Тема 24. Почва - самостоятельная экосистема и часть более крупной экосистемы

       Цель: представить школьникам  почву как самостоятельную экосистему и как часть более крупных экосистем

       Планируемые достижения:

       Знания: представления о почве как экосистеме

       Умения:  находить на картинках обитателей почвы, характеризовать почву как экосистему.

       Рассматриваемые вопросы

1. Почва как самостоятельная экосистема

2. Почва как часть более крупной экосистемы

       Почва как самостоятельная экосистема. В некоторых учебниках Окружающего мира почву называют «чудесной кладовой». Традиционно почву относили к неживой природе. Это неверно, ведь известно, что в почве живут многочисленные организмы. Неверно относить почву и к живой природе, поскольку в ней есть и песок и глина, и вода, и воздух. Поскольку в почве есть и элементы неживой природы и живые организмы, и они связаны между собой, правильнее будет считать почву самостоятельной экосистемой, включающей биоценоз и соответствующий экотоп.

       Экосистемы, как известно, состоят из живых организмов и среды обитания, которая дает им ресурсы – энергию, воду, питательные вещества. Однако есть в экосистеме один элемент, который нельзя отнести ни к собственно живым ее компонентам, ни к мертвым условиям среды. Это почва – верхний слой суши, преобразованный деятельностью живых организмов. Толщина почвы в разных районах Земли составляет от нескольких сантиметров до 2 м.

       Главное вещество почвы – это гумус, который по своей природе является детритом, т.е. временно исключенным из «производственного процесса» экосистемы органическим веществом. Гумус – «дитя» солнца, которое производит его, используя в качестве «инструмента» живые организмы (растения, животных, микроорганизмы), из данного Землей материала – верхнего слоя земной коры, воды и атмосферы.

       Химический состав гумуса очень сложен, он состоит из фенолов и органических кислот темной окраски и образуется в результате процесса разложения (гумификации) органических веществ корневых остатков растений и почвенных животных. На долю гумуса приходится до 98% всего органического вещества почвы (остальное – живые корни, почвенные животные и неразложившиеся мертвые остатки организмов). Одновременно с процессом гумификации органического вещества происходит процесс дегумификации – минерализации гумуса. Под действием микроорганизмов входящие в его состав сложные органические соединения разрушаются до форм, доступных растениям. В естественных (или в сельскохозяйственных, но правильно используемых) почвах между процессами гумификации и минерализации существует равновесие, т.е. гумуса образуется столько, сколько его разрушается. При пахотном использовании почв процессы минерализации идут активнее, чем накопление гумуса, и потому, если не вносить дополнительно органические вещества (например, навоз), то количество гумуса будет уменьшаться – произойдет дегумификация почв.

       У разных почв – разные свойства. Они содержат разный запас питательных веществ, имеют разную реакцию почвенного раствора (могут быть кислыми, нормальными и щелочными), разные физические свойства (могут быть более рыхлыми и более плотными), разный режим увлажнения (т.е. количество влаги, которое в разные сезоны года содержится в разных слоях почвы). На рис. 34 показаны факторы формирования почв.

       В почвах буквально кишит жизнь, хотя она и не столь заметна, как буйное цветение степных трав, шелест листвы лесов, пение птиц. Жизнь в почве тихая: корни растений, опутанные грибницей, поглощают влагу и растворенные в ней питательные вещества, бактерии-азотфиксаторы усваивают атмосферный азот, огромнейшая армия почвенных животных кормится за счет живых и особенно мертвых корней и ест друг друга, микроорганизмы разлагают органическую массу до простых органических и минеральных соединений и возвращают их в почвенный раствор. (Рис. 35). Именно в почве сосредоточена основная биомасса животных (95–99%). При этом почвенная животная биомасса формируется не за счет крупных организмов, которые живут в норах (кроты, суслики, полевки, мыши), а в основном за счет различных червей, насекомых, клещей и других низших животных из числа детритофагов. На 1 м² почвы в лесах умеренной зоны России можно обнаружить около 1000 видов животных, при этом численность нематод и простейших может превышать 10 млн., ногохвосток и почвенных клещей – 100 тыс., других беспозвоночных – 50 тыс.

