почва как среда жизни обладает следующими характеристиками

Биология. 10 класс

§ 12. Почвенная среда жизни. Адаптации организмов к жизни в почве

Общая характеристика почвы как среды жизни

Почва — верхний слой земной коры, обладающий плодородием. Она образовалась в результате взаимодействия климатических и биологических факторов с подстилающей породой (песок, глина). Она является источником минерального питания для растений. В то же время почва — среда жизни для многих видов организмов. Это самая молодая среда жизни на Земле. С момента возникновения она играет важную роль в эволюции органического мира. Для нее характерны следующие свойства: высокая плотность, водный и температурный режим, аэрация (обеспечение воздухом), кислотность (рН), засоленность.

Плотность почвы увеличивается с глубиной и зависит от структуры, которая определяется относительным содержанием в почве песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину примерно в равных количествах. По механическому составу наиболее распространенными являются глинистые (тяжелые), суглинистые и песчаные (легкие) почвы, которые существенно различаются по водному и температурному режиму.

Водный и температурный режим почвы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Почвенную влагу по степени доступности разделяют на три вида: свободную (гравитационную), капиллярную, пленочную (гигроскопическую).

Свободная вода подвижная, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, но не удерживается в ней. Она способна просачиваться вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Организмы ее легко усваивают. Капиллярная вода удерживается в узких почвенных каналах силами поверхностного натяжения. Она может подниматься к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряться, свободно поглощаться растениями. Пленочная вода в почве удерживается за счет водородных связей с почвенными частицами и практически недоступна для растений. В глинистых почвах ее содержание достигает 15 %, в песчаных — 5 %. По мере накопления пленочной воды она переходит в капиллярную.

Температурные колебания в почве сглажены по сравнению с приземным воздухом и на глубине 1—1,5 м уже не прослеживаются. Хорошо увлажненные почвы медленно прогреваются и медленно остывают и наоборот. Это обусловлено высокой теплоемкостью воды. Гидротермический режим почвы зависит от структуры почвы и содержания гумуса (органического вещества). Глинистые почвы хорошо удерживают влагу, поэтому хуже прогреваются, но дольше сохраняют тепло, чем песчаные. Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость — удержанию воды почвой.

Почвенный воздух, также как и почвенная вода, находится в порах между частицами почвы. Все поры, свободные от влаги, заполнены воздухом. Так происходит аэрация (обеспечение воздухом) почвы. Пористость почвы возрастает от глин к суглинкам и пескам. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Между почвой и атмосферой происходит свободный газообмен, в результате чего газовый состав обеих сред имеет сходные параметры. Однако в воздухе почвы из-за дыхания населяющих ее организмов содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в атмосферном воздухе. Аэрация почвы зависит от ее влажности и температуры. Повышение влажности и температуры почвы ухудшает ее аэрацию и наоборот. С глубиной в почве увеличивается содержание углекислого газа. Указанные факторы являются одними из причин вертикальной миграции организмов в почве.

Кислотность почвы (рН) выражается через рН почвенного раствора (жидкой фазы почвы) — отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.

При рН, равном 7, реакция почвенного раствора является нейтральной, если его значение ниже 7, то почва кислая, если выше 7, то щелочная. Таким образом, чем ниже значение рН, тем выше кислотность почвы.

Растения более чувствительны к рН почвы, чем животные. Для каждого вида растений существует оптимальное значение кислотности почвы, при котором они развиваются наилучшим образом, поэтому pH является одним из наиболее важных показателей качества плодородия. При несоответствии кислотности почвы потребностям растений у них нарушается нормальный процесс питания и некоторые полезные вещества и соединения не усваиваются или усваиваются крайне плохо, в результате чего замедляется рост растений.

*Засоленность почвы характеризуется содержанием в ней легкорастворимых солей в токсичных для растений количествах (> 0,25 %). Примерно четвертая часть поверхности суши имеет засоленные почвы. Много засоленных земель в пустынях, полупустынях, в степях, а также на морских и океанических побережьях.

