Лекция 5. Почва как среда обитания. Организм как среда обитания

Контрольные вопросы:

1. Какую важную роль играет вода в биосфере?

2. Как происходит круговорот воды в природе? Какую роль в круговоро-те воды в природе играет транспирация?

3. На какие виды хозяйственной деятельности человеку необходимо во-да?

4. Каковы основные источники загрязнения воды?

5. У некоторых водных позвоночных, например у акул, скелет состоит не из костей, а из эластичного хряща. Наземных позвоночных с хряще-вым скелетом нет, у них скелеты только костные. Как это объяснить с экологической точки зрения?

6. Влияет ли погода на обитателей водоемов?

Лекция 5. Почва как среда обитания. Организм как среда обитания

- Почва как среда обитания.

- Строение и составные компоненты почвы.

- Загрязнение почвы.

- Гигиеническое значение почв.

- Организм как среда обитания.

- Явление паразитизма.

Почва как среда обитания. Почва обеспечивает биогеохимическую сре-ду для человека, животных и растений. В ней идет накопление атмосферных осадков, концентрируются элементы питания растений, она является фильтром и обеспечивает чистоту подземных вод.

В. В. Докучаев, родоначальник научного почвоведения, внес значитель-ный вклад в изучение почв и процессов почвообразования, создал классифика-цию русских почв и дал описание русского чернозема. Представленная В. В. Докучаевым во Франции первая почвенная коллекция имела огромный успех. Он, являясь также автором картографии русских почв, дал окончательное опре-деление понятию «почва» и назвал ее образующие факторы. В. В. Докучаев пи-сал, что почва - это верхний слой земной коры, обладающий плодородием и об-разовавшийся под действием физических, химических и биологических факто-ров.

Толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 2, 5 м. Несмот-ря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении различных форм жизни. Почва состоит из твердых частиц, окруженных смесью газов и водными растворами. Химический состав мине-ральной части почвы определяется ее происхождением. В песчаных почвах преобладают соединения кремния (SiO₂) в известковых - соединения кальция (СаО), в глинистых - соединения алюминия (А1₂О₃).

В почве сглажены температурные колебания. Осадки задерживаются поч-вой, благодаря чему поддерживается особый режим влажности. В почве скон-центрированы запасы органических и минеральных веществ, поставляемые от-мирающими растениями и животными.

Обитатели почвы. Здесь создаются условия, благоприятные для жизнимакро- и микроорганизмов.

Во-первых, здесь сосредоточены корневые системы наземных растений. Во-вторых, в 1м³ почвенного слоя находится 100 млрд. клеток простейших, ко-ловраток, миллионы нематод, сотни тысяч клещей, тысячи членистоногих, де-сятки дождевых червей, моллюсков и прочих беспозвоночных; 1см³ почвы со-держит десятки и сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов, акти-номицетов и других микроорганизмов. В освещенных слоях почвы обитают сотни тысяч фотосинтезирующих клеток зеленых, желто-зеленых, диатомовых

и сине-зеленых водорослей. Таким образом, почва чрезвычайно насыщена жиз-нью. Распределена она неодинаково в вертикальном направлении, поскольку имеет выраженное слоистое строение.

Различают несколько почвенных слоев, или горизонтов, из которых мож-но выделить три основных:

- гумусовый горизонт,

- горизонт вымывания

- материнская порода

В пределах каждого горизонта выделяются более дробные слои, сильно различающиеся в зависимости от климатических зон и состава растительности.

37                                                                                                                                                                       38

Влажность - важный и часто меняющийся показатель почвы. Он очень важен для земледелия. Вода в почве бывает парообразная и жидкая. Последняя делится на связанную и свободную (капиллярная, гравитационная).

В почве содержится много воздуха. Состав почвенного воздуха изменчив.

С глубиной в нем сильно падает содержание кислорода и возрастает концен-трация СО₂. В связи с присутствием органических остатков в почвенном возду-хе может быть высокая концентрация таких токсичных газов, как аммиак, серо-водород, метан и др. Для сельского хозяйства, кроме влажности и наличия в почве воздуха, необходимо знать и другие показатели почвы: кислотность, ко-личество и видовой состав микроорганизмов (почвенная биота), структурный состав, а в последнее время и такой показатель, как токсичность (генотоксич-ность, фитотоксичность) почв.

Итак, в почве взаимодействуют следующие компоненты: 1) минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух; 2) детрит - отмершее органическое веще-ство, остатки жизнедеятельности растений и животных; 3) множество живых организмов.

