С этими животными мы знакомы с детства. Живут они в почве, у нас под ногами: ленивые дождевые черви, неуклюжие личинки, юркие сороконожки появляются на свет из рассыпающихся под лопатой земляных комков. Нередко мы брезгливо отбрасываем их в сторону или немедленно уничтожаем как вредителей огородных растений. Сколько этих существ населяют почву и кто они - друзья или враги?
Изучением почвообитающих животных занимается специальная отрасль науки - почвенная зоология, сформировавшаяся лишь в прошлом столетии. После того как специалисты разработали методы учета и фиксации этих 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.
Здесь и Гулливеры, вроде дождевых червей , и лилипуты, которых 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. Лилипуты 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 1 м 2 , а мелких форм - сотнями тысяч и даже миллионами особей. Вот, к примеру, простейшие и круглые черви (нематоды) , с размерами тела до одной сотой миллиметра. По своей физиологии это - типично водные существа, способные дышать кислородом, растворенным в воде. Мельчайшие размеры позволяют таким животным довольствоваться микроскопическими капельками влаги, заполняющей узкие почвенный полости. Там они передвигаются, находят пищу, размножаются. При пересыхании почвы эти существа способны длительное время находиться в неактивном состоянии, покрываясь снаружи плотной предохранительной оболочкой из застывающих выделений.
Из лилипутов покрупнее можно назвать почвенных клещей, ногохвосток, мелких червячков - ближайших родственников дождевых червей. Это уже настоящие сухопутные животные. Они дышат атмосферным кислородом, заселяют воздушные внутрипочвенные полости, корневые ходы, норы более крупных беспозвоночных. Мелкие размеры, гибкое 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 мы встречаемся с разнообразными группами червей, наземных моллюсков, ракообразных (мокрицы, бокоплавы), пауками, сенокосцами, ложноскорпионами, многоножками, муравьями, термитами, личинками (жуков, двукрылых и перепончатокрылых насекомых), гусеницами бабочек. К обитателям подземного царства принадлежат и некоторые виды позвоночных животных, живущих в норах и питающихся почвенными беспозвоночными или корешками растений. Это - всем известные кроты, суслики, и др. Для них почвенные ходы слишком малы, поэтому великанам и пришлось обзаводиться специальными приспособлениями для передвижения в плотном субстрате.
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, скребком или кайлом. Например, у передние ноги превращены в сильно специализированные 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 микробиальных 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».
В последние годы появляется много публикаций об этих животных, способных быстро перерабатывать растительные остатки, навоз, бытовые отходы, превращая их в высококачественное «биогумус ». Во многих странах, в том числе и в нашей, червей научились разводить на специальных фермах для получения органических удобрений и как источник кормового белка для рыб и птицы.
Оценить вклад невидимых организмов 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, обитающие в Средней Азии, 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. Это на наших подмосковных дерново-подзолистых почвах.
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 микробиальных процессов, что приводит к обогащению почвы гумусом и питательными веществами. Именно животные своей деятельностью создают гумусовый горизонт и почвенную структуру.
Человек научился , удобрять ее и получать высокие урожаи. Заменяет ли это деятельность животных? 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 уплотнения его сельскохозяйственными машинами возникают глубокие нарушения естественных процессов, которые ведут к постепенной деградации почвы, снижению ее плодородия. Завышенные количества минеральных удобрений отравляют землю и ухудшают качество сельскохозяйственной продукции.
Химобработки уничтожают в почве не только вредителей, но и полезных животных. Для восстановления этого ущерба требуются годы. Сегодня, в период экологизации нашей экономики и 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. Маленькие видимые и невидимые труженики делают то, что пока не может делать человек со своей мощной техникой. Охранять их нужно не только в заповедниках и национальных парках, но и на землях, используемых человеком. Животные нуждаются в стабильной среде. Им необходимы кислород в системе проделанных ходов и запас органических остатков, убежища, которые не нарушаются человеком, где животные выводят потомство, находят укрытие от холода и засухи. А мы старательно убираем с грядок остатки корешков и стеблей, утаптываем землю вокруг грядок, вносим минеральные удобрения, которые резко изменяют состав почвенного раствора. Разумное ведение сельского хозяйства, в том числе и приусадебного - это еще и создание подходящих условий для сохранения животного мира почвы - залога ее Семь лет назад на своем садовом участке, подверженном водной эрозии, я перешел на дерново-перегнойную систему содержания почвы. Участок расположен на Волжском косогоре с уклоном 30-50°...
