Эдафические факторы среды

Литобиосфера - это часть биосферы, занимающая верхние слои литосферы. Она простирается вглубь земной поверхности до 2-3 км, по некоторым данным - до 8,5 км. Это область распространения живых организмов (включая их проникновение по трещинам, подземным водоемам), а также область биогенных осадочных пород (былых биосфер). Из всех сфер жизни (атмосфера, гидросфера и литосфера), последняя характеризуется максимальным количеством органического вещества - в черноземах его до 10-ти %.

Вернадский В.И.: "Литосфера - это "биокосное" вещество", то есть вещество, созданное совместно живыми организмами и косной (т.е. ригидной, мало вариативной - Э.В.) средой. К биокосному веществу относится почвенный покров, природные воды, эволюционно сложившийся состав атмосферы: газ, водяной пар, частицы пыли.

Физико-химические факторы среды, как известно, лимитируют возможность той или иной формы жизни. Также наблюдается "обратное действие" биоты на биотоп, то есть живые организмы влияют на физико-химические свойства среды, изменяя их. Чаще всего воздействие простых форм жизни на безжизненную, косную среду делает возможным дальнейшее завоевание биотопа сложно устроенными жизненными формами. Пример - заселение остывшей лавы после извержения вулканов. Другой пример - озеленение городов. Растения - условие существования людей среди асфальта, бетона и материнской породы, обнаженной в результате деятельности строителей.

Характеризуя литосферу, как среду обитания живых организмов, мы должны вспомнить о взаимодействии живого и косного вещества в "сферах жизни". Так, кислород атмосферы и гидросферы имеет биогенное происхождение. Пример такого взаимодействия в живой литосфере - избирательное извлечение разных элементов неживой природы, которое производят живые организмы. Особенно показательно накопление редкоземельных элементов: грибы накапливают селен, городские газоны - свинец автомобильных выхлопов и т.д. Поэтому вдоль автомобильных магистралей нельзя выращивать пищевые растения и пасти скот.

Определение почвы. Нас интересует из всей литобиосферы собственно почва как сфера жизни, существующей в настоящее время. Исторически почва для многих групп животных явилась той промежуточной средой, с помощью которой осуществился переход от водного к наземному образу жизни (Гиляров). "Почва - верхний слой земной коры, возникший в результате совместных действий живых организмов и абиотических факторов; биокосное вещество". Почва распространяется вглубь литосферы до 2-3 км в черноземных степях. Градиент уменьшения слоя почв: степи, листопадные леса, хвойные леса, тундры. В молодых биогеоценозах (северных) слой почвы чрезвычайно тонок - до нескольких мм.

Почва тундры защищает "вечную мерзлоту" от таяния. Поэтому в тундрах нельзя разрушать слой почвы, так как он защищает слои вечной мерзлоты от таяния, при этом накапливается слой почвы в тундре чрезвычайно медленно, так как здесь мало солнечного тепла. Там, где по тундре проехал вездеход, на следующие годы и десятилетия будет углубляющееся "болото" из растаявших материнских пород. В тундре опоры для трубопроводов постоянно оседают, но это лучше, чем класть трубы нефтепроводов и газопроводов прямо на почву - все "проваливается" в вечную мерзлоту.

Субстрат - опорный компонент жизненной среды животных и растений. Слово произошло от лат. "субстратус" - "подстилка, подкладка" Кроме почвы, субстратом сухопутных животных могут служить материнские породы, снежный и ледовый покров, мертвые растения и животные. Для водных животных субстратом служит грунт водоема, а для "нейстона" поверхностная водная пленка. Поиски или избегание субстрата направляются у животных т.н. "сигмотаксисом".

Основные параметры почвы, определяющие существование живых организмов

Физико-химические свойства почвы

Наклон почвы определяет движение воды и интенсивность инсоляции - склоны разной экспозиции имеют различный микроклимат. Некоторые организмы предпочитают горизонтальный грунт, другие - наклонный.

Глубина важна для растений, а также для тропических животных, зарывающихся в почву во время сухого сезона.

Гранулометрия - характеристика частиц материнской породы, содержащихся в почве. По мере уменьшения их размеров различают гальку, гравий, грубый песок, мелкий песок и суглинок. Поскольку в почве встречаются частицы разных размеров, для оценки составляют гранулометрическую диаграмму, показывающую соотношение частиц разного размера. Личинки насекомых, а также саранчевые, зарывающие яйцевые коконы в землю, не переносят каменистую и недостаточно рыхлую почву. Так, разные виды личинок насекомых рода жужелиц заселяют разные виды почв в зависимости от её гранулометрических показателей. Есть животные, предпочитающие каменистые почвы - т.н. петробиотнты - некоторые жуки, бабочки , ящерицы предпочитают скалы и осыпи.

Аэрация, влагоемкость и влажность почв, теплоемкость и термический режим, а также и химизм почвы - факторы, зависящие от структуры и плотности почвы, режима дождей, глубины залегания подземных вод, физических свойств почвы, %-ного содержания в ней органики состава материнских пород.

С влажностью тесно связано содержание в почве минеральных веществ, т.к. растения и животные используют их в растворенном виде. В почве преобладают углерод, кислород и азот. рН почвы (концентрация ионов водорода) в среднем нейтральная. Известковые и засоленные почвы имеют щелочной рН, а сфагнумные торфяники - кислый. Известняки богаты ионами кальция (что особенно важно для раковинных брюхоногих моллюсков). Так, возле города-курорта Базеля в Швейцарии водится 81 вид почвенных моллюсков (здесь известковые почвы), а во всей остальной Швейцарии - всего 35 видов. Некоторые виды растений служат показателями химического состава почв. Кальцефитная растительность - эдельвейс, орхидеи. Кальцефобная - папоротник орляк, каштан, вереск. Мареновые и прочие галофиты - показатели засоленных почв. Галофильные луга очсобенно ценятся при нагуле пастбищных животных. Нитрофильная растительность - крапива (заросли на огородах, выгонах скота).

Плотность почвы чаще всего выше плотности живой плоти. Некоторые животные - роющие, другие используют преимущественно уже имеющиеся скважины почвы. Деятельность живых организмов делает почвы менее жесткими, более насыщенными воздухом и способными дольше сохранять влагу. Дождевые черви и прочие почвенные макробионты улучшают биологические характеристики почвы, т.е. улучшают условия жизни. (Биота - комплекс живых организмов. Бионты - обитатели биоты. Экосистема состоит из биоценоза и экотопа или, другими словами, из биоты и биотопа).

Микробиота почвы - водоросли, бактерии, грибы и простейшие;

мезобиота - нематоды, микроартоподы - клещи, ногохвостки;

макробиота почвы - корни растений, личинки крупных насекомых, дождевые черви, роющие позвоночные - кроты, суслики.

Структурированность почвы означает, что для почвы характерна значительная неоднородность. Различают почвенные горизонты: А, Б, В. Как среда существования живых организмов почва функционирует совместно с подстилкой, образующих вместе гетеротрофную систему. Подстилка имеет растительное происхождение и разлагается сначала почвенными растениями сапрофитами (грибы, некоторые орхидеи) и животными-сапрофагами (при этом усваивается 5-10 % органики), затем - микроорганизмами.

Выделяются следующие показатели почв:

1) механический состав (процент песка, глины и ила);

2) процент органического вещества;

3) обменноспособность почвы - доступность питательных веществ для живых организмов.