Процеси та еволюція ґрунтів. Вплив діяльності людини на ґрунт

І. Літосфера. Основні види порушень складу та деформації літосфери.

ІІ. Природні ресурси та їх класифікація. Земельні, водні біологічні та мінеральні ресурси Землі в умовах НТП (науково-технічний прогрес).

Процеси та еволюція ґрунтів. Вплив діяльності людини на ґрунт.

Ґрунти та педосфера. Вчення В.В. Докучаєва про ґрунти.

І. Літосфера. Основні види порушень складу та деформації літосфери.

Лекція 5

Разобщение дыхания и фосфорилирования

Некоторые химические вещества могут переносить протоны или другие ионы из межмембранного пространства через мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы. В результате этого исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это явление называют разобщением дыхания и фосфорилирования. В результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается. В этом случае скорость окисления NADH и FADH₂ возрастает, возрастает и количество поглощённого кислорода, но энергия выделяется в виде теплоты, и коэффициент Р/О резко снижается. Как правило, разобщители - липофильные вещества, легко проходящие через липидный слой мембраны (2,4-динитрофенол, дикумарол, билирубин, тироксин).

Ґрунти та педосфера. Вчення В.В. Докучаєва про ґрунти.

3.14. Літосфера – це тверда поверхнева оболонка Землі. Життя у літосфері концентрується тільки у поверхневому шарі земної кори – у ґрунті. В.І. Вернадський характеризує ґрунт як біокистякове тіло, яке одночасно складається із живих та неживих тіл.

До складу літосфери входить суходіл, який займає 29,2 % (148 млн.км²) поверхні Землі і включає ґрунти різної категорії та корисні копалини на поверхні й у надрах. Близько 10 % суші займають льодовики (Антарктида, Гренландія та ін.). Сільськогосподарськими угіддями зайнято 33,1 % поверхні Землі, 30,1 – лісами і 36,8 % – площі припадає на гори, тундру, болота, пустелі, промислові об'єкти та населені пункти. Загальна площа орних земель становить близько 1,5 млрд. га (приблизно 11 % площі суші).

Нині на кожного мешканця планети припадає близько 0,4 га орної землі. Оскільки чисельність населення Землі постійно збільшується, то ця кількість невпинно зменшується.

3.26. Забруднення літосфери відбувається як природним шляхом, так і в результаті антропогенної діяльності. Під впливом природних процесів, які відбуваються в космосі на земній корі і супроводжуються стихійними лихами (падіння метеоритів, землетруси, буревії, повені та ін.), руйнуються природні ландшафти, господарські будівлі, знищуються сільськогосподарські угіддя тощо. В результаті у величезній кількості гинуть представники флори і фауни, руйнуються господарські об'єкти, що призводить до значних матеріальних втрат.

Відходи, що утворюються внаслідок антропогенної діяльності, умовно поділяються на три категорії: промислові, сільськогосподарські і побутові.

Зростання чисельності населення Землі призводить до зростання споживання енергетичних та інших матеріальних природних ресурсів.

Особливо вражають обсяги видобутку мінеральних ресурсів. Наприклад, у 80-х роках з надр планети видобувалося понад 8·10¹⁰ т сировини. В цілому світі внаслідок гірничодобувних і земляних робіт на поверхню землі щороку виноситься близько 5 км³ породи. Це приблизно втричі менше від того, що вносять в океан усі ріки нашої планети. За останні 500 років з надр вилучено близько 50 млрд. т вуглецю, 2 млрд. т заліза та багато інших мінеральних ресурсів. Нині на кожного жителя Землі припадає лише 20 т видобутої за рік сировини. При цьому використовується лише 2-6 % видобутого, а решта надходить у відвали, захаращуючи землі, які могли б бути використані в сільськогосподарському виробництві.

Природні ресурси розподіляються на вичерпні (поновлювальні та непоновлювальні) та невичерпані.

До невичерпаних ресурсів відносяться такі нестача яких не відчувається зараз та не передбачається у доступному для огляду майбутньому.

Вичерпані (поновлювальні) ресурси – це ресурси, які знаходяться у межах біосферного колообігу речовин, спроможні до самовідновлення (за строки, які співставленні з термінами господарської діяльності людини).

Згідно з такою класифікацією ґрунтові ресурси можуть бути віднесеними до вичерпаних непоновлювальних ресурсів тому що утворення родючого шару ґрунту відбувається протягом декількох століть.

Процес виробництва рослинної сільськогосподарської продукції відбувається на межі та за участю трьох природних середовищ: літосфери, точніше її родючої частини – педосфери, гідросфери та атмосфери. Він ґрунтується на спроможності рослин у використанні сонячної радіації для синтезу з вуглецю, води та мінеральних елементів усіх органічних речовин, що необхідні для життя.

Ґрунт – це самостійне природне тіло, яке утворилося з поверхневих шарів гірських порід під сукупним впливом тварин, рослин, мікроорганізмів, клімату, води, рельєфу місцевості, часу, діяльності людини.

