Реферат: Почва

Почва

Для определения эффективности способов защиты окружающей средынеобходимо познать законы ее развития и функционирования, глубоко изучитьвзаимосвязь составляющих биосферу компонентов, где почва в экологическом союзеимеет большое значение.

Без сохранения почвенной оболочки планеты окажется невозможным исохранение исторически сложившегося соотношения потоков веществ и энергии вверхней части литосферы, в гидросфере, атмосфере и биосфере в целом.

Биохимические процессы, происходящие в земной коре, процессыобразования и обмена химических элементов в организме взаимосвязаны какотдельные этапы круговорота веществ в природе, как процессы взаимного обмена,обусловливающие жизнь.

Благополучие окружающей среды во многом зависит от санитарногосостояния почвы. Почва – непревзойденный природный очиститель и санитар. Мыпитаемся плодами растительного мира, пьем прозрачную воду, дышим свежимвоздухом в основном благодаря чистой, активно работающей почве.

Биохимические процессы, происходящие в почве, находятся в прямойсвязи с ее гигиеническим состоянием.

Чистая, здоровая почва – залог чистоты окружающей среды.

Земля обеспечивает человечество необходимыми продуктами питания.Из-за недостаточного количества сельскохозяйственных продуктов около половинынаселения земного шара питается ниже медицинских норм, а треть – хроническиголодает.

Освоение континентов представителями растительного мира началосьсотни миллионов лет назад и сопровождалось широкой биологизацией суши. Почвапоставляет минеральные вещества, необходимые для роста растений, потребляемыхчеловеком и травоядными животными. От ее состояния зависит плодородие, а следовательно,и удовлетворение потребностей населения в продуктах питания.

В связи с широким хозяйственным освоением почвенного покрова в немнаметились существенные изменения. Прежде всего произошло значительноеослабление противоэрозионных функций почв. Распашка земель и уничтожениерастительности на обширных пространствах планеты привели к резкому увеличениюсноса с поверхности земли огромного количества мелкозема в моря и океаны,овраги и балки. Во многих случаях сносу подвержены не только верхние плодородныеслои почвы, но и более глубокие горизонты, вплоть до материнской породы.Антропогенная эрозия достигла больших размеров и превышает 10 млрд тонн веществв год.

Особую ценность для земледельцев представляют черноземы. В нашейстране они занимают 6–8% площади, с них получают около 80% сельскохозяйственнойпродукции. Ценность чернозема определяется содержанием в нем гумуса – органическихвеществ. Чем больше их в почве, тем больше она ценится. Гумус – этоаккумулированная энергия многих видов организмов растительного и животногомира, т.е. органической массы. Тонна гумуса содержит 5*106 ккалпотенциальной энергии. В связи с широким освоением земельных ресурсов,усилением эрозионных процессов мировые запасы гумуса ежегодно сокращаются на 1млрд тонн из 2500 млрд тонн существующих. Смыв сантиметрового слоя почвы с 1 га пахоты приводит к чрезмерной потере энергии – 30–50 • 106 ккал. Поэтому вопросыпротивоэрозионных мероприятий, повышения плодородия почвы сталипервоочередными, государственными. На территории Украины площадьовражно-балочных систем с прилегающими к ним сильноэродированными склонамисоставляет около 5 млн га. Биологическая продуктивность таких угодий в степныхрайонах низкая (0,4–6,3 ц/га сена). Их преимущественно используют под выпас.Они в значительной степени должны стать мелиоративным фондом для создания защитныхнасаждении, чтобы предотвратить пагубные действия ливневых осадков, приводящихк смыву и выносу почв, оврагообразованию, заиливанию водоемов.

Задача земледельцев, и не только их, а всех нас, – беречьплодородие почвы. Она достигается разумным, научно обоснованным пользованиемпочвой. Из нее нужно брать столько, сколько ей необходимо возвратитьпитательных веществ (калий, азот, фосфор, микроэлементы). Почва, как все живое,требует хозяйственного, рачительного отношения к ней. Это достигается путемправильной обработки, своевременного и качественного ухода, борьбы с сорнякамии вредителями.

