Ґрунт як середовище існування

Ґрунти відносяться до літосфери, яка є частиною біосфери, що займає верхні шари земної кори (від 2 до 8 кілометрів) з живими організмами і біогенними осадовими породами. Ґрунтовий шар

2і Зайцев Ю.П.

Землі складає педосферу (грец. pedis - нога) і займає проміжне положення між приземною частиною атмосфери (аеробіосфе-рою), фітобіосферою та літобіосферою. Педосфера відіграє роль глобального фіксатора та акумулятора сонячної енергії, яка в процесі фотосинтезу накопичується продуцентами. Ґрунтом вважається узагальнене найменування будь-якої гірської породи (осадової, магматичної, метаморфічної), яка залягає переважно в межах зони вивітрювання земної кори. Його розглядають з інже-нерно-геологічної (будівельної) точки зору при загальному під-ході до особливостей земної поверхні (твердий, пухкий, мерзлий

і т. п.), або при різних формах ведення сільського господарства (відкритий, закритий) і власне ґрунтів.

Формування ґрунту. Розвиток ґрунту відбувається в резуль-таті взаємодії фізичних, хімічних і біологічних процесів. Серед перших можна назвати нагрівання й охолодження, відтавання й замерзання, діяльність льодовиків, морських хвиль, річкових потоків і вітру. Не менш важливі й хімічні реакції, що сприяють виникненню ґрунтів. Особливо це реакція гідролізу, що приво-дить до розкладання мінералів і утворенню гідроокисів. Окисні процеси на зовнішній стороні гірських порід сприяють їхньому швидкому руйнуванню, а у вапняних подах велике значення має їхнє розчинення водою й перенесення нею на більші від-стані. Вплив лишайників і мохів, що перехоплюють органічні залишки навіть на вертикальних поверхнях, виділення ними слабких кислот викликає ґрунтоутворювальні дії.

Незабаром укорінені тут вищі рослини своїми коріннями роз­колюють навіть вулканічні та осадкові породи.

Відома катастрофа на о-ві Кракатау в 1883 р.

Властивості ґрунтів. Основними властивостями ґрунтів є створення умов життя для рослин. З розвитком цивілізації ґрунти стали важливими земельними ресурсами, що забезпечують най­більш дешевими продуктами харчування людей. Вони відігра-ють активну роль в очищенні природних і стічних вод, які крізь них фільтруються. Ґрунтово-рослинний покрив є регулятором водного балансу суші, оскільки він поглинає, утримує й перероз-поділяє велику кількість атмосферної вологи. Це універсальний біологічний фільтр і нейтралізатор багатьох видів антропогенних забруднень. Але головною властивістю ґрунту є його родючість, яка залежить від механічного складу, структури та біологічних компонентів, а також наявності в ньому води й повітря.

За структурою материнської породи, виділяють: грубозерни-сті піски - від 0,2 до 2,0 мм; дрібнозернисті - від 0,2 мм до 20 мм; суглинки - від 2 до 20 мм; мінеральні колоїди (глина) - менше 2 мм; компоненти крупніше 2 мм являють собою гравій.

Родючість ґрунту й швидкість його дозрівання зростає у міс-цях гніздових колоній водоплавних птахів, скупчень копитних, а також періодичної діяльності вулканів і морських припливів. Родючість ґрунту та його стійкість проти ерозії у значній мірі залежать від структури. „Гарним” вважається ґрунт із губчатою або грудкуватою консистенцією з безліч пор - він еластичний, пружний і має достатню проникність для води й повітря.

Вивчити структуру можна при розгляді ґрунтового профілю (рис.