Товщина ґрунтового покриву становить від 15-20 см до 2-3 м. В.І. Вернадський називає ґрунт “біокосним” тілом і “благородною іржею”, оскільки він є результатом дії живої і неживої природи; безліч видів живих організмів частину або все своє життя проводять у ґрунті, розпушуючи його та удобрюючи. Це мікроорганізми, найпростіші, черви, вищі тварини, зокрема риючі. Ґрунт не лише живить, а й утримує рослини.

Найважливіша особливість ґрунту – родючість, тобто забезпечення рослин усім необхідним для їх росту і розвитку.

3.27. Родючість ґрунтів визначається:

- щільністю;

- материнською породою;

- вмістом гумусу;

- концентрацією біогенних макро- і мікроелементів;

- тепловим режимом;

- хімічним складом ґрунтового повітря;

- багатством живої речовини;

- відсутністю забрудників, шкідників та збудників захворювань рослин.

3.28. Функції ґрунтів:

- утримання рослин та забезпечення їх живлення;

- зв’язування та утримання багатьох хімічних елементів;

- мінералізація органічних решток;

- формування стоку та хімічного складу вод на суші;

- місце проживання численних видів тварин;

- учасник колообігу хімічних елементів;

- гуміфікація – перетворення опаду рослин, решток мертвих рослин і тварин детритофагами (організми, що живляться мертвими або частково розкладеними органічними речовинами водного середовища) і редуцентами (що залучають у колообіг речовин рештки відмерлих рослин і тварин);

- руйнування біологічно активних шкідливих речовин;

- нейтралізація алелопатично (взаємовплив вищих рослин за допомогою виділення в навколишнє середовище біологічно активних речовин) активних інгібіторів (речовина, що виділяється даним організмом і сповільнює розвиток інших особин того самого виду або ін. видів), що полегшує існування рослин в екосистемах;

- утворення складних біоценозів з рослинами і тваринами.

Глобальні та екологічні функції ґрунтів і ґрунтового покриву Землі:

- забезпечення функції життя (акумулюють елементи живлення, воду, створюють умови для вкорінення рослин, життя тварин);

- забезпечення взаємодії великого геологічного і малого біотичного колообігів речовин;

- регулювання хімічного складу атмосфери і природних вод;

- регулювання інтенсивності біосферних процесів;

- накопичення гумусу і зв’язаної з ним енергії;

- захист літосфери від інтенсивного руйнування гірських порід під дією екзогенних (зовнішніх) чинників;

- ґрунт – незамінний природний ресурс.

Великий російський вчений В.В. Докучаєв писав:

“Мне предстояло решить, … что вообще следует называть почвой…”

У роботі “К учению о зонах природы” він писав: “ почва есть такое же самостоятельное естественно историческое тело, как любое растение, любое животное, как любой минерал, … Это естественно историческое тело, должно изучать прежде всего как таковое, не преследуя каких-либо утилитарных прикладных целей, … оно есть результат, функция совокупной деятельности следующих агентов-почвообразователей: климата данной местности, её растительных и животных организмов, рельефа и возраста страны или абсолютной её высоты, наконец, подпочвы (т.е. грунтовых материнских пород). Как всякое естественно историческое тело, почва имеет свое прошлое, свою жизнь генезис (зміна)”.

3.30. Причини втрат ґрунтів

Розорювання: перетворили великі рівнини у США у пустелю; те ж саме сталося і після освоєння цілини у 50-х роках у Казахстані.

Перевипасання спричинює знищення трав’янистого покриву подальшу ерозію, неможливість відновлення родючості внаслідок втрати гумусу. В Ісландії вівці перетворили місцевість на кам’янисту пустелю.

Зниження лісистості сприяє вимиванню поживних речовин з ґрунту (зокрема, сполук нітрогену приблизно в 45 разів), втраті вологості, затопленню низинних місцевостей, посиленню водної та вітрової ерозії ґрунтів, спустелюванню.

Зрошення в посушливих місцевостях часто зумовлює вимивання солей з глибин у верхні горизонти ґрунту і засолення внаслідок швидкого випаровування води.

Ерозія ґрунтів – це процес руйнування ґрунтового покриву і знесення його часточок потоками води (водна ерозія) або вітром (вітрова ерозія), яка посилюється внаслідок господарської діяльності людини. Пилові бурі переносять повітряними потоками мільйони тонн родючого ґрунту на сотні і навіть тисячі кілометрів.

Підкислення ґрунтів – це зниження їх pH, pH – водневий показник pH = - lg C_H+; C_H+ – концентрація іонів водню моль/дм³, спричинене забрудненням хімічними сполуками, що мають кислотний характер. Основними причинами підкислення ґрунтів, несприятливим для більшості видів сільськогосподарських культур є:

- винесення з глибоких шарів сульфідів під час видобутку корисних копалин відкритим способом та окиснення їх на поверхні до сульфатів і сульфатної кислоти;

- випадання кислот (H₂SO₃, H₂SO₄, HNO₃ та ін.) з атмосферними опадами;

- вимивання речовин, що мають кислотний характер, із звалищ відходів, шламонакопичувачів.