В почву могут попадать болезнетворные микробы и организмы, которыесохраняются длительное время (подобно консервированию). Как раз отсюда микробыпопадают на овощи, фрукты, в водоемы и др.

Важной проблемой для больших городов остается очищение иутилизация мусора, промышленных отходов. Нужно решать санитарные иэкологические вопросы – обезвреживание бытовых и коммунальных отходов. Вестиборьбу против загрязнения окружающей среды необходимо современными методамиочистки городских, промышленных и сельскохозяйственных стоков, рациональнымвнесением удобрений и химических средств защиты растений, чтобы не допускатьнагрузок, с которыми самоочистные возможности природных ресурсов уже не могутсправиться. Эффективная охрана окружающей среды, забота о состоянии почвы внашей стране – задача первоочередная.

Заражение человека через загрязненную почву может произойти присамых различных обстоятельствах: обработке почвы, уборке урожая, строительныхработах и т.д. К числу наиболее опасных болезней человека и животных относитсясибирская язва. Сибиреязвенная палочка, попадая с мочой и испражнениями больныхживотных в почву, образует вокруг себя споры и в таком состоянии можетсохраняться годами. Животные, поедая корм, зараженный этой палочкой, заболеваютсибирской язвой, человек же заражается, как правило, при контакте с больнымиили павшими животными, через продукты и сырье, полученные от больных животных(мясо, шерсть, кожу), а также при непосредственном соприкосновении с зараженнойпочвой.

Особую опасность для человека представляет столбнячная палочка,проникающая в организм через поврежденную кожу (даже отверстие от укола иголки)или слизистую оболочку при контакте с загрязненной почвой.

Почва может быть источником заражения человека газовой гангреной –при проникновении спор гангренозной палочки в поврежденные ткани вместе сзагрязненной почвой, обрывками одежды, обуви и другими предметами.

В почвах также встречается спороносная палочка возбудителяботулизма (тяжелого пищевого отравления). Такой микроб из почвы может перейти вовощи, ягоды, фрукты, рыбу, грибы и другие продукты. В анаэробных (безкислорода) условиях споры превращаются в вегетативную форму, продуцирующую яд(токсин). По силе действия на организм человека и животного этот токсинпревосходит все другие бактериальные токсины и химические яды.

Из числа временных микроорганизмов, обитающих в почве, большуюгруппу составляют возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов,дизентерии, холеры), бруцеллеза, туляремии, чумы, коклюша и др. У человекаобычно возникают желудочно-кишечные заболевания при употреблении грязныховощей.

Почва играет значительную роль в распространении гельминтозов – группыпаразитарных болезней, вызываемых внедрением в организм человека червей.

Многочисленными исследованиями наших и зарубежных ученыхустановлено, что многие из содержащихся в почве химических элементов оказываютсущественное влияние на рост и развитие растений, на состояние и функцииорганизма человека.

В последнее время все тревожнее звучит тема накопления нитратов врастениях. Известно, что эти вещества накапливаются в растениях как естественнымпутем, так и из-за неправильного применения азотных удобрений.

Почему же ученые забили тревогу в связи с применением азотныхудобрений в больших количествах? Почему медики не советуют употреблять в пищунезрелые арбузы, зеленоватый картофель и другие неспелые плоды, тем болеедавать их детям?

Нитраты имеют свойство превращаться в нитрозамины, имеющие, посвидетельству медиков, канцерогенное действие. Соли азотной кислоты – нитратыне поглощаются почвой, а вымываются дождями и накапливаются в растениях,водоемах. При высокой концентрации нитратов снижается качество воды ирастительной продукции, что может вызвать отравление людей и животных. Нитратыне влияют отрицательно на рост растений, поэтому накапливаются в них в большихколичествах.