Засоленные почвы различаются по глубине залегания солевого горизонта, химическому составу засоления и степени засоления. По первому признаку почвы делятся на солонцы — соли расположены в глубоких слоях почвы (80—150 см) и солончаки — содержащие большое количество водорастворимых солей у самой поверхности (до 30 см) и в профиле (30—80 см). По химическому составу солей почвы классифицируются исходя из преобладающих анионов (например, хлоридные, сульфатные).

Причины засоления разные. В засушливых местах, где выпадает мало осадков, соли остаются в верхних слоях почвы, так как слабо вымываются дождевой водой. Почвы морских побережий во время прилива пропитывает соленая морская вода. Соленые брызги прибоя, постоянно оседая на прибрежной полосе, тоже засоляют почву. Причиной засоления может быть и неправильный режим орошения пахотных земель в зоне засушливого климата.

Источник

Характеристики почвы как среды обитания, ее особенности и живые организмы

Особенности почвы как среды жизни

Почвой называют довольно рыхлый пласт грунта, который состоит из минеральных образований. Они формируются путем развала горных пород под влиянием физико-химических факторов и органических элементов, которые появляются в результате разложения остатков животной и растительной природы.

В верхних структурах грунта находятся свежие органические элементы. Именно там живет много бактериальных микроорганизмов, грибков, членистоногих и червей. Благодаря их активности поверхностные слои грунта развиваются. При этом химическое и физическое разрушение коренных пород запускает процесс формирования глубинных структур грунта.

Почвенная среда обладает следующими характеристиками:

Для грунта характерно большое количество диоксида углерода. К тому же почва обладает довольно пористой структурой.

Экологические группы организмов

Все жители почвы называются эдафобионтами, которые в процессе взаимодействия друг с другом формируют особый биоценотический комплекс. Он принимает эффективное участие в создании почвенной среды и влияет на параметры ее плодородности. Также существует еще одна разновидность существ, которые населяют грунт, – педобионты. Они в своем развитии проходят этап личинки.

При этом живые существа могут быть аэробными или анаэробными. В первом случае им требуется кислород для нормальной жизнедеятельности, во втором – он не нужен.

По размерам и степени подвижности

Небольшие организмы, обитающие в почве, именуют микрофауной. К ним относятся коловратки, простейшие, тихоходки. По сути, это водные организмы, которые обитают в порах, наполняемых водой.

Сравнительно крупные обитатели называются мезофауной. Их образ жизни предполагает обитание в малых пещерах. В эту группу входят членистоногие – разные виды клещей и первичнобескрылых насекомых, которые не имеют инструментов для рытья и отличаются медленным перемещением по поверхностям полостей.

К мегафауне относятся крупные землерои – представители семейства млекопитающих. Некоторые животные всю жизнь обитают под землей. К ним, в частности, относятся кроты и слепыши.

По степени связи со средой обитания

Организмы, живущие под землей, отличаются по внешнему виду. Это помогает понять среду их обитания и сделать выводы об образе жизни. К примеру, небольшое туловище с короткими лапами и хвостом, короткой шеей и подслеповатыми глазами свидетельствует о подземных предпочтениях животного, которое роет норки. Такой внешний вид характерен для лесных кротов и степных слепышей.

В зависимости от уровня связи со средой обитания существуют такие группы:

Отдельно стоит упомянуть псаммофитов и псаммофилов. К ним, в частности, относятся муравьиные львы и мраморные хрущи. Эти насекомые приспособлены к проживанию в сыпучей среде в пустынных местах. Методы адаптации к сыпучим средам могут существенно отличаться. Так, животные способны раздвигать туловищем песок или имеют лапы, напоминающие лыжи.