Общая характеристика.
Почва - является продуктом жизнедеятельности организмов, включая и микроорганизмы, как современных, так и принадлежащих "былым биосферам". Почва - важнейший компонент любой экологической системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ, в свою очередь составляющих основу пищевых цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы Земли, ее биосферу. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется наличием и состоянием земельных ресурсов, плодородием почв.
Между тем, за историческое время на нашей планете было утрачено до 20 млн. км2 земель сельскохозяйственного назначения. На каждого жителя Земли нынче приходится в среднем всего 0,35-0,37 га, тогда как в 70-х годах эта величина составляла 0,45-0,50 га. Если современная ситуация не изменится, то через столетие, при таких темпах потерь, общая площадь угодий, пригодных для земледелия сократится с 3,2 до 1 млрд. га.
В.В. Докучаевым было выявлено 5 главных почвообразующих факторов:
· климат;
· материнская порода (геологическая основа);
· топография (рельеф);
· живые организмы;
В настоящее время еще одним фактором почвообразования можно назвать деятельности человека.
Почвообразование начинается с первичной сукцессии, проявляющейся в физическом и химическом выветривании, ведущем к разрыхлению с поверхности материнских горных пород, таких как базальты, гнейсы, граниты, известняки, песчаники, сланцы. Этот слой выветривания постепенно заселяется микроорганизмами и лишайниками, которые преобразуют субстрат и обогащают его органическими веществами. В результате деятельности лишайников в первичной почве накапливаются важнейшие элементы питания растений, такие как фосфор, кальций, калий и другие. На этой первичной почве теперь могут поселиться растения и сформировать растительные сообщества, определяющие лицо биогеоценоза.
Постепенно в процесс почвообразования вовлекаются более глубокие слои земли. Поэтому большинство почв имеет более или менее выраженный слоистый профиль, разделяемый на почвенные горизонты. В почве поселяется комплекс почвенных организмов - эдафон : бактерии, грибы, насекомые, черви и роющие животные. Эдафон и растения участвуют в образовании почвенного детрита, который через свой организм пропускают детритофаги - черви и личинки насекомых.
Например, дождевые черви на гектаре земли за год перерабатывают около 50 т почвы.
При разложении растительного детрита образуются гуминовые вещества - слабые органические гуминовые и фульвокислоты - основа почвенного гумуса. Его содержание обеспечивает структурность почвы и доступность растениям минеральных элементов питания. Мощность богатого гумусом слоя определяет плодородие почвы.
В состав почвы входят 4 важных структурных компонента:
· минеральная основа (50-60% общего состава почвы);
· органическое вещество (до 10%);
· воздух (15-20%);
· вода (25-35%).
Минеральная основа – неорганический компонент, образовавшийся из материнской породы в результате ее выветривания. Минеральные фрагменты различны по размерам (от валунов до песчинок и мельчайших частиц глины). Это скелетный материал почвы. Его разделяют на коллоидные частицы (меньше 1 мкм), мелкий грунт (меньше 2 мм) и крупные фрагменты. Механические и химические свойства почвы определяются мелкими частицами.
Структура почвы определяется относительным содержанием в ней песка и глины. Наиболее благоприятна для роста растений почва, содержащая песок и глину в равном количестве.
В почве, как правило, выделяют 3 основных горизонта, различающихся по механическим и химическим свойствам:
· Верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт (А), в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз.
· Горизонт вымывания или иллювиальный (В), где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества.
· Материнскую породу или горизонт (С), материал, который преобразуется в почву.
В пределах каждого слоя выделяют более дробные горизонты, различающиеся по своим свойствам.
Основными свойствами почвы как экологической среды являются ее физическая структура, механический и химический состав, кислотность, окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв. На Земле по распространенности ведущее положение занимают пять типологических групп почв:
- почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы , характеризующиеся богатством минерального состава и большой подвижностью органики;
- плодородные почвы саванн и степей - черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем;
- скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к различным климатическим зонам;
- относительно бедные почвы лесов умеренного пояса - подзолистые, дерново-подзолистые, бурые и серые лесные почвы ;
- мерзлотные почвы, обычно маломощные, подзолистые, болотные , глеевые , обедненные минеральными солями со слабо развитым гумусовым слоем.
