Педосфера як структурна складова географічної оболонки

Педосфера не суцільна (відсутня на океанах, морях та інших водоймах, на скелястих відслоненнях), має надзвичайно малу вертикальну потужність – лише близько 1/10000 потужності географічної оболонки.

Ґрунти вкривають всю поверхню суходолу планети (за винятком льодовиків та голих скель) суцільним шаром товщиною від декількох сантиметрів до 1 – 3 м і більше.

Ґрунтознавство – наука про ґрунти, їхнє походження, розвиток, склад і властивості, будову, закономірності географічного поширення, формування і розвиток родючості ґрунту та способи її підвищення, раціональне використання ґрунтів. Як галузь науки ґрунтознавство виникло і сформувалось у Росії у другій половині ХІХ ст. завдяки працям В.В.Докучаєва (створив генетичне ґрунтознавство) і П.А.Костичева (розвинув агрономічний напрям).

Ґрунт – складне органо-мінеральне, багатокомпонентне, поліфункціональне утворення на земній поверхні, яке формується впродовж тривалого часу внаслідок взаємодії біотичних (рослинність, мікроорганізми) та абіотичних (гірські породи) чинників за певних гідрокліматичних умов та характеризується лише йому властивою профільною будовою і родючістю.

Ґрунт утворюється у тій частині земної поверхні, де стикаються три оболонки – літосфера, атмосфера й гідросфера і де щільність живої речовини планети досягає максимальних величин. Він є продуктом різних явищ і процесів (біохімічних, хімічних, фізичних та фізико-хімічних), які в своїй сукупності становлять ґрунтоутворюючий процес.

Ґрунти складаються переважно з пухких мінеральних (найбільше) і органічних речовин, рідкої, газоподібної і живої речовин, що тісно взаємодіють між собою через різноманітні процеси.

Пухкі мінеральні речовини (глини, піски, суглинки, супіски), що є основою ґрунту, утворюються внаслідок вивітрювання магматичних, метаморфічних або міцних осадочних гірських порід, які розпалися на дрібні (від 1мм і менше) частки різних мінералів (кварц, польовий шпат, каолін та ін.).

Органічні речовини складаються з перетворених решток рослин і тварин. У верхніх горизонтах ґрунту знаходяться рештки рослин, які ще зберігають свою форму (листя, стебла, коріння та ін.). Глибше органічні рештки втрачають свою форму, але їх можна помітити і відокремити за допомогою води (вони спливають) від мінеральних речовин. Ще глибше органічні рештки зовсім втрачають свої попередні властивості і хімічно поєднуються з мінеральними речовинами.

В результаті хімічного поєднання продуктів розкладу і синтезу органічних, переважно рослинних, решток з мінеральними сполуками утворюється гумус. Гумус (лат. humus – земля, грунт) – комплекс складних за хімічним складом, специфічно ґрунтових сполук, що утворюються внаслідок розкладання рослинних і тваринних решток та продуктів життєдіяльності організмів.

Крім мінеральних та органічних речовин у ґрунті є ґрунтова вода, або розчин, який містить гази, мінеральні та органічні сполуки. Вода розчиняє та переносить речовини всередині ґрунту і виносить їх з нього, забезпечує рослини водою і розчиненими в ній поживними речовинами.

Є у ґрунті і газова частина – ґрунтове повітря, яке заповнює не зайняті водою пори та порожнини; багато вуглекислого та інших газів, що утворюються від розкладу органічних речовин. В результаті відбувається газообмін: вуглекислий газ виділяється з ґрунту, а на його місце проникає кисень з атмосфери.

Ґрунтова біота – сукупність живих організмів, які населяють грунт. Складається головним чином з мікроорганізмів (бактерії, мікроскопічні гриби, водорості тощо); є також лишайники, рослинність з кореневою системою у ґрунті. У ґрунтовій фауні переважають найпростіші та представники мікрофауни, поширені безхребетні, з хребетних – кроти та ін. Сукупність видів ґрунтової біоти постійно змінюється, але основний склад біоти кожного ґрунту має властиві лише цьому типові ґрунтоутворення характерні риси й особливості функціонування. Як правило, чим родючіший грунт, тим більшими у ньому є маса та видовий склад живих організмів. Ґрунтова біота відіграє важливу роль у ґрунтоутворенні, поліпшує механічні, фізико-хімічні та біотичні властивості ґрунту. Мікроорганізми руйнують відмерлі органічні часточки та перетворюють їх в гумус. Різноманітні землерийки (переважно черви, а також кроти, ховрахи, хом’яки, мурахи, личинки жуків) розрихлюють і перемішують грунт, а після відмирання збагачують його гумусом.

