3.9).
Значение почвенной структуры становится понятным при
сравнении свойств чистого песка и глины. «Идеальной» почвой
считается состав, содержащий равные количества глины и
песка в сочетании с частицами промежуточных размеров. В таком
случае образуется пористая, крупчатая структура. Соответствующие
почвы называют суглинками. Они имеют достоинства
двух крайних типов почв без их недостатков. Большая
часть минеральных компонентов представлена в почве кристаллическими
структурами. Песок и алеврит состоят в основ-
3 Экология
66 Глава 3. ФАКТОРЫ СРЕДЫ
ном из инертного минерала — кварца называемого
кремнеземом.
Глинистые минералы в большинстве встречаются в виде
мельчайших плоских кристаллов, часто шестигранной формы,
состоящих из слоев гидроокиси алюминия или глинозема
(А1203) и слоев силикатов (соединений силикат-ионов SiO|~
с катионами, например, алюминия или железа ,
Удельная поверхность кристаллов очень велика и составляет
5—800 м2 на 1 г глины, что способствует удержанию
воды и питательных веществ в почве.
В целом считается, что свыше 50% минерального состава
почвы составляет кремнезем — глинозем
1 —10% —оксиды железа —оксиды магния,
калия, фосфора, кальция
100%
Рис. 3.9. Треугольная диаграмма классов механического состава почв:
8 — размер частиц
3.1. Экологические факторы и их действие 67
В сельском хозяйстве почвы делят на тяжелые (глины)
и легкие (пески), чем отражают величину усилий, необходимых
для обработки почвы сельскохозяйственными орудиями. Ряд
дополнительных характеристик минерального состава почвы
будет изложен в разд. 7.2.4.
Содержание воды в почве. Вода необходима всем почвенным
организмам, она поглощается корнями растений и принимает
участие в процессах разрушения материнской породы,
подстилающей почву. Благодаря воде происходит миграция
и дифференциация химических элементов в почве. Более правильно
жидкую часть почвы рассматривать как почвенный
раствор.
Общее количество воды, которое может быть удержано
почвой, складывается из гравитационной, физически связанной,
капиллярной, химически связанной и парообразной воды
(рис. 3.10).
Гравитационная вода может свободно просачиваться вниз
через почву, достигая уровня грунтовых вод, что ведет к вымыванию
различных питательных веществ.
Физически связанная (гигроскопическая) вода адсорбируется
на частицах почвы в виде тонкой прочно связанной пленки.
Ее количество зависит от содержания твердых частиц.
В глинистых почвах такой воды значительно больше (около
15% веса почвы), чем в песчаных (около 0,5%). Гигроскопическая
вода наименее доступна растениям.
Рис. 3.10. Типы почвенной воды, доступной корням растений (по Н. Грину,
У. Стауту, Д. Тейлору): 1 — частицы почвы; 2 — гигроскопическая
вода; 3 — капиллярная вода; 4 — воздух или гравитационная вода
68 Глава 3. ФАКТОРЫ СРЕДЫ
Капиллярная вода удерживается вокруг почвенных частиц
за счет сил поверхностного натяжения. При наличии узких
пор или канальцев капиллярная вода может подниматься
от уровня грунтовых вод вверх, играя центральную роль в регулярном
снабжении растений влагой. Глины удерживают
больше капиллярной воды, чем пески.
Химически связанная вода и парообразная практически
недоступны корневой системе растений.
Содержание воздуха в почве. Поры почвы, не занятые
водой, заполняет почвенный воздух. Насыщенность воздухом
(аэрация) играет важную роль в почвенных процессах. С увеличением
размера частиц грунта объем пор возрастает.
По сравнению с составом атмосферного воздуха из-за дыхания
организмов с глубиной уменьшается содержание кислорода
(до 10%) и увеличивается концентрация диоксида углерода
(достигая 19%). В течение года и суток состав почвенного
воздуха сильно меняется. Тем не менее почвенный воздух постоянно
обновляется и пополняется за счет атмосферного.
Заболачивание почвы обусловливает вытеснение воздуха
водой, и условия становятся анаэробными. Так как микроорганизмы
и корни растений продолжают выделять С02 , образующий
с водой Н2С03 , то замедляется обновление гумуса
и накапливаются гуминовые кислоты. Все это повышает кислотность
почвы, которая, наряду с истощением запасов кислорода,
неблагоприятно отражается на почвенных микроорганизмах.