По берегам рек встречаются пойменные почвы;
Отдельной группой стоят засоленные почвы: солончаки, солонцы,и т.д. на которые приходится 25 % почв.
Солончаки – почвы постоянно сильно увлажненные солеными водами вплоть до поверхности, например, вокруг горько-соленых озер. Летом поверхность солончаков высыхает, покрываясь коркой соли.
Солонцы – с поверхность не засолены, верхний слой выщелоченный, бесструктурный. Нижние горизонты уплотнены, насыщены ионами натрия, при высыхании растрескиваются на столбы, глыбы. Водный режим нестабильный – весной – застаивание влаги, летом – сильное пересыхание.Солончаковые
Соланчаковатые солонцы
Солонцеватые почвы (слабо засоленные)
Органическое вещество почвы.
Каждому типу почв соответствует определенный растительный, животный мир и совокупность бактерий – эдафон. Отмирающие или отмершие организмы накапливаются на поверхности и внутри почвы, образуя органическое вещество почвы, называемое гумусом . Процесс гумификации начинается с разрушения и измельчения органической массы позвоночными животными, а затем преобразуется грибами и бактериями. К таким животным относятся фитофаги , питающиеся тканями живых растений, сапрофаги , потребляющие мертвые вещества растений, некрофаги , питающиеся трупами животных, копрофаги , уничтожающие экскременты животных. Все они составляют сложную систему, получившую название сапрофильного комплекса животных .
Гумус различается по виду, форме и характеру составляющих его элементов, которые подразделяются на гуминовые и негуминовые вещества. Негуминовые вещества образуются из соединений, входящих в ткани растений и животных, например, белков и углеводов. При разложении данных веществ выделяется углекислый газ, вода, аммиак. Энергия, образующаяся при этом используется почвенными организмами. При этом происходит полная минерализация элементов питания. Гуминовые вещества в результате жизнедеятельности микроорганизмов перерабатываются в новые, обычно высокомолекулярные соединения – гуминовые кислоты или фульвокислоты .
Гумус подразделяется на питательный, который легко перерабатывается и служит источником питания микроорганизмов и устойчивый, который выполняет физические и химические функции, контролируя баланс питательного вещества, количество воды и воздуха в почве. Гумус плотно склеивает минеральные частицы почвы, улучшая ее структуру. Структура почв также зависит от количества соединений кальция. Выделяют следующие структуры почвы:
· мучнистую,
· пороховатую,
· зернистую,
· ореховатую,
· комковатую,
· глинистую.
Темный цвет гумуса способствует лучшему прогреванию почвы, а его высокая влагоемкость – удержанию воды почвой.
Главное свойство почвы – ее плодородие, т.е. способность обеспечивать растения водой, минеральными солями, воздухом. Мощность гумусового слоя определяет плодородие почвы.
Влажность и аэрация.
Вода почвы подразделяется на:
· гравитационную,
· гигроскопическую,
· капиллярную,
· парообразную
Гравитационная вода – подвижная, является основной разновидностью подвижной воды, заполняет широкие промежутки между частицами почвы, просачивается вниз под действием силы тяжести, пока не достигнет грунтовых вод. Растения легко усваивают ее.
Гигроскопическая вода в почве удерживается за счет водородных связей вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой, прочной связанной пленки. Высвобождается только при температуре 105 – 110оС и практически недоступна для растений. Количество гигроскопической воды зависит от содержания в почве коллоидных частиц. В глинистых почвах ее до 15%, в песчаных – 5%.
По мере накопления количества гигроскопической воды она переходит в капиллярную, удерживающуюся в почве силами поверхностного натяжения. Капиллярная вода легко поднимается к поверхности по порам от грунтовых вод, легко испаряется, свободно поглощается растениями.
Парообразная влага занимает все свободные от воды поры.
Существует постоянный обмен почвенных, грунтовых и поверхностных вод, меняющий свою интенсивность и направленность в зависимости от климата, сезонов.