Гумус - питательный компонент почвы, образуется при разложении рас-тительных и животных организмов. Растения поглощают из почвы необходи-мые минеральные вещества, но после смерти растительных организмов все эти элементы вновь возвращаются в почву. Там почвенные организмы постепенно перерабатывают все органические остатки до минеральных компонентов, пре-вращая их в доступную для всасывания корнями растений форму.

Таким образом, происходит постоянный круговорот веществ в почве. В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, на-ходятся в равновесии.

Загрязнение почвы и эрозия. Но человек все больше нарушает это рав-новесие, происходят эрозия и загрязнение почв. Эрозия - это разрушение и смыв плодородного ветром и водой из-за уничтожения лесов, многократной распашки без соблюдения правил агротехники и т. д.

В результате производственной деятельности человека происходит за-грязнение почв излишними удобрениями и ядохимикатами, тяжелыми металла-ми (свинцом, ртутью) особенно вдоль автострад. Поэтому нельзя собирать яго-ды, грибы, растущие вблизи дорог, а также лекарственные травы. Вблизи круп-ных центров черной и цветной металлургии почвы загрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем и другими металлами, их концентрации во много раз превышают предельно допустимые.

Много радиоактивных элементов в почвах районов АЭС, а также вблизи научно-исследовательских учреждений, где изучают и используют атомную энергию. Очень велики загрязнения фосфорорганическими и хлорорганически-ми токсичными веществами.

Одним из глобальных загрязнителей почвы являются кислотные дожди. В атмосфере, загрязненной диоксидами серы (SO₂) и азота, при взаимодействии с кислородом и влагой образуются аномально высокие концентрации серной и азотной кислот. Кислые осадки, выпадающие на почву, имеют рН 3-4, тогда как

нормальный дождь имеет рН 6-7. Кислотные дожди вредны для растений. Они закисляют почву и нарушают тем самым происходящие в ней реакции, в том числе реакции самоочищения.

Гигиеническое значение почвы. Почву издавна используют для обезза-раживания и утилизации отбросов, образуемых человеком в процессе жизне-деятельности. Но загрязненная почва может стать источником инфекционных, инвазионных и других заболеваний.

Для развития большинства патогенных бактерий почвенная среда небла-гоприятна, там они сравнительно быстро погибают.

Возбудители брюшного тифа, чумы, дизентерии, туберкулеза, вирус по-лиомиелита живут в почве от нескольких часов до нескольких месяцев, а такие спорообразующие болезнетворные микробы, как бациллы столбняка, сибир-ской язвы, газовой гангрены, могут жить в почве несколько лет.

Поступление воздуха в почву имеет огромное гигиеническое значение, так как все окислительные процессы с участием аэробных бактерий, живущих в почве, требуют достаточного количества кислорода. Процессы распада могут происходить и в анаэробных (без участия кислорода) условиях.

Разложение органических остатков и самоочищение почвы происходит в два этапа - через минерализацию и нитрификацию.

Минерализация осуществляется под действием ферментов, выделяемых микробами и грибами. В анаэробных условиях процессы гниения и брожения идут с выделением зловонных газов: аммиака, сероводорода, метана. В процес-се минерализации гибнут возбудители инфекционных заболеваний, а яйца гли-стов становятся нежизнеспособными.

Нитрификация осуществляется аэробными нитрифицирующими бакте-риями. Конечные продукты минерализации и нитрификации переходят в хими-ческие соединения, которые используют для питания растения.

В заключение нужно сказать, что по ряду экологических особенностей почва является промежуточной между водной и воздушной средой. Общим с водной средой является температурный режим, пониженное содержание кисло-рода в почвенном воздухе, а с воздушной - наличие почвенного воздуха.

Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания жи-вотных позволяют предполагать, что она играла особую роль в эволюции жи-вотного мира и послужила той средой, через которую многие водные животные перешли к наземному образу жизни.

Организм как среда обитания. Организм тоже может быть средой оби-тания для других живых организмов, как симбионтов, так и паразитов. Парази-ты живут в условиях ограниченного запаса пищи. Организм хозяина служит также и комфортным жилищем, так как им не грозит высыхание, нет резких пе-репадов температур. Наиболее слабое звено в жизни паразитов - это перенос от одного хозяина к другому в случае гибели последнего. Высокая плодовитость паразитов и использование промежуточных хозяев компенсируют это. Человек использует личные методы для прямого уничтожения паразитов, а также для ограничения их численности. Симбионты, в отличие от паразитов, не только

39                                                                                                                                                                       40

получают полезные вещества от хозяина, но и отдают ему витамины, некото-рые питательные компоненты.