Роль высших растений в почвообразовании

18. Роль высших растений в почвообразовании

     Высшие растения играют колоссальную роль в почвообразовании. Биологический круговорот. Растения усваивают питательные элементы на ионом уровне, усваивают питательные элементы из водных растворов.

Роль высших растений в почвообразовании

     Основную часть живого вещества суши образуют высшие растения, среди которых древесная растительность. Высшие растения как генератор органического вещества. Образование органического вещества в основном связано с фо­тосинтезом — процессом, осуществляющимся в зеленых частях растений при участии хлорофилла. Растения, поглощая углекис­лый газ из атмосферы и воду, синтезируют органическое вещест­во согласно схеме:

                                   Свет, хлорофилл

6СО₂ + 6Н₂О +  674 ккал   → С₆Н₁₂О₆ + 6O₂

     Для осуществления этой сложной реакции используется энергия солнечных лучей. В клетках растений создаются разно­образные соединения—углеводы, жиры, белки и др. Ежегодно высшие растения суши синтезируют около 10¹⁰ т сухого органи­ческого вещества. Величина годовой продуктивности раститель­ности сильно колеблется в зависимости от географических условий. При этом пространственная и генетическая связь меж­ду сообществами высших растений и определенными почвами давно обращала на себя внимание и была отмечена еще М. В. Ломоносовым.

     От многолетних древесных пород каждый год поступает в почву лишь незначительная часть их биологической массы в виде опада отмирающих частей, преимущественно наземных. Кустарничковая растительность ежегодно теряет значительно большую часть своей биомассы, а травянистая отмирает почти полностью.

     Для оценки динамики органического вещества в системе рас­тения — почва применяются следующие показатели:

Рекомендуемые материалы

     Биологическая масса (биомасса) — общее количе­ство живого органического вещества растительных сообществ. Важное значение имеет структура биомассы — соотношение ор­ганического вещества в надземных частях и корнях растений.

     Мертвое органическое вещество — количество органического вещества, содержащегося в отмерших частях рас­тений, а также в накопившихся на почве продуктах опада (лес­ная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт).

Годовой прирост — масса органического вещества, на­растающая в подземных и надземных частях растений  за  год.

     Опад—количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (обычно в центнерах на гектар).

     Отмирающее органическое вещество лес­ных сообществ представлено преимущественно надземными ча­стями (хвоя, сучья, кора), в то время как в составе опада тра­вянистых сообществ важное значение имеют корни.

Отношение опада к биомассе показывает, насколько прочно удерживается данным растительным сообществом органическое вещество. Расчеты показывают, что наиболее прочно удержива­ют органическое вещество леса умеренного пояса. Например, ельники северной тайги расходуют на опад 4% органиче­ского вещества биомассы, ельники южной тайги — около 2%, а дубравы—только 1,5%. Во влажных тропических лесах в опад уходит 5% биомассы, в саваннах— 17%, травянистая рас­тительность степей расходует на опад 43—46% всей биомассы.

Высшие растения как концентраторы зольных элементов и азота. Своей жизнедеятельностью растения обусловливают чрезвычайно важный процесс — биогенную миграцию химиче­ских элементов.

     (Основные химические элементы всех органических ве­ществ — углерод, кислород и водород, составляющие около 90% веса сухого вещества растений. Эти элементы растения по­лучают из атмосферы и воды. Но в составе растений имеются азот, фосфор, калий, кальций, натрий, магний, хлор, сера и мно­гие другие, т. е. почти все известные в настоящее время химиче­ские элементы. Они не являются случайными примесями и за­грязнениями, а имеют определенное физиологическое значение. Химические элементы, содержащиеся в растениях в довольно значительном количестве, входят в состав распространенных органических соединений. В отличие от углерода, кислорода, водорода и азота большая часть химических элементов, содержащихся в растениях, при сжигании остается в золе и поэтому называется зольными эле­ментами. Зольные элементы извлекаются растениями из почвы и входят в состав органического вещества. После отмирания ор­ганическое вещество поступает в почву, где под воздействием микроорганизмов подвергается глубокому преобразованию. При этом значительная часть зольных элементов переходит в формы, доступные для усвоения растениями, и частично вновь входит в состав нарастающего органического вещества, а часть задерживается в почве или удаляется с фильтрующимися вода­ми. В результате происходит закономерная миграция зольных химических элементов в системе почва — растительность — поч­ва, названная В. Р. Вильямсом биологическим (или ма­лым)  круговоротом.