Все поры, свободные от влаги заполнены воздухом. На легких (песчаных) почвах аэрация лучше, чем на тяжелых (глинистых). Воздушный режим и режим влажности связан с количеством атмосферных осадков.
Экологические группы почвенных организмов.
В среднем почва содержит 2-3 кг/м2 живых растений и животных, или 20-30 т/га. При этом в умеренном поясе корни растений составляют 15 т/га, насекомые 1т, дождевые черви – 500кг, нематоды – 50кг, ракообразные – 40кг, улитки, слизни – 20кг, змеи, грызуны – 20гк, бактерии – 3т, грибы – 3т, актиномицеты – 1,5т, простейшие – 100кг, водоросли – 100кг.
Неоднородность почвы приводит к тому, что для разных организмов она выступает как разная среда. По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в 3 группы:
· Геобионты – животные, постоянно обитающие в почве (дождевые черви, первично-бескрылые насекомые).
· Геофиллы – животные, часть цикла которых обязательно проходит в почве (большинство насекомых: саранчовые, ряд жуков, комары-долгоножки).
· Геоксены – животные, иногда посещающие почву для временного укрытия или убежища (таракановые, многие полужесткокрылые, жесткокрылые, грызуны и др. млекопитающие).
В зависимости от размеров почвенных обитателей можно разделить на следующие группы.
· Микробиотип, микробиота – почвенные микроорганизмы, основное звено детритной цепи, промежуточное звено между растительными остатками и почвенными животными. Это зеленые, сине-зеленые водоросли, бактерии, грибы, простейшие. Почва для них – система микроводоемов. Они живут в почвенных порах. Способны переносить промерзание почвы.
· Макробиотип, макробиота – крупные почвенные животные, размером до 20мм (личинки насекомых, многоножки, дождевые черви и т.д.). почва для них – плотная среда, оказывающая сильное механическое сопротивление при движении. Они передвигаются в почве расширяя естественные скважины путем раздвижения почвенных частиц либо роя новые ходы. В связи с этим у них выработались приспособления к рытью. Часто имеются специализированные органы дыхания. Также дышат через покровы тела. На зиму и в засушливый период перемещаются в глубокие почвенные слои.
· Мегабиотип, мегабиота – крупные землерои, главным образом из числа млекопитающих. Многие из них проводят в почве всю жизнь (златокроты, слепушонки, цокоры, кроты Евразии, сумчатые кроты Австралии, слепыши и др.). Прокладывают в почве систему нор, ходов. У них недоразвиты глаза, компактное, вальковатое тело с короткой шеей, короткий густой мех, сильные компактные конечности, роющие конечности, крепкие когти.
· Обитатели нор – барсуки, сурки, суслики, тушканчики и др. Кормятся на поверхности, размножаются, зимуют, отдыхают, спят, спасаются от опасности в почвенных норах. Строение характерно для наземных, однако имеют приспособления норных –крепкие когти, сильная мускулатура на передних конечностях, узкая голова, небольшие ушные раковины.
· Псаммофилы – жители сыпучих песков. Имеют своеобразные конечности, нередко в форме «лыж», покрытых длинными волосками, роговыми выростами (тонкопалый суслик, гребнепалый тушканчик).
· Галлофилы – жители засоленных почв. Имеют приспособления к защите от избытка солей: плотные покровы, приспособления для удаления солей из организма (личинки пустынных жуков-чернотелок).
Растения подразделяются на группы в зависимости от требовательности к плодородию почвы.
· Эутотрофные или эвтрофные – растут на плодородных почвах.
· Мезотрофные – менее требовательные к плодородию почвы.
· Олиготрофные – довольствующиеся небольшим количеством питательных веществ.
В зависимости от требовательности растений к отдельным микроэлементам почвы выделяют следующие группы.
· Нитрофилы – требовательны к наличию в почве азота, поселяются там, где есть дополнительные источники азота – растения вырубок (малина, хмель, вьюнок), мусорные (крапива щирица, зонтичные), растения пастбищ.
· Кальциефилы – требовательны к наличию в почве кальция, поселяются на карбонатных почвах (венерин башмачок, лиственница сибирская, бук, ясень).