Заболочування і втрата земель для потреб землеробства, що відбувається внаслідок:

- нераціонального поливу угідь (зараз застосовуються аеродинамічні інформації для контролю за станом підтоплених земель, відслідкування та прогнозування розвитку процесів підтоплення (рис. 1));

Рис. 1. Поверхностное затопление noдoвыx понижений в Херсонской области.

- заповнення водою відпрацьованих кар’єрів і перетворення їх на каскад озер чи боліт;

- інфільтрації вод з великих водосховищ у прилеглі землі (приклад: центральна частина м.Ржищева, рис. 2-3);

- затоплення великих територій під час будівництва ГЕС.

Рис. 2 – Схема розташування спостережних свердловин

(територія підтоплення м.Ржищів)

Слід зазначити, що на захищаємих територіях від затоплення та підтоплення внаслідок будівництва дніпровських водосховищ, постійно виконуються моніторингові дослідження, а також дослідження динаміки рівнів ґрунтових вод і атмосферних опадів на об’єктах, що захищаються (рис. 2-6), фіксуються дані з динаміки водозабору підземних вод і об’єми перекачки води в водосховища (рис. 7).

Такі дані свідчать про щорічні великі обсяги робіт і витрати на підтримку нормативного режиму ґрунтових вод на захищаємих територіях.

Рис. 3.

	Рис. 4.

Рис. 5.

Осушування боліт. Болота – це унікальні екосистеми з неповторним розмаїттям видів рослин і тварин. Вони мають неоціненне екологічне значення:

- формують стік річок і клімат навколишніх територій;

- регулюють вологість, температуру, радіоактивний фон;

- поглинають і утримують забруднювальні речовини (органічні сполуки, зокрема пестициди, важкі метали, радіонукліди);

- є джерелом кисню (в усьому світі болота дають практично стільки ж кисню, як і ліси – 1,6·10⁸ т);

- на болотах ростуть численні лікарські та ягідні рослини;

- живуть водоплавні птахи, бобри, видри та інші численні види, багато з яких перебувають під охороною;

- запобігають замуленню річок затримуючи продукти розпаду;

- є джерелом торфу, який має здатність поглинати воду, чим підтримує водний баланс, адсорбувати пил, хімічні та бактеріологічні забруднення, тобто діє як очисник, є цінною хімічною сировиною, меліорантом, паливом місцевого значення.

Спустелювання – зниження біологічної продуктивності природних екосистем, яке поділяють на два види:

аридне спустелювання – деградація пустельних та напівпустельних територій, куди входять знеліснення, ерозія, засолення, тощо.

арктичне спустелювання характерне для тундрових і лісотундрових екосистем навколо Південно-Льодовитого океану.

Значна кількість земель виходить із сільськогосподарського вжитку внаслідок розростання міст (урбанізації), яке відбувається в усьому світі.

Забруднення ґрунтів відбувається мінеральними добривами, нафтопродуктами, важкими металами, радіонуклідами, пестицидами.

Деформація літосфери відбувається внаслідок: підтоплення, зсувів, осідання та інше.

Через порушення, які постійно відбуваються в природній рівновазі, а також впливу техногенних факторів, наприклад, на території Харківської області спостерігається стійке підтоплення значних територій. Як наслідок, маємо непоодинокі факти проявів зсувів в містах, населених пунктах, промислових, аграрних та інших зонах.

У світовому вимірі Україну вважають країною помірних за проявом метеорологічних, гідрогеологічних та інших природних процесів [1]. Однак, за даними [2], протягом 6 років – з 30.01.1997-го по 01.01.2002 рік – на території України виникло 100 надзвичайних ситуацій (НС) геологічного характеру. Найбільша кількість припадає на 1998 рік (42 НС геологічного характеру), в 1997 році виникло 20 НС, в 1999-му - 18 НС, в 2000-му - 6 НС, в 2001-му - 7 НС, в 2002-му - 6 НС.

Найбільша кількість НС геологічного характеру, що виникли протягом 1997-2002 років, припадає саме на зсуви (65%) і підтоплення (17 %).

Необхідно зазначити, що міста і селища Харківської області мають значну враженість зсувами (рис. 8, 9).

Непоодинокі наслідки проявів процесів підтоплення, як одного з головних факторів розвитку та активізації екзогенних геологічних процесів (ЕГП), що постійно відбуваються на території Харківської області, призвели до втрати міцності верхнього шару порід. Як наслідок, відбувається практично суцільна активізація зсувів. Прикладом в даному разі може слугувати Куп'янськ, інакше кажучи – критична ситуація навколо нього. В межах Куп'янського району Харківської області є ділянки, де збільшення рівня ґрунтових вод практично досягло поверхні землі і, відповідно, склалися умови несумісні з життєдіяльністю людей, як у санітарному відношенні, так і безпеки взагалі.

Якщо вчасно не вжити запобіжних заходів, то на зазначеній території і далі будуть спостерігатися: розвиток підтоплення, активізація зсувів, засолення та приведення не в придатний стан ґрунтів, руйнування будинків та споруд, виникнення масових епідемій через неякісну воду.

Рис. 8

Рис. 9

Дата добавления: 2014-01-07