Почвенная среда обитания

Формирование почвы, рост растительности и развитие земной жизни связаны между собой самым теснейшим образом. Почвы формировались в процессе рождения, развития и деятельности живых организмов. Потребовались миллионы лет, прежде чем из мельчайших живых организмов (ультрабактерий) стали развиваться микроорганизмы, а затем и высшие растения и животные.

Почва – достаточно рыхлый верхний пласт земли, представляющий собой субстрат минеральных образований, получаемых в ходе развала горных пород под воздействием физико-химических факторов, а также органических субстратов, возникающих в ходе разложения остатков растительного и животного происхождения. В верхних почвенных слоях, где располагается свежее мертвое органическое вещество, обитает значительное количество организмов-бактерий, грибов, червей, мелких членистоногих и пр. Именно их деятельность и способствует развитию почвы, её поверхностного слоя, а вот физическое и химическое разрушение коренных пород способствует формированию более глубоких её слоёв.

Описание почвенной среды обитания говорит о том, что она обладает рядом особенностей: значительная плотность, дефицит света, невысокие амплитуды колебания температуры, дефицит кислорода.

Возникающие в ней полости заполняются газовыми смесями и водными включениями. Именно это и обуславливает многообразие кондиций для жизни самых разнообразных организмов. На 1м2 почвенного покрова приходится примерно около 100 млрд клеток простейших, десятки тысяч коловраток и тихоходок, миллионы нематод, тысячи членистоногих червей, моллюсков и иных беспозвоночных. Живут здесь мириады бактерий, грибов, водорослей и иных микроорганизмов.

В почве формируются крайне многообразные и благоприятствующие жизни условия для миллионов микро– и макроорганизмов. Здесь сглаживаются резкие изменения температуры, а присутствие грунтовых вод и осадочные просачивания поддерживают нужный режим влажности. Такое относительное постоянство «климата» и способствует бурному развитию различных организмов. Кроме этого, в почве образуется высокая концентрация запасов органических и минеральных образований, оставляемых отмирающими растениями и животными, что и определяет высокую степень насыщенности почвы жизнью.

Актуальнейшая особенность этой среды – регулярное её пополнение органическими веществами главным образом за счёт отмирающей растительности и опадающей листвы. Это ценнейший источник энергии для живущих в почве организмов. Как экологический фактор жизни, почвенная среда является совокупностью высокодисперсных частичек. Благодаря этому свойству атмосферные осадки просачиваются в субстрат и удерживаются в нём капиллярными системами.

Процесс происхождения почвы описан ещё М. В. Ломоносовым. В работе «О слоях земли» (1763 г.) учёный писал, что она возникла «от согнития животных и растительных тел длительностью времени». В. В. Докучаев, рассматривая её как среду динамическую и формируя определение, доказывал, что почва – живая структура, сложная по своему строению. Учёному удалось выявить 5 основных, способствующих формированию почвы факторов – климатические условия, материнская (базовая) основа, рельеф, организмы, время и интенсивность деятельности человека (на окультуренных площадях).

Почва включает ряд генетически тесно взаимосвязанных горизонтов, образующих её особый профиль, динамически формирующийся в ходе изменений верхних пластов литосферы под совокупным влиянием воды, воздушных масс и организмов. Важной её характеристикой (свойством) является уровень плодородия. Иными словами, свойства почвы, в совокупности всех её признаков и факторов влияния, способствуют формированию определённого экологически благоприятного режима, актуальными параметрами которого служат гидротермические показатели и степень аэрации.

Структуру почвы характеризуют 4 системообразующих составляющих: минеральная база (примерно 50 – 60%), органика (до 10%), воздух (15 – 25%), вода (25 – 35%). Минеральной основой является неорганическая составляющая, получаемая из материнских образований в ходе их выветривания. Эти фрагменты различны по размерам – от валунов до крупинок песка и мелких глинистых частичек. Такой материал условно делят на мелкий (размером менее 2 мм) и более крупный. Крупинки менее 1 мкм в диаметре называются коллоидными.

Структурные характеристики почв обусловлены относительным соотношением в них песка и глины. Идеальное соотношение этих составляющих почвы должно быть примерно равным, с наличием крупинок средних размеров. Именно при таких параметрах формируется пористый, крупчатый субстрат. Образуются суглинки, обладающие плюсами двух крайних видов почв. Средние и мелкоструктурированные почвы (глины, суглинки, алевриты) в большей степени пригодны для развития растений, поскольку в них содержится большее количество питательных веществ и воды.

С научно-практической точки зрения выделяют 3 основных почвенных горизонта, которые различаются по морфологии и химии.

• Горизонт «А». Это первый сверху, перегнойно-аккумулятивный пласт, где происходит накопление и преобразование органики. Часть соединений из него попадает с водами ниже.
• Уровень вымывания («В»). В нём оседают и поступившие из верхних слоёв субстраты.
• Материнские образования («С»).

У каждого горизонта имеются более мелкие слои, которые в значительной мере различаются по своим свойствам. Верхний слой, используемый для взращивания растений, состоит из двух слоёв – увлажняемого и гумусного. Увлажняемый пласт темных оттенков, незначительной толщины (несколько сантиметров). Здесь содержится небольшое количество организмов, но зато происходит бурная биодеятельность. Гумусный слой несколько толще (до 30 см). Это очень плодородная почва, где обитает множество живых организмов, перерабатывающих растительные и органические образования на минеральные части.