В процессе длительной эволюции у различных групп расте­ний выработалась способность поглощать определенные химиче­ские элементы. Поэтому химический состав золы различных рас­тений имеет существенные различия. Например, в золе зла­ков обнаружена повышенная аккумуляция кремния, в золе зон­тичных и бобовых — калия, в золе лебедовых — натрия и хлора. Известный советский почвовед-геохимик В. А. Ковда рассчитал состав зольных элементов различных групп растений..

     Неодинаковый химический состав золы растений обусловли­вает различия в составе зольных элементов опада основных рас­тительных сообществ.

Как ни важно для почвообразования перераспределение хи­мических элементов в системе биологического круговорота, од­нако этим роль высших растений в формировании почв не ограничивается. Известно, какое важное значение имеет расти­тельность для регулирования стока, эрозии почв! хотя различные растительные группировки не в одинаковой мере предохраняют почву от водной и ветровой эрозии.

     Участие животных в почвообразовании. Основной функцией почвенных животных является преобразо­вание органического вещества. Этот процесс осуществляется благодаря  пищевым цепям. Травоядные животные синтезируют зоомассу, которую последовательно по­требляют хищники и животные, существующие за счет исполь­зования продуктов метаболизма и отмирания. Так как на каж­дом звене пищевой цепи теряется от 50 до 90% энергии, заклю­ченной в потребляемой биомассе, то образуются так называемые экологические пираЩ1ды. Поэтому количество зоомассы значи­тельно меньше количества фитомассы и составляет несколько миллиардов тонн.

     Чем меньше размеры организмов, тем больше их количество в почве. Простейшие содержатся в количестве более миллиона экземпляров в 1 г почвы.

Роющая деятельность почвенных животных также имеет важ­ное значение для почвообразования.

     Черви — одна из наиболее распространенных групп почвен­ных животных. Они      содержатся в количестве многих тысяч и да­же до нескольких миллионов особей на 1 га. Большое значение деятельности червей придавал Ч. Дарвин. Согласно его подсче­там, почвенная масса в течение нескольких лет полностью про­ходит через организмы червей. Установлено, что черви на про­тяжении года могут переработать на 1 га до 50—380 т почвы, создавая мелко-комковатую структуру и определенным образом изменяя растительные остатки в количестве до 5 т/га.

"3.10 Моделирование в условиях противодействия" - тут тоже много полезного для Вас.

В степных почвах значительную работу производят грызуны - землеройки. В некоторых случаях ходы землероек так многочис­ленны, что в литературе упоминаются «кротовинные черноземы».

Микроэлементы в растительных и животных организмах

     Некоторые химические элементы входят в состав особых со­единений, которые способны регулировать жизненно важные био­химические процессы. Таковы витамины, ферменты и гормоны. Эти вещества играют в живых организмах роль природных ката­лизаторов. Ряд важнейших биологических процессов возможен только в присутствии этих соединений. Благодаря именно этим элементам витамины, ферменты и гормоны приобретают свои особые активирующие свойства.

     Химические элементы, входящие в состав органических соеди­нений в качестве биохимических активаторов, называются мик­роэлементами. Среди них известны как многие рассеянные эле­менты (молибден, медь, кобальт и др.), так и химические элементы, содержащиеся в земной коре в количестве значитель­но большем 0,01% (например, железо).

     Энергичное поглощение растениями рассеянных элементов сказывается в повышенном содержании их в верхней части поч­вы, обогащенной отмершими остатками растительных и живот­ных организмов.

     Не только растительность, но и почвенные животные способ­ствуют накоплению некоторых химических элементов в почве. Проведенные анализы показали, что почвенная фауна аккумули­рует определенные элементы