Pământul este numit stratul de materie care se află peste pietrele crustei pământului. Omul de știință rus Dokuchaev în 1870 a considerat mai întâi solul ca un mediu mai dinamic, mai degrabă decât inert. El a dovedit că solul se schimbă și se dezvoltă constant, iar în zona sa activă se află procese chimice, fizice și biologice. Solul se formează ca urmare a interacțiunii complexe dintre climă, plante, animale și microorganisme. Academicianul sovietic, om de știință de sol, Williams, a dat o definiție mai detaliată a solului - acesta este un orizont plin de suprafață a terenului, capabil să producă o recoltă de plante. Creșterea plantelor depinde de conținutul de nutrienți necesari în sol și de structura sa.
Solul constă din patru componente principale: bază minerală (de obicei 50-60% din compoziția totală a solului), materie organică (până la 10%), aer (15-25%) și apă (25-30%).
Scheletul mineral al solului este o componentă anorganică care a fost formată din roca mamă ca urmare a intemperiilor sale.
Peste 50% din compoziția minerală a solului este silice de SiO2. de la 1 la 25% este reprezentat de alumina Al2O3. de la 1 la 10% - pe oxizi de fier Fe2O3. de la 0,1 la 5% - pe oxizi de magneziu, potasiu, fosfor, calciu. Elementele minerale care formează substanța scheletului solului sunt diferite în dimensiune - de la bolovani și pietre la granule de nisip - particule cu un diametru de 0,02¸2 mm, silice - 0,002¸0,02 mm și cele mai mici particule de lut - cu diametrul mai mic de 0,002 mm. Raportul lor determină structura solului. Este foarte important pentru agricultură. Argitele și argilele care conțin cantități aproximativ egale de lut și nisip sunt de obicei potrivite pentru creșterea plantelor, deoarece conțin suficient nutrienți și sunt capabile să mențină umiditatea. Pământurile solide se scurg mai repede și pierd substanțe nutritive datorate leșării, dar este mai avantajos să le folosiți pentru a produce recolte timpurii, deoarece suprafața lor se usucă mai repede în primăvară decât solurile din lut, ceea ce duce la o mai bună încălzire. Cu creșterea pietrei solului, capacitatea sa de a reține apa scade.
Simultan cu procesul de humificare, elementele vitale trec de la compușii organici la cei anorganici, de exemplu, azotul la ionii de amoniu NH4 +. fosfor - în ioni de ortofosfat H2P4 -. sulful sulfat ioni SO4 2-. Acest proces se numește mineralizare.
Aerul din sol, precum și apa din sol se află în porii dintre particulele de sol. Porozitatea (volumul porilor) crește într-un rând de la argilă la luturi și nisipuri. Între sol și atmosferă există schimbul liber de gaze, ca urmare a aerului ambelor medii având o compoziție similară. De obicei, în aerul solului, datorită respirației organismelor care locuiesc, există puțin mai puțin oxigen și mai mult dioxid de carbon decât în aerul atmosferic. Oxigenul este necesar pentru rădăcini de plante, animale de sol și organisme de descompunere care descompun materia organică în constituenți anorganici. Dacă procesul de bogatare este în desfășurare, aerul din sol este deplasat de apă și condițiile devin anaerobe. Poluarea solului devine acidă, deoarece organismele anaerobe continuă să producă dioxid de carbon. Solul, dacă nu este bogat în baze, poate deveni extrem de acid, iar acest lucru, împreună cu epuizarea rezervelor de oxigen, afectează în mod negativ microorganismele solului. Condițiile anaerobe lungi conduc la moartea plantelor.
Particulele solului păstrează o anumită cantitate de apă în jurul lor. O parte din ea, numită apă gravitațională, se poate infiltra liber prin sol. Aceasta duce la leșiere, adică la spălarea solului a diferitelor substanțe minerale, inclusiv a azotului. Apa gravitațională trece la nivelul apei subterane, adâncimea căruia variază în funcție de cantitatea de precipitații.
