Особенности живых организмов в почве. Почва как среда обитания
Почва — это живой организм, состоящий из бесчисленных микроскопических живых существ. Число и разнообразие живых микроорганизмов в почве неизмеримо. В 1 г. почвы содержатся миллиарды бактерий, грибков, водорослей и других организмов, а кроме того, великое множество дождевых червей, мокриц, многоножек, улиток и других почвенных организмов, которые в результате процесса обмена веществ перерабатывают отмершие белковые организмы и другие органические остатки в питательные вещества, доступные для усвоения растениями. Благодаря их деятельности в почве из исходного растительного и белкового материала образуется гумус, из которого в результате соединения с водой и кислородом высвобождаются питательные вещества для растений. Рыхлая структура почвы также достигается во многом благодаря деятельности
почвенных организмов, которые естественным образом перемешивают минеральные и органические вещества, вырабатывая новую обогащенную субстанцию. Это значительно повышает плодородие почвы. Изучением почвообитающих животных занимается специальная отрасль науки — почвенная зоология, сформировавшаяся лишь в нашем столетии. После того как специалисты разработали методы учета и фиксации животных, что связано со значительными техническими трудностями, глазам зоологов предстало целое царство существ, разнообразных по строению, образу жизни и своему значению в естественных процессах, происходящих в почве. По биологическому разнообразию животный мир почвы можно сравнить разве что с коралловыми рифами — классическим примером наиболее богатых и разнообразных природных сообществ на нашей планете.
Среди них и крупные беспозвоночные типа дождевых червей, и микроорганизмы, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Помимо мелких размеров (до 1 мм) большинство почвообитающих беспозвоночных животных имеет и незаметную окраску покровов тела, беловатую или серую, поэтому разглядеть их можно только после специальной обработки фиксаторами, под лупой или микроскопом. Микроорганизмы составляют основу животного населения почвы, биомасса которой достигает сотни центнеров на гектар. Если говорить о численности дождевых червей и других крупных беспозвоночных, то она измеряется десятками и сотнями на один квадратный метр, а численность мелких и микроскопических организмов достигает миллионов и миллиардов особей.
К примеру, простейшие и круглые черви (нематоды) с размером тела до 0,01 мм по своей физиологии — типично водные существа, способные дышать кислородом, растворенным в воде. Мельчайшие размеры позволяют им довольствоваться микроскопическими капельками влаги, заполняющей узкие почвенные полости. Там черви передвигаются, находят пищу, размножаются. При пересыхании почвы они способны длительное время находиться в неактивном состоянии, покрываясь снаружи плотной предохранительной оболочкой из застывающих выделений.
Из почвенных организмов покрупнее можно назвать почвенных клещей, ногохвосток, мелких червячков — ближайших родственников дождевых червей. Это уже настоящие сухопутные животные. Они дышат атмосферным кислородом, заселяют воздушные внутрипочвен-ные полости, корневые ходы, норы более крупных беспозвоночных. Мелкие размеры, гибкое
Почвенные организмы являются жизненно необходимым звеном в замкнутом цикле обмена веществ. Благодаря их жизнедеятельности все продукты органического происхождения разлагаются, перерабатываются и приобретают доступную для растений минеральную форму. Минеральные вещества, растворенные в воде, поступают из почвы к корням растений, и цикл начинается сначала
тело позволяют им использовать даже самые узкие промежутки между почвенными частицами и проникать в глубокие горизонты плотных суглинистых почв. Например, панцирные клещи уходят вглубь на 1,5-2 м. Для этих мелких почвенных обитателей почва также не плотная масса, а система ходов и полостей, соединенных между собой. Животные обитают на их стенках, как в пещерах. Переувлажнение почвы оказывается столь же неблагоприятным для ее обитателей, как и пересыхание. Хорошо различимы почвенные беспозвоночные с размерами тела крупнее 2 мм. Здесь можно встретить разнообразные группы червей, наземных моллюсков, ракообразных (мокрицы, бокоплавы), пауков, сенокосцев, лож-носкорпионов, многоножек, муравьев, термитов, личинок (жуков, двукрылых и перепончатокрылых насекомых), гусениц бабочек Дождевые черви и некоторые личинки насекомых имеют сильно развитую мускулатуру. Сокращая мышцы, они увеличивают диаметр своего тела и раздвигают почвенные частицы. Черви заглатывают землю, пропускают ее через свой кишечник и продвигаются при этом вперед, как бы «проедаясь» сквозь почву. Позади они оставляют свои экскременты с продуктами обмена и слизью, обильно выделяемой в полости кишечника. Этими слизистыми комочками черви покрывают поверхность хода, укрепляя его стенки, поэтому такие ходы долго сохраняются в почве.
А личинки насекомых имеют особые образования на конечностях, голове, иногда на спине, которыми они действуют, как лопатой. Например, у медведок передние ноги превращены в сильные орудия копания — они расширены, с зазубренными краями. Эти скребки способны рыхлить даже очень сухую почву. У личинок же
хрущей, роющих ходы на значительную глубину, орудием рыхления служат верхние челюсти, которые имеют вид треугольных пирамидок с зубчатой вершиной и с мощными гребнями по бокам. Личинка ударяет этими челюстями в почвенный комочек, разбивает его на мелкие частицы и подгребает их под себя. Другие крупные обитатели почвы живут в уже имеющихся полостях. Они отличаются, как правило, очень гибким тонким телом и могут проникать в очень узкие и извилистые ходы. Роющая деятельность животных имеет большое значение для почвы. Система ходов улучшает ее аэрацию, что благоприятствует росту корней и развитию аэробных микроби-альных процессов, связанных с гумификацией и минерализацией органического материала. Недаром Чарльз Дарвин писал, что задолго до того, как человек изобрел плуг, дождевые черви научились правильно и хорошо обрабатывать землю. Он посвятил им специальную книгу «Образование почвенного слоя дождевыми червями и наблюдения над образом жизни последних».
