Почва как среда обитания. Специфика почвы как трехфазной системы

Почва представляет собой рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Несмотря на незначительную толщину, эта оболочка Земли играет важнейшую роль в распространении жизни. Почва представляет собой не про­сто твердое тело, как большинство пород литосферы, а сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воз­духом и водой. Она пронизана полостями, заполненными смесью; газов и водными растворами, и поэтому в ней складываются чрезвычайно разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро- и макроорганизмов. В почве сглажены температур­ные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха, а на­личие грунтовых вод и проникновение осадков создают запасы влаги и обеспечивают режим влажности, промежуточный между водной и наземной средой. В почве концентрируются запасы орга­нических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и трупами животных. Все это определяет боль­шую насыщенность почвы жизнью.

В почве сосредоточены корневые системы наземных растений.

В среднем на 1 м² почвенного слоя приходится более 100 мил­лиардов клеток простейших, миллионы коловраток и тихоходок, десятки миллионов нематод, десятки и сотни тысяч клещей и пер-вичнобескрылых насекомых, преимущественно коллембол, ты­сячи других членистоногих, десятки тысяч энхитреид, десятки и сотни дождевых червей, моллюсков и прочих беспозвоночных. Кроме того, 1 см² почвы содержит десятки и сотни миллионов бактерий, микроскопических грибов, актиномицетов и других микроорганизмов. В освещенных поверхностных слоях в каждом грамме обитают сотни тысяч фотосинтезярующих клеток зеленых, желто-зеленых, диатомовых и сине-зеленых водорослей. Живые организмы столь же характерны для почвы, как и ее неживые ком­поненты. Поэтому В. И. Вернадский отнес почву к биокосным те лам природы, подчеркивая насыщенность ее жизнью и неразрыв­ную связь с нею.

Неоднородность условий в почве резче всего проявляется в вертикальном направлении. С глубиной резко меняется ряд важ­нейших экологических факторов, влияющих на жизнь обитателей почвы. Прежде всего это относится к структуре почвы. В ней выделяют три основных горизонта, различающихся по морфоло­гическим и химическим свойствам:

1) верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобра­зуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз;

2) горизонт вмывания, или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества, и

3) материнскую породу, или горизонт (С), материал которой преобразуется в почву.

В пределах каждого горизонта выделяются более дробные слои, также сильно различающиеся по свойствам. Например, в зоне умеренного климата под хвойными или смешанными лесами горизонт А состоит из подстилки (А₀) — слоя рыхлого скопления растительных остатков, темноокрашенного гумусового слоя (A₁), в котором частицы органического происхождения перемешаны с минеральными, и подзолистого слоя (А₂) — пепельно-серого по цвету, в котором преобладают соединения кремния, а все раство­римые вещества вымыты в глубину почвенного профиля. Как структура, так и химизм этих слоев очень различен, и поэтому обитатели почвы, перемещаясь всего на несколько сантиметров вверх или вниз, попадают в другие условия.

Размеры полостей между частицами почвы, пригодных для обитания в них животных, обычно быстро уменьшаются с глуби­ной. Например, в луговых почвах средний диаметр полостей на глубине 0-1 см составляет 3 мм, 1-2 см — 2, а на глубине 2-3 см — всего 1 мм; глубже почвенные поры еще мельче. Плотность почвы также изменяется с глубиной. Наиболее рыхлы слои, содержащие органическое вещество. Порозность этих слоев опре­деляется тем, что органические вещества склеивают минеральные частицы в более крупные агрегаты, объем полостей между кото­рыми увеличивается. Наиболее плотен обычно иллювиальный горизонт В, сцементированный вымытыми в него коллоидными ча­стицами.

Влага в почве присутствует в различных состояниях:

1) свя­занная (гигроскопическая и пленочная) прочно удерживается поверхностью почвенных частиц;

2) капиллярная занимает мел­кие поры и может передвигаться по ним в различных направле­ниях;

3) гравитационная заполняет более крупные пустоты и медленно просачивается вниз под влиянием силы тяжести;

4) парообразная: содержится в почвенном воздухе.

Содержание воды неодинаково в разных почвах и в разное время. Если слишком много гравитационной влаги, то режим почвы близок к режиму водоемов. В сухой почве остается только связанная вода и условия приближаются к назем­ным. Однако даже в наи­более сухих почвах воздух влажнее наземного, поэто­му обитатели почвы зна­чительно менее подверже­ны угрозе высыхания, чем на поверхности. Состав почвенного воздуха измен­чив. С глубиной в нем сильно падает содержание кислорода и возрастает концентрация углекислого газа. В связи с присут­ствием в почве разлагаю­щихся органических ве­ществ в почвенном воздухе может быть высокая кон центрация таких токсичных газов, как аммиак, сероводород, метан и др. При затоплении почвы иди интенсивном гниении рас­тительных остатков местами могут возникать полностью анаэроб­ные условия.

Колебания температуры резки только на поверхности почвы. Здесь они могут быть даже сильнее, чем в приземном слое воз­духа. Однако с каждым сантиметром вглубь суточные и сезонные температурные изменения становятся все меньше и на глубине 1-1,5 м практически уже не прослеживаются.

Все эти особенности приводят к тому, что, несмотря на большую неоднородность экологических условий в почве, она вы­ступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвиж­ных организмов. Крутой градиент температур и влажности в поч­венном профиле позволяет почвенным животным путем незначи­тельных перемещений обеспечить себе подходящую экологиче­скую обстановку.

Поиск по сайту: