Участь тварин у грунтоутворенні

Грунтова фауна надзвичайно численна і різнома-
нітна. У процесах грунтоутворення беруть участь представники
таких типів тварин: найпростіші, черви, молюски, членистоногі і
ссавці. За розмірами грунтову фауну поділяють на чотири групи:
нано-, мікро-, мезо- і макрофауну. Кожна група тварин присто-
сована до певних умов життя, до певної взаємодії з навколишнім
середовищем. Загальні запаси зоомаси в грунтах щодо фітомаси
незначні — в середньому 1 — 2%.

Головною функцією тварин в біосфері і грунтоутворенні є спо-
живання, первинне і вторинне руйнування органічних речовин,
перерозподіл запасу енергії і перетворення її на теплову, меха-
нічну і хімічну. Важливе значення в цьому процесі належить тра-
воядним тваринам. Саме вони синтезують тваринну органічну ре-
човину — зоомасу. Травоядні тварини відкривають «харчовий лан-
цюг» організмів.

Серед тварин, що населяють грунт, переважають безхребетні.
Їх сумарна біомаса в 1000 разів перевищує загальну біомасу хре-
бетних. В грунтах живуть дощові черви, енхітреїди, кліщі, ного-
хвостки та ін. Поїдаючи рослинні рештки, вони значно приско-
рюють біологічний кругообіг речовин.

Серед безхребетних особливо важливу роль у грунтоутворенні
відіграють дощові черви. Вони поширені в грунтах різних грунто-
во-кліматичних зон. Їх кількість на 1 га грунту може досягати
кількох мільйонів особин.

Діяльність дощових червів в грунтоутворенні різноманітна, во-
ни утворюють у грунті густу мережу ходів, що поліпшує його фі-
зичні властивості: пористість, аерацію, вологоємкість. Продукти
життєдіяльності дощових червів — капроліти поліпшують струк-
турність грунту і підвищують водоміцність структурних агрегатів.
Грунт, багатий на дощових червів, має низьку кислотність, висо-
кий вміст гумусу та інші позитивні властивості. Підраховано, що
дощові черви перемішують весь поверхневий горизонт грунту за
50 років.

У грунтах живе значна кількість личинок різних комах, тер-
міти, мурашки та ін. Вони також інтенсивно перемішують грунто-
ву масу, утворюють в ній велику кількість ходів і цим самим по-
ліпшують водні і фізичні властивості грунту.

Серед хребетних тварин активну участь у процесах грунтоут-
ворення беруть степові гризуни (полівки, бабаки, кроти, ховрахи
та ін.). Вони будують глибокі нори і довгі ходи в грунті. Об’єм
грунту, який вони перемішують, досягає кількох сотень кубічних
метрів на 1 га. Інтенсивне перемішування грунтової маси земле-
рийними тваринами зумовлює не лише фізичні, а й глибокі хіміч-
ні зміни. Грунтова маса, винесена з глибини на поверхню, змінює
хімічний склад верхніх горизонтів грунту.

Розділ З
КЛІМАТ ЯК ФАКТОР ГРУНТОУТВОРЕННЯ

Клімат є один з основних факторів грунтоутворен-
ня і географічного поширення грунтів. Про різнобічний вплив йо-
го на грунтоутворення зазначав ще В. В. Докучаєв. Тепер відомо,
що клімат впливає на грунтоутворення як прямо (визначає гідро-
термічний режим грунту), так і опосередковано — через рослин-
ність, мікроорганізми і тварин.

Основними кліматичними факторами, які впливають на про-
цеси грунтоутворення, є сонячна радіація, атмосферні опади і ві-
тер.

3.1. ЗНАЧЕННЯ СОНЯЧНОЇ РАДІАЦІЇ
В ГРУНТОУТВОРЕННІ

Сонячне світло, яке приносить теплову енергію на
поверхню Земної кулі, є основним джерелом енергії для життя і
грунтоутворення.

Сонячна енергія, увібрана грунтом, витрачається на такі про-
цеси, як нагрівання, випаровування, транспірація, фотосинтез,
синтез гумусу тощо.

Теплові умови грунтоутворення на нашій планеті дуже різно-
манітні, але в загальних рисах вони зумовлені величинами ра-
діаційного балансу.

Величини радіаційного балансу корелюють з такими показни-
ками, як середньорічна температура і сума активних температур
(табл. 4).