Основная роль почвенных организмов заключается в способности быстро перерабатывать растительные остатки, навоз, бытовые отходы, превращая их в высококачественное естественное органическое удобрение биогумус. Во многих странах, в том числе и в нашей, червей научились разводить на специальных фермах для получения органических удобрений. Оценить вклад невидимых тружеников почвы вуюрмировании ее структуры помогут следующие примеры. Так, муравьи, строящие почвенные гнезда, выбрасывают на поверхность из глубоких слоев почвы более тонны земли на 1 га. За 8-10 лет они перерабатывают практически весь заселенный ими горизонт. А пустынные мокрицы поднимают с глубины 50- 80 см на поверхность почву, обогащенную элементами минерального питания растений. Там, где находятся колонии этих мокриц, растительность более высокая и густая. Дождевые же черви способны перерабатывать в год до 110 т земли на 1 га.
Передвигаясь в земле и питаясь отмершими растительными остатками, животные перемешивают органические и минеральные частицы почвы. Затаскивая наземный опад в глубокие слои, они тем самым улучшают аэрацию этих слоев, способствуют активизации микро-биальных процессов, что приводит к обогащению почвы гумусом и питательными веществами. Именно животные своей деятельностью создают гумусовый горизонт и почвенную структуру.
Роль дождевых червей в биологической жизни почвы
Дождевые черви рыхлят почву, проникая в отличие от других почвенных организмов, способных проживать лишь в одном почвенном слое, в разные слои почвы. Через проделанные червями отверстия к корням растений проникают воздух и вода.
Дождевые черви способствуют обогащению почвы кислородом, что предотвращает процессы гниения органического материала
: Дождевые черви поглощают органические остатки, вместе с которыми в пищеварительный тракт попадают минеральные частицы, крупицы глины, почвенные водоросли, бактерии, микроорганизмы. Там этот разнородный материал перемешивается и перерабатывается, благодаря обменным процессам, дополняется выделениями кишечной микрофлоры червя, приобретая новое состояние, и затем в виде помета попадает в почву. Это качественно улучшает сосФауна лесных почв — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Двупарноногая многоножка
Фауна лесных почв — совокупность видов животных, для которых лесная почва является средой обитания, часть лесной фауны. Животных, обитающих в почве, в зависимости от размеров особей относят к следующим группам:
- макрофауна — в основном мелкие млекопитающие, в том числе землеройки, кроты.
- мезофауна — её представляют дождевые черви, многоножки, мокрицы, насекомые, их личинки.
- микрофауна — нематоды, энхитреиды, клещи, в основном панцирные клещи, ногохвостки и другие.
- нанофауна — это одноклеточные простейшие.
В любых лесах среди беспозвоночных почв преобладают сапрофаги, которые питаются лесным опадом, грибницей, гниющей древесиной. Для того, чтобы использовать в пищу растительные остатки, животные размельчают их, суммарная их поверхность увеличивается, что улучшает доступ микроорганизмов и действие атмосферных факторов.[1]
Разные представители в разной степени связаны с почвой:
- геобионты всегда находятся в почве;
- геофилы проходят в почве одну из стадий своей жизни: активную — питающуюся;
- геоксены используют почву только в качестве убежища.
Животные заселяют в основном верхние горизонты почвы до глубины 20—40 см. На глубоких чернозёмах байрачных лесов они проникают в несколько раз глубже [2].
Весьма велико значение почвенной фауны в процессе почвообразования. Все свойства почвы, в том числе её плодородие, зернистость структуры зависят от деятельности её населения. Фауна почв ускоряет гумификацию и минерализацию растительных остатков, перемешиванию слоев почвы, влияет на солевой состав и кислотность почвы, повышает её пористость, водопроницаемость и воздухопроницаемость. [3]
В смешанных и широколиственных лесах мезофауна почв очень богата, количество особей которой может достигать в них 200—300 представителей на 1 м2, а суммарная биомасса может составлять до 100 г на 1 м2. На равнинах Европейской части России для них характерны дождевые черви, а в горно-лесных бурозёмах преобладают кивсяки и другие двупарноногие многоножки, также мокрицы. Таёжная мезофауна почве не столь богата, как правило присутствует менее 100 особей на 1 м2, хотя личинки двукрылых время от времени встречаться в большом количестве. Самой многочисленной группой здесь являются панцирные клещи и другие мелкие членистоногие, местообитанием которых является всегда имеющаяся таёжная подстилка; в грубогумусных почвах их может быть до 1 млн. экземпляров на 1 м2, тем не менее суммарная биомасса беспозвоночных как правило не превышает 20 г.
В экваториальных влажнотропических лесах, влажностью воздуха всегда высока, почва всегда достаточно сильно затенена, имеются подходящие условия для влаголюбивых представителей почвенной фауны, например наземных пиявок, планарий. Паукообразные и термиты тоже являются обитателями этих мест. Основным местом распространения обитателей почвы является её поверхностный слой до глубины 5 см. Из-за быстрого разложения опада, избыточного увлажнения тяжёлых почв этих лесов численность их обитателей невысока.[1].