· Кальциефобы – растения, избегающие почв с большим содержанием кальция (сфагнумовые мхи, болотные, вересковые, береза бородавчатая, каштан).
В зависимости от требований к РН почвы все растения подразделяются на 3 группы.
· Ацидофилы – растения, предпочитающие кислые почвы (вереск, белоус, щавель, щавелек малый).
· Базифиллы – растения, предпочитающие щелочные почвы (мать-и-мачеха, горчица полевая).
· Нейтрофилы – растения, предпочитающие нейтральные почвы (лисохвост луговой, овсяница луговая).
Растения, произрастающие на засоленных почвах называются галофиты (солерос европейский, сарсазан шишковатый), а растения не выдерживающие избыточного засоления – гликофиты . Галофиты имеют высокое осмотическое давление, позволяющее использовать почвенные растворы, способны выделять избыток солей через листья или накапливать их в своем организме.
Растения, адаптированные к сыпучим пескам называются псаммофиты . Они способны образовывать придаточные корни при засыпании их песком, на корнях образуются придаточные почки при их обнажении, часто имеют высокую скорость роста побегов, летучие семена, прочные покровы, имеют воздушные камеры, парашюты, пропеллеры – приспособления к незасыпанию песком. Иногда целое растение способно оторваться от грунта, высохнуть и вместе с семенами перенестись ветром в другое место. Всходы быстро прорастают, споря с барханом. Имеются приспособления к перенесению засухи – чехлы на корнях, опробковение корней, сильное развитие боковых корней, безлистные побеги, ксероморфную листву.
Растения, произрастающие на торфяных болотах, называются оксилофитами . Они приспособлены к высокой кислотности почвы, сильному увлажнению, анаэробным условиям (багульник, росянка, клюква).
Растения, обитающие на камнях, скалах, каменистых осыпях относятся к литофитам. Как правило, это первые поселенцы на скальных поверхностях: автотрофные водоросли, накипные лишайники, листовые лишайники, мхи, литофиты из высших растений. Их называют растениями щелей – хасмофитами . Например, камнеломка, можжевельник, сосна.
Как возобновляется почва? Откуда она берет силы, чтобы «накормить» такое огромное количество различных растений? Кто помогает создавать органическое вещество, от которого зависит ее плодородие? Оказывается, у нас под ногами, в почве, обитает громадное число разнообразных животных. Если собрать все живые организмы с 1 га степи, то они будут весить 2,2 т.
Здесь в тесном соседстве живут представители многих классов, отрядов, семейств. Одни перерабатывают остатки живых организмов, попадающие в почву,- мельчат, дробят, окисляют, разлагают на составные вещества и создают новые соединения. Другие перемешивают поступающие вещества с почвой. Третьи прокладывают ходы-коллекторы, обеспечивающие доступ в почву воды и воздуха.
Первыми приступают к работе различные бесхлорофильные организмы. Это они разлагают органические и неорганические остатки, попадающие в почву, и делают их вещества доступными для питания растений, а те в свою очередь поддерживают жизнь почвенных микроорганизмов. Микроорганизмов в почве такое количество, которого не встретишь больше нигде. Всего в 1 г лесной подстилки насчитывали их 12 млн. 127 тыс., а в 1 г почвы, взятой с поля или огорода, только бактерий-2 млрд., многие миллионы разных микроскопических грибов и сотни тысяч других микроорганизмов.
Не менее богат слой почвы и насекомыми. Энтомологи считают, что 90% насекомых в той или иной стадии своего развития связаны с почвой. Только в лесной подстилке (Ленинградская область) ученые обнаружили 12 тыс. видов насекомых и других беспозвоночных. В наиболее благоприятных почвенных условиях на 1 м2 подстилки и почвы находили до 1,5 млрд. простейших, 20 млн. нематод, сотни тысяч коловраток, земляных червей, клещей, мелких насекомых - ногохвосток, тысячи других насекомых, сотни дождевых червей и брюхоногих моллюсков.