Пути адаптации

Способы адаптации к различным средам обитания могут существенно отличаться. При затрудненном движении в плотном субстрате жители отличаются округлой или червеобразной формой туловища. Так, дождевые черви пропускают грунт через организм, а млекопитающие обладают конечностями роющего типа.

Слепыши и кроты имеют недостаточно развитые зрительные функции. При этом у отдельных видов животных глаза вообще зарастают. Для ориентации в своих многочисленных норах животные пользуются другими органами чувств – к примеру, осязанием или обонянием.

Во время перемещений животные все время трутся телом о фрагменты грунта. Потому их покровы являются особенно прочными и гибкими. К тому же основная часть таких животных характеризуется кожным дыханием.

Отличаются подземные жители и по способам получения пищи. Среди них встречаются паразиты, хищные животные, фитофаги. Но большую часть составляют сапротрофы. Основой их питания является мертвая органика. К таким организмам относятся грибки и бактерии, которые очень важны для нормального формирования грунта, его структурирования и аэрации.

Примеры среды

В качестве примеров почвенной среды можно привести цокоров и кротов. Они имеют мощное обтекаемое туловище небольших размеров, которое не превышает 20-25 сантиметров. Передние лапы приспособлены для рытья и напоминают по форме лопаты. Они имеют длинные пальцы и острые когти.

Животные, которые обитают под землей, приспосабливаются дышать поверхностью тела. При попадании в наземно-воздушную среду они сразу гибнут. Это обусловлено высыханием кожных покровов.

Любопытные факты

Для обитателей грунта характерны интересные особенности:

Формирование грунта связано с влиянием различных факторов. Однако ключевую роль играют грунтовые микроорганизмы. Потому животные и растения имеют специфические приспособления, с которыми они ощущают себя в безопасности.

Источник

§ 12. Почвенная среда жизни. Адаптации организмов к жизни в почве

Оглавление

Общая характеристика почвы как среды жизни

Почва — верхний слой земной коры, обладающий плодородием. Она образовалась в результате взаимодействия климатических и биологических факторов с подстилающей породой (песок, глина). Она является источником минерального питания для растений. В то же время почва — среда жизни для многих видов организмов. Это самая молодая среда жизни на Земле. С момента возникновения она играет важную роль в эволюции органического мира. Для нее характерны следующие свойства: высокая плотность, водный и температурный режим, аэрация (обеспечение воздухом), кислотность (рН), засоленность.

Плотность почвы увеличивается с глубиной и зависит от структуры, которая определяется относительным содержанием в почве песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину примерно в равных количествах. По механическому составу наиболее распространенными являются глинистые (тяжелые), суглинистые и песчаные (легкие) почвы, которые существенно различаются по водному и температурному режиму.

Водный и температурный режим почвы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Почвенную влагу по степени доступности разделяют на три вида: свободную (гравитационную), капиллярную, пленочную (гигроскопическую).

Свободная вода подвижная, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, но не удерживается в ней. Она способна просачиваться вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Организмы ее легко усваивают. Капиллярная вода удерживается в узких почвенных каналах силами поверхностного натяжения. Она может подниматься к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряться, свободно поглощаться растениями. Пленочная вода в почве удерживается за счет водородных связей с почвенными частицами и практически недоступна для растений. В глинистых почвах ее содержание достигает 15 %, в песчаных — 5 %. По мере накопления пленочной воды она переходит в капиллярную.

Температурные колебания в почве сглажены по сравнению с приземным воздухом и на глубине 1—1,5 м уже не прослеживаются. Хорошо увлажненные почвы медленно прогреваются и медленно остывают и наоборот. Это обусловлено высокой теплоемкостью воды. Гидротермический режим почвы зависит от структуры почвы и содержания гумуса (органического вещества). Глинистые почвы хорошо удерживают влагу, поэтому хуже прогреваются, но дольше сохраняют тепло, чем песчаные. Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость — удержанию воды почвой.

