден
жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль.
Некоторые заболевания, причины которых ранее были неизвестны, связаны с
определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических
элементов, нарушением их соотношения. Наиболее широко известными примерами из
этой области являются заболевания щитовидной железы (зоб и базедова болезнь),
поражения зубной эмали (кариес и флюороз), но их список очень велик и
продолжает расширяться. Так, имеются сведения о связи с особенностями
почвенного покрова и онкологических заболеваний. Изучение онкологами
географического распространения рака желудка показало, что в Тунисе, Египте,
Афганистане заболеваемость раком желудка значительно ниже, чем в Англии,
Франции, США. Клинические исследования позволили предположить повышенный риск
этого заболевания с недостаточным содержанием магния в пище (следовательно, в
воде и почвах), а также с нарушением соотношения в почвенном растворе между
ионами Са, Mg, Mn. Эта закономерность была подтверждена на примере Ростовской
области в совместной работе почвоведов (В.В. Акимцев) и онкологов (З.М.
Митлин).
Такие
заболевания по предложению А.П. Виноградова были названы эндемическими, а
территории с аномальным содержанием химических элементов - эндемическими
провинциями. В.В. Ковальский составил карту биогеохимических зон и провинций
СССР [6]
<http://greenfuture.ru/profile/Homa/Смежные%20науки/Почва%2C%20ее%20место%20и%20роль%20в%20природе/>.
На ней он выделил районы распространения ряда заболеваний человека и животных,
обусловленных биогеохимическими свойствами почв и вод. Разгадка возникновения
эндемических болезней позволила выработать меры нейтрализации этих явлений.
Почвы
заселены мириадами микроорганизмов. Некоторые из них выделены из почв и используются
для изготовления ценных лечебных препаратов - антибиотиков. В составе почвенной
микрофлоры содержатся и патогенные формы, вызывающие тяжелые заболевания,
например возбудители столбняка (b. tetani), сибирской язвы (b. antracis),
злокачественного отека (b. oedematis maligni) и некоторые др. Некоторые болезни
человека и животных связаны с животными, живущими только в определенных
почвенных условиях. Например, грызуны и насекомые, живущие в песчаных и
супесчаных почвах полупустынь и сухих степей, переносят такие болезни, как
туляремия, чума.
Таким
образом, многие важные вопросы медицины и ветеринарии не могут быть решены без
учета особенностей почвенного покрова. Именно поэтому в 1986 году была
организована рабочая группа "Почвы и геомедицина" в рамках
Международного общества почвоведов. Это создало предпосылки для выделения
особого раздела в почвоведении - медицинского.
Есть
еще одна область деятельности человека, где учет свойств почв и почвенного
покрова в целом совершенно необходим. Почвы обладают различными
инженерно-геологическими свойствами. Долговечность деревянных, металлических и
бетонных конструкций, фундаментов зданий и их стен зависит от химического
состава почвенно-грунтовых вод и взаимодействия между материалами сооружений и
почвой. Строительство дорог, аэродромов так- же опирается на научные положения
почвоведения, так как свойства почв определяют долговечность покрытий этих
сооружений.
Заключение
Современное
состояние почвенного покрова нашей страны неудовлетворительное и продолжает ухудшаться.
Это следует из официальных данных. 40 млн га представлены низкоплодородными
засоленными и солонцовыми почвами, 26 млн га переувлажнены и заболочены, 5 млн
га загрязнены радионуклидами, из 186 млн га сельскохозяйственных угодий около
60 млн га эродированы, в некоторых южных районах России (например, в Калмыкии)
идет опустынивание. Для преодоления дальнейшего развития деградации почв, в том
числе знаменитого русского чернозема - национального достояния страны,
необходимы меры по их защите, и прежде всего совершенствование земельного
законодательства. Немаловажную роль должно сыграть и воспитание уважительного
отношения к земле-почве, и начинать эту работу надо еще в школе. Мировое
сообщество уже пришло к пониманию этого. В США разработан проект "Global
Project", одной из задач которого является объединение ученых, учителей
школ и школьников для включения почвоведения в школьные программы. В 1997 году
уже более 5 тыс. школ из 64 стран мира зарегистрировались для участия в этом
проекте. Хочется верить, что на родине почвоведения также поймут всю важность
этой инициативы.
Список
литературы
<http://greenfuture.ru/profile/Homa/Смежные%20науки/Почва%2C%20ее%20место%20и%20роль%20в%20природе/>
1. Докучаев В.В. Русский чернозем // Избр. соч. М.: Гос.
изд-во с.-х. лит., 1948. Т. 1. 480 с.
. Докучаев В.В. Лекции о почвоведении // Там же. 1949. Т. 3.
С. 339-374.
. Докучаев В.В. К учению о зонах природы // Там же. С.
317-329.
. Докучаев В.В. Место и роль современного почвоведения в
науке и жизни // Там же. С. 330-338.
. Орлов Д. С. Цвет и диагностика почв // Соросовский
Образовательный Журнал. 1997. № 4. С. 45-51.
. Орлов Д.С. Микроэлементы в почвах и живых организмах
//Тамже. 1998. № 1. С. 61-68.