Біологічні фактори ґрунтоутворення

 

Процес ґрунтоутворення починається з моменту поселення живих організмів на гірській породі. Вони засвоюють елементи літосфери, воду і елементи атмосфери, включають їх у метаболізм і повертають у грунт в інших формах і співвідношеннях. Отже, в результаті життєдіяльності організмів виникають малий біологічний кругообіг речовин, а також ґрунтові цикли кругообігу цілого ряду хімічних елементів (C, O, H, N, P, S та ін.).

Життєдіяльність всіх організмів, що населяють грунт (мікроорганізми, рослини, тварини), та продукти їх життєдіяльності здійснюють найважливіші елементарні процеси ґрунтоутворення – синтез і розкладання органічної речовини, руйнування і новоутворення мінералів, перерозподіл і акумуляцію речовин тощо. Все це визначає загальний хід процесу ґрунтоутворення і формування родючості ґрунту.

Грунт одночасно населяють представники всіх чотирьох царств живої природи – прокаріоти, гриби, рослини, тварини. Проте функції організмів кожного царства в ґрунтоутворенні різні.

Мікроорганізми, які населяють грунт, дуже різноманітні за складом і за характером біологічної діяльності. Тому їх роль у формуванні ґрунтів надзвичайно складна і різноманітна. Мікроорганізми існують на Землі мільярд років, вони є найстародавнішими ґрунтоутворювачами, бо з'явились на землі задовго до появи вищих рослин і тварин. Крім ґрунтоутворення їх діяльність значною мірою визначає властивості осадових порід, склад атмосфери і природних вод, геохімічну історію багатьох елементів (C, O, H, N, P, S та ін.). В біосфері вони здійснюють такі процеси, як фіксація атмосферного азоту, окислення аміаку і сірководню, відновлення сульфатів і нітратів, акумуляцію сполук заліза і марганцю, синтез в ґрунтах біологічно активних речовин – ферментів, вітамінів, амінокислот тощо. Мікроорганізми беруть безпосередньо участь в руйнуванні мінералів і гірських порід в процесі біологічного вивітрювання.

Проте основною функцією мікроорганізмів в ґрунтоутворенні є розкладання органічних решток рослинного і тваринного походження до гумусоутворення і повної мінералізації.

Основна маса мікроорганізмів зосереджена в горизонті поширення кореневих систем на глибині 10-20 см. Їх чисельність в 1г ґрунту десятки і сотні мільйонів штук. Загальна маса мікроорганізмів орного горизонту (25-30см) становить 10 т/га. Високородючі окультурені ґрунти містять найбільше мікроорганізмів.

У процесі ґрунтоутворення беруть участь бактерії, водорості, лишайники, амеби, мікронематоди, джгутикові, війчасті, гриби і актиноміцети. Є дані про присутність в ґрунтах неклітинних форм мікроорганізмів (вірусів, бактеріофагів).

Вищі рослини. Ознайомлення з роллю мікроорганізмів у ґрунтоутворенні свідчить про те, що вони самі по собі ще не створюють грунт. Формування ґрунту можливе лише при поселенні на материнській породі продуцентів органічної речовини. Такими продуцентами на Земній кулі є вищі рослини. Саме цим організмам і належить провідна роль у процесах ґрунтоутворення. Відмерлі рештки вищих рослин, перетворені мікроорганізмами і тваринами, становлять основну масу органічної частини ґрунту. Отже, зелені рослини – основне джерело органічних речовин для ґрунтоутворення.

Зелені рослини суші щороку продукують близько 5.3×10¹¹ т біомаси. Частина цієї біомаси у вигляді відмерлих решток коренів і надземних органів щорічно надходить у грунт. Кількість біологічної маси, яка надходить у грунт, залежить від типу рослинності і кліматичних умов. Частина рослинного опаду розкладається мікроорганізмами, а друга частина накопичується у вигляді лісової підстилки і степової повсті.

Засвоєння хімічних елементів ґрунту корінням вищих рослин, синтез органічних речовин, повернення їх у грунт і розкладання їх мікроорганізмами є основними ланками біологічного кругообігу речовин. З раніше зазначеного видно, що зелені рослини – основний агент біологічного кругообігу, а грунт виступає його ареною. В цьому полягає друга функція рослин як ґрунтоутворювачів.

У процесі життєдіяльності рослини здійснюють біогенну міграцію хімічних елементів в системі грунт-рослина-грунт. При цьому значна частина зольних елементів, а також азоту акумулюється у верхньому горизонті грунту. В цьому разі рослини виступають як концентратори хімічних елементів.Це третя функція рослин у ґрунтоутворенні.

Тварини. У процесах ґрунтоутворення беруть участь представники таких типів тварин: найпростіші, черви, молюски, членистоногі і ссавці. За розмірами ґрунтову фауну поділяють на чотири групи: нано-, мікро-, мезо- і макрофауну. Кожна група тварин пристосована до певних умов життя, до певної взаємодії з навколишнім середовищем. Загальні запаси зоомаси в ґрунтах щодо фітомаси незначні – в середньому 1-2%.

Головною функцією тварин в біосфері і ґрунтоутворенні є споживання, первинне і вторинне руйнування органічних речовин, перерозподіл запасу енергії і перетворення її на теплову, механічну і хімічну.

Серед тварин, що населяють грунт, переважають безхребетні. Їх сумарна біомаса в 1000 разів перевищує загальну біомасу хребетних. В ґрунтах живуть дощові черви, енхітреїди, кліщі, ногохвостки та ін. Поїдаючи рослинні рештки, вони значно прискорюють біологічний кругообіг речовин.

Серед безхребетних особливо важливу роль у ґрунтоутворенні відіграють дощові черви. Вони поширені в ґрунтах різних ґрунтово-кліматичних зон. Їх кількість на 1 га ґрунту може досягати кількох мільйонів особин.

Діяльність дощових червів в ґрунтоутворенні різноманітна, вони утворюють у ґрунті густу мережу ходів, що поліпшує його фізичні властивості: пористість, аерацію, вологоємкість. Продукти життєдіяльності дощових червів – капроліти поліпшують структурність ґрунту і підвищують водоміцність структурних агрегатів. Грунт, багатий на дощових червів, має низьку кислотність, високий вміст гумусу та інші позитивні властивості. Підраховано, що дощові черви перемішують весь поверхневий горизонт ґрунту за 50 років.

У ґрунтах живе значна кількість личинок різних комах, терміти, мурашки та ін. Вони також інтенсивно перемішують ґрунтову масу, утворюють в ній велику кількість ходів і цим самим поліпшують водні і фізичні властивості ґрунту.

Серед хребетних тварин активну участь у процесах ґрунтоутворення беруть степові гризуни (полівки, бабаки, кроти, ховрахи та ін.). Вони будують глибокі нори і довгі ходи в ґрунті. Об'єм ґрунту, який вони перемішують, досягає кількох сотень кубічних метрів на 1 га. Інтенсивне перемішування ґрунтової маси землерийними тваринами зумовлює не лише фізичні, а й глибокі хімічні зміни. Ґрунтова маса, внесена з глибин на поверхню, змінює хімічний склад верхніх горизонтів ґрунту.