В результаті переміщення продуктів органічного та неорганічного походження виникає стратифікація (вертикальна структура) ґрунту, формуються ґрунтові горизонти.

Ґрунтові горизонти виникають у результаті розчленування ґрунту в процесі його утворення, тому такі шари ґрунту й називаються генетичними. Кожний горизонт ґрунту відносно однорідний за механічним, мінералогічним та хімічним складом, фізичними властивостями, структурою, кольором тощо.

Сукупність горизонтів ґрунту формує ґрунтовий профіль.

Ґрунтовий профіль – система взаємопов’язаних і взаємозумовлених генетичних горизонтів ґрунту, які є результатом ґрунтоутворюючого процесу і залягають у закономірній послідовності від поверхні до материнської породи.

Кожен грунт характеризується певним ґрунтовим профілем з відповідними морфологічними ознаками й параметрами властивостей. До найважливіших діагностичних ознак ґрунтового профілю належать його потужність, будова, кількість і характер генетичних горизонтів, їх гранулометричний (механічний)склад, структура, параметри гумусонакопичення, наявність новоутворень і включень тощо.

Ґрунти представляють собою відносно самостійну біокосну систему. Хімічні елементи в ґрунтах містяться в живих організмах (біогенна форма перебування), мінералах, водних (ґрунтових) розчинах (у сорбованій формі), газових сумішах. При визначенні кларкових вмістів хімічних елементів у ґрунтах зазвичай враховуються всі форми перебування елементів в сумі, за винятком газових сумішей. Проте співвідношення між різними формами перебування елементів, як правило, невідоме.

На сьогоднішній день більша частина ґрунтів в рівнинних умовах різних країн використовується у сільськогосподарському виробництві. Вміст у них багатьох хімічних елементів і співвідношення різних форм перебування стало залежати від методів господарювання.

За даними А.П.Виноградова, у ґрунтах хімічні елементи розподіляються таким чином:

О – 49%	Si – 33%	Al – 7,13%
Fe – 3,8%	Ca – 1,37%	K – 1,36%

Оскільки мінеральна частина ґрунтів значною мірою зумовлена хімічним складом гірських порід, то зрозуміла схожість хімічного складу ґрунтів з хімічним складом земної кори. І в земній корі, і в ґрунтах перше місце належить кисню, друге – кремнію, далі – алюмінію і т.д. Але в ґрунтах порівняно з літосферою в 20 разів більше вуглецю та в 10 разів більше азоту, що пов'язано з життєдіяльністю організмів. Завдяки біогеохімічним процесам у ґрунтах більше, ніж у літосфері, кисню, водню, кремнію, але менше алюмінію, заліза, кальцію, магнію, натрію, калію та інших елементів.

У формуванні ґрунтів виділяються три послідовні стадії:

1) накопичення пухких продуктів вивітрювання гірських порід;

2) поява та розвиток біоти, що формує рудиментарний (примітивний) грунт;

3) поступова зміна рослинності (сукцесія), що сприяє виробленню у скелетних ґрунтах (кам’янистих ґрунтах з слабо вираженим профілем) чіткого морфологічного профілю до стану розвиненого ґрунту.

До основних ґрунтоутворюючих факторів відносяться:

· кліматичні умови (вплив на інтенсивність та характер вивітрювання гірських порід; температурний режим та режим зволоження визначають інтенсивність хімічних, фізичних, біохімічних та інших процесів, інтенсивність процесу формування ґрунтів); кліматичні умови визначають основну закономірність географії ґрунтів (їх широтну зональність);

· гірські породи, на яких формуються ґрунти – так звані материнські породи (від хімічного складу та структури материнської породи залежать первинний вміст у ґрунті хімічних елементів та фізичні властивості ґрунту);

· рослинний покрив і тварини (рослини і тварини, розрихлюючи грунт, роблять його структурним, вилучають з нього певні мінеральні елементи і привносять інші, збагачують його органічними рештками, які перетворюються в гумус);

· рельєф як ґрунтоутворюючий чинник визначає зміни кліматичних умов, впливає на розподіл температури та опадів, зумовлює вертикальну зональність ґрунтів у горах і зміну їх властивостей та структури на схилах різної експозиції. З рельєфом пов’язані перерозподіл вологи, рівень ґрунтових вод. На схилах відбувається змивання ґрунту і накопичення змитого гумусу у зниженнях рельєфу. При стіканні води по схилах розчинні хімічні елементи вимиваються і виносяться вниз.