- Экология микроартропод лесных почв: сборник научных трудов / отв. ред. Н. М. Чернова. М.: Наука, 1988. 135 с.
Живые организмы в почве повышают плодородие
Почва — это среда обитания множества организмов, которые в совокупности образуют единую и цельную экосистему. Невидимые человеческим глазом обитатели почвы напрямую влияют на ее биологические, физические и химические свойства. Живые организмы получают в земле питание и убежище, при этом насыщая ее питательными компонентами и повышая плодородие.
Существа, обитающие в почве, называются педобионтами. Самыми многочисленными являются бактерии, грибки, водоросли и одноклеточные организмы, живущие в почвенных водах. Их совокупность — микрофлора — может весить более 20 тонн на гектар площади, а количество организмов в одном кубическом метре почвы достигает 10¹⁴. Микроорганизмы, перерабатывая отмершие растения, обогащают почву органическими веществами; многие из них способны фиксировать азот и делать его доступным для сельскохозяйственных культур.
Также из всего разнообразия живых организмов в почве выделяют нанофауну (простейшие, коловратки, нематоды), микрофауну (клещи и некоторые насекомые), мезофауну (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви) и макрофауну (млекопитающие, например кроты).
Тонны организмов присутствуют в почве, но даже в благоприятные для развития периоды многие из них имеют очень низкую активность или даже неактивны. Активность организмов зависит от биотических и абиотических факторов, климатических условий, рН, а также присутствия определенных растений.
Живые организмы в почве способствуют накоплению и разложению органических остатков на простые легкоусвояемые растениями вещества, влияют на минерализацию азота и серы в почве, улучшают структуру земли и ее способность удерживать воду.
Минерализация азота
Микроорганизмы играют решающую роль в процессе преобразования органического азота в доступные для растений соединения — нитраты и аммиак. Несмотря на сложившееся у потребителей мнение о том, что «нитраты — это зло», эти соединения очень важны для роста растений, особенно во время наращивания вегетационной массы перед цветением и образования фруктов или семян.
Азот в почве присутствует преимущественно в виде органических соединений (растительных остатков и гумуса). Он также входит в состав самих микроорганизмов, которые в процессе жизнедеятельности разлагают органику. Бактерии, грибки и актиномицеты усваивают необходимые для жизни и развития минералы, а другие образовавшиеся в процессе вещества становятся доступными для поглощения растениями.
Тут стоит отметить, что в аэробных условиях минерализация азотсодержащих органических веществ протекает с образованием аминокислот, которые, в свою очередь, минерализуются до Nh4, Н20 и С02. Если же из-за нехватки кислорода в почве процесс происходит в анаэробных условиях, в ходе минерализации также образуются альдегиды, спирты, кетоны, сероводород, метан и другие токсичные вещества. Они угнетают рост сельскохозяйственных растений и в итоге негативно сказываются на урожайности.
Таким образом, развитие микроорганизмов в почве и успешная минерализации азота возможны только при наличии тепла, при хорошем притоке воздуха, достаточной влажности почвы и присутствии в почве основании для нейтрализации образующейся азотной кислоты.
На кислых подзолистых почвах процесс образования неорганического азота протекает слабее из-за отрицательного влияния кислотности почвы. В этом случае помочь процессу может известкование полей.
Также нитрификацию подавляет сильный недостаток и избыток влаги. Нитраты отличаются большой подвижностью: в условиях избыточного увлажнения эти вещества вымываются из почвы, а при испарении поднимаются с влагой к поверхности почвы. Кроме того, при избытке воды в почве накапливается значительное количество аммиачного азота, содержание которого в этих случаях может доходить до 20 мг и больше на килограмм почвы.
Что идет на пользу микрофлоре почвы?
Почва является самой сложной гетерогенной средой. Взаимодействия между биотическими и абиотическими факторами настолько сложны, что изменение или даже доминирование определенных видов организмов, живущих в почве, выявить и спрогнозировать очень сложно.
Севооборот и тщательное планирование внесения удобрений помогают поддерживать устойчивость почвы и создавать в ней условия, благоприятные для минерализации азота. Применение свежего органического вещества (навоза) обеспечит надлежащее питание, улучшит структуру почвы и помогает удерживать воду.
Хотя в кислых почвах высвобождается больше органических веществ, их преобразование в доступные для растений формы и другие почвенные процессы замедляются. Потому на землях с высокой кислотностью рекомендуется постепенно повышать рН до уровня более 5. При этом нужно помнить, что чрезмерное использование извести и других удобрений может быть агрессивным для микроорганизмов.
Анализы грибов и бактерий в почве
Изучить в лабораторных условиях внутрипочвенные процессы и, в частности, трансформацию азота достаточно сложно. Из всех известных сред обитания микроорганизмов почва является самой нестабильной: в течение вегетационного периода в ней могут значительно меняться влажность, кислотность, содержание кислорода и питательных веществ, численность и видовое разнообразие микроорганизмов.
Тем не менее, с помощью современных технологий можно получить точное представление о почвенных процессах. Так, голландская компания Eurofins Agro — один из мировых лидеров по лабораторным анализам в сельском хозяйстве — исследует потенциальную азотную минерализацию в почве и параметр BFI (наличие грибов и бактерий в почве).
Самой передовой технологией анализа почв является NIRS — спектроскопия ближнего инфракрасного излучения. При NIRS-исследовании на образец оказывается воздействие ближним инфракрасным излучением. Современное оборудование за несколько секунд измеряет, волны какой длины отражаются от исследуемого материала, а какой — поглощаются. Полученный спектр содержит точную информацию о составе образца.