Все обитатели почвы объединяются одним названием – эдафобионты (эдафобиус, от греч. edaphos – почва, bios – жизнь), которые, взаимодействуя между собой, формируют специфический биоценотический комплекс, эффективно участвующий в создании непосредственно почвенной среды жизни и определяющий степень ее плодородия. Виды, населяющие почву, называются также педобионтами (от греч. paidos – дитя), в развитии они проходят стадию личинки.

Эволюционно представители эдафобиуса обладают анатомо-морфологическими особенностями. К примеру, животные имеют вальковатые формы тела, небольшие размеры, относительно крепкие и бесцветные покровы, дыхание кожное, редуцированные глаза, способность к сапрофагии (могут поедать остатки иных организмов).

Для мелких обитателей почвы, называемых микрофауной (простейшие, коловратки, тихоходки и др.) почвы представляют собой хаотичные системы микроводоемов. Поскольку они, по сути, являясь водными организмами, существуют в порах заполняемых водой. Но часть своей жизни они могут проводить отдельно, на стенках крупиц в тонких включениях пленочной влаги. Некоторые из них не прочь побывать и в простых водоемах. При этом амебы, живущие в пресной воде, достигают размеров 100 мкм, а почвенные – 15 мкм.

Для относительно крупных обитателей (мезофауна – от десятых долей 1 мм до 2-3 мм), в силу их образа жизни почвы превращаются в системы малых пещер. Сюда относят членистоногих: разновидности клещей и первичнобескрылых насекомых, у которых нет специального «инструментария» для рытья. О?? медленно передвигаются по поверхностям полостей. Мегафауной являются крупные трудяги-землерои (млекопитающие). Некоторые так и живут под землёй всю жизнь (кроты, слепыши).

Внешний облик различных организмов зачастую даёт возможность понять и среду их обитания, и образ жизни. Так, небольшое тело с небольшим хвостом и недлинными конечностями, с мощными передними, похожими на грабли лапами, короткой шеей и подслеповатыми глазами говорит о подземных предпочтениях зверька, роющего норки и галереи (например, лесной крот, степной слепыш, медведка и пр.).

По уровню связи с жизненной средой выделяют 3 группы.

• Геобионты – постоянные жители почв (черви, первичнобескрылые насекомые и пр.), а также кроты, слепыши.
• Геофилы – животные с циклом развития, частично происходящим в иной среде, а частично – в почве. В основном это летающие насекомые (саранча, жукообразные, комары-долгоножки, медведки, бабочки). Часть из них проживает в почвах личиночную фазу, другие же – фазу куколки.
• Геоксены – посещают почву изредка, используя её как укрытие. Это норные млекопитающие и насекомые – таракановые, полужесткокрылые, жуки.

Отдельное место принадлежит псаммофитам и псаммофилам (мраморные хрущи, муравьиные львы), приспособленным к сыпучим средам в пустынных областях земли. Особыми адаптационными приёмами в пустынях пользуются саксаулы, песчаная акация, овсяница и пр. Здесь, например, происходит использование придаточных корней, спящих почек на корнях. Первые развиваются при засыпании песком, вторые – при выветривании песков. От песчаных заносов растительность спасается скорым ростом и редукцией листьев. Плодам же таких растений свойственны качества летучести и упругости.

Каждый вид по-своему приспосабливается к жизни в той или иной среде обитания. Если движение в плотной среде затруднено, то жители имеют червеобразную или округлую форму тела и передвигаются двумя способами. Например, дождевые черви пропускают почву через свой организм. Млекопитающие же располагают конечностями роющего типа. У слепышей и кротов недоразвито зрение, а у некоторых видов глаза полностью зарастают. В своих многочисленных галереях эти животные ориентируются при помощи иных органов чувств (осязание, обоняние).

В ходе движения животные постоянно подвергают свою поверхность трению о частицы грунта, поэтому их покровам свойственна особая прочность и гибкость. Кроме этого, большая часть почвенных животных дышит всей поверхностью тела. Совершенно различны подземные обитатели и по способам питания. Среди них есть и хищники, и паразиты, и фитофаги. Однако большая часть из них – сапротрофы (организмы, потребляющие мертвую органику). Это грибы и бактерии, имеющие важнейшее значение для эффективности почвообразования, структурирования, перемешивания и аэрации почв.

Таким образом, влияние специфики среды проживания на организмы неоспоримо, а основными «ухищрениями» почвенных организмов в целях успешной адаптации являются такие:

• небольшие размеры (способствуют успешно размещаться в пространстве среди почвенных частиц);
• с червеобразным телом и сильной мышечной системой продвигаться легче;
• тело плотное, обтекаемой формы, если мех, то короткий и жёсткий, плотно прилегающий к коже;
• наличие сильных конечностей роющего типа, снабжённых когтями, или способность пропускать почву через себя;
• способность кутикулы регулировать влажность внутри организма;
• умение дышать кислородом, растворённым в воде, или использовать поверхность тела;
• способность личинок развиваться без света, влаги и питания;
• компенсация слабого зрения сильно развитым обонянием и осязанием.