Дуже важливими є опади, які важливим джерелом для фото­синтезу рослин і підтримки життя всіх організмів (бактерії,

гриби, водорості, земляні черви, рослини). Саме опади у поєд-нанні з рельєфом місцевості визначають швидкість і масштаби нормальної або прискореної ерозії. При цьому відбувається част-кова компенсація за рахунок повернення в ґрунтову масу свіжих матеріалів, утворених під час руйнації гірських порід

Рис. 2. Розвиток ґрунту під впливом різних чинників (Оуэн, 1977):

1 - синтез органічної речовини; 2 - повернення органіки

і мінеральних речовин у ґрунт; 3 - мікроорганізми; 4 - фіксація азоту; 5 - розклад опаду; 6 - капілярний рух; 7 - рух водяної пари;

8 - зруйнована материнська порода; 9 - поверхневий стік і типова ерозія; 10, 11 - уламки материнської породи; 12

- просочування води

і вимивання солей; 13 - вивітрена материнська порода

У поверхневих шарах ґрунту, куди надходить найсвіжіша від-мерла органічна речовина, знаходиться велика кількість орга-нізмів- руйнівників - бактерій, грибів, черв'яків, найдрібніших

членистоногих і ін. їх активність забезпечує розвиток верхніх шарів ґрунту, тоді як фізичне і хімічне руйнування материнської породи забезпечує утворення нижніх шарів ґрунту.

В будові ґрунту, як правило, виділяють три шари, які назива-ються горизонтами: А, В та С. В свою чергу горизонт А також ще поділяють на три шари (табл. 2).

Таблиця 2

Характерні риси ґрунтових горизонтів

За хімічним складом ґрунт суттєво відрізняється від своєї материнської породи. Він складається з мінеральних, органічних і органо- мінеральних речовин. Головною особливістю хімічного складу ґрунту є присутність у ньому специфічної групи органіч-них речовин - гумусових. Визначальним для генезису ґрунтів і їх родючості є ґрунтовий розчин, який бере участь у процесах перетворення (руйнування і синтез) мінеральних і органічних речовин, переміщення вертикальними профілями різноманіт-них продуктів ґрунтоутворення, а головне - у живленні рослин.

Тому дуже важливо знати його склад та властивості (реакцію, буферність, осмотичний тиск) і динаміку.

Ґрунтові порожнини заповнені водою або повітрям. Завдяки наявності вологи умови існування дрібних організмів у ґрунті наближаються до подібних у водоймах. Вологість ґрунту завжди вища, ніж повітря, і тому різноманітні організми можуть легше пе- реживати там посушливий період. Ґрунт характеризується порівняно невеликими добовими й річними коливаннями тем-ператури. Це дає можливість наземним організмам мігрувати в товщу ґрунту й там переживати в активному чи неактивному стані період низьких або підвищених температур. У ґрунті є значні запаси органічних речовин, що створює кормову базу для різноманітних організмів.

Для ґрунтового населення характерні такі найпростіші: коре­неніжки, серед яких найбільш поширені окремі види амеб; джу- тиконосці; інфузорії.

Окрім найпростіших у ґрунті мешкає значна кількість біль-ших за розмірами безхребетних тварин: черв'яки, енхітриди, рачки, комахи, павуки, кліщі, нематоди та ін. Усі ці організми беруть участь у виникненні та розвитку в ґрунті численних про-цесів, з яких найважливішими є процеси перетворення нітро-ген- та карбоновмісних речовин та сполук ( процеси мінераліза-ції). Все це населення ґрунту - едафобіус (грец. edaphos - ґрунт і bios - життя) живе в умовах цього середовища, взаємодіючи між собою, утворюючи своєрідний комплекс, який визначає родю-чість ґрунту та умови для життя в ґрунті.

Як пристосування до життя в ґрунті у представників едафобі-уса в процесі еволюції виникли певні властивості. Наприклад, у тварин - валькувата форма тіла, дрібні розміри, дихання шкірою, редукція очей, безбарвність покривів, сапрофагія (властивість харчуватися відмерлими залишками інших організмів). Поряд з анеробами широко представлені анаероби (здатні існувати без наявності кисню). Види, які живуть у ґрунтовому середовищі,

називають педобіонтами (грец. Pedis - нога і biontos - життєздат-ний) або едафобіонтами (грец. edaphos - ґрунт і biontos- життєз-датний).

Внаслідок чисельних фундаментальних досліджень було встановлено, що мікроорганізми поширені на поверхні всієї зем-ної кулі. Разом з тим було звернено увагу на інший факт: перебіг та активність ґрунтових мікробіологічних процесів в окремих географічних районах бувають різними. У південних районах ґрунтові процеси розвиваються більш активно, ніж у північних.