Apa poate fi, de asemenea, reținută în jurul particulelor coloidale individuale sub forma unui film subțire, puternic legat. Această apă se numește higroscopică. Este adsorbit datorită legăturilor de hidrogen de pe suprafețele cuarțului și argilei sau pe cationii asociați cu mineralele argiloase și humusul. Această apă este cea mai puțin disponibilă pentru rădăcinile plantelor, iar cea din urmă este reținută în soluri foarte uscate. Cantitatea de apă higroscopică depinde de conținutul de particule coloidale în sol, deci în solurile de lut este mult mai mare - aproximativ 15% din greutatea solului, decât în cele nisipoase - aproximativ 0,5%. Pe măsură ce straturile de apă se acumulează în jurul particulelor de sol, acesta începe să umple porii înguste între aceste particule. și apoi se răspândește în pori tot mai largi. Apa higroscopică se transformă treptat în apă capilară, care este reținută în jurul particulelor solului prin forțe de tensiune superficială. Apa capilară se poate ridica de-a lungul porilor și tubulilor înguste din masa freatică. Plantele absorb ușor apă capilară, care joacă cel mai important rol în aprovizionarea regulată cu apă. Spre deosebire de apa higroscopică, această apă se evaporă cu ușurință. Straturile subțiri structurate, de exemplu argilele, rețin mai multă apă capilară decât solurile cu granulație grosieră, cum ar fi nisipurile.
Apa este necesară pentru toate organismele solului. Intră în celulele vii prin osmoză. Apa este, de asemenea, importantă ca solvent pentru substanțele nutritive și gazele absorbite din soluția apoasă de rădăcinile plantelor. Participă la distrugerea stâncii-mamă care stă la baza solului în procesul de formare a solului.
Proprietățile chimice ale solului depind de conținutul de substanțe minerale care sunt în el sub formă de ioni. Unele ioni sunt otrava pentru plante, altele sunt vitale. Efectul specific asupra caracteristicilor solurilor este exercitat de concentrația de ioni de hidrogen. Flora solurilor, a cărei aciditate este aproape de neutru (pH 7), este deosebit de bogată în specii. Vola solului și a solului salin au pH = 8 ¸9 și turbă - până la 4. Aceste soluri dezvoltă o vegetație specifică.
În sol există multe specii de plante și animale. influențând caracteristicile sale fizico-chimice: bacterii, alge, fungi sau protozoare cu un singur celulă, viermi și artropode. Biomasa lor în diferite soluri este (în kg / ha): bacteria 1000¸7000, fungi microscopici - 100¸1000; alge marine 100¸300, artropode - 1000; viermi 350¸1000.
În sol, apar procese de sinteză, biosinteză, diferite reacții chimice ale conversiei substanțelor, legate de activitatea vitală a bacteriilor. În absența unor grupuri specializate de bacterii în sol, rolul lor este jucat de animalele de sol care transferă reziduurile de plante mari în particule microscopice și astfel pun la dispoziția microorganismelor substanțe organice.
Substanțele organice sunt produse de plante care utilizează săruri minerale, energie solară și apă. Astfel, solul pierde acele minerale pe care plantele le-au luat. În păduri, o parte din nutrienți se întorc din nou în sol prin căderea de foame. Plantele cultivate pentru o perioadă de timp elimină mult mai mulți nutrienți din sol decât se întorc la el. În mod tipic, pierderea nutrienților este suplimentată de introducerea îngrășămintelor minerale, care nu pot fi utilizate direct de plante direct și trebuie transformate prin microorganisme într-o formă biodisponibilă. În absența unor astfel de microorganisme, solul își pierde fertilitatea.
Principalele procese biochimice au loc în stratul superior al solului, până la 0,4 metri grosime, din moment ce cel mai mare număr de microorganisme îl locuiesc. Unele bacterii participă la ciclul de transformare a unui singur element, altele - în cicluri de transformare a multor elemente. Dacă bacteriile mineralizează materia organică - descompun materia organică în compuși anorganici, protozoarele distrug un număr excesiv de bacterii. Dăunătorii, larvele de gândaci, acarienii slăbesc solul și acest lucru este facilitat de aerarea acestuia. În plus, ele procesează chestiuni organice greu de digerat.
Factorii abiotici ai mediului de viață al organismelor vii sunt și factori de relief (topografie). Influența topografiei este strâns legată de alți factori abiotici, deoarece poate afecta puternic climatul local și dezvoltarea solului.