Високі середньорічні температури (+32; +35 °С) характерні
для тропіків, найнижчі (—30; —35 °С) — для полярних областей.
Отже, різниця середньорічних температур на Землі досягає 60 —
70 °С.

Таблиця 4. Планетарні термічні пояси

Пояс	Середньорічна температура повітря, °С	Радіаційний баланс, кДж/(см^2 ·рік)	Сума активних темпера-тур, °С, за рік на півден-ній межі (в Північній півкулі) поясів
Полярний	– 23 — 15	21 — 42	400 — 500
Бореальний	– 4 + 4	42 — 84
Суббореальний	+ 10	84 — 210
Субтропічний	+ 15	210 — 252	6000 — 8000
Тропічний	+ 32	252 — 336	8000 — 10000

Сума активних температур використовується для агрономіч-
ної і грунтової оцінки територіального термічного режиму. Для
трав’янистої рослинності активними є температури вище +5°С,
для лісової — вище +10 °С.

З табл. 4 видно, що середньорічна температура, величина ра-
діаційного балансу і сума активних температур за рік збільшу-
ються від полярних областей до тропічних. Природно, що в цьому
ж напрямку збільшуються інтенсивність вивітрювання, синтез ор-
ганічної маси, активізується життєдіяльність тварин і мікроорга-
нізмів. У тому ж напрямку підвищується інтенсивність грунтоут-
ворюючих процесів: руйнування мінералів, розкладання органіч-
них решток, синтез гумусних кислот тощо. За високих середньо-
річних температур утворюється більше глинистих часток як про-
дукту інтенсивного вивітрювання.

Температура грунту впливає на швидкість хімічних реакцій.
Згідно з правилом Вант-Гоффа, при підвищенні температури на
10°С швидкість хімічних реакцій збільшується у 2—3 рази. Тому
в районах з високою середньорічною температурою геохімічні про-
цеси відбуваються значно швидше, ніж у широтах з холодним клі-
матом. Це зумовлює річну швидкість вивітрювання, формування
різних кір вивітрювання і, як наслідок, різноманітний хімічний
склад грунтів. Крім того, від температури залежить ступінь ди-
соціації хімічних сполук у водних розчинах. При підвищенні тем-
ператури від 0 до 50°С дисоціація збільшується у 8 разів.

Одним з елементарних процесів грунтоутворення є випарову-
вання грунтової вологи, який залежить від температури. Випаро-
вування зумовлює підвищення концентрації грунтового розчину і
випадання солей в осад, що спричинює утворення вторинних мі-
нералів і соленакопичення в грунтах.

Крім того, температура впливає на розчинення газів в грунто-
вому розчині, на швидкість коагуляції і пептизації та інші фізи-
ко-хімічні процеси.

3.2. ТЕПЛОВИЙ РЕЖИМ І ТЕПЛОВІ
ВЛАСТИВОСТІ ГРУНТУ

Швидкість і характер хімічних, біологічних і фі-
зико-хімічних процесів зумовлюються тепловим режимом грунту,
який сформувався на даній території.

Тепловим режимом грунту називають суму явищ надходження,
перенесення, акумуляції і віддачі тепла. Тепловий режим харак-
теризує тепловий стан грунту. Основним його показником є тем-
пература грунту. На формування теплового режиму грунту впли-
вають атмосферний клімат (приток сонячної радіації, умови зво-
ложення, континентальність тощо), рельєф, рослинність, сніговий
покрив і теплові властивості грунту.

Тепловими властивостями грунту називають сукупність власти-
востей, які зумовлюють здатність грунту поглинати і переміщувати
в своїй масі теплову енергію. До них належать: теплопоглинання,
теплоємкість і теплопровідність.

Теплопоглинальна (відбивальна) здатність— здатність грунту
поглинати (відбивати) променеву енергію Сонця. Вона виража-
ється відношенням кількості відбитої енергії до кількості енергії,
яка досягла поверхні грунту (альбедо, А, %). Чим менше альбедо,
тим більше поглинає грунт сонячної радіації. Альбедо залежить
від кольору, вологості, рослинного і снігового покриву, структур-
ного стану і вирівняності поверхні грунту. Темні вологі грунти
поглинають більше сонячної радіації, ніж світлі і сухі. Так, аль-
бедо вологого чорнозему становить 8, а сухого сірозему — 25—
30%.

