Как уже говорилось, почвы являются важнейшей частью любых наземных экосистем – естественных и сельскохозяйственных. Почвы не менее разнообразны, чем биологические (живые) компоненты экосистем. (Рис. 36).
В разных условиях в зависимости от климата, режима увлажнения и исходного материала, то есть материнской породы, формируются разные почвы. Самые плодородные почвы – черноземы, они формировались под степной растительностью, которая очень продуктивна и имеет глубокую корневую систему. Осадков при этом достаточно, чтобы обеспечить высокий урожай степных растений, но недостаточно, чтобы вымывать накапливаемые почвой органические и минеральные соединения в глубь почвенной толщи. Поэтому, если выкопать яму и посмотреть, как выглядит черноземная почва, то можно увидеть, что черный от накопленного гумуса слой, лишь слегка светлея, идет на глубину до 1 м (бывает и более). В южной части степной зоны, где выпадает меньше 300 мм осадков, черноземы переходят в каштановые почвы, почвы полупустынь содержат еще меньше гумуса и называются бурыми. Наконец, почвы пустынь – это сероземы, в которых содержание гумуса меньше 0,5%.
В зоне тайги, где осадков выпадает больше и формируются хвойные леса из ели, почва другая. Органического вещества в ельнике накапливается меньше, чем в степи, а опадающие с деревьев хвоинки, перегнивая, выделяют органические кислоты, которые растворяются в обильных дождевых и снеговых водах. Подкисленные воды просачиваются внутрь почвы, увлекая за собой и органическое вещество, и некоторые минеральные элементы. Этот процесс называется выщелачиванием. Поэтому, если у черноземов сверху расположен толстый темноокрашенный слой гумуса, то у почв еловых лесов под тонким слоем гумуса расположен белесый промытый слой. Он напоминает печную золу и называется подзолистым, а сами почвы – подзолистыми, или подзолами.
Под широколиственными лесами образуются почвы, которые занимают переходное положение между подзолами и черноземами и называются серыми лесными. По сходству с подзолами и черноземами их разделяют на светло-серые, серые и темно-серые лесные. В светло-серых почвах выщелачивание идет активнее, чем в темно-серых, и потому они более похожи на подзолы. Темно-серые почвы, наоборот, похожи на черноземы, среди которых также есть варианты, где слегка выражен процесс выщелачивания (оподзоленные черноземы, выщелоченные черноземы).
Почвы субтропических районов называются красноземами, тропических – латеритными. Для таких почв характерен ускоренный круговорот органического вещества, которое быстро минерализуется до соединений, доступных растениям. Запасы плодородия (гумуса) в них невелики.
Особые почвы формируются в речных поймах, которые регулярно заливаются паводковыми водами весной или в начале лета. Они различаются в зависимости от того, на какой срок заливаются почвы (это, в свою очередь, зависит от высоты участка над среднелетним уровнем воды, который называется меженью) и с какой скоростью протекают через участок паводковые воды (близ русла скорость выше, в отдалении от него она резко уменьшается).
Близ речного русла, где затопление длительное и отлагаются обильные наилки легкого механического состава (т.е. содержащие много песчаных частиц), почвы не имеют выраженного гумусового горизонта. Для них характерна особая слоистая структура, напоминающая торт «наполеон»: чередуются тонкие прослойки песка и суглинка.
В отдалении от русла у почв развивается гумусовый горизонт, и они приобретают характер зональных почв: в лесной зоне – подзолистых или серых, в степной – черноземов. В поймах всегда много почв лугового и лугово-болотного типов, которые формируются в условиях обильного увлажнения за счет близкого к поверхности расположения грунтовых вод. Эти почвы имеют мощные гумусовые горизонты с высоким содержанием в них гумуса.
Болотные почвы распространены не только в поймах. Их можно встретить в разных зонах в низких элементах рельефа. Они представляют переход к торфяникам, в которых образуется не гумус, а торф, состоящий из слабо перегнивших растительных остатков.
В горах характер почвы зависит от высотного пояса, однако подзолообразовательный процесс не выражен даже в поясе хвойных лесов, так как почвы надолго промерзают. Для горных почв характерен тонкий гумусовый горизонт и наличие в их составе щебня.