Principalul factor topografic este înălțimea. Temperaturile medii scad cu altitudinea, creșterea zilnică a temperaturii zilnice, precipitațiile, viteza vântului și creșterea intensității radiației, presiunea atmosferică și concentrațiile de gaz scăzând. Toți acești factori afectează plantele și animalele. Ca urmare, zonarea verticală a devenit o întâlnire obișnuită.
Lanțurile muntoase pot servi drept bariere climatice. Munții servesc, de asemenea, ca bariere la răspândirea și migrarea organismelor și pot juca un rol limitator în procesele de speciație.
Un alt factor topografic este expunerea la pantă. În emisfera nordică, pantele orientate spre sud primesc mai multă lumină soarelui, astfel încât intensitatea luminii și a temperaturii este mai mare aici decât în partea de jos a văilor și pe versanții expunerii nordice. În emisfera sudică, există o situație inversă.
Un factor important în relieful este și înălțimea pantei. Pantele abrupte se caracterizează prin scurgerea și spălarea rapidă a solurilor, deci solurile sunt subțiri și uscate, cu vegetație xeromorfă. În cazul în care panta depășește 35 °, solul și vegetația nu se formează de obicei, ci se creează zăbrele de material slab.
Dintre factorii abiotici, focul sau focul merită o atenție deosebită. În prezent, ecologii au ajuns la o opinie fără echivoc că focul ar trebui considerat unul dintre factorii naturali abiotici, împreună cu temperatura, precipitațiile, solul etc.
Incendiile ca factor de mediu sunt de diferite tipuri și lasă în urmă o varietate de consecințe. Incendiile montate sau sălbatice, adică foarte intense și nu susceptibile de a descuraja, distrug toată vegetația și întreaga materie organică a solului, consecințele incendiilor la bază sunt complet diferite. Focul de cai are un efect limitator asupra majorității organismelor - comunitatea biotică trebuie să înceapă din nou cu tot restul și trebuie să dureze mulți ani până când site-ul devine din nou productiv. În schimb, incendiile de la sol au un efect selectiv: pentru unele organisme, acestea sunt mai limitate, pentru alții - un factor limitator și care contribuie astfel la dezvoltarea organismelor cu o toleranță ridicată la incendii. În plus, incendiile mici de iarbă-rădăcini completează acțiunea bacteriilor, descompun plantele moarte și accelerează transformarea nutrienților minerali într-o formă potrivită pentru utilizarea de către noile generații de plante.
Dacă la fiecare câțiva ani apar incendii de iarbă, există puține probleme la sol, ceea ce reduce probabilitatea apariției focului de la coroane. În pădurile care nu au ars de mai mult de 60 de ani, se acumulează atât de mult gunoi combustibil, cât și lemnul mort, că atunci când este aprins, un foc de munte este aproape inevitabil.
Plantele au dezvoltat adaptări speciale la foc, la fel ca și în cazul altor factori abiotici. În special, rinichii de cereale și de pini sunt ascunși de foc în adâncurile fasciculelor de frunze sau ace. În epoca de ardere periodică a habitatelor, aceste specii de plante câștigă avantaje, iar focul contribuie la conservarea lor, promovând selectiv prosperitatea lor; speciile cu frunze largi sunt lipsite de dispozitive de protecție din foc, este distructivă pentru ei.
Astfel, incendiile susțin durabilitatea doar a unor ecosisteme. Paduri de foioase si tropicale umede, soldul care a evoluat, fără a influența focului, chiar și un incendiu la sol poate provoca o mulțime de daune prin distrugerea bogat humus orizontul superior al solului, ceea ce duce la eroziune și leșiere de nutrienți din ea.
Radiația ionizantă - radiație cu energie foarte mare - este o caracteristică integrală a mediului. Interacționându-se cu materia, radiațiile lovesc electronii de la atomi și îi atașează altor atomi prin formarea de perechi de ioni pozitivi și negativi. Ionizarea este principala cauză a deteriorării radiațiilor la citoplasmă, gradul fiind proporțional cu numărul de perechi de ioni formate în substanța deteriorată. Sursa radiațiilor naturale sau de fond este 1) razele cosmice; 2) potasiu-40 in vivo (inclus în compoziția țesuturilor vii); 3) izotopi radioactivi naturali conținute în roci și sol.
