Влияние эдафических факторов на почвенные организмы

Содержание азота в почвах (N) колеблется от 0,07% до 0:5%. Почвенный азот находится, в основном, в недоступной для растений органической форме. На долю минерального азота приходится только 1-2% его общего количества. Под влиянием микробиологических процессов органические формы азота переводятся в доступные для растений минеральные формы. [Вронский В.А., 1996.-с. 512].

Огромное влияние на растительный покров, на экологию и биологию растений оказывают соединения азота, содержащиеся в почве. Считают, что азот атмосферы первоначально находился в твердом веществе Земли в виде соединений аммония и нитридов, т. е. соединений азота с металлами и другими элементами. По мере разогревания Земли азот выделялся в атмосферу в составе аммиака. А когда атмосфера обогатилась кислородом за счет развивающегося фотосинтеза, аммиак стал окисляться до элементарного азота. [Культиасов И.М..1982. -с.258-259].

Свободный азот воздуха растениям недоступен. Они потребляют азот из почвы в виде нитратов и солей аммония. Источники азота для растений - прежде всего органические остатки и органическое вещество почвы, разлагаемые почвенными микроорганизмами в процессе аммонификации и нитрификации; таким образом, осуществляется минерализация соединений азота, т. е. перевод их в доступную растениям форму (ионы NО3- и NH4+). Другой источник азота - связывание свободного азота воздуха азотфиксирующими микроорганизмами, которые обитают в почвах и водоемах. Наиболее известные азотфиксаторы - бактерии из рода Rhizobium, образующие клубеньки на корнях бобовых; актиномицеты, обитающие в корнях ольхи, лоха, облепихи. Они выделяют вещества, вызывающие усиленное деление клеток в паренхиме корня и образование клубеньков. Азотфиксирующие бактерии живут также в узелках, образующихся в тканях листьев некоторых тропических растений. Среди азотфиксаторов есть свободноживущие микроорганизмы - бактерии Clostridium pasteurianum, Azoto-bacler chroococcum, некоторые актиномицеты, дрожжи, многие сине-зеленые водоросли (Nostoc, Anabaena и др.), а также микроорганизмы, находящиеся в симбиозе с другими растениями. Есть еще один естественный источник азота для растений - поступление из атмосферы с осадками солей азотной кислоты, которая в небольших количествах образуется при атмосферных электрических разрядах, и аммиака, который содержится в воздухе как продукт наземных процессов гниения. Но этот источник неизмеримо мал по сравнению с предыдущими. [Горышина Т.К.,1970.-с.175].

Правда, вблизи промышленных городов такая прибавка за год может составлять до 20 кг N на 1 га, но обычно она бывает не более 2-10 кг, что, возможно, имеет некоторое значение для сфагновых болот, крайне бедных доступным азотом. [Культиасов И.М..1982.- с.260].

Дополнительный источник азота для культивируемых растений - внесение в почву азотсодержащих минеральных удобрений, при производстве которых используется техническая фиксация азота воздуха.

Несмотря на то, что растения «купаются в азоте» (содержание которого в атмосфере 78%), этот элемент часто бывает в дефиците. Естественными причинами служат неблагоприятные условия для деятельности почвенных микроорганизмов и поглощения солей азота корнями: высокая кислотность почвенного раствора, низкие и слишком высокие температуры, плохая аэрация почвы и т. д. Так, весьма бедны доступными формами азота почвы заболоченные, торфянистые, подстилаемые вечной мерзлотой. Азотное голодание иногда наблюдается ранней весной, когда микроорганизмы недеятельны из-за низкой температуры почвы (ниже 5°С нитрификация не идет).

Антропогенные причины обеднения почв азотом заключаются в ежегодном удалении больших количеств азота из биогеохимических циклов при сборе урожая, сенокошении, рубках леса. Возникающий дефицит азота (характерный для всех стран с интенсивным земледелием) приходится восполнять азотными удобрениями. По выражению агрохимиков, азот является фактором «в первом минимуме». [Горышина Т.К.,1970.-с.175-176].

При недостатке азота в почве у растений появляются черты внешнего облика и анатомического строения, которые получили название «голодного склероза», или пейноморфоза. Отчасти, они напоминают ксероморфоз (мелкие листья, мелкоклеточные ткани, утолщение клеточных стенок). К явлениям пейноморфоза, очевидно, можно отнести многие ксероморфные черты в облике арктических и болотных растений. [Козюкина Ж.Т.,1980.- с. 85].

Отсутствие в почве азота резко сказывается, прежде всего, на зеленой окраске листьев. Это связано с тем, что азот входит в состав хлорофилла, поэтому при его отсутствии хлорофилл не образуется. Согласно Келлеру и Коху, бедные азотом листья тополя, содержащие 1,8 процента азота, имеют лишь 55 процентов хлорофилла (100 процентов имеют листья, обладающие высоким уровнем содержания азота - 3,4 процента).

Длительное азотное голодание сопровождается переходом бледно-зеленой окраски в жёлтую, оранжевую, красную в зависимости от вида растения. Пожелтевшие листья часто отмирают.

Недостаток азота ведет к уменьшению интенсивности фотосинтеза и резкому торможению роста растений. Рост растений подавляется, главным образом, по той причине, что без азота не могут синтезироваться белки, составляющие основу сухой массы цитоплазмы. У растений формируются мелкие, с низким содержанием белка, плоды. [Артамонов В., 1980.-с.42-43].

При обилии азота в почве изменяется морфология, анатомия растений, их химический состав. Увеличиваются надземная биомасса, количество и размеры листьев, содержание в них хлорофилла и воды. Меняется соотношение подземной и надземной биомассы: масса надземных органов возрастает больше, чем подземных. У некоторых видов при обилии азота увеличение вегетативной массы сочетается с задержкой цветения и плодоношения.

Улучшение обеспеченности азотом способствует не только увеличению общей продуктивности растений, но и более экономному расходованию воды. При этом снижается потребление воды на единицу урожая для всего сообщества, включая расход на транспирацию и испарение. Азот может также служить акцептором электронов при дыхании корней (нитратное дыхание) в обстановке нехватки кислорода в почве. Внесение азотных удобрений на заболоченные луга и верховые болота приводит к мезофитизации растительности (уменьшению черт гигроморфизма, увеличению доли мезофитов) и повышению урожайности.

Под влиянием улучшения обеспечения азотом изменяется отношение растений-мезофитов к теплообеспеченности, повышается теневыносливость растений, что частично связано с увеличением содержания хлорофилла. Таким образом, лучшее снабжение азотом расширяет экологический ареал растений в отношении обеспечения их теплом, водой, светом и др. [Березина Н.А.,2009.-с.321-322].

В ряде случаев наличие некоторых растений (клевера темноцветного, дрока красильного) говорит о недостатке в почве азотсодержащих веществ в усвояемой форме. Обильное разрастание некоторых растений, напротив, свидетельствует о повышенном содержании азота в почвах нечерноземной зоны (малина, гравилат речной, лебеда татарская, хмель, крапива двудомная и жгучая, недотрога, кипрей, паслен сладко-горький, мускусница, смородина черная). [Артамонов В., 1980.-с.43].

Разные виды растений неодинаково относятся к содержанию доступного азота в почве. Растения, особенно требовательные к повышенному содержанию азота в почве, называют нитрофилами. Обычно они поселяются там, где есть дополнительные источники органических отходов, а, следовательно, и азотного питания. (Вронский В.А., 1996.-с.512)

Таковы растения вырубок (малина Rubus idaeus, бузина красная Sambucus racemosa, хмель вьющийся Hamulus lupulus), многие так называемые рудеральные, или мусорные, виды - спутники жилья человека (чистотел Chelidonium majus, белена Hyoscyamus niger, крапива Urtica dioica, щирица Amaranthus retroflexus и др.). Нитрофильны многие зонтичные, поселяющиеся на опушке леса.

В массе нитрофилы поселяются там, где почва (или заменяющий ее субстрат) постоянно обогащается азотом через экскременты животных. Например, в лесостепных дубравах под деревьями, на которых размещаются колонии серой цапли, весьма обильны заросли крапивы; на пастбищах, в местах скопления навоза, пятнами разрастаются нитрофильные травы; нитрофильные лишайники покрывают скалы на островах с «птичьими базарами», а в городах они встречаются на перилах мостов, стенах, карнизах - в местах массовых поселений голубей.

Интересно, что в опытах прорастание семян нитрофилов заметно стимулируется при добавлении больших доз нитратов (0,05-- 0,1 М/л KN03), в то время, как у менее требовательных к азоту видов такие дозы действуют угнетающе как на прорастание семян, так и на рост растений.

Растений-нитрофобов, пожалуй, нельзя назвать, однако чрезмерные дозы азота в почве вредны для растений: так, на пастбищах, в местах слишком концентрированного удобрения аммонийным азотом, наблюдается «выгорание» травостоя. [Горышина Т.К.,1970.-с.177].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении этой работы, можно сделать выводы:

1. Организмы, по которым можно определить тот тип физической среды, где они росли и развивались, являются индикаторами среды. Различают индикаторы частных особенностей среды обитания (кальцефиты, псаммофиты, растения-индикаторы вечной мерзлоты, гидрофиты) и индикаторы общего или основного комплекса условий существования (трофность, влажность и аэрация почвы).

2. Кальций во многом определяет важнейшее свойство почвы - ее плодородие. Растения получают его из почвенного раствора, и он требуется им в значительных количествах как элемент минерального питания. Растения карбонатных почв, содержащих более 3% карбонатов и вскипающих с поверхности, называют, кальцефилами или кальцефитами.

3. Северо-западная часть Большого Кавказа - один из уникальных регионов России. Люди во все времена стремились в этот благодатный уголок, обживались, воевали, покидали его и вновь возвращались. Эта земля никогда не пустовала. Бескрайность горных лесов, просторные чистые степи, высокогорные луга и белоснежные скалы и, наконец, удивительное Черное море. Растительность северо-западной части Большого Кавказа насчитывает около 150 видов, среди которых выделяются 53 кальцефита, различных жизненных форм.

4. Важной характеристикой почвы является ее кислотность. В разных почвах рН варьируется от 3 до 11. Режим кислотности почв складывается под влиянием целого комплекса факторов; свойств породы (например, граниты дают продукты выветривания с реакцией), грунтовых вод (в частности, насыщенности их известью), климатических условий. Растения, предпочитающие кислые почвы, с небольшим значением pH 3,5-4,5, называют ацидофилами; растения же щелочных почв pH 7,0-7,5 относятся к базифилами (базофилами).

5. Значение азота для растений определяется тем, что он входит в состав важнейших веществ живых клеток - белков и нуклеиновых кислот (а так же АТФ, алкалоидов, липидов и др.), участвует в формировании хлорофилла, ферментов, витаминов, ростовых веществ и др.

Современное состояние почвенного покрова определяется, в первую очередь, деятельностью человеческого общества. Эта деятельность выступает на первое место среди факторов почвообразования с момента вовлечения целинных земель в культуру. Хотя природные факторы при этом не перестают действовать на почву, характер этого действия резко меняется. Пути и способы воздействия человека на почву многообразны и зависят от уровня развития производительных сил человеческого общества. Воздействие человека на почвы осуществляется не только в процессе ее обработки. Существенные изменения почвы происходят под влиянием вырубки лесов, выпаса скота, изменения распределения воды, загрязнения природной среды и т. д. Одни из воздействий человека приводят к повышению плодородия и других качеств почвы. К такого рода воздействиям относятся правильная обработка почвы, удобрение, осушение и орошение, защита от разрушения (эрозии), регулирование выпаса скота, полезащитное лесоразведение и другие мероприятия. К особо опасным последствиям отрицательного воздействия человека на почву следует отнести эрозию почвы, загрязнение химическими веществами, засоление, заболачивание, а также прямое уничтожение и занятие почв под сооружения, постройки, водохранилища и т. д. Ущерб, наносимый всем этим мировому фонду почв, принял в настоящее время угрожающие размеры. Уменьшение площади почв идет в тысячи раз быстрее, чем их образование. [Яблоков А.В.,1985.- с.109].

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Артамонов В.И. Растения-индикаторы.- «Знание» 1980.- 40 с.

Артамонов В.И. Растения и чистота природной среды.- М.: «Наука» 1986.

Березина Н.А. Экология растений / Афанасьева Н.Б.- М.: «Академия» 2009.- 397 с.

Вронский В.А. Прикладная экология. - Ростов-на-Дону 1996.- 512 с.

Горышина Т.К. Экология растений.- М.: Высшая школа 1979.- 368 с.

Добровольский Г.В. Экологические функции почвы / Никитин Е.Д. - М.: Издательство МГУ, 1986.-135 с.

Журнал Человек и природа / Растения и состояния окружающей среды, 1980.- 93 с.

Коробкин В.И. Экология / Передельский Л.В.- «Феникс» 2006.-602 с.

Культиасов И.М. Экология растений. - Издательство МГУ 1982.- 378 с.

Козюкина Ж.Т. Устойчивость растений к отрицательным факторам среды. Днепропетровск: ДГУ. 1980.- 104 с.

Литвинская С.А. Экологическая энциклопедия деревьев и кустарников. -Краснодар. 2006. - 356 с.

Литвинская С.А. Атлас растений. - Краснодар .2001.- 331 с.

Лукатин А.С. Биология с основами экологии. - М.: «Академия» 2008.- 396 с.

Небел Б. Наука об окружающей среде. - М.: «Мир», 1993. - 750 с.

Петросова Р.А. Естествознание и основы экологии / Голов В.П., Сивоглазов В.И., Страут Е.К.- М.: «Дрофа», 2007. 303 с.

Поплавская Г.И. Экология растений. - М.: «Советская наука».1948.- 295 с.

Потапов А.Д. Экология. - М.: «Высшая Школа», 2002. 445 с.

Степановских А.С. Экология. - Курган: ГИПП «Зауралье», 2000.- 665 с.

Шенников А.П. Экология растений.- М.: «Советская наука». 1950.- 385 с.

Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. - М.: «Высшая школа», 1998. - 336 с.

Размещено на Allbest.ru