Среди всего этого разнообразия животных почвы есть активные помощники человека в борьбе с беспозвоночными-вредителями лесов, посевов, огородных и садовых растений. В первую очередь это муравьи. Обитатели одного муравейника могут защитить от вредителей 0,2 га леса, уничтожая за 1 день 18 тыс. вредных насекомых. Муравьи играют большую роль и в жизни самой почвы. Строя муравейники, они, как и дождевые черви, выносят землю из нижних слоев почвы, постоянно перемешивая гумус с минеральными частицами. За 8-10 лет в районе своей деятельности муравьи полностью заменяют верхний слой почвы. Их норки в засоленных степях помогают разрушать солонцы. Как и ходы дождевых червей, они облегчают корням растений проникновение в глубь почвы.
В почве постоянно или временно живут не только беспозвоночные животные, но и многие позвоночные. Земноводные, пресмыкающиеся устраивают в ней свои убежища, выводят свое потомство. А амфибия-червяга проводит в земле всю жизнь.
Наиболее обычный землерой - крот, млекопитающее животное из отряда насекомоядных. Практически всю жизнь он проводит под землей. Голова, сразу переходящая в туловище, напоминает клин, которым крот расширяет и расталкивает по бокам в своих ходах землю, разрыхленную лапами. Лапы крота превратились в своеобразные лопатки.
Короткая мягкая шерсть позволяет ему без труда двигаться вперед и назад. Галереи-кротовины, проложенные кротом, тянутся на сотни метров. На зиму кроты уходят вглубь, где земля не промерзает, вслед за своей добычей-земляными червями, личинками и другими беспозвоночными обитателями почв.
Береговые ласточки, щурки, зимородки, сизоворонки, тупики, или топорики,трубконосые и некоторые другие птицы устраивают свои гнезда в земле, вырывая для этого специальные норы. Это улучшает доступ воздуха в почву. В местах массового гнездования птиц в результате накопления питательных веществ- удобрений, поступающих из помета, образуется своеобразная травянистая растительность. На севере у их нор растительности больше, чем в других местах. Норы грызунов-землероев - сурков, слепушонок, слепышей, сусликов, тушканчиков, полевок - тоже способствуют изменению состава почвы.
Наблюдения за животными почвы, проведенные в школьном биологическом кружке или кружке при станции юных натуралистов по заданию ученых, помогут расширить ваши знания.
В грунте часто попадаются длинные членистоногие, которые передвигаются на множестве ножек. В большинстве случаев они неопасны для растений.
Многоножки пугают всех своим грозным видом. Однако растения они едят крайне редко, да и то главным образом в закрытом грунте. В основном же они охотятся на своих родственников - насекомых.
Худые - злые
Если, копая грядки, вы увидите копошащуюся в почве длинную личинку, похожую на червяка, но с жёстким телом, - знайте: это один из опасных вредителей.
Проволочник (личинка жука-щелкуна) . Жёлтые (бурые или тёмно-коричневые) существа длиной до 15-17 мм, живущие в почве до глубины в 10-12 см. Своё название проволочники получили из-за того, что их тела чрезвычайно твёрдые и жёсткие.
Проволочник. Фото: Нина Белявская
Личинки питаются корнями растений, семенами, проростками, всходами и способны причинить большой ущерб.
Профилактика. На небольших участках - полив раствором перманганата калия (2-5 г на 10 л воды). Посев семян не ниже рекомендованной глубины с одновременным внесением минеральных удобрений. Поддержание почвы в чистом от сорняков состоянии. Рыхление на глубину 10-12 см. Своевременная уборка скошенной травы. Ранняя осенняя перекопка почвы (до середины сентября).
Биологическая защита. Закладка весной до посева кусочков сырого картофеля, моркови или свёклы в почву на глубину 5-15 см (с отметкой их местонахождения). Через 3-4 дня уничтожение приманок с личинками.
Химическая защита : см. таблицу. Против взрослых жуков‑щелкунов помогают притеняющие ловушки из свежевыполотых сорняков, обработанных любым из разрешённых к применению инсектицидов контактного дейст-вия.
Ложнопроволочник (личинка жука-чернотелки) . По виду это родной брат проволочника: только первая пара ног у него заметно крупнее следующих, а голова сверху выпуклая.
Ложнопроволочник. Фото: Нина Белявская
Меры профилактики и защиты . Внесение в почву перед посадкой препаратов Валлар и Террадокс, Контадор макси. Использование притеняющих отравленных приманок.