Почвенный воздух, также как и почвенная вода, находится в порах между частицами почвы. Все поры, свободные от влаги, заполнены воздухом. Так происходит аэрация (обеспечение воздухом) почвы. Пористость почвы возрастает от глин к суглинкам и пескам. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Между почвой и атмосферой происходит свободный газообмен, в результате чего газовый состав обеих сред имеет сходные параметры. Однако в воздухе почвы из-за дыхания населяющих ее организмов содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в атмосферном воздухе. Аэрация почвы зависит от ее влажности и температуры. Повышение влажности и температуры почвы ухудшает ее аэрацию и наоборот. С глубиной в почве увеличивается содержание углекислого газа. Указанные факторы являются одними из причин вертикальной миграции организмов в почве.

Кислотность почвы (рН) выражается через рН почвенного раствора (жидкой фазы почвы) — отрицательный логарифм концентрации водородных ионов.

При рН, равном 7, реакция почвенного раствора является нейтральной, если его значение ниже 7, то почва кислая, если выше 7, то щелочная. Таким образом, чем ниже значение рН, тем выше кислотность почвы.

Растения более чувствительны к рН почвы, чем животные. Для каждого вида растений существует оптимальное значение кислотности почвы, при котором они развиваются наилучшим образом, поэтому pH является одним из наиболее важных показателей качества плодородия. При несоответствии кислотности почвы потребностям растений у них нарушается нормальный процесс питания и некоторые полезные вещества и соединения не усваиваются или усваиваются крайне плохо, в результате чего замедляется рост растений.

*Засоленность почвы характеризуется содержанием в ней легкорастворимых солей в токсичных для растений количествах (> 0,25 %). Примерно четвертая часть поверхности суши имеет засоленные почвы. Много засоленных земель в пустынях, полупустынях, в степях, а также на морских и океанических побережьях.

Засоленные почвы различаются по глубине залегания солевого горизонта, химическому составу засоления и степени засоления. По первому признаку почвы делятся на солонцы — соли расположены в глубоких слоях почвы (80—150 см) и солончаки — содержащие большое количество водорастворимых солей у самой поверхности (до 30 см) и в профиле (30—80 см). По химическому составу солей почвы классифицируются исходя из преобладающих анионов (например, хлоридные, сульфатные).

Причины засоления разные. В засушливых местах, где выпадает мало осадков, соли остаются в верхних слоях почвы, так как слабо вымываются дождевой водой. Почвы морских побережий во время прилива пропитывает соленая морская вода. Соленые брызги прибоя, постоянно оседая на прибрежной полосе, тоже засоляют почву. Причиной засоления может быть и неправильный режим орошения пахотных земель в зоне засушливого климата.

*Адаптации организмов к жизни в почвенной среде

Растения, произрастающие на таких почвах, разделяют на две группы: растения-соленакопители и солевыводящие растения.

Растения-соленакопители могут всасывать воду из засоленной почвы. Поглощая и накапливая при этом соли в большом количестве, эти растения не отравляются. Вода достается им с большим трудом, поэтому очень экономно расходуется. Так, у многих видов солянок листья мелкие, а у солероса превратились в маленькие чешуйки, плотно прилегающие к стеблю. Фотосинтез происходит в основном в стебле. Зеленые стебли имеют водозапасающую ткань, как у пустынных суккулентов, но не такие толстые.

Солевыводящие растения не накапливают много солей, хотя и поглощают их довольно много. Капельки соляных растворов выходят через особые железки на листьях. Вода высыхает, а на листьях остается налет солей. Они осыпаются, их сдувает ветер или смывает дождь. Так растение освобождается от лишних солей. К солевыводящим растениям принадлежат травы франкения, кермек и кустарники — гребенщик и лох. Солевыносливые растения лучше растут на почвах, хотя бы немного засоленных, чем на незасоленных.