Попадая в желудок человека, нитраты восстанавливаются в болееядовитые и биологически активные соединения – нитриты, гидроксилинин и др.Нитриты в десять раз токсичнее нитратов. Они переводят двухвалентное железогемоглобина в трехвалентное. Метгемоглобин эритроцитов, образуемый при этом, нев состоянии переносить кислород по сосудам. Наступает своего рода удушье всехтканей организма. Так появляется у человека тяжелая болезнь крови – метгемоглобинемия.Нитраты отрицательно влияют и на печень. У детей могут развиваться аллергия ималокровие.

Вредное действие нитратов наступает, если суточное потребление ихс пищей превышает 300–350 мг. Реакция преобразования нитратов в нитритыпроисходит также и при хранении овощей. Определяя качество продуктов питания,необходимо обращать внимание на то, чтобы не было солей азотной кислоты.Особенно это относится к овощам и фруктам для детского питания. Решениепроблемы загрязнения сдерживается еще и тем, что до сих пор не разработаныпредельно допустимые нормы. В разных странах они разные. По данным ВОЗ(Всемирной организации здравоохранения), в диетических продуктах содержаниенитритов не должно превышать 300 мг/кг свежей продукции.

В почву круглосуточно попадают отходы промышленных предприятий,продукты сгорания угля, нефти, горючего самолетов и автомобилей, кроме того,накапливаются остатки удобрений и пестицидов. Все это ведет к накоплениювредных для здоровья человека веществ – токсинов, канцерогенов, аллергенов,тератогенов (веществ, приводящих к врожденному уродству), мутагенов (веществ,вызывающих наследственные заболевания). Они уже циркулируют в биосфере, покаэто неизбежные спутники цивилизации. И очень важно определить предельнодопустимые концентрации (ПДК) несвойственных почве веществ, строго соблюдатьправила их применения. Вопреки закону В.И. Вернадского о физико-химическомединстве живого вещества некоторые исследователи считают, что можно изобрестихимический препарат абсолютно направленного действия – смертельный длявредителя и безвредный для человека и животных. Применив пестицид, считают, чтовредителя следует уничтожать полностью. Ведь известно, что в силу законаобязательного заполнения экологической ниши одного вредителя заменяют другим.

Цель применения химического препарата должна заключаться лишь вснижении численности хозяйственно нежелательного вида до той степени, когда онстановится полезным – заполняет свою экологическую нишу и не пускает на поледругие виды вредителей.

Биохимические процессы, происходящие в земной коре, и процессыобразования и обмена химических элементов в организме взаимосвязаны какотдельные этапы круговорота веществ в природе, как процессы взаимного обмена,обусловливающие жизнь. Из 106 элементов периодической системы Д.И. Менделеевав составе живых организмов обнаружено 86 постоянно присутствующих химическихэлементов, которые в небольших концентрациях активно участвуют в важнейшихфизиологических функциях организма, но их недостаток или избыток может вызыватьсерьезные изменения.

Почва способна накапливать радиоактивные вещества, поступающие внее с радиоактивными отходами ядерных реакторов, медицинских,научно-исследовательских учреждений, использующих радиоизотопы, а также сатмосферными радиоактивными осадками после ядерных испытаний или аварийреакторов атомных электростанций.

Почва имеет огромное значение в жизни гидросферы Земли, которая вотличие от литосферы более динамична во времени и пространстве.

Плавные и бурные течения рек, морской прибой и шторм, дожди,снегопады – все это явления, в основе которых лежит движение водных масс.

Способность к перемещению и большая теплоемкость, позволяющаяводным массам аккумулировать в себе тепло в летний период и медленнорасходовать его в зимний, благотворно действует не только на водоемы местногозначения, но и на всю гидросферу Земли. Благодаря этому большая часть Мировогоокеана не замерзает круглый год, является мощным буфером, предохраняющим климатпланеты от резких колебаний температуры и увлажненности.

Удивительно и другое свойство воды – высокая подвижность,способность растворять многие соединения, переходить из жидкого в твердое илигазообразное состояние в относительно небольших интервалах температуры. Этодает возможность воде стимулировать различные природные процессы.