· антропогенна діяльність.

Значна кількість ґрунтоутворюючих чинників та їх поєднань у межах певних конкретних регіонів сприяла утворенню різних типів ґрунтів. На тій чи іншій території зустрічаються різні типи ґрунтів, сукупність яких утворює ґрунтовий покрив.

Географія ґрунтів – галузь науки, що вивчає закономірності поширення ґрунтів на земній поверхні та їхній зв'язок з географічним середовищем.

Географію ґрунтів поділяють на загальну та регіональну. Загальна географія ґрунтів вивчає фактори ґрунтоутворення та закономірності географічного поширення ґрунтів і структуру ґрунтового покриву. Регіональна географія ґрунтів розробляє принципи районування ґрунтів та досліджує ґрунтовий покрив окремих ділянок земної поверхні (регіонів).

Поширення ти чи інших ґрунтів на земній поверхні визначається природним середовищем, з яким ґрунти тісно пов’язані.

Всі ґрунти світу об’єднують у п’ять великих груп, або термічних класів, які відповідають п’яти головним географічним поясам землі: тропічному, субтропічному, помірному, холодному помірному (бореальному) та полярному. Кожна з груп поділяється на підгрупи або класи за особливостями водного та теплового режимів, характером біологічного кругообігу, складом та властивостями ґрунтової товщі. Відповідні їм пояси займають у межах географічних поясів Землі відповідні території, які отримали назву грунтово-біокліматичних областей.

Найбільш сприятливим для розвитку різноманітної рослинності є тепловий режим екваторіального, субекваторіальних та тропічних поясів.

Вологі вічнозелені екваторіальні та тропічні ліси характеризуються надзвичайно великим різноманіттям вічнозелених рослин, що дають величезний щорічний приріст рослинної маси (басейн Амазонки у південній Америці, басейн Конго в Африці, Південно-Східна Азія). Під такими лісами в умовах сприятливого теплового режиму та часто надмірного зволоження сформувалися червоно-жовті ґрунти, дуже бідні на мінеральні солі, якими живляться рослини. Це пояснюється тим, що більшість мінералів, які містяться у цих ґрунтах швидко вивітрюються, руйнуються, а потім вимиваються. У складі мінеральної частини червоно-жовтих ґрунтів залишаються тільки каолін, гідрооксиди алюмінію та заліза, часто у вигляді щільних залізистих прошарків (так званих латеритної кори та шарів).

Тропічний пояс залежно від тривалості дощового періоду та загальної кількості опадів поділяють на різноманітні грунтово-біокліматичні області.

Великі площі (у Африці та Південній Америці, менші – в Азії) займають посушливі тропічні області з сухим періодом понад 4 місяці на рік. Тут переважають трав’янисті савани, місцями листопадні ліси, які скидають листя у сухий зимовий період. Ґрунти тут червоні (сезонно-вологих листопадних лісів та високо травних саван), коричнево-червоні (ксерофіт них лісів та чагарників) та червоно - бурі (саван), так само глибоко розкладені і сильно збагачені гідрооксидами заліза та каоліном. Серед них невеликими масивами зустрічаються багатші чорні тропічні ґрунти, часто там, де близько до поверхні залягають ґрунтові води або залягають гірські породи основного складу.

В тропічних напівпустеля та пустелях з бідним рослинним покривом або позбавлених рослинності (Південна Сахара, Аравійський півострів, північно-австралійські пустелі) поширені червонуваті піщані та кам’янисті ґрунти, а також солончаки.

Тепловий режим ґрунтів субтропіків також сприятливий для рослин, хоча у зимовий період ґрунти зазнають значного охолодження, але ніколи не замерзають. За кількістю опадів субтропічний пояс також поділяється на досить різко відмінні грунтово-біокліматичні області. У межах поясу переважають посушливі та пустинні території, де часто дують сухі пасатні вітри.