Теплоємність — кількість тепла, потрібного для нагрівання 1 г
грунту (питома теплоємність) або 1 см³ грунту (об’ємна тепло-
ємність) на 1 °С. Теплоємність залежить від мінералогічного і ме-
ханічного складу грунту, вмісту органічних речовин, вологості і
пористості грунту. Найбільшу теплоємність мають вологі глинис-
ті грунти, оскільки вода і глинисті мінерали мають найбільшу теп-
лоємність серед інших компонентів грунту. Для нагрівання та-
ких грунтів потрібно багато тепла. Швидко нагріваються сухі
піщані грунти тому, що кварц і повітря мають низьку теплоєм-
ність.

Теплопровідність — здатність грунтової маси проводити теп-
ло. Вимірюється кількістю тепла, яке проходить за 1 сек через
1 см² грунту завдовжки 1 см. Найбільшу теплопровідність мають
кварцевий пісок і вода, найменшу — повітря і органічні речовини.
В середньому теплопровідність мінеральної частини в 100 разів
більша теплопровідності повітря і в 28 разів теплопровідності во-
ди. Тому пухкі грунти мають малу теплопровідність, а вологі —
велику.

Для характеристики теплового режиму грунту використовують
добовий і річний хід температури на певних глибинах, тепловий
баланс і глибину промерзання даного грунту.

Залежно від середньорічної температури і характеру промер-
зання грунту В. М. Дімо (1972) виділила 4 типи температурного
режиму грунтів: мерзлотний, тривало сезоннопромерзаючий, се-
зоннопромерзаючий і непромерзаючий.

Мерзлотні грунти характерні для територій з багаторічною
мерзлотою, їх середньорічна температура є мінусовою.

В тривало сезоннопромерзаючих грунтах переважають плюсові
середньорічні температури. Тривалість їх промерзання 5 місяців
і більше.

Сезоннопромерзаючі грунти мають плюсову середньорічну тем-
пературу. Тривалість їх промерзання не більше 5 місяців.

Непромерзаючі грунти мають плюсову середньорічну темпе-
ратуру профілю і не промерзають. Характерні для субтропічного і
тропічного поясів та для теплової південноєвропейської фації по-
мірного поясу.

У практиці землеробства широко застосовують прийоми регу-
лювання теплового режиму грунтів. Так, приток сонячного тепла
до поверхні грунту і його випромінювання регулюють шляхом
затінення рослинністю, мульчуванням, розпушенням, влаштуван-
ням утеплених грядок, гребенів, снігозатриманням тощо.

3.3. ВПЛИВ АТМОСФЕРНИХ ОПАДІВ
НА ГРУНТОУТВОРЕННЯ

Ефективний вплив тепла і світла на біологічні і
грунтоутворюючі процеси можливий лише при наявності достат-
ньої кількості вологи. Тому значення атмосферних опадів у грун-
тоутворенні дуже велике. На грунтоутворення певним чином впли-
ває як кількість, так і сезонний розподіл атмосферних опадів.

Атмосферні опади, які надходять у грунт, розчиняють міне-
ральні та органічні сполуки, переміщують їх в нижні горизонти
(вилуговують), переносять рухомі форми сполук і механічні част-
ки з підвищених елементів рельєфу на понижені. Ці процеси здій-
снюють води поверхневого і підземного стоків.

Під впливом атмосферних опадів відбуваються процеси гід-
ролізу первинних мінералів і формування вторинних глинистих
мінералів. Атмосферні опади приносять на поверхню грунту пи-
луваті частки, розчинені солі, кислоти, азот, аміак, CO₂, токсичні
сполуки. Волога атмосферних опадів утримується в порах і капі-
лярах грунту і використовується рослинами для синтезу органіч-
ної речовини, яка в майбутньому витрачається на поповнення за-
пасу гумусних речовин і є джерелом енергії і поживних речовин

для тварин і мікроорганізмів. Таким чином, атмосферні опади пря-
мо і опосередковано впливають на процеси гуміфікації.

Низхідний рух води врешті-решт формує генетичні горизонти
грунту — гумусний, елювіальний, ілювіальний та ін. Інтенсивний
стік атмосферних опадів спричинює водну ерозію грунтів.

Характер атмосферних опадів на даній території впливає на
термічний режим грунтів. Так, відсутність потужного снігового
покриву в районах з суворими зимами (Сибір, Центральна Азія)
призводить до глибокого промерзання і розтріскування грунту, на
значних територіях утворюється багаторічна мерзлота. Потужний
сніговий покрив утеплює грунт. Все це впливає на процеси грунто-
утворення і зумовлює особливості землеробства.