Оценивая гидрологическую роль почвы, В.И. Вернадский еще в1939 г. отмечал огромное значение почвенных растворов, содержащихся, кромепустыни, по всей суше и являющихся основным субстратом жизни. Осадки,просачиваясь в грунтовую толщу почвы, во многом определяют и химизм почвенныхгрунтовых вод, поскольку атмосферная влага, взаимодействуя с почвой, заметноизменяет свой первоначальный состав. В зависимости от конкретных свойств почвыхимические изменения осадков различны. При прохождении через почву изменяется игазовый состав атмосферных осадков – снижается количество кислорода и заметноповышается содержание углекислоты.

Другой гидрологической функцией почвы является участие ее вформировании речного стока и водного баланса. От почвы зависит состояниеповерхностного и грунтового стоков в реки.

В лесу по сравнению с полем поверхностный сток ничтожно мал, чтосвязано с благоприятным физическим свойством лесных почв, которые фильтруютвлагу в 2–3 раза больше, чем на полях. Кроме того, сток воды задерживает густаярастительность.

Характерной особенностью почвы являєтеся быстрое обновление ивосстановление запасов воды. Если полное возобновление запасов Мирового океанаосуществляется примерно за 3 тыс. лет, а подземных вод – за 5 тыс. лет, то дляпочвенной влаги этот срок равен году.

Один из эффективных способов оптимизации водного баланса – насаждениелесов. Однако некогда густо покрытая лесом планета продолжает терять лесныемассивы. Если несколько сот лет назад леса занимали 7200 млн га, то в середине XX в. их общая площадьне превышала 4 млрд га. Поэтому ближайшая задача для многих стран – увеличениелесных посадок.

Благодаря огромной активной поверхности почва в состоянииперехватывать значительную часть вредных соединений и элементов на пути ихдвижения в водоемы. Наибольших масштабов этот перехват достигает в почвах аккумулятивныхландшафтов, к которым относятся поймы. Но и на водоразделах имеются отдельныеучастки, успешно выполняющие роль геохимических барьеров. Почвы имеютсклонность к накоплению тяжелых металлов.

Некоторые виды почв весьма чувствительны к загрязнению промышленнымиотходами. Нередко почвы, спасая водоемы от отравления вредными промышленнымиотходами или отходами животноводческих комплексов, сами становятся непригоднойсредой обитания полезной микрофлоры и для сельскохозяйственного использования.Зная это, необходимо принимать меры к снижению техногенного загрязненияпочвенного покрова в целом, а также выявлять почвы с повышенной способностью каккумуляции вредных соединений, чтобы при выращивании сельскохозяйственныхкультур избежать опасности загрязнения почв, а также продукции.

Нам также известно о тесной взаимосвязи почвы и состава атмосферы.Связано это, прежде всего, с постоянной деятельностью почвенныхмикроорганизмов, благодаря чему почва выступает как мощный регулятор газовогосостава атмосферы. Пористость почвы достигает 60% и более, что способствуетпроникновению газообразных веществ атмосферы, активизирует биохимическиепроцессы при обмене почвенного и атмосферного воздуха. Такой процесс называютдыханием почвы. Оно является обязательным условием нормальной жизни большинствапочв.

Масштабы дыхания достигают 1–4 тыс. л/га/ч. В верхнем слое непереувлажненной почвы воздух может полностью обновиться за 1 ч.

Воздух почвы содержит значительно меньше кислорода и в 10–100 разбольше углекислого газа, чем атмосферный. Почва играет важную роль вкруговороте углерода, имеющего исключительное значение для жизни на Земле.

Устранение избытка углерода в атмосфере оказывается важнымусловием улучшения ее состава, поскольку, как отмечал В.И. Вернадский, восновном этим путем создается возможность для создания в биосфересоответствующих масс свободного кислорода.