Толстые - разные
В почве попадаются мясистые, свёрнутые в полукольца личинки насекомых светлой окраски. Они могут быть как вредными, так и сравнительно безобидными, причём определить вредителя можно… по ногам!
Опасные
Взрослые личинки хрущей - довольно крупные (в зависимости от вида от 1,5 до 7,5 см в длину), жирные, изогнутые буквой «С» желтовато-белые с просвечивающим кишечником. Постарайтесь запомнить хороший опознавательный признак личинок хрущей: задняя пара их ног самая длинная.
Личинка хруща. Фото: Нина Белявская
Профилактика. Уничтожение сорняков. Часть личинок хрущей погибает при прикатывании почвы весной.
Борьба без вреда. Сбор и уничтожение личинок во время обработки почвы. Ежедневное стряхивание майских жуков на щиты или марлевые полотнища и их последующее уничтожение.
Вредят, но редко
Часто за личинок хрущей принимают личинок бронзовок, что неудивительно, ведь они ближайшие родственники. Правда, у личинок бронзовок все пары ног одинаковой длины. Бронзовки способны принести вред в редких случаях - иногда эти красивые бронзовые жуки объедают цветки растений, а их личинки становятся причиной возникновения проплешин на газоне.
Безобидные
Личинки жуков‑пилюльщиков и жуков‑навозников. Фото: Нина Белявская
При перекопке участка можно обнаружить зеленовато-бурых или грязно-белых личинок с хорошо заметной головой и телом, изогнутым в виде буквы «С», очень похожих на личинок хрущей, но с длинными передними ногами (у хрущей, наоборот, самые длинные - задние ноги). Это личинки жуков‑пилюльщиков и жуков‑навозников. Вреда растениям они не причиняют!
Химия против вредителей
| Вредитель | Список препаратов | Способ применения |
| Проволочник | Почин, Землин, Валлар, Террадокс, Провотокс, Биотлин, Зубр, Имидор, Искра, Калаш, Клубнещит, Командор, Корадо, Престиж, Престижитатор, Респект, Танрек | Внесение в почву перед посадкой |
| Хрущ | Валлар, Террадокс | Обмакивание корней сеянцев (саженцев) в инсектицидно-земляную болтушку перед высадкой и повторное внесение препарата через 25-30 дней на поверхность земли с заделкой на глубину 5-10 см. |
Выберите из списка
Наша планета образована четырьмя основными оболочками: атмосферой, гидросферой, биосферой и литосферой. Все они находятся в тесном взаимодействии между собой, поскольку представители биосферной - животные, растения, микроорганизмы - не могут существовать без таких формирующих веществ, как вода и кислород.
Так же, как и литосфера, почвенный покров и другие, глубоко лежащие слои, не могут существовать изолированно. Несмотря на то что мы не можем увидеть это невооруженным глазом, почва заселена очень густо. Каких только живых существ в ней не живет! Как и любым живым организмам, им тоже необходимы вода и воздух.
Какие животные живут в почве? Как они влияют на ее формирование и как приспосабливаются к такой среде обитания? На эти и другие вопросы мы попробуем дать ответ в этой статье.
Какие бывают почвы?
Почва - это только самый верхний, совсем неглубокий слой, составляющий литосферу. Глубина его уходит примерно на 1-1,5 м. Дальше начинается уже совсем другой слой, в котором протекают грунтовые воды.
То есть верхний плодородный слой почвы - это и есть то самое место обитания различных по форме, размерам и способам питания живых организмов и растений. Почва, как среда обитания животных, очень богата и разнообразна.
Данная структурная часть литосферы неодинакова. Формирование почвенного слоя зависит от многих факторов, в основном от условий окружающей среды. Поэтому и типы почв (плодородного слоя) также различаются:
- Подзолистые и дерново-подзолистые.
- Черноземные.
- Дерновые.
- Болотные.
- Подзолисто-болотные.
- Солоди.
- Пойменные.
- Солончаки.
- Серые лесостепные.
- Солонцы.
Данная классификация приведена только для площади России. На территории других стран, континентов, частей света существуют и иные типы почв (песчаные, глинистые, аркто-тундровые, гумусовые и так далее).
Также все почвы неодинаковы по химическому составу, влагообеспеченности и насыщенности воздухом. Эти показатели варьируются и зависят от ряда условий (например, на это влияют животные в почве, которые будут рассмотрены ниже).
