Тема 18. Загальнобіосферні екологічні функції ґрунту

План

1. Загальні відомості про біосферу Землі. Загальнопланетарні процеси у біосфері.

2. Ґрунт як акумулятор і джерело речовин та енергії для організмів суші.

3. Ґрунт як життєвий простір, середовище для поселення, розвитку і розмноження живих організмів суші.

4. Ґрунт – арена взаємодії біологічного та геологічного колообігів.

5. Ґрунт як умова нормального функціонування біосфери і як фактор біологічної еволюції.

1. Загальні відомості про біосферу Землі Загальнопланетарні процеси у біосфері

Біосфера – оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої визначається сукупною діяльністю живих організмів. Термін «біосфера» ввів Е. Зюсс у 1875 році, який уявляв її як тонку плівку життя на земній поверхні. Цілісне вчення про біосферу створив В.І. Вернадський. На формування його біосферного мислення вплинули роботи В.В. Докучаєва про ґрунт як природно-історичне тіло. Основи цього вчення викладено в книзі В.І. Вернадського «Біосфера», яка вийшла з друку у 1926 році. Пізніше, до кінця свого життя, він розвивав і доповнював відомості про біосферу, які зберігають своє значення і в сучасній науці.

Біосфера охоплює атмосферу до висоти озонового екрану (20 – 25 км), частину літосфери, особливо кору вивітрювання, і всю гідросферу.

Основою існування біосфери є процес фотосинтезу – процес перетворення променевої енергії Сонця в енергію хімічних зв’язків. Здатність до фотосинтезу мають вищі зелені рослини, водорості і деякі бактерії.

Матеріальною та енергетичною основою біосфери є жива речовина – сукупність всіх живих організмів Землі. Загальна маса живої речовини в біосфері в перерахунку на суху речовину становить 1,8 – 2,5·10¹⁸ г. В.І. Вернадський писав, що живі організми є функцією біосфери і величезною геологічною силою.

За мільярди років існування життя на Землі жива речовина перетворила величезну кількість сонячної енергії в ефективну хімічну і механічну роботу. Атоми майже всіх хімічних елементів проходили через живу речовину багато разів. Зовнішній вигляд планети суттєво змінювався. Тому є підстави стверджувати, що саме жива речовина визначила склад атмосфери, осадових порід, ґрунтів і значною мірою гідросфери.

Біосфера включає в себе три основні компоненти: 1) жива речовина – сукупність організмів, яку прийнято виражати поняттям біомаса; 2) біогенна речовина – органо-мінеральні і органічні продукти, які утворені живою речовиною (кам’яне вугілля, бітум, горючі гази, нафта, торф, сапропель, лісова підстилка, гумус); 3) біокосна речовина – мінеральні речовини, які утворились в результаті взаємодії живих організмів з неживою природою (ґрунт, карбонатні відклади на дні морів і океанів). Сонячна енергія зафіксована зеленими рослинами у формі органічних сполук тривалий час зберігається у складі біогенних і біокосних речовинах.

Особливостями біосфери є надзвичайно велике різноманіття живих організмів та нерівномірність і мозаїчність її структури. Різноманітність живих організмів склалась протягом тривалої еволюції, що привело біосферу до її стабільності і динамічності в часі. Живі і біогенні речовини найбільш сконцентровані на материках в заплавах і дельтах річок, у вологих лісах, в преріях, в ґрунтах тощо.

Елементарною первинною структурною одиницею біосфери є біогеоценоз – генетично, географічно і трофічно поєднані рослини, тварини, ґрунти, рельєф, клімат і води. Реальні розміри біогеоценозів різноманітні – від кількох метрів (мікрозападини в степах, пустинях, піщані дюни тощо) до кількох кілометрів (солончаки, такири, великі ділянки степу, лісу тощо).

Біогеоценоз є відносно стійкий і термодинамічно відкритий для притоку і відтоку речовин і енергії. Він має вхід (сонячна енергія, мінеральні елементи гірських порід, атмосфера, ґрунтова вода) і вихід енергії і біогенних речовин в атмосферу (тепло, кисень, вуглекислий газ та інші), літосферу (гумусні речовини, мінерали, осадові породи) і гідросферу (розчинні біогенні речовини ґрунтових вод).

Ґрунт є найважливішим елементом біогеоценозів. Порушення в ґрунтовому покриві викликає низку тривалих негативних наслідків у біоценозі. Значні зміни в біоценозі зумовлюють тривалі зміни в ґрунтовому покриві (вирубування лісу, пожежі в лісах і степах, надмірне випасання худоби, надмірне рекреаційне навантаження, заболочування ґрунту тощо). Окультурені орні землі є штучно створеними біогеоценозами (агробіоценози). Біологічна продуктивність цих ділянок залежить від уміння людини управляти таким біогеоценозом правильною дією на ґрунт, рослини та інші його компоненти. Для цього необхідні глибокі знання природи біогеоценозів і відсутність помилкових заходів.