Страница 10 из 26
Наиболее благоприятная для растений концентрация солей в почвенном растворе – 1 г/л (0,1 %). Избыток солей в почве (больше 2 %) вреден для растений. Осмотическое давление почвенного раствора значительно ниже, чем в клеточном соке растений.
Состав почвенного раствора, особенно содержание в нем кислот и оснований, создает реакцию почвенного раствора, которая оказывает значительное влияние на жизнедеятельность растений. Реакция почвенного раствора определяется содержанием и соотношением ионов Н+ и ОН–, а также Al3+.
Кислотность почвы определяется наличием в почве ионов водорода и гидролитически кислых солей. Ионы водорода обусловливают активную кислотность почвенного раствора, а поглощенные ионы – потенциальную кислотность. Кислотность почвы принято выражать водородным показателем (рН), который представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в почвенном растворе.
По величине показателя рН почвенного раствора почвы делят на сильнокислые (рН = 3–4), кислые (рН = 4–5), слабокислые (рН = 5–6), нейтральные (рН = 6–7), щелочные (рН = 7–8), сильнощелочные (рН = 8–9). Нейтральную реакцию имеют черноземы, кислую – дерново-подзолистые, болотные и серые лесные почвы, щелочную – каштановые почвы и сероземы пустынь, сильнощелочную – солонцы.
Реакция почвенного раствора влияет на структуру, гумификацию почвы, содержание питательных веществ и ионный обмен. В очень кислых почвах высвобождается много ионов Al3+, а содержание доступных растениям ионов Ca2+, Mg2+, K+, PO43 –, Mo2– понижено. В более щелочных почвах, напротив, ионы Fe, Mn, PO43 – связаны в труднорастворимых соединениях, так что растения хуже обеспечены этими веществами.
Почвенный воздух отличается от атмосферного большим содержанием углекислого газа и меньшим содержанием кислорода.
Воздух в почве в количестве 15–25 % содержится в порах между органическими и минеральными частицами. При отсутствии пор (тяжелые глинистые почвы) или заполнении пор водой во время подтоплений, таяния мерзлоты в почве ухудшается аэрация и могут складываться анаэробные условия. В таких условиях тормозятся физиологические процессы организмов, потребляющих кислород, – аэробов, разложение органических веществ идет медленно. Постепенно накапливаясь, они образуют торф. Большие запасы торфа характерны для болот, заболоченных лесов, тундровых сообществ. Торфонакопление особенно выражено в северных регионах, где холодность и переувлажнение почв взаимообусловливают и дополняют друг друга.
Экологические группы почвенных организмов. В почве обитают многочисленные и весьма разнообразные в экологическом отношении группы организмов – микроорганизмы, животные, растения, причем все они находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Данные взаимоотношения сложны и многообразны. Благодаря им, а также в результате коренных изменений физических, химических и биохимических свойств горной породы, в природе постоянно идут почвообразовательные процессы.
Считается, что в среднем почва содержит 2–3 кг/м2 живых растений и животных, или 20–30 т/га.
Несмотря на неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвижных организмов. Значительный градиент температур и влажности в почве позволяет почвенным животным путем незначительных перемещений обеспечить себе подходящую экологическую обстановку.
По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три основные экологические группы: геобионты, геофилы и геоксены.
Геобионты – животные, постоянно обитающие в почве. Весь цикл их развития протекает в почвенной среде.
Геофилы – животные, часть цикла развития которых (чаще одна из фаз) обязательно проходит в почве. К этой группе принадлежит большинство насекомых.
Геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища.
Вместе с тем приведенная классификация не отражает роли животных в почвообразовательных процессах, так как в каждой группе есть подвижные организмы, активно передвигающиеся и питающиеся в почве, и пассивные, пребывающие в почве в период отдельных фаз развития (личинки, куколки или яйца насекомых).
Почвенных обитателей в зависимости от их размеров и степени подвижности можно разделить на несколько групп.
Микробиота – это почвенные микроорганизмы, составляющие основное звено детритной пищевой цепи, которые представляют собой как бы промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными. Сюда относятся прежде всего цианофиты, грибы и простейшие. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, причем часть жизни могут находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из них обитают и в обычных водоемах. Вместе с тем почвенные формы обычно мельче пресноводных и отличаются способностью значительное время находиться в инцистированном состоянии, пережидая неблагоприятные периоды.
Мезобиота – это совокупность сравнительно мелких, легко извлекающихся из почвы подвижных животных. Сюда относятся почвенные нематоды, мелкие личинки насекомых, клещи, ногохвостки и др. Эта группа весьма многочисленна – от десятков и сотен тысяч до миллионов особей в 1 м3 почвы. Они питаются в основном детритом и бактериями. Для данной группы животных почва представляется как система мелких пещер. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей с помощью конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет им дышать через покровы тела. Нередко животные этой группы не имеют трахейной системы и весьма чувствительны к высыханию. Средством спасения от колебаний влажности воздуха для них является передвижение вглубь. Более крупные животные имеют некоторые приспособления, которые позволяют переносить в течение некоторого времени снижение влажности почвенного воздуха: защитные чешуйки на теле, частичная непроницаемость покровов и др.
Периоды затопления почвы водой животные переживают, как правило, в пузырьках воздуха. Воздух задерживается вокруг их тела из-за несмачиваемости покровов, снабженных у большинства из них волосками, чешуйками и т. д. Пузырек воздуха играет для животного своеобразную роль «физической жабры». Дыхание осуществляется за счет кислорода, диффундирующего в воздушную прослойку из окружающей среды.
Животные микро- и мезобиоты способны переносить зимнее промерзание почвы, что является особенно важным, так как большинство из них не могут уходить вниз из слоев, подвергающихся воздействию отрицательных температур.
Макробиота – это крупные почвенные животные с размерами тела от 2 до 20 мм. К данной группе относятся личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Почва для них является плотной средой, оказывающей значительное механическое сопротивление при движении. Они передвигаются в почве, расширяя естественные скважины путем раздвижения почвенных частиц, роя новые ходы. Оба способа передвижения накладывают отпечаток на внешнее строение животных. У многих видов развиты приспособления к экологически более выгодному типу передвижения в почве – рытью с закупориванием за собой хода. Газообмен большинства видов данной группы осуществляется с помощью специализированных органов дыхания, но наряду с этим дополняется газообменом через покровы. У дождевых червей и энхитреид отмечается исключительно кожное дыхание.
Роющие животные могут уходить из слоев, где возникает неблагоприятная обстановка. К зиме и в засуху они концентрируются в более глубоких слоях, большей частью в нескольких десятках сантиметров от поверхности.