       Естественный процесс почвообразования нарушается, если на почвы влияет человек.

      Почва как часть более крупной экосистемы. Между экосистемами обычно нет четких границ, и одна экосистема постепенно переходит в другую. Большие экосистемы состоят из экосистем меньшего размера. Чем меньше размер экосистемы, тем теснее взаимодействуют входящие в ее состав организмы. В муравейнике живет организованный коллектив муравьев, в котором все обязанности распределены. Но муравейник является часть экосистемы леса. Так и почва является составной частью более крупных наземных экосистем - леса, луга, природной зоны и т.п.

       Это можно проследить по характеру пищевых и иных цепей. Многие цепочки начинаются в почве и уходят за ее пределы, таким образом объединяя почву в единое целое с более крупными экосистемами. Примеры цепочек для экосистемы лес:

       почва → дерево→, насекомые →- птицы;

        отмершая растительность →  дождевой червь → крот → хорь →лиса.

С поч­вой связано большинство расте­ний. Она может служить средой обитания как для всего раститель­ного организма на ранних стадиях развития, так и для подземной его корневой части, которая бывает значительной. Органическое вещество корней составляет от 20—30 до 90% от общей биомассы растений. Наи­более обильна корневая масса во влажных тропических лесах, где часто превышает 1 тыс. ц/га. В хвойных и лиственных лесах она снижается до 800 ц/га, степях — 250, арктических тундрах — 80, пустынях — 30 ц/га. По-иному изменяется соотношение надземной и подземной частей расте­ний. Больше всего растения спрятаны в почву в тундровой и степной зонах, где корни составляют 70— 90% от общей фитомассы. Это говорит о том, что в экстремаль­ных условиях — при общем не­достатке тепла или влаги — рас­тительные организмы стремятся разместиться в основном в почве, отличающейся большей стабиль­ностью своего микроклимата. Аналогичное явление характерно и для многих животных.

С почвой связаны и животные, которых можно считать элементом более крупных экосистем.  Для небольших по размеру беспоз­воночных— ногохвосток, мелких клещей и жуков — почва как среда представлена прежде всего совокупностью ходов и полостей, и жизнь в ней сходна с обита­нием в пещерах, воздух в кото­рых, так же как и в почве, насы­щен влагой. Для более круп­ных животных — многоножек, дождевых червей и др.— средой обитания является почва в целом. Почва выполняет также функ­цию жилища и убежища благода­ря тому, что многие животные сооружают в ней свои подземные квартиры. Наиболее яркие пред­ставители — грызуны: обыкновен­ная полевка, малый и желтый сус­лик, сурок, хомяк и др. Норы грызунов нередко имеют сложное устройство и значитель­ные размеры. У серого сурка они могут простираться в длину на 15—20 м. Жилища обитателей почвы не лишены комфорта. Например, бурундук устраивает себе много­комнатную квартиру, где, кроме камеры для гнезда, имеются кла­довые для запасов и уборные. Основное жилище зверек вы­стилает сухой травой, заботится о нем, ибо здесь он ночует, впа­дает в зимнюю спячку, выводит свое потомство. Норы и ходы грызунов могут располагаться очень густо. Так, площадь ходов, которые делают кроты в лесных почвах, порою достигают 7з площади леса. Свои гнезда сооружают здесь роющие осы. Ис­пользуют почву в качестве жили­ща муравьи. А то, что они могут случаться и приносить большой ущерб, хорошо известно. В качестве примера можно ука­зать на случаи массового размно­жения грызунов в антропогенно измененных ландшафтах. Так, затопление подземных жилищ грызунов при строительстве ка­налов и водохранилищ в состоя­нии вызвать массовые миграции зверьков. Причем среди пересе­ленцев не исключены носители опасных инфекционных заболе­ваний.

Всех упомянутых животных можно считать и представителями экосистемы «почва» и представителями более крупных экосистем - «лес», «луг», «поле».