Жидкая часть почвы, или почвенный раствор вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от долей процента до 40-60 %. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворенными элементами питания.
Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Почвенный воздух содержит больше углекислого газа и меньше кислорода, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др.
Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты и др.), представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхних слоях почвы, около корней растений, где добывают себе пищу. Некоторые почвенные организмы могут жить только на корнях.
Почва содержит микроэлементы (азот, фосфор, калий, кальций, сера, железо и др.) и микроэлементы (бор, марганец, молибден, цинк и др.), которые растения потребляют в ограниченных количествах. Их соотношение определяет химический состав почвы.
Из физических свойств почвы наибольшее значение имеет влагоемкость, водопроницаемсть, скважность.
Состав и свойства почвы постоянно меняются под влиянием жизнидеятельности, климата, деятельности человека. При внесении удобрений почва обогащается питательными для растений веществами, изменяет свои физические свойства.
Неправильная эксплуатация может привести к нарушению почвенного покрова - к эрозии почвы, засолению, заболачиванию ее.
Состав почв в значительной степени зависит от материнских пород и отличается большим территориальным разнообразием, что находит отражение в почвенном районировании и классификации почв. Различают, например, тундровые, глеевые, торфяно-болотные, подзолистые, лугово-черноземные, черноземы, сероземы, аллювиально-дерновые, бурые пустынно-степные, солонцы и другие почвы.
Основные свойства почвы как экологической среды – это ее физическая структура, механический и химический состав, рН и окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненость. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв и разнообразие почвенных условий – эдафических факторов.
Ниже в таблице приведены данные о почвенных ресурсах планеты, о распространении различных типов почв. Здесь же приведены данные и об их хозяйственном освоении. В зависимости от особенностей структуры, механического и химического состава все типы почв подразделяются на подтипы, роды, виды и разновидности.
Таблица
Распространенность основных типов почв мира и степень их освоения
| Географические пояса и типы почв | Общая площадь | Процент освоения | |
| млн. км2 | % | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Тропический пояс | |||
| Почвы дождевых лесов – красные и желтые ферралитные почвы | 25,9 | 19,5 | 7,4 |
| Почвы сезонно-влажных ландшафтов – красные саванновые, черные слитые | 17,6 | 13,2 | 12,6 |
| Почвы полупустынь и пустынь | 12,8 | 9,6 | 0,8 |
| Субтропический пояс | |||
| Почвы постоянно влажных лесов – красноземы, желтоземы | 6,6 | 4,9 | 19,7 |
| Почвы сезонно-влажных ландшафтов – коричневые и др. | 8,6 | 6,5 | 25,6 |
| Почвы полупустынь и пустынь | 10,6 | 7,9 | 7,6 |
Продолжение таблицы
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Суббореальный пояс | |||
| Почвы лиственных лесов и прерий – бурые лесные и др. | 6,1 | 4,6 | 33,4 |
| Почвы степных ландшафтов – черноземы, каштановые | 7,9 | 5,9 | 31,6 |
| Почвы полупустынь и пустынь | 7,9 | 5,9 | 1,3 |
| Бореальный пояс | |||
| Почвы хвойных и смешанных лесов – подзолистые, дерново-подзолистые | 15,5 | 11,6 | 8,4 |
| Почвы мерзлотно-таежных ландшафтов | 8,2 | 6,1 | - |
| Полярный пояс | |||
| Почвы тундровых и арктических ландшафтов | 5,7 | 4,3 | - |
Сейчас на Земле по распространенности ведущее положение занимают четыре типологические группы почв:
1) почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы, для которых характерны богатство минерального состава и большая подвижность органики (более 32 млн. км2);
2) плодородные почвы саванн и степеней – черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем (более 32 млн. км2);
3) скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к разным климатическим зонам (более 30 млн. км2);
4) относительно бедные почвы лесов умеренного пояса – подзолистые, бурые и серые лесные почвы (более 20 млн. км2).
3. Геофизические и магнитные факторы воздействия на биосферу
Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.
Биосфера – глобальная экосистема. Она не образует сплошного слоя с четкими границами, а как бы «пропитывает» другие геосферы планеты, охватывая всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс (1873). Развернутое развитие учения о биосфере принадлежит В.И. Вернадскому (1919, 1926).
Поток солнечной энергии образует глобальные физические круговороты воздуха и воды на Земле. Движение воздушных масс помимо механических эффектов (ветры, волны, течения) обуславливает аэрогенную миграцию веществ, в первую очередь паров воды и пылевых частиц, аэрозолей разного состава. Под действием солнечной радиации в атмосфере происходят различные фотохимические реакции – фотолиз воды, образование озона, образование углеводородных смогов и др.
Глобальный круговорот воды – это самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле. Круговорот воды, особенно поверхностный, и подземный сток на суше определяют гидрогенную миграцию веществ, которая помимо переноса состоит из множества процессов растворения, ионного обмена, окислительно-восстановительных реакций, кристаллизации, осаждения и т.д.
Таким образом, кроме физических круговоротов воды и воздуха, вызываемых потоком солнечной энергии, в них вовлечены еще и физико-химические круговороты многих химических элементов и их соединений. В значительной части этих процессов участвуют живые организмы. Особенно характерно это для аквальных систем – рек, озер, болот, морей.
Итак все вещества на планете Земля находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).
Большой круговорот длится миллионы лет. Горны породы разрушаются, выветриваются и потоками вод сносят в Мировой океан, где образуются мощные морские напластования. Часть химических соединений растворяется в воде или потребляется биоценозом. Крупные медленные геоктонические изменения, процессы, связанные с опусканием материков и поднятием морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.
Малый круговорот, являясь частью большого, происходит на уровне биогеоценоза и заключается в том, что питательные вещества почвы, воды, воздуха аккумулируются в растениях, расходуются на создание их массы и жизненные процессы в них. Продукты распада органического вещества под воздействием бактерий вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям, и вовлекаются ими в поток вещества.
Возврат химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и химических реакция называется биохимическим циклом.
В круговороте веществ участвуют три группы организмов:
Продуценты (производители) – автотрофные организмы и зеленые растения, которые используя солнечную энергию, создают первичную продукцию живого вещества.
Консументы (потребители) – гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных и друг друга.
Редуценты (восстановители) – организмы, питающиеся организмами, бактериями и грибками.
Круговорот энергии связан с круговоротом веществ. Наиболее характерен для процессов, происходящих в биосфере, круговорот углерода. Соединения углерода образуются, изменяются и разрушаются. Основной путь углерода – от углекислого газа в живое существо и обратно. Часть углерода выходит из круговорота, отлагаясь в осадочных породах океана или в ископаемых горючих веществах органического происхождения (торф, каменный уголь, нефть, горючие газы), где уже аккумулирована его основная масса. Этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте.
Обмен углекислым газом происходит также между атмосферой и океаном.
Важную роль в биосферных процессах играет круговорота азота. В них участвует только азот, входящий в определенные химические соединения.
Фиксация его в химических соединениях происходит при вулканической деятельности, при грозовых разрядах в атмосфере в процессе ее ионизации, при сгорании материалов. Определяющее значение в фиксации азота имеют микроорганизмы.
Одним из важных элементов биосферы является фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот, клеточных мембран, костной ткани. Фосфор также участвует в малом и большом круговоротах, усваивается растениями.