Животные, обитающие в почве, имеют относительно небольшие размеры тела (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви, клещи, ногохвостки, нематоды, кроты, землеройки). Для них характерны разные способы передвижения в почве. Это может быть рытье ходов и нор, как у медведки и крота. Дождевые черви могут раздвигать почвенные частицы и прокладывать ходы. Личинки насекомых способны ползать среди почвенных частиц.

В связи с этим в процессе эволюции у животных выработались соответствующие адаптации. У землероющих организмов появились копательные конечности. У кольчатых червей имеется гидростатический скелет, а у насекомых и многоножек — коготки. Почвенные животные имеют компактное тело округлой, червеобразной формы, способное к изменению толщины, с ненамокающими покровами или покрытое слизью. Жизнь в почве как среде жизни привела к атрофии или недоразвитию органов зрения. У крота крошечные, недоразвитые глаза часто скрыты под складкой кожи. Для облегчения перемещения в узких почвенных ходах шерсть у кротов приобрела способность укладываться в двух направлениях.

Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия — поедание отмерших гниющих остатков других животных и растений и разложение их до минеральных веществ, благодаря чему происходит возобновление плодородия почвы.

Повторим главное. Почва как среда жизни имеет высокую плотность, особый гидротермический режим, аэрацию, реакцию среды и засоленность. У растений и животных к жизни в почвенной среде выработались разнообразные адаптации. Для растений почва является источником воды и минеральных веществ, которые они добывают с помощью корневой системы. У почвенных животных тело округлой, червеобразной формы, способно к изменению толщины, имеет ненамокающие покровы или покрыто слизью, появились копательные конечности, гидроскелет, редуцировались глаза.

Проверим знания

1. Перечислите особенности почвы как среды жизни.
2. Охарактеризуйте типы почвенной влаги и их значение для организмов.
3. Назовите типы почв в зависимости от значения рН почвенного раствора.
* 4. Чем отличается почвенный воздух от атмосферного?
*5. Где встречаются засоленные почвы? Каковы причины их засоления?

1. Почему после обильного дождя на поверхности почвы можно увидеть много дождевых червей?
2. Объясните, почему повышение влажности почвы снижает скорость ее прогревания и аэрацию, а снижение влажности — наоборот.
*3. Выберите три верных ответа, в которых указано, чем почвенная среда отличается от наземно-воздушной:
1) низким содержанием кислорода;
2) высокой плотностью;
3) слабыми перепадами давления;
4) высокой степенью прозрачности;
5) резкими изменениями температуры;
6) отсутствием освещенности.

*Индивидуальное домашнее задание. Один ученый-биолог сказал: «Спасая почву, мы спасаем себя и жизнь на нашей планете». Как вы понимаете это выражение? Установите логическую связь между почвой и жизнью на планете Земля.

Источник

Доклад «Почва-как среда жизни»

Тема: Почва как среда жизни

1. Общая характеристика почвы.

2. Структурные компоненты почвы.

3. Экологические группы почвенных организмов.

1. Общая характеристика почвы

В.В.Докучаев в своих классических работах по почвам впервые стал рассматривать почву как динамическую, а не инертную среду. Он доказал, что почва не мертвый субстрат, а живой, населенный многочисленными организмами. Им было выделено 5 почвообразующих факторов:

1) материнская порода

Материнская порода – это та минеральная порода, на которой почва образовалась, которая как бы родила почву.

Почва как среда обитания обладает специфическими физическими, химическими и биологическими свойствами.

Биологические свойства почвы связаны с жизнедеятельностью организмов. Верхние слои содержат корни растений, которые разрыхляют почву, создают определенную ее структуру и, следовательно, создают условия для жизни других организмов. Почвенные организмы перемешивают почву, разрыхляют ее, перерабатывают химически, чем определяют ее механические и химические свойства.

