Блок информации (Экологическая медицина) к занятию 6 по теме «Эколого-медицинская характеристика литосферы».

1.Почва как составляющая литосферы, ее строение, состав, свойства.

Литосфера – это составная часть биосферы, представляющая собой твердую оболочку Земли. В состав литосферы входит почва - верхний плодородный слой земной коры, представляющий собой комплекс минеральных и органических веществ, заселенных живыми организмами.

Согласно В.И.Вернадскому, почва представляет собой биокосное вещество, состоящее одновременно из живых и косных (неорганических) тел – минералов, воды, воздуха, органических остатков. Толщина почвы колеблется от нескольких сантиметров до 3 м и более и в среднем составляет 18-20 см. Мощность почв увеличивается от полюса к экватору. Одним из важнейших свойств почвы является ее структура, которая обусловлена совокупным действием органических и минеральных почвенных коллоидов, склеивающих элементарные частички почвы и способствующие образованию комочков структурных агрегатов различной формы и величины.

Почва представляет собой довольно сложную полидисперсную трехфазную систему, включающую твердую (минеральные частицы), жидкую (почвенная влага) и газообразную фазы. Соотношение этих трех составляющих определяет основные физические свойства почвы как среды обитания живых организмов. Полидисперсность частиц твердой части почвы обусловливает рыхлость ее сложения. Химические же свойства сильно зависят от органического вещества.

Состав и размеры минеральных частиц (твердая фаза) определяют механические свойства почвы. Различают почвы песчаные (содержат более 90 % песка), супесчаные (90 - 80), легкие, средние и тяжелые суглинки (соответственно 80 - 70, 70 - 55 и 55 - 40) и глины - легкие (40 - 30), средние (30 - 20) и тяжелые (менее 20 % песка).

Отдельные минеральные частицы в составе почвы обычно склеиваются друг с другом, образуя более или менее крупные агрегации. Соотношение разных по величине агрегаций минеральных частиц (степень пористости или скважинности) определяет структуру почвы. По структуре различают глыбистую, комковатую, ореховатую, крупнозернистую, мелкозернистую, пылеватую и др. почвы. По степени пористости различают почвы тонкопористые (диаметр пор менее 1 мм), пористые (1- 3), губчатые (3 - 5), ноздреватые (имеются поры диаметром 5 - 10), ячеистые (более 10 мм), трубчатые (поры или полости соединяются в канальцы).

Механический состав и структура почв является ведущим фактором формирования их свойств как среды обитания живых организмов.

Минеральные частицы занимают 40 - 70 % общего объема почвы. Оставшееся пространство, представляющее собой систему пор, полостей и канальцев, занято воздухом и водой.

Вода (почвенная влага) может находиться в почве в трех состояниях: гравитационном, капиллярном и прочносвязанном (гигроскопическом). Гравитационная вода заполняет относительно крупные (не обладающие свойством капиллярности) поры и полости в почве; она доступна для растений. Проникая в почву с поверхности суши, главным образом в результате атмосферных осадков, эта часть жидкой фазы представляет собой сложный раствор, обладающий различными свойствами в зависимости от состава растворенных веществ. Так, например, рН почвенного раствора может колебаться от 3 - 3,5 ед. (сфагновые болота) до 10 – 11 ед. (солонцы). От состава растворенных веществ зависит и роль почвенной влаги в водном режиме и питании растений.

Вода, заполняющая поры малого диаметра, оказывается под воздействием сил поверхностного натяжения капиллярного мениска и «подсасывается» вверх на расстояние, обратно пропорциональное диаметру капилляра. На этом механизме основано увлажнение почвы снизу (от горизонта подземных вод), а также потеря влаги почвой испарением ее с почвенной поверхности. Эту часть почвенной влаги называют капиллярной, она образует влажный горизонт почвы.

На фоне определенного типа структуры почвы различные формы влаги определяют конкретные водные свойства почвы: ее водоудерживающую способность, водопроницаемость и водоподъемные свойства. Испаряясь, почвенная влага определяет почти 100 % влажность почвенного воздуха (кроме самых верхних горизонтов почвы).

Воздух проникает в почву из атмосферы путем диффузии газов между атмосферой и поверхностными горизонтами почвы по градиенту давления и заполняет поры и полости, свободные от воды.

Обязательным компонентом почвы является органическое вещество, образующееся в результате разложения мертвых организмов. Часть органического вещества формируется в самой почве, значительная часть его попадает в почву из наземных экосистем. Органическое вещество почвы представлено коллоидной фракцией гумуса-перегноя с частицами до 0,0001 мм. В гумусе содержится С, Н₂, N₂, Р, Са, S, белки, жиры, углеводы.

Состав органических веществ многообразен и включает компоненты, образующиеся на разных стадиях разложения сложных углеводов, белков, жиров и других веществ. Почвенные органические вещества содержат, в частности, лигнин, клетчатку, терпены (эфирные масла), смолы, дубильные вещества и др. Часть молекул органических веществ (преимущественно ароматической природы) полимеризуется, что повышает их устойчивость к воздействию микроорганизмов-разрушителей. Так образуется гумус, который накапливается в почве и долго в ней сохраняется. Входящие в состав гумуса фульвокислоты. активно разлагают минеральные вещества, способствуя процессу почвообразования. Гуминовые кислоты участвуют в создании пористой структуры почвы, что улучшает водные и воздушные ее свойства и режим питания растений.

В почве выделяют три основных горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам:

- верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз;

- горизонт вымывания, или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества;

- материнскую породу, или горизонт (С), материал которой преобразуется в почву.

Материнская порода состоит из каменистой части, песка, глины, извести и ила и представляет собой сложный комплекс минеральных соединений, включающих Si, Аl, Fе, К, Nа, Мg, Са, Р, S, РЬ, Сu, Р, I, которые в большинстве своем находятся в окисленной форме, соли угольной, серной, фосфорной, соляной кислот и др. Каменистая часть представляет собой частицы с диаметром более 3 мм, песок – частицы размером 0,2 - 3 мм, глина – 0,001 - 0,01 мм. По степени дисперсности минеральные вещества делятся на 2 группы. К первой относятся частицы диаметром больше 0,001 мм (обломки горных пород и слагающих их минералов, минеральные новообразования, появляющиеся в процессе образования почвы). Ко второй группе причисляют тонкодисперсные частицы диаметром меньше 0,001 мм (вновь образовавшиеся в процессе выветривания глинистых минералов, специфических органических соединений – продуктов разложения органических остатков и синтеза из них новых элементов). Тонкодисперсная часть почвы определяет ряд ее физических и физико-химических свойств, аккумулирует ряд химических элементов, необходимых растениям для их жизнедеятельности.