Результаты анализа NIRS калибруются с помощью классического метода определения BFI. Он представляет собой анаэробный инкубационный тест, измеряющий потенциальный минерализуемый азот (PMN). Это доля органического азота, которая при определенных условиях может быть преобразована в доступные для растений формы. Образцы почвы погружаются в воду на неделю, в них создается анаэробная среда. Анаэробные микроорганизмы за это время разлагают все органические остатки и мертвые аэробные организмы, высвобождая минеральный азот. Уровни неорганического азота до и после погружения сравниваются, и в конечном итоге высчитывается BFI.
Среды обитания организмов. Знакомство с организмами различных сред обитания
Вашему вниманию предлагается урок на тему «Среды обитания организмов. Знакомство с организмами сред обитания». Увлекательный рассказ погрузит вас в мир живых клеток. В ходе урока вы сможете узнать, какие среды обитания организмов находятся на нашей планете, познакомитесь с представителями живых организмов этих сред.
Жизнь протекает на большом пространстве разнообразной поверхности земного шара.
Биосфера – это оболочка Земли, где существуют живые организмы.
Биосфера включает в себя:
— Нижняя часть атмосферы (воздушная оболочка Земли)
— Гидросфера (водная оболочка Земли)
— Верхняя часть литосферы (твердая оболочка Земли)
Каждая из этих оболочек Земли имеет особые условия, создающие разные среды жизни. Различными условиями сред жизни порождается многообразие форм живых организмов.
Среды жизни на Земле. Рис. 1.
Рис. 1. Среды жизни на Земле
Выделяют следующие среды обитания на нашей планете:
— Водную
— Наземно-воздушную (рис. 2)
— Почвенную
— Организменную.
Рис. 2. Наземно-воздушная среда обитания
Жизнь в каждой среде имеет свои особенности. В наземно-воздушной среде достаточно кислорода и солнечного света. Но часто не хватает влаги. В связи с этим растения и животные засушливых мест обитания имеют специальные приспособления для добывания, запасания и экономичного расходования воды. В наземно-воздушной среде бывают значительные изменения температуры, особенно в районах с холодной зимой. В этих районах в течение года заметно меняется вся жизнь организма. Осенний листопад, отлет перелет птиц в теплые края, смена шерсти у зверей на более густую и теплую — все это приспособление живых существ к сезонным изменениям в природе. Для животных, обитающих в любой среде, важная проблема – это передвижение. В наземно-воздушной среде можно передвигаться по Земле и по воздуху. И животные этим пользуются. Ноги одних приспособлены к бегу: страус, гепард, зебра. Других – к прыжкам: кенгуру, тушканчик. Из каждых 100 обитающих в этой среде животных 75 умеют летать. Это большинство насекомых, птиц и некоторые звери, например, летучая мышь. (Рис. 3).
Рис. 3. Летучая мышь
Чемпион по скорости полета среди птиц – стриж. 120 км/ч – обычная для него скорость. Птички колибри взмахивают крыльями до 70 раз в секунду. Скорость полета у разных насекомых такова: у златоглазки – 2 км/ч, у комнатной мухи – 7 км/ч, у майского жука – 11 км/ч, у шмеля – 18 км/ч, а у бабочки-бражника – 54 км/ч. Наши летучие мыши невелики ростом. Но их родственники крыланы достигают в размахе крыльев 170 см.
Крупные кенгуру совершают прыжки до 9 метров.
Птиц от всех других существ отличает способность летать. К полету приспособлено все тело птицы. (Рис. 4). Передние конечности птиц превращены в крылья. Так что птицы стали двуногими. Оперенное крыло намного более приспособлено к полету, чем летательная перепонка летучих мышей. Поврежденное оперение крыла быстро восстанавливается. Удлинение крыла достигается за счет удлинения перьев, а не костей. Длинные тонкие кости летающих позвоночных могут легко ломаться.
Рис. 4. Скелет голубя
Как приспособление для полета на грудине птиц развился костный киль. Это опора для костных летательных мышц. Некоторые современные птицы лишены киля, но одновременно они утратили способность летать. Все лишние тяжести в строении птиц, мешающие полету, природа постаралась устранить. Максимальный вес всех крупных летающих птиц достигает 15-16 кг. А у нелетающих, например страусов, он может превышать 150 кг. Кости птиц в процессе эволюции становились полыми и легкими. При этом они сохранили прочность.
Первые птицы имели зубы, но затем тяжелая зубная система полностью исчезла. У птиц появился роговой клюв. Вообще полет – несравненно более скоростной способ передвижения, чем бег или плавание в воде. Но затраты энергии примерно вдвое выше, чем при беге и в 50 раз выше чем при плавании. Поэтому птицы должны поглощать довольно много пищи.
Полет, может быть:
— Машущий
— Парящий
Парящий полет в совершенстве освоили хищные птицы. (Рис. 5). Они используют теплые потоки воздуха, поднимающиеся от нагретой земли.
Рис. 5. Белоголовый сип
Рыбы и ракообразные дышат жабрами. Это специальные органы, которые извлекают из воды растворенный в ней кислород, необходимый для дыхания.
Лягушка, находясь под водой, дышит кожей. Освоившие воду млекопитающие дышат легкими, им необходимо периодически подниматься к поверхности воды для вдоха.