Ґрунтовий покрив субтропіків своєрідний і значно відрізняється від тропіків.

Для вологих субтропічних областей, де поширена вологолюбна чагарниково-деревна рослинність, характерними є жовтоземи та червоноземи.

У посушливих субтропічних областях (Середземномор’я та ін.) під ксерофітними лісами та чагарниками сформувалися родючі коричневі ґрунти, а під чагарниковими степами – сіро-коричневі ґрунти. Ці ґрунти містять досить багато гумусу.

Субтропічні пустельні та напівпустельні област і займають величезні площі (Північна Сахара, пустелі Центральної Азії, Південної Австралії та ін.). У напівпустелях поширені сіроземи, а у пустелях – засолені ґрунти, які чергуються з обширними площами пісків, що зазнають розвіювання

Помірні пояси Землі з чергуванням теплих і холодних сезонів, зі сніжними зимами і звичним зимовим промерзанням ґрунтів за умовами зволоження також поділяються на грунтово-біокліматичні області.

У вологих областях помірного поясу, що розташовуються на океанічних узбережжях материків, де випадає багато опадів, під широколистяними лісами сформувалися бурі лісові ґрунти. У цих ґрунтах гумусовий горизонт виражений слабо, мінеральна маса однорідна або досить слабо перетворена, мулисті часточки з верхнього горизонту ґрунту частково виносяться у нижній.

Сірі лісові ґрунти формуються в умовах достатнього зволоження і непромивного типу водного режиму низхідного характеру під широколистяними лісами з трав’яним покривом, переважно на лесових породах. Ці ґрунти не мають суцільного поширення (поширені у межах Східноєвропейської рівнини у Європі, окремі невеликі масиви – на півдні Сибіру та у Північній Америці).

У степових областях, де атмосферні опади помірні, поширені багаті гумусом родючі чорноземні та каштановіґрунти.

Чорноземи формуються під степовою рослинністю на лесах, глинах, мергелях тощо. Поширені у зоні степів та лучних степів. Вони поширені у Євразії суцільною смугою від Східноєвропейської рівнини до Алтаю, східніше від якого займають лише окремі масиви в улоговинах гір півдня Сибіру (це близько половини всієї площі чорноземів на Землі).

Каштанові ґрунти сформувалися переважно на лесах під злаково-полиновою рослинністю і характерні для сухих степів півдня Європи та Середньої Азії. За своєю будовою близькі до чорноземів.

Напівпустелі та пустелі помірного поясу займають відносно невеликі площі. Головна область їх поширення – Середня та Центральна Азія. Для напівпустель характерними є бурі напівпустельні ґрунти, що бідні на гумус і часто містять гіпс та легкорозчинні солі у нижніх ґрунтових горизонтах.

У пустелях поширені сіро - бурі ґрунти, також засолені у середніх і нижніх горизонтах, вони поєднуються з рухливими пісками і солончаками, де солі накопичуються на поверхні.

На півночі помірного поясу виділяється помірний холодний, або бореальний, пояс, недостатньо забезпечений теплом. Відмінності у вологості у бореальному поясі незначні: скрізь зростають хвойні та мішані ліси тайгового типу. У південній півкулі він не виражений.

Бореальний пояс поділяється на тайгово-лісові та мерзлотно-тайгові біокліматичні області залежно від суворості зими і глибини промерзання ґрунтів.

Для тайгово-лісових областей характерні підзолисті та дерново - підзолисті ґрунти, що займають великі площі у межах Східноєвропейської рівнини, Західного Сибіру та у Канаді. Підзолисті ґрунти розвиваються в умовах постійного зволоження. У верхній частині профілю підзолистих ґрунтів під невеликим гумусовим горизонтом або лісовою підстилкою спостерігається білений підзолистий горизонт, збагачений кремнеземом, з якого вимиті оксиди алюмінію та заліза. Нижче розташовується коричнево-бурий горизонт вмивання, збагачений цими оксидами.

Підзолисті ґрунти чергуються з підзолисто - болотними та болотними, які мають верхній торфовий горизонт або складаються з торфу, перезволожені.

Мерзлотно-тайгові ґрунти поширені у найбільш холодних у зимовий час областях бореального поясу (Східний Сибір, райони Канади по межі з тундрою). Тут через глибоке охолодження ґрунтів та підстилаючих їх гірських порід у підгрунтовому шарі утворюється вічна, або багаторічна, мерзлота. Влітку ці ґрунти з поверхні відтаюють, у південних районах мерзлотно-тайгової області достатньо нагріваються.