Чрезмерное снижение содержания углерода в атмосфере – явлениенежелательное, поскольку оно может вызвать ослабление фотосинтеза и похолоданиеклимата из-за снятия парникового эффекта от углекислого газа.

Различные почвы обладают неодинаковой отражательной способностьюсолнечной радиации. Это заметно отличается от отражательной способностипочвообразующих пород. Так, пахотные черноземы отражают всего 5–7% солнечнойрадиации, а бурые суглинки-18–19%, пахотные подзолы и солончаки – соответственнодо 30 и 35%.

Распашка и освоение почв приводит к тому, что поверхность Земли посвоим отражательным способностям становится все более пестрой, что усиливаетизменчивость теплообеспеченности в поверхностных слоях воздушной оболочки.

Почвы участвуют в формировании и регулировании влагооборотаатмосферы. При относительной влажности ниже 40%осадков мало, но онибыстро увеличиваются при повышении влажности воздуха до 50–55% и больше.

Человеческая деятельность, повсюду преобразующая лик земли,заметно изменила влияние почвы на влагооборот в атмосфере. Значительнаяраспашка земли, застройка, сведение лесов, что повлекло усиление поверхностногостока, заметно ослабили водорегулирующую способность почв. Это привело кснижению общей увлажненности многих районов земного шара. Чаще сталинаблюдаться экстремальные явления – засухи и наводнения, понижение илиповышение температуры в холодный период.

Ученые считают, что если солнечная радиация снизится только на 4%,то по всей Земле может распространиться снежный и ледяной покров. Приувеличении солнечной постоянной радиации на 2% произойдет таяние льдов, чточревато серьезными последствиями.

По расчетам ученых, повышение температуры Земли вызовет таяниельдов Антарктиды, Гренландии, Арктики. В результате этого глубина мировогоокеана может увеличиться более чем на 60 м, а площадь поверхности сушисократиться на 10%. В этом случае под воду уйдут низменности Западной и СреднейЕвропы, густо заселенные прибрежные районы Китая и Индии. Запасы пресной водыуменьшатся на треть.

Почва является источником твердого вещества и микроорганизмов,поступающих в атмосферу. Основным механизмом попадания пылеватого материала ввоздушную оболочку оказывает дефляция – выдувание почвы под воздействиемсильных порывов ветра. Во время пыльных бурь в атмосферу поднимается большоеколичество частиц почвы. Страдают от бурь почвы, не защищенные сплошнымрастительным покровом. Одна из наиболее сильных бурь смела с Великих равнин СШАоколо 300 млн.тонн почвенного мелкозема. В результате этого пострадало около 4 млн. га земли.

Техногенные факторы, вызванные цивилизацией человеческогообщества, нарушили круговорот веществ и их соотношения, сложившиеся в природе.Отчуждают земли под разного рода строительства, вырубают леса, загрязняют сушуи океан, используют много биомассы, чистой воды, кислорода, исчезают многиевиды растений и места обитаний животных, в биосферу поступает большоеколичество различных по составу отходов, загрязненных веществ, чуждых природе.

Человеку предстоит организовать, не откладывая, целесообразныевзаимоотношения между биосферой, экосистемами, свободно существовавшими вприроде. Необходимо разумно использовать отходы (твердые, газы и др.) для нуждстроительства, удобрения почв и т.д., чем сбалансировать в какой-то степенинаносимые природе разрушения.

Эта неотложная проблема современности должна быть научнообоснованной, практически выполнимой, т.е. приблизить человечество к овладениюмеханизмом управления.


Литература

1. Ивлёв А.М. Эволюцияпочв. – Владивосток, 2005.

2. Орлов Д.С. Гумусовыекислоты почв. – М, 1974.

3. Кононова М.М. Органическоевещество почвы. – М, 1963.

4. Александрова Л.Н. Органическоевещество почвы и процессы его трансформации. – Л.: 1980.

5. Трофимов С.С., Таранов С.А. Особенностипочвообразования в техногенных экосистемах // Почвоведение. 1987. №11. С. 95–99.

еще рефераты
Еще работы по биологии