Подобным образом ведут себя и водные жуки, только у них, как и у других насекомых, не легкие, а особые дыхательные трубочки – трахеи.
Рис. 6. Форель
Одни организмы (форель) могут жить только в богатой кислородом воде. (Рис. 6). Сазан, карась, линь выдерживают недостаток кислорода. Зимой, когда многие водоемы скованы льдом, может наступить замор рыб, т. е. массовая гибель их от удушья. Чтобы кислород поступал в воду, во льду прорубают лунки. В водной среде меньше света, чем в наземно-воздушной. В океанах и морях на глубине 200 метров – царство сумерек, а еще ниже – вечная тьма. Соответственно, водные растения встречаются лишь там, где достаточно света. Глубже могут жить только животные. Глубоководные животные питаются падающими из верхних слоев мертвыми останками различных морских обитателей.
Особенность многих морских животных – это приспособление для плавания. У рыб, дельфинов и китов – это плавники. (Рис. 7), у тюленей и моржей – ласты. (Рис. 8). У бобров, выдр, водоплавающих птиц есть перепонки между пальцами. У жука плавунца есть плавательные ножки, похожие на весла.
Рис. 7. Дельфин
Рис. 8. Морж
Рис. 9. Почва
В водной среде воды всегда достаточно. Температура здесь меняется меньше, чем температура воздуха, а вот кислорода зачастую не хватает.
Почвенная среда — дом для множества бактерий и простейших. (Рис. 9). Здесь же располагаются грибницы грибов, корни растений. Заселили почву и самые разные животные: черви, насекомые, приспособленные к рытью звери, например, кроты. Обитатели почвы находят в ней необходимые для них условия: воздух, воду, пищу, минеральные соли. В почве меньше кислорода и больше углекислого газа, чем на свежем воздухе. А воды здесь бывает слишком много. Температура в почвенной среде более ровная, чем на поверхности. Свет в почву не проникает. Поэтому населяющие её животные обычно имеют очень маленькие глаза или вовсе лишены органов зрения. Выручает их обоняние и осязание.
Образование почвы началось только с появлением на Земле живых существ. С тех пор в течение миллионов лет идет непрерывный процесс её образования. Твердые горные породы в природе постоянно разрушаются. Получается рыхлый слой, состоящий из мелких камешков, песка, глины. В нем почти нет питательных веществ, необходимых для растений. Но все же неприхотливые растения и лишайники селятся здесь. Из их остатков под воздействием бактерий образуется перегной. Теперь в почве могут поселиться растения. Отмирая, они также дают перегной. Так постепенно почва превращается в среду для обитания. В почве селятся различные животные. Они повышают ее плодородие. Таким образом, почва не может появиться без живых существ. В то же время и растениям и животным необходима почва. Поэтому в природе все взаимосвязано.
1 см почвы образуется в природе за 250-300 лет, 20 см – за 5-6 тыс лет. Вот почему нельзя допускать разрушение и уничтожение почвы. Там, где люди уничтожили растения, почву размывает вода, выдувает сильный ветер. Почва многого боится, например, ядохимикатов. Если их вносить больше нормы, они накапливаются в ней, загрязняя её. В результате гибнут черви, микробы, бактерии, без которых почва теряет плодородие. Если в почву вносится слишком много удобрения или её слишком обильно поливают, в ней накапливается избыток солей. А это вредно для растений и для всего живого. Чтобы защитить почву, на полях необходимо сажать лесные полосы, правильно распахивать на склонах, а зимой проводить снегозадержание.
Рис. 10. Крот
Крот от рождения до смерти живет под землей, света белого не видит. Как землекоп, он не знает себе равных. (Рис. 10). Всё у него для рытья приспособлено наилучшим образом. Мех короткий и гладкий, чтобы не цепляться за землю. Глазки у крота крохотные, с маковое зернышко. Веки их плотно закрывают, когда это необходимо, а у некоторых кротов глаза и вовсе заросли кожей. Передние лапы у крота – настоящие лопаты. Кости на них плоские, а кисть вывернута так, чтобы удобней было рыть землю перед собой и отгребать её назад. За день он прорывает 20 новых ходов. Подземные лабиринты кротов могут простираться на огромные расстояния. Ходы у крота двух видов:
— Гнездовые, в которых он отдыхает.
— Кормовые, они располагаются недалеко от поверхности.
Чуткое обоняние подсказывает кроту, в каком направлении копать.
Строение тела крота, цокора и слепыша говорит о том, что все они обитатели почвенной среды. Передние ноги у крота и цокора – главный инструмент для рытья. Они плоские, как лопаты, с очень большими когтями. А у слепыша ноги обычные. Он вгрызается в почву мощными передними зубами. Тело у всех этих зверьков овальное, компактное, для более удобного перемещения по подземным ходам.
Эту среду обитания освоили в основном паразитические черви, такие как аскариды, паразитирующие в тонком кишечнике человека. (Рис. 11). У паразитов нет недостатка в пище. Правда, их жизненное пространство ограничено организмом хозяина.
Рис. 11. Аскариды
Ленточные черви (ремнец, цепень) – высокоспециализированные паразиты, обитающие в кишечнике человека и животных. Тело свиного цепня в длину достигает 3 м. На головке у этого червя есть присоски и крючья для закрепления в организме хозяина. Среди круглых червей наиболее известными паразитами является человеческая аскарида и острицы. Длина самцов человеческой аскариды – 15–25 см, а самок – 20–40 см. Аскариды очень плодовиты: каждая самка откладывает до 200 тыс. яиц…
Список рекомендованной литературы
1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. – 8-е изд. – М.: Просвещение, 1992. – 240 с.: ил.