Для полярних поясів Землі характерними є тундрові та арктичніґрунти, що формуються на місцях, не зайнятих льодовиками. Тундрові ґрунти утворюються під покривом чагарниково-мохової рослинності, мають невеликий торфовий горизонт, під яким залягає блакитно-сірий глейовий горизонт, збагачений закисними сполуками заліза, а на деякій глибині – шар багаторічної мерзлоти, який у зимовий час з’єднується з поверхневим промерзанням.

Арктичні ґрунти пов’язані з більш холодними і, як правило, більш сухими районами полярного поясу, де переважає розріджений трав’яний покрив. Вони мають малопотужний гумусовий горизонт, близьку від поверхні багаторічну мерзлоту і розбиті тріщинами від сильного охолодження.

Азональні ґрунти. До азональних ґрунтів відносять болотні та заплавні ґрунти, солончаки, солонці та інші.

Болотні ґрунти характерні для помірного та субарктичного кліматичного поясів, де є достатнє зволоження. Надлишок вологи перешкоджає проникненню повітря у грунт, рештки рослин розкладаються лише частково і відбувається накопичення торфу.

Заплавні ґрунти утворюються у заплавах річок і щорічно затоплюються повеневими та паводковими водами, що приносять мул, тому мають шарувату будову. Поширені вони у всіх кліматичних поясах.

Солончаки поширені у жарких областях. В результаті вивітрювання гірських порід у грунтах завжди утворюються солі. Але за умов вологого клімату вони вимиваються поверхневими і ґрунтовими водами, у пустелях же солі залишаються у грунті. За умови неглибокого залягання солоних ґрунтових вод у грунти додатково надходять солі з нижніх горизонтів кори вивітрювання. У природних умовах солончаки утворюються у зниженнях рельєфу.У своєму розвитку солончаки проходять декілька стадій: від слабого засолення (з вмістом солей менше 3г/л), коли грунти ще вкриті рослинністю, до сильно засолених грунтів, фактично позбавлених рослинного покриву.

Ґрунти є дуже важливою ланкою в різноманітних кругообігах, які наскрізь пронизують географічну оболонку.

В.А.Ковда і Б.Г. Розанов (1988) виділяють п’ять глобальних функцій ґрунту.

1. Ґрунт забезпечує існування життя на Землі. Майже всі живі організми суходолу одержують елементи мінерального живлення з ґрунту. Ґрунт є основою для закріплення вищих рослин, його населяють мікроорганізми, нижчі рослини, тваринні організми. Отже, ґрунт одночасно є наслідком і умовою існування життя. У цьому полягає діалектична єдність біосферних процесів.

2. Ґрунт є сферою взаємодії великого геологічного і малого біологічного кругообігу речовини на Землі. У ґрунті відбуваються процеси вивітрювання мінералів і гірських порід. Продукти вивітрювання частково виносяться атмосферними опадами в гідрографічну мережу, а звідти – до Світового океану, де вони утворюють осадові породи, які внаслідок тектонічних рухів можуть знову опинитися на поверхні Землі і зазнати вивітрювання. За такою схемою відбувається великий геологічний кругообіг речовин.

Одночасно водорозчинні елементи засвоюються з гранту рослинами і через ланцюг трофічних ланок знову повертаються в ґрунт. Так здійснюється малий біологічний кругообіг речовин.

3. Ґрунт здійснює регулювання біосферних процесів на Землі. Завдяки динамічному відтворенню родючості в ґрунті і на його поверхні підтримується висока насиченість живими організмами.

4. Ґрунт здійснює акумуляцію активної органічної речовини і хімічної енергії. Основною формою органічної частини ґрунту і носієм енергії є гумус. Акумульовані і ґрунті органічна маса і енергія економно витрачаються для підтримання життя і кругообігу речовин у природі.

5. Ґрунт регулює хімічний склад атмосфери і гідросфери. Фізичні, хімічні і біологічні процеси, які відбуваються в ґрунті (дихання живих організмів, «дихання ґрунту», міграція хімічних елементів), підтримують певний склад приземного шару атмосферного повітря та визначають хімічний склад континентальних вод.

Дата добавления: 2014-01-07