В вертикальном направлении почва характеризуется неоднородными условиями. С глубиной резко изменяется, прежде всего, структура почвы. В ней выделяют 3 основных горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам:

Перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество. Толщина от нескольких см до 100 см. В зоне умеренного климата под смешанными лесами различают слои:

2) Иллювиальный, или горизонт вмывания (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества. Плотный, часто окрашен в красно-бурый цвет.

2. Структурные компоненты почвы

В состав почвы входят 4 структурных компонента:

1. минеральная основа (50-60% общего состава)

4. органические вещества (до 10%)

А) Минеральная основа (минеральный скелет) — это неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Скелетный материал разделяют на мелкий грунт (меньше 2мм) и больше крупные фрагменты. Частицы меньше 1 мкм называют коллоидными.

Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины. Идеальная почва (50/50) называется суглинком.

Почва содержит минералы в следующих соотношениях:

Б) Вода является экологическим фактором и определяет гидротермические свойства почвы. По физическому состоянию, подвижности и доступности для растений почвенная вода подразделяется на 4 разновидности:

а) гравитационную воду, которая заполняет широкие промежутки между почвенными частицами и под действием силы тяжести постоянно уходит в более глубокие слои, образуя нисходящий ток. Является доступной для растений. Запасы пополняются осадками.

3. Химически связанная вода входит в состав кристаллогидратов (гипс). Неподвижна и недоступна растениям.

Различают физическую и физиологическую сухость почвы. При физической сухости почва испытывает недостаток влаги. Это происходит при атмосферной засухе, когда поступление воды резко сокращается, что обычно наблюдается в сухом климате и в местах, где почва увлажняется только за счет атмосферных осадков. Физиологическая сухость почвы — явление более сложное. Оно возникает в результате физиологической недоступности физически доступной воды. Растения при физиологической сухости страдают даже на влажных почвах, когда низкая температура почвенного покрова или другие неблагоприятные условия препятствуют нормальному функционированию корневой системы. Например, на сфагновых болотах, несмотря на большое количество влаги, вода оказывается недоступной для многих растений из-за высокой кислотности почвы, плохой аэрации ее и наличия токсических веществ, которые нарушают нормальную физиологическую функцию корневой системы. Физиологически сухими являются и сильно засоленные почвы. Из-за высокого осмотического давления почвенного раствора вода засоленных почв для многих растений оказывается недоступной.

Хорошо увлажненная почва легко прогревается и медленно остывает. На ее поверхности температурные колебания более резкие, чем в глубине. Суточные колебания затрагивают слои до 1 м. Суточные и сезонные колебания температуры определяют вертикальную миграцию почвенных организмов.

В) Аэрация почвы определяется ее пористостью:

Повышение влажности сопровождается понижением содержания в почве воздуха.

С глубиной количество кислорода уменьшается, а углекислого газа увеличивается.

При повышении t воздух расширяется и выходит из почвы, а при понижении t наоборот проникает в почву.

Г) Органическое вещество почвы составляет до 10%. Оно образовано:

мертвым органическим веществом (85%),

корнями растений (10%),

фитофаги (ткани живых растений)

сапрофаги (мертвое вещество растений)

некрофаги (трупы животных)

служит источником физиологически активных соединений (витаминов, органических кислот и др.), которые стимулируют рост растений;

обеспечивает влагоемкость почв за счет удержания воды;

темный цвет способствует лучшему прогреванию;

гумус склеивает минеральные частицы и, следовательно, улучшает структуру почвы.

3.Экологические группы почвенных организмов

Мезо- и микробиота способны переносить зимнее промерзание почвы, т.к. не могут уходить вглубь.

3. макробиота, или макробиотип – макрофауна, крупные животные с размером 3-20 мм. Это личинки насекомых, многоножки, дождевые черви. Почва для них является плотной средой и они передвигаются, раздвигая почвенные частицы, либо роя новые ходы. Способны уходить вглубь.

Нередко выделяют отдельную экологическую группу обитателей нор – норников. Это барсуки, сурки, суслики, тушканчики.

Источник