2. Бахчиева О.А., Ключникова Н.М., Пятунина С.К. и др. Природоведение 5. – М.: Учебная литература.
3. Еськов К.Ю. и др. Природоведение 5 / Под ред. Вахрушева А.А. – М.: Баласс.
Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Энциклопедия Вокруг света (Источник).
2. Географический справоч
Роль организмов почвы
Роль живых организмов в почве
Живые организмы и почва — неразрывные звенья единой и цельной экосистемы — биогеоценоза. Живые организмы почвы находят здесь и убежище, и питание. В свою очередь, именно обитатели почвы снабжают ее органическими компонентами, без которых почва не имела бы такого важнейшего качества как плодородность.
Фауна почв имеет свое особое наименование — педобионты. К педобионтам относятся не только животные и беспозвоночные, но и микроорганизмы почвы.
Население почвы весьма обширно — в одном кубическом метре грунта могут содержаться миллионы живых организмов.
Почва как среда обитания
Значительное содержание растений в почве создает питательную среду для огромного числа насекомых, которые, в свою очередь, становятся добычей для кротов и других подземных животных. Насекомые почвы представлены значительным количеством разнообразных видов.
Почва как среда жизни неоднородна. Для различных видов существ она предоставляет разнообразные условия обитания. Например, наличие воды в почве создает особую систему миниатюрных водоемов, в которых проживают нематоды, коловратки, различные простейшие.
Категории почвенной фауны
Другая категория почвенной жизни — микрофауна. Это существа размером в 2-3 мм. В эту категорию попадают преимущественно членистоногие, не обладающие способностью к рытью ходов — они пользуются существующими грунтовыми полостями.
Более крупные размеры имеют представители мезофауны — личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и др. — от 2 мм до 20 мм. Данные представители способны самостоятельно прорывать себе ходы в грунте.
Самые большие из постоянных обитателей почвы включены в категорию «мегафауна» (другое название — макрофауна). В основном это млекопитающие из категории активных землероев — кроты, слепыши, цокоры и т. д.
Существует еще группа животных, которые не являются постоянными обитателями почвы, но при этом некоторую часть жизни проводят в подземных убежищах. Это такие норные животные как суслики, кролики, тушканчики, барсуки, лисы и другие.
Почва и черви
Наиболее важную роль в процессе образования биогумуса, обеспечивающего плодородность почвы, играют дождевые черви. Продвигаясь в толще грунта, они заглатывают земляные элементы вместе с органическими частицами, пропуская через свою пищеварительную систему.
В результате такой переработки дождевыми червями утилизируется огромное количество органических отходов и производится снабжение почвы гумусом.
Другая очень существенная роль дождевых червей — разрыхление почвы, благодаря чему улучшается ее влагопроницаемость и снабжение воздухом.
Дождевые черви, несмотря на свои малые размеры, выполняют грандиозный объем работ. Например, на участке размером в 1 гектар за год дождевые черви перерабатывают более ста тонн земли.
Микрофлора почвы
Водоросли, грибки, бактерии — неизменные обитатели почвы. Большинство бактериальных и грибковых культур выполняют важнейшую функцию почвы — разложение органических частиц на простые компоненты, необходимые для обеспечения плодородия. По сути, это элементы «пищеварительного аппарата» почвы.
Почвенные организмы
Основная роль почвенных организмов заключается в способности быстро перерабатывать растительные остатки, навоз, бытовые отходы, превращая их в высококачественное естественное органическое удобрение биогумус. Во многих странах, в том числе и в нашей, червей научились разводить на специальных фермах для получения органических удобрений.
Оценить вклад невидимых тружеников почвы в формировании ее структуры помогут следующие примеры. Так, муравьи, строящие почвенные гнезда, выбрасывают на поверхность из глубоких слоев почвы более тонны земли на 1 га. За 8-10 лет они перерабатывают практически весь заселенный ими горизонт. А пустынные мокрицы поднимают с глубины 5080 см на поверхность почву, обогащенную элементами минерального питания растений. Там, где находятся колонии этих мокриц, растительность более высокая и густая. Дождевые же черви способны перерабатывать в год до 110т земли на 1 га. Передвигаясь в земле и питаясь отмершими растительными остатками, животные перемешивают органические и минеральные частицы почвы. Затаскивая наземный опад в глубокие слои, они тем самым улучшают аэрацию этих слоев, способствуют активизации микро-биальных процессов, что приводит к обогащению почвы гумусом и питательными веществами. Именно животные своей деятельностью создают гумусовый горизонт и почвенную структуру.
Роль дождевых червей в биологической жизни почвы
* Дождевые черви рыхлят почву, проникая в отличие от других почвенных организмов, способных проживать лишь в одном почвенном слое, в разные слои почвы. Через проделанные червями отверстия к корням растений проникают воздух и вода.
* Дождевые черви способствуют обогащению почвы кислородом, что предотвращает процессы гниения органического материала.
* Дождевые черви поглощают органические остатки, вместе с которыми в пищеварительный тракт попадают минеральные частицы, крупицы глины, почвенные водоросли, бактерии, микроорганизмы.
Там этот разнородный материал перемешивается и перерабатывается, благодаря обменным процессам, дополняется выделениями кишечной микрофлоры червя, приобретая новое состояние, и затем в виде помета попадает в почву. Это качественно улучшает состав почвы и придает ей склеенную комковатую структуру.