В степных районах России есть особые почвы, которые насыщены солями: хлоридами, сульфатами, содой. Насыщенные солями по всей толще почвы называют солончаковыми, а если солей очень много, то солончаками. Если засоленный слой расположен на некоторой глубине от поверхности (это может быть и 5–10 и 30–50 см), почвы называются солонцами.
Засоление почв может быть первичным, т.е. связанным с природными процессами, и вторичным, если его вызывает человек неумелым природопользованием. Вторичное засоление, вызванное подъемом к поверхности грунтовых вод из засоленных горизонтов, нанесло большой вред почвам южной части степной зоны России, где широко применяли орошение.
Плодородие почв из-за засоления резко снижается и, как правило, их приходится забрасывать. Многие тысячи гектаров вторично засоленных почв появились в степном Заволжье, в низовьях рек Дон и Кубань. Чтобы избежать засоления, необходимо снижать нормы полива и использовать экологически безопасные приемы улучшения водного снабжения растений – капельный и внутрипочвенный поливы. При таком орошении вода поступает непосредственно к корням растений, уменьшается ее испарение с поверхности почвы и, соответственно, накопление солей в ее верхнем слое.
Главным показателем плодородия почв является запас гумуса (рис. 37).
Контрольные вопросы
1. Какие основные типы почв сменяются на территории России от зоны тайги до полупустынь?
2. В чем особенности пойменных почв?
3. Что является причиной вторичного засоления почв?
Заключение
Понятие «экосистема» очень широкое, про него экологи говорят: от «кочки» до оболочки (то есть биосферы, заключающей всю жизнь на земле). Экосистема подобна большому предприятию по производству органического вещества, которое состоит из трех основных «цехов»: продуцентов – организмов, производящих органические вещества из минеральных, консументов – организмов, перерабатывающих эти вещества, и редуцентов – организмов, разрушающих мертвые тела и таким образом возвращающих элементы, которые входили в их состав, в окружающую среду для повторного использования продуцентами.
Продуценты разделяются на фотоавтотрофов (зеленые растения и цианобактерии, которые для синтеза органических веществ используют энергию солнечного света) и хемоавтотрофов (бактерий, для которых источником энергии служат химические реакции окисления неорганических веществ).
Консументы – это очень разнообразная группа организмов, в состав которой входят животные-фитофаги (растительноядные), животные-зоофаги (плотоядные, или хищники), паразиты (питающиеся за счет организмов-хозяев), детритофаги (питающиеся мертвым органическим веществом) и симбиотрофы.
Симбиотрофы – это бактерии и грибы, которые, как и паразиты, питаются за счет других организмов, но «честно» расплачиваются за полученные органическое вещества «услугами» тому организму, который дает им пищу. Это бактерии, фиксирующие азот, микоризные грибы, бактерии и простейшие, живущие в пищеварительной системе животных.
Редуценты – это сапротрофные бактерии и грибы.
Особым блоком наземных экосистем является почва – трехфазная среда жизни, которая имеет разнообразное население из животных, грибов, бактерий и водорослей. Из почвы потребляют элементы питания и воду корни растений. В почве расположены основные «производственные мощности цеха» редуцентов и запас детрита, в составе которого – гумус и перегнившие в разной степени корни растений. В экосистемах разных природных зон – разные почвы.
Индивидуальное задание
Темы:
1. Функциональная роль птиц в экосистемах.
Задача исследования – охарактеризовать типы питания разных видов птиц и обобщить данные о видовом составе птиц-фитофагов и зоофагов. Тема может быть выполнена как реферативная или с использованием наблюдений в природе о составе птиц определенного района. Обратите внимание на различия питания птиц в разные сезоны года.
В качестве литературных источников используйте книги по орнитологии, в которых описана фауна птиц вашего района.
2. Почвы (района).
Задача исследования – дать характеристику наиболее распространенных типов почв в конкретном районе, связав их с экологическими условиями почвообразования (положение в рельефе, характер экосистемы – лесная или травяная и т.д.).
Тема может быть выполнена как реферативная или с использованием наблюдений в природе. При реферативном варианте в качестве района исследования может быть принята область (или республика), при использовании наблюдений в природе территория должна быть значительно меньше, например – в границах сельскохозяйственного предприятия.
Литература о почвах района есть в местных библиотеках. В хозяйствах, кроме того, есть почвенные карты с пояснительным текстом.