Чисельність ґрунтової мікрофлори дуже змінюється не тільки протягом року, а й у невеликих проміжках часу, що є наслідком динаміки температури, вологості, стану рослинного покриву та ін. Окультурення ґрунтів призводить до збільшення ґрунтового мікронаселення. Коливання чисельності деяких груп мікроорга-нізмів більше виражено в південних ґрунтах, де влітку відзнача-ється дефіцит води. Навесні майже в усіх ґрунтах спостерігається активізація ґрунтових мікробіологічних процесів.

Співвідношення окремих груп мікроорганізмів у різних типах ґрунтів також не однакове. Ґрунти північної зони значно бідніші на спороутворюючі бактерії та актиноміцети, ніж південні, а від-носне число грибів у південних ґрунтах більш низьке. Активність нітрифікуючих процесів підвищується від півночі до півдня. Зі зростанням населення Землі, дуже посилився тиск людини на земельні ресурси. Наразі більша частина ґрунтів, придатних для виробництва харчів, у світі вже використовується (рис. 3).

За незначного різноманіття (сірі лісові, підзолисті, лучні та ін.) найбільш родючими на території України є чорноземи та каштанові ґрунти. У нас зосереджена п'ята частина всіх чорнозе-мів світу, потужність гумусового профілю яких складає 60-85 см, а каштанових - 50-60 см за вмісту гумусу 3,0-6,5 %. Внаслідок надінтенсивного використання та недокомпенсації органіч-ними речовинами вони втрачають 500-700 кг/га гумусу на рік або в середньому за кожні 5 років на всій території країни - 0,05 %.

ЗВЕРНІТЬ УВАГУ

Ґрунт є складним утворенням, у якому важливу роль відігра­ють біологічні компоненти. Він, як ніяке інше середовище, рясно заселений різними тваринами і мікроорганізмами, залишаючись при цьому основним життєвим субстратом для рослин. Ґрунтова фауна, або едафон, включає представ-ників багатьох найвищих за рангом таксонів. Вважається, що близько 90 % видів комах на тих чи інших стадіях свого онтогенезу пов'язані з ґрунтом. В особливо сприятливих для життя умовах на 1 м2 шару ґрунту і підстилки налічується до 1,5 білліона найпростіших, до 20 млн. нематод.

Рис. 3. Території, на яких обробляється більше 30 % ландшафту

Ґрунт став місцем проживання не лише безхребетних. У зем­ляних сховищах багато хребетних навіть виводять нове потомство. Серед них і земноводні, і птахи, і ссавці. На окре­мих лісових ділянках порожнини нір крота становлять до 15% площі. Кроти, утворюючи в ґрунті численні ходи, спу-шують ґрунт, покращують його фізичні і водні властивості.

В земляних нірках гніздяться берегові ластівки, рибалочки, сиворакші. Різноманітний і багатий органічний світ ґрунту відіграє важливу роль у його трансформації. Прискорюючи розклад і загальний кругообіг речовин, ґрунтові редуценти, тобто тварини, які живляться мертвими органічними речо­винами, що розкладаються, збагачують ґрунт органічними сполуками, покращують його фізичні властивості: структуру, водопроникність, аерацію, а, отже, умови мінерального і водного живлення, росту і кореневого дихання рослин.

У кожній кліматичній та ґрунтовій зоні є провідні чинники, які позначаються на біології та складі мікрофлори. У кожному випадку діє не один якийсь чинник, а єдиний складний комп-лекс чинників, які визначають загальне формування мікробних угруповань. До провідного чинника приєднуються інші, менш значні, але суттєво важливі і характерні для кожного місця про-живання.

Ґрунт, як середовище життя, за певною кількістю власти-востей, займає проміжне місце між водним та повітряним. Температурний режим, відсутність світла, низький уміст кисню, значне зволоження, присутність значної кількості солей та орга-нічних речовин у ґрунтовому розчині поєднують ґрунт з водним середовищем. Поверхневі шари ґрунту, де спостерігаються різкі зміни температурного режиму, регулярне і часто значне вису-шування, достатнє забезпечення повітрям, в тому числі, киснем, створюють наземно - повітряне середовище життя.

4.4.