Длительные анаэробные условия ведут к отмиранию
растений.
Характерный для заболоченных почв серый оттенок придает
восстановленная форма железа (Fe2+), окисленная форма
(Fe3+) окрашивает почву в желтый, красный и коричневый
цвета.
3.1.1.4. Космические факторы
Наша планета не изолирована от процессов, протекающих
в космическом пространстве. Земля периодически сталкивается
с астероидами, сближается с кометами, на нее попадают
космическая пыль, метеоритные вещества, разнообразны
виды излучений Солнца и звезд. Циклически (один из циклов
имеет период 11,4 г.) солнечная активность меняется.
Наукой накоплено множество фактов, подтверждающих
влияние Космоса на жизнь Земли.
3.1. Экологические факторы и их действие 69
3.1.1.5. Огонь (пожары)
К числу важных природных абиотических факторов относят
пожары, которые при определенном сочетании климатических
условий приводят к полному или частичному выгоранию
наземной растительности.
Основной причиной возгораний в естественных условиях
являются молнии. По мере развития цивилизации увеличивалось
число пожаров, связанных с деятельностью человека: выжигание
участков леса для земледелия, небрежное обращение
с огнем, аварии и др.
В местностях с явно выраженным сухим климатическим сезоном
растительность в процессе эволюции приспособилась к воздействию
огня (пожаров), сформировалась специфическая флора,
отличающаяся твердой и прочной кожурой семян, быстрым ростом
и ранним плодоношением, огнестойкостью коры и т. п.
Косвенное экологически значимое воздействие огня проявляется
прежде всего в устранении конкуренции для видов, переживших
пожар. Кроме того, после сгорания растительного
покрова резко изменяются такие условия среды, как освещенность,
разница между дневной и ночной температурами, влажность.
Также облегчаются ветровая и дождевая эрозия почвы,
ускоряется минерализация гумуса.
Считают, что огонь ежегодно уничтожает растительность
на площади около 20 млн га. При этом в атмосферу поступает
значительное количество продуктов пиролиза растительной
.массы и ее обитателей, что существенно сказывается на загазованности
среды обитания в соседних районах.
Однако почва после пожаров обогащается питательными
элементами, такими, как фосфор, калий, кальций, магний.
Животные, пасущиеся на участках, подвергающихся периодическим
пожарам, получают более полноценное питание.
Искусственное предотвращение пожаров вызывает изменения
факторов среды обитания, для поддержания которых в естественных
пределах необходимы периодические выгорания растительности.
3.1.1.6. Совокупное воздействие
экологических факторов
Экологические факторы среды воздействуют на организм
одновременно и совместно. Совокупное воздействие факторов
(констелляция/ в той или иной мере взаимоизменяет
характер воздействия каждого отдельного фактора.
70 Глава 3. ФАКТОРЫ СРЕДЫ
Хорошо изучено влияние влажности воздуха на восприятие
животными температуры. С повышением влажности уменьшается
интенсивность испарения влаги с поверхности кожи,
что затрудняет работу одного из наиболее эффективных механизмов
приспособления к высокой температуре. Низкие температуры
также легче переносятся в сухой атмосфере, имеющей
меньшую теплопроводность (лучшие теплоизоляционные
свойства). Таким образом, влажность среды меняет субъективное
восприятие температуры у теплокровных животных, в том
числе у человека.
В комплексном действии экологических факторов среды
значение отдельных экологических факторов неравноценно.
Среди них выделяют ведущие (главные) и второстепенные
факторы.
Ведущими являются те факторы, которые необходимы для
жизнедеятельности, второстепенными — существующие или
фоновые факторы. Обычно у разных организмов различные ведущие
факторы, даже если организмы живут в одном месте.
Кроме того, смену ведущих факторов наблюдают при переходе
организма в другой период своей жизни. Так, в период цветения
ведущим фактором для растения может быть свет, а в период
формирования семян — влага и питательные вещества.
Иногда недостаток одного фактора частично компенсируется
усилением другого. Например, в Арктике продолжительный
световой день компенсирует недостаток тепла.
3.1.2. Биотические факторы
Все живое, окружающее организм в среде обитания,
составляет б и о т и ч е с к у ю с р е д у или б и о т у.