и кто им в этом помогает?
Свое начало почвы ведут со времени появления жизни на нашей планете. Именно с образованием живых систем и началось медленное, непрерывное и самообновляемое формирование почвенных субстратов.
Исходя из этого понятно, живые организмы играют определенную роль в почвообразовании. Какую же? В основном эта роль сводится к переработке органических веществ, содержащихся в почве, и ее обогащении минеральными элементами. Также это рыхление и улучшение аэрации. Очень хорошо об этом в 1763 году написал М. В. Ломоносов. Именно он первым высказал утверждение, что почва формируется благодаря отмиранию живых существ.
Помимо деятельности, которую осуществляют животные в почве и растения на ее поверхности, очень важным фактором формирования плодородного слоя являются горные породы. Именно от их разновидности будет в целом зависеть тип почвы.
- свет;
- влажность;
- температура.
В итоге горные породы перерабатываются под влиянием абиотических факторов, а живущие в почве микроорганизмы разлагают животные и растительные останки, превращая в минеральные. В результате этого образуется плодородный слой почвы определенного типа. При этом животные, обитающие под землей (например, черви, нематоды, кроты) обеспечивают ее аэрацию, то есть насыщение кислородом. Это достигается путем рыхления и постоянной переработки почвенных частиц.
Животные и растения совместно дают Микроорганизмы, простейшие, одноклеточные грибы и водоросли это вещество перерабатывают и переводят в нужную форму минеральных элементов. Черви, нематоды и другие животные снова пропускают через себя почвенные частицы, формируя тем самым органическое удобрение - биогумус.
Отсюда вывод: почвы формируются из горных пород в результате долгого исторического промежутка времени под влиянием абиотических факторов и при помощи, которую оказывают животные и растения, в них живущие.
Невидимый почвенный мир
Огромную роль не только в формировании почвы, но и в жизни всех остальных живых существ играют мельчайшие существа, образующие целый невидимый почвенный мир. Кто же к ним относится?
Во-первых, одноклеточные водоросли и грибы. Из грибов можно выделить отделы хитридиомицетов, дейтеромицетов и некоторых представителей зигомицетов. Из водорослей следует отметить фитоэдафонов, представляющих собой зеленые и сине-зеленые водоросли. Общая масса этих существ на 1 га почвенного покрова составляет примерно 3100 кг.
Во-вторых, это многочисленные и такие животные в почве, как простейшие. Суммарная масса этих живых систем на 1 га почвы составляет примерно 3100 кг. Основная роль одноклеточных организмов сводится к переработке и разложению органических остатков растительного и животного происхождения.
К самым распространенным из этих организмов относятся:
- коловратки;
- клещи;
- амебы;
- многоножки симфилы;
- протуры;
- коллемболы;
- двухвостки;
- сине-зеленые водоросли;
- зеленые одноклеточные водоросли.
Какие животные живут в почве?
К почвенным обитателям относятся следующие беспозвоночные животные:
- Мелкие рачки (ракообразные) - около 40 кг/га
- Насекомые и их личинки - 1000 кг/га
- Нематоды и круглые черви - 550 кг/га
- Улитки и слизни - 40 кг/га
Такие животные, обитающие в почве, очень важны. Их значение определяется способностью пропускать через себя почвенные комочки и насыщать их органическими веществами, формируя биогумус. Также их роль состоит в разрыхлении почвы, улучшении кислородного насыщения и создании пустот, которые заполняются воздухом и водой, в результате чего повышается плодородие и качество верхнего слоя земли.
Рассмотрим, какие животные обитают в почве. Их можно разделить на два типа:
- постоянные жители;
- временно обитающие.
К постоянным позвоночным млекопитающим жителям, представляющим животный мир почвы, относятся слепыши, слепушонки, цокоры и Их значение сводится к поддержанию так как насыщаются они почвенными насекомыми, улитками, моллюсками, слизнями и так далее. И второе значение - это рытье длинных и извилистых ходов, позволяющих почве увлажняться и обогащаться кислородом.
Временные обитатели, представляющие животный мир почвы, используют ее лишь для недолгого убежища, как правило, в качестве места