Человек научился обрабатывать почву, удобрять ее и получать высокие урожаи. Заменяет ли это деятельность почвенных организмов? В какой-то степени да. Но при интенсивном землепользовании современными методами, при перегрузке почвы химикатами (минеральные удобрения, пестициды, стимуляторы роста), при частых нарушениях ее поверхностного слоя и уплотнении его сельскохозяйственными машинами возникают глубокие нарушения естественных процессов, которые ведут к постепенной деградации почвы, снижению ее плодородия. Завышенные количества минеральных удобрений отравляют землю и убивают ее биологическую жизнь. Химобработки уничтожают в почве не только вредителей, но и полезных животных. Для восстановления этого ущерба требуются годы. Сегодня, в период экологизации нашего мышления, стоит задуматься и над тем, какими критериями оценивать ущерб, нанесенный урожаю. До сих пор было принято считать только потери от вредителей. Но давайте же посчитаем и потери, нанесенные самой почве от гибели почвообразователей.
Для сохранения почвы, этого уникального природного ресурса Земли, способного к самовосстановлению своего плодородия, необходимо прежде всего сохранить ее животный мир.
Почвенные организмы, почвообразователи делают то, что пока не может делать человек со своей мощной техникой. Они нуждаются в стабильной среде. Им необходимы кислород в системе проделанных ходов и запас органических остатков, убежища и ходы, которые не нарушаются человеком. Разумное ведение хозяйства, щадящие методы обработки почвы и максимальный отказ от химических средств защиты растений означают создание условий для сохранения живого биомира почвы — залога ее плодородия.
4.3.2. Обитатели почвы. Общая экология
4.3.2. Обитатели почвы
Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда. Для микроорганизмов особое значение имеет огромная суммарная поверхность почвенных частиц, так как на них адсорбируется подавляющая часть микробного населения. Сложность почвенной среды создает большое разнообразие условий для самых разных функциональных групп: аэробов и анаэробов, потребителей органических и минеральных соединений. Для распределения микроорганизмов в почве характерна мелкая очаговость, поскольку даже на протяжении нескольких миллиметров могут сменяться разные экологические зоны.
Для мелких почвенных животных (рис. 52, 53), которых объединяют под названием микрофауна (простейшие, коловратки, тихоходки, нематоды и др.), почва – это система микроводоемов. По существу, это водные организмы. Они живут в почвенных порах, заполненных гравитационной или капиллярной водой, а часть жизни могут, как и микроорганизмы, находиться в адсорбированном состоянии на поверхности частиц в тонких прослойках пленочной влаги. Многие из этих видов обитают и в обычных водоемах. Однако почвенные формы намного мельче пресноводных и, кроме того, отличаются способностью долго находиться в инцистированном состоянии, пережидая неблагоприятные периоды. В то время как пресноводные амебы имеют размеры 50-100 мкм, почвенные – всего 10–15. Особенно мелки представители жгутиковых, нередко всего 2–5 мкм. Почвенные инфузории также имеют карликовые размеры и к тому же могут сильно менять форму тела.
Рис. 52. Раковинные амебы, питающиеся бактериями на разлагающихся листьях лесной подстилки
Рис. 53. Микрофауна почвы (по W. Dunger, 1974):
1–4– жгутиковые; 5–8 – голые амебы; 9-10 – раковинные амебы; 11–13 – инфузории; 14–16 – круглые черви; 17–18 – коловратки; 19–20 – тихоходки
Для дышащих воздухом несколько более крупных животных почва предстает как система мелких пещер. Таких животных объединяют под названием мезофауна (рис. 54). Размеры представителей мезофауны почв – от десятых долей до 2–3 мм. К этой группе относятся в основном членистоногие: многочисленные группы клещей, первичнобескрылые насекомые (коллемболы, протуры, двухвостки), мелкие виды крылатых насекомых, многоножки симфилы и др. У них нет специальных приспособлений к рытью. Они ползают по стенкам почвенных полостей при помощи конечностей или червеобразно извиваясь. Насыщенный водяными парами почвенный воздух позволяет дышать через покровы. Многие виды не имеют трахейной системы. Такие животные очень чувствительны к высыханию. Основным средством спасения от колебания влажности воздуха для них является передвижение вглубь. Но возможность миграции по почвенным полостям вглубь ограничивается быстрым уменьшением диаметра пор, поэтому передвижения по скважинам почвы доступны только самым мелким видам. Более крупные представители мезофауны обладают некоторыми приспособлениями, позволяющими переносить временное снижение влажности почвенного воздуха: защитными чешуйками на теле, частичной непроницаемостью покровов, сплошным толстостенным панцирем с эпикутикулой в сочетании с примитивной трахейной системой, обеспечивающей дыхание.
Рис. 54. Мезофауна почв (no W. Danger, 1974):
1– лжескориион; 2 – гама новый клеш; 3–4 панцирные клещи; 5 – многоножка пауроиода; 6 – личинка комара-хирономиды; 7 – жук из сем. Ptiliidae; 8–9 коллемболы
Периоды затопления почвы водой представители мезофауны переживают в пузырьках воздуха. Воздух задерживается вокруг тела животных благодаря их несмачивающимся покровам, снабженным к тому же волосками, чешуйками и т. п. Пузырек воздуха служит для мелкого животного своеобразной «физической жаброй». Дыхание осуществляется за счет кислорода, диффундирующего в воздушную прослойку из окружающей воды.
Представители микро– и мезофауны способны переносить зимнее промерзание почвы, так как большинство видов не может уходить вниз из слоев, подвергающихся воздействию отрицательных температур.
Более крупных почвенных животных, с размерами тела от 2 до 20 мм, называют представителями макрофауны (рис. 55). Это личинки насекомых, многоножки, энхитреиды, дождевые черви и др. Для них почва – плотная среда, оказывающая значительное механическое сопротивление при движении. Эти относительно крупные формы передвигаются в почве либо расширяя естественные скважины путем раздвигания почвенных частиц, либо роя новые ходы. Оба способа передвижения накладывают отпечаток на внешнее строение животных.
Рис. 55. Макрофауна почв (no W. Danger, 1974):
1– дождевой червь; 2 – мокрица; 3 – губоногая многоножка; 4 – двупарнононогая многоножка; 5 – личинка жужелицы; 6 – личинка щелкуна; 7 – медведка; 8 – личинка хруща
Возможность двигаться по тонким скважинам, почти не прибегая к рытью, присуща только видам, которые имеют тело с малым поперечным сечением, способное сильно изгибаться в извилистых ходах (многоножки – костянки и геофилы). Раздвигая частицы почвы за счет давления стенок тела, передвигаются дождевые черви, личинки комаров-долгоножек и др. Зафиксировав задний конец, они утончают и удлиняют передний, проникая в узкие почвенные щели, затем закрепляют переднюю часть тела и увеличивают его диаметр. При этом в расширенном участке за счет работы мышц создается сильное гидравлическое давление несжимающейся внутриполостной жидкости: у червей – содержимого целомических мешочков, а у типулид – гемолимфы. Давление передается через стенки тела на почву, и таким образом животное расширяет скважину. При этом сзади остается открытый ход, что грозит увеличением испарения и преследованием хищников. У многих видов развиты приспособления к экологически более выгодному типу передвижения в почве – рытью с закупориванием за собой хода. Рытье осуществляется разрыхлением и отгребанием почвенных частиц. Личинки разных насекомых используют для этого передний конец головы, мандибулы и передние конечности, расширенные и укрепленные толстым слоем хитина, шипами и выростами. На заднем конце тела развиваются приспособления для прочной фиксации – выдвигающиеся подпорки, зубцы, крючья. Для закрывания хода на последних сегментах у ряда видов имеется специальная вдавленная площадка, обрамленная хитиновыми бортиками или зубцами, своего рода тачка. Подобные площадки образуются на задней части надкрылий и у жуков-короедов, которые тоже используют их для закупоривания ходов буровой мукой. Закрывая за собой ход, животные – обитатели почвы постоянно находятся в замкнутой камере, насыщенной испарениями собственного тела.
Газообмен большинства видов этой экологической группы осуществляется при помощи специализированных органов дыхания, но наряду с этим дополняется газообменом через покровы. Возможно даже исключительно кожное дыхание, например у дождевых червей, энхитреид.
Роющие животные могут уходить из слоев, где возникает неблагоприятная обстановка. В засуху и к зиме они концентрируются в более глубоких слоях, обычно в нескольких десятках сантиметров от поверхности.
Мегафауна почв – это крупные землерои, в основном из числа млекопитающих. Ряд видов проводит в почве всю жизнь (слепыши, слепушонки, цокоры, кроты Евразии, златокроты
Африки, сумчатые кроты Австралии и др.). Они прокладывают в почве целые системы ходов и нор. Внешний облик и анатомические особенности этих животных отражают их приспособленность к роющему подземному образу жизни. У них недоразвиты глаза, компактное, вальковатое тело с короткой шеей, короткий густой мех, сильные копательные конечности с крепкими когтями. Слепыши и слепушонки разрыхляют землю резцами. К мегафауне почвы следует отнести и крупных олигохет, в особенности представителей семейства Megascolecidae, обитающих в тропиках и Южном полушарии. Самый крупный из них австралийский Megascolides australis достигает в длину 2,5 и даже 3 м.
Кроме постоянных обитателей почвы, среди крупных животных можно выделить большую экологическую группу обитателей нор (суслики, сурки, тушканчики, кролики, барсуки и т. п.). Они кормятся на поверхности, но размножаются, зимуют, отдыхают, спасаются от опасности в почве. Целый ряд других животных использует их норы, находя в них благоприятный микроклимат и укрытие от врагов. Норники обладают чертами строения, характерными для наземных животных, но имеют ряд приспособлений, связанных с роющим образом жизни. Например, у барсуков длинные когти и сильная мускулатура на передних конечностях, узкая голова, небольшие ушные раковины. У кроликов по сравнению с зайцами, не роющими нор, заметно укорочены уши и задние ноги, более прочный череп, сильнее развиты кости и мускулатура предплечий и т. п.
По целому ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между водной и наземной. С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность его водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие солей и органических веществ в почвенных растворах, возможность двигаться в трех измерениях.
С воздушной средой почву сближают наличие почвенного воздуха, угроза иссушения в верхних горизонтах, довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев.
Промежуточные экологические свойства почвы как среды обитания животных позволяют предполагать, что почва играла особую роль в эволюции животного мира. Для многих групп, в частности членистоногих, почва послужила средой, через которую первоначально водные обитатели смогли перейти к наземному образу жизни и завоевать сушу. Этот путь эволюции членистоногих доказан трудами М. С. Гилярова (1912–1985).
Данный текст является ознакомительным фрагментом.Читать книгу целиком
Поделитесь на страничкеСледующая глава >