Ступінь зволоження грунтів зумовлює їх хімічний склад. В
аридних областях формуються грунти з високим вмістом карбо-
натів і водорозчинних солей, з низьким вмістом гумусу, з малою
ємкістю вбирання. В гумідних ландшафтах посилюється проми-
вання грунту, підвищується вміст гумусу, глинистих мінералів і
вбирна здатність грунту. В умовах перезволоження значно під-
вищується кислотність грунту, знижуються вміст гумусу і ємкість
вбирання.

3.4. СУКУПНИЙ ВПЛИВ АТМОСФЕРНИХ ОПАДІВ
І ТЕМПЕРАТУРИ НА ГРУНТОУТВОРЕННЯ

Раніше було висвітлено окремо вплив атмосфер-
них опадів і температури на грунтоутворення. Насправді ці фак-
тори тісно взаємопов’язані і діють сукупно. Тому, оцінюючи роль
клімату як фактора грунтоутворення, слід одночасно враховувати
вплив атмосферних опадів і температури. Вчені грунтознавці вже
давно шукали форму вираження сукупного впливу теплоти і опа-
дів на грунтоутворення. Над цим питанням працювали Г. М. Ви-
соцький, Б. Б. Полинов, Р. Лянг, Г. Ієнні, В. Р. Волобуєв та
інші.

Було запропоновано кілька варіантів вираження сукупного впли-
ву тепла і опадів, але вони не набули загального визнання.

Оригінальним підходом до вирішення цієї проблеми стала кон-
цепція гідротермічних рядів, яку розробив В. Р. Волобуєв (1956).
Він довів загальнопланетарний зв’язок між атмосферними опада-
ми, середньорічними температурами, радіаційним балансом, ви-
паровуванням і особливостями грунтового покриву. На основі ана-
лізу співвідношення цих факторів було встановлено гідротермічні
умови формування основних типів грунтів і виділено їх кліматич-
ні ареали (рис. 8).

За гідротермічними умовами грунти поділяють на дві катего-
рії.

 

Рис. 8. Кліматичні ареали основних типів грунтів світу і гідротермічна система
(за В. Р. Волобуєвим, 1956):

1 — піски пустинь; 2 — сіроземи: 3 — бурі грунти напівпустинь; 4 — каштанові грунти;
5 — каштанові грунти Африки; 6 — чорноземи; 7 — сірі лісові; 8 — підзолисті грунти; 9 —
бурі лісові; 10 — тундрові грунти; 11 — жовтоземи; 12 — червоноземи; 13 — коричневі грун-
ти сухих лісів і чагарників (Африка); 14 — чорні тропічні грунти; 15 — бурі грунти тро-
пічних напівпустинь; 16 — червоно-бурі грунти саван.

1. Грунти, в яких біологічні процеси пригнічені. Вони утво-
рились у регіонах з низьким зволоженням (500 мм за рік), але в
різних термічних поясах. До цієї категорії належать сіроземи пус-
тинь, каштанові і тундрові грунти.

2. Грунти, що утворилися у теплих і помірних тропічних ши-
ротах. Ця категорія грунтів сформувалась в обмежених термічних
умовах, але в широкому діапазоні кількості атмосферних опадів
(1000—5000 мм за рік). Це—бурі лісові грунти, жовтоземи суб-
тропіків і латеритні вологих тропіків.

На графіку позначено ряди зволоження (гідроряди) і терміч-
ні ряди. Гідроряди об’єднують грунти, які формуються в різних
термічних умовах, але в умовах майже однакового зволоження.
Терморяди, навпаки, об’єднують грунти, які формуються в умовах
різного зволоження, але в близьких термічних умовах. Всього по-
значено сім гідрорядів (пустинний (А), сіроземний (В), каштано-
рий (С), чорноземний (D), три підзолистих (Е, F, G)) і сім тер-
морядів (арктичний (І), субарктичний (II), помірно холодний

(IІІ), помірний (IV), помірно теплий (V), субтропічний (VI) і
тропічний (VII)).

Сумарний ефект сукупного впливу опадів і температури на
грунтоутворення дуже складний. Характер процесу грунтоутворен-
ня, крім того, залежить від поєднання гідротермічних умов з ре-
льєфом, геохімічним балансом речовин та іншими факторами.