O importanță ecologică importantă este radiația a-radiație (un flux direcțional al atomilor de heliu nuclei 4 2 He), radiația b (electroni rapizi), electromagnetice g- (l = 5,10-11 ¸5 · 10-13 m) și radiații cu raze X (1 = 5 · 10-8 ¸5 · 10-12 m). Toate aceste tipuri de radiații (atât corpus, cât și cele noi) sunt absorbite în cele din urmă de sistemele biologice cu aceleași consecințe: elementele de electroni ale atomilor din celule se deformează și atomii sunt ionizați. Ca rezultat, deteriorarea biologică a celulelor este produsă prin mișcarea rapidă a electronilor, scos din atomi - indiferent de tipul de radiație inițială.
Cu toate acestea, în funcție de "forța de distrugere" din celulă, densitatea de eliberare a energiei pe unitatea de distanță parcursă de val sau de particule, toate tipurile de radiații enumerate sunt foarte diferite una de cealaltă. Astfel, particulele grele (particulele) creează o zonă de densitate extrem de ridicată a ionizării, particulele de lumină (electroni sau electroni scosi prin raze X și / sau raze g) creează o zonă de densitate redusă de ionizare, cauzând alte efecte biologice.
Există două tipuri de daune biologice cauzate de radiații.
Fizică sau "bullet-like" (tip I). În acest caz, electronii bătuți distrug legăturile moleculare direct în structura în care au fost doborâți. Această acțiune directă, care se desfășoară foarte rapid, este principala cauză a deteriorării ADN în nucleele celulelor la iradiere, conducând la mutații genetice și tulburări genetice.
Chimică sau indirectă (tip II). Aici, deteriorarea structurii biologice este cauzată de particulele reacționare care s-au format departe de această structură, dar au abordat-o ca urmare a rătăcirii. De exemplu, oxigenul conținut în celulă, captarea electronilor doborâți, devine un ion radical O2 - ·. Acest ion radical este toxic, deoarece este capabil să oxideze activ fosfolipidele membranelor, încălcând integritatea și funcționarea lor.
In primul tip de deteriorare biologică a particulei ziruyuschaya greu de ionizare (de exemplu, o particulă), trecând prin nucleu, se rupe ambele catene de ADN cu o mai mare probabilitate decât particula de lumina (b-particule), producând o ionizare slabă. Cu toate acestea, pentru a doua, de tip indirect feedback-ul auto-mâl apare un feedback. Particulele de lumina, creând o trecere prin cușcă concentrația locală scăzută de radicali liberi sau radicali de ioni, mai periculoase decât particulele tyazhe-Lye. Punctul de aici este faptul că concentrația mai puțin radicală pe o anumită porțiune a traseului parcurs de ionizantă-ghid o particulă, cu atât mai puțin între radicali are loc redistribuiri de recombinare și calea de plimbari mai lungi de ra-Dick, și, prin urmare, cu atât mai probabil o grevă radicală un adeziv de important o structură precisă (de exemplu, ADN sau o membrană).
Gradul de anduranță al diferitelor organisme, precum și al celulelor și țesuturilor, la acțiunea radiațiilor ionizante se numește radiosensibilitate. Măsura sa este valoarea dozei de iradiere, care provoacă moartea a 50% din organisme sau celule - LD50. care este măsurată în bare (rem). One rem este o unitate extra-sistemică cu o doză echivalentă de radiație egală cu energia de radiație de 100 ergs absorbită de o masă de 1 g, luând în considerare factorul de calitate a radiației (1ep = 0,01 J / kg).
Radiosensibilitatea în diferite obiecte biologice este foarte diferită (tabelul 6). De exemplu, o doză de 200 rem determină moartea embrionilor unor insecte în stadiul de zdrobire, o doză de 500 rem duce la sterilitatea unor specii de insecte, o doză de 1000 rem este absolut fatală pentru mamifere. După cum arată datele majorității studiilor, celulele care se divizează rapid sunt cele mai sensibile la iradiere.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: