05. Антропогенные изменения почвы

Ветровая эрозия

Почва – это обязательная среда существования фитоценоза. Под естественными фитоценозами почвы сохраняются в неизменном виде в течение длительного времени. При антропогенном нарушении фитоценоза почва начинает деградировать. Под искусственными фитоценозами, так называемыми агроценозами, почва также постоянно деградирует, и это приводит к утрате почвой плодородия.

Существует две основные причины деградации почв:

1. Эрозия

2. Засоление

Эрозия – это разрушение почвенной структуры и уменьшение толщины почвенного слоя.

Это происходит под действием:

1. Ветра – ветровая эрозия.

2. Воды – водная эрозия.

Частицы почвы в виде пыли или взвешенных в воде частиц уносятся на большие расстояния. Истощенная почва теряет плодородие и не может больше использоваться и восстанавливаться фитоценозом (см. видео).

В ненарушенном фитоценозе поверхностный слой почвы плотно закреплен и переплетен корневыми волосками – дерниной (см. видео).

Дернина не позволяет ни ветру, ни воде разрушить почвенную структуру. Но вырубка лесов, вспашка, боронование и другие процедуры приводят к разрушению верхнего слоя и дают начало эрозии.

Во влажных районах преобладает водная эрозия, в засушливых – ветроваяэрозия (рис. 1).

Ветровая эрозия черноземной полосы России на рубеже XIX–XX веков привела к катастрофическому падению урожайности и вспышкам голода. Аналогичные проблемы испытывали США и другие страны, имевшие обширные пашни в сухом и теплом климате. Это привело к нарушению продовольственной безопасности многих стран.

Эрозия часто носит необратимый характер. Деградировавшая почва не может поддерживать растительный покров, который защитил бы ее от дальнейшей эрозии. В итоге почвенный покров исчезает и происходит опустынивание(см. видео).

Таким образом, человеческая деятельность за тысячелетия привела к образованию множества пустынь.

Пионером в области борьбы с эрозией выступил русский ученый В.В. Докучаев (рис. 2). С его именем связывают введение в почвоведение как науку. Он предложил основное средство в борьбе с ветровой эрозией, лесозащитные полосы – это узкие полосы древесной растительности пересекающие поля, и разбивающие их на прямоугольники.

Они не позволяют приземным воздушным потокам разгоняться до скорости, приводящей к эрозии. В итоге скорость ветровой эрозии и количество пылевых бурь сильно сократилось.

Зачем нужна почва растениям?

Почва состоит из минерального и органического веществ. При этом плодородие почвы определяется, в основном, ее органической составляющей, которая называется гумус.

Растения способны потреблять из почвы только неорганические вещества: воду, фосфаты ион, ионы кальция, калия, цинка и так далее. Органическое вещество усваивать они не в состоянии (рис. 3).

Зачем же гумус нужен растениям?

Гумус определяет структуру почвы ее плотность, пористость, несущие характеристики. Эти свойства определяют легкость передвижения воды, минеральных веществ, а также условие существование микробов, которые необходимы для жизни растений. Избыток органического вещества, гумуса, приводит к формированию комковато-порошистой структуры, которая оптимальна для плодородия (см. видео).

Водная эрозия

Для борьбы с водной эрозией было предложено создание террас и формирование борозд.

Плоские террасы, в отличие от склонов, не способствуют формированию быстрых водных потоков, а борозды способствуют перехватыванию водных потоков и гасят их скорость (рис. 4).

В.В Докучаев. Становление почвоведения как науки

В итоге медленные потоки не способны унести почвенные частицы и разрушить ее структуру.

Если эрозия зашла слишком далеко, то этих мероприятий не хватает, и тогда требуется искусственное создание дернин. Это достигается путем засевания специальными культурами или переносом готовой дернины.

В развитых странах противоэрозионные мероприятия стали нормой сельскохозяйственной деятельности.

В развивающихся странах в результате эрозии теряются миллионы пахотных земель в год, что усугубляет без того острую ситуацию.

Вторая важная проблема в почвоведении – засоление. Обычно в сухих теплых регионах, таких как Украина или Средняя Азия, легкорастворимые соли залегают недалеко от поверхности. При обильном орошении таких земель происходит сплошное пропитывание грунтов оросительной водой и растворение этих солей (рис. 5).

Растворенные соли поднимаются вверх по влажной почве. Таким образом, соли из нижних слоев попадают в верхние плодородные слои и приводят к гибели растений. Засоление – практически необратимый процесс, приводящий к полному исчезновению плодородия.

Для борьбы с засолением применяют разные геологические исследования, а также умеренный полив, не приводящий к сплошному пропитыванию почвы. В некоторых районах полив в принципе недопустим.

Примеры крупнейшей антропогенной пустыни

Люди с древнейших времен многократно запускали процесс почвенной эрозии. С некоторого момента процесс эрозии продолжается самопроизвольно, без участия человека, и приводит к опустыниванию.

Так, в первом тысячелетии до нашей эры было положено формирование пустыни Сахара (рис. 6).

Изначально это была цветущая саванна, но необдуманное сельское хозяйство привело к опустыниванию, которое стало захватывать все новые и новые территории (см. видео).

К настоящему моменту площадь Сахары достигла современной территории США, и каждый год она продвигается на юг на 2 км.

Список литературы

1. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10–11 класс. – М.: Дрофа, 2005. По ссылке скачать учебник: (Источник)

2. Д.К. Беляев. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 11-е издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012. – 304 с. (Источник)
   В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. – М.: Дрофа, 2010. – 388 с. (Источник)

3. В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Биология 10–11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е издание, дополненное. – М.: Дрофа, 2010. – 384 с. (Источник)
    

Домашнее задание

1. Что такое почва? Чем она отличается от других компонентов литосферы?

2. Что такое опустынивание? Каковы его причины?

3. Какой вклад в борьбу с ветровой эрозией почв внесли русские ученые, в частности В.В. Докучаев?

4. Каковы действенные меры по преодолению водной эрозии?

5. Почему возникает засоление почвы? В чем его опасность?

6. Как можно использовать знания об антропогенной трансформации почв на практике?

7. Обсудите с друзьями и родными картину, описанную в стихотворении Н.С. Гумилева «Сахара» (Источник)
   И, быть может, немного осталось веков,
   Как на мир наш, зеленый и старый,
   Дико ринутся хищные стаи песков
   Из пылающей юной Сахары.
   Насколько она реалистична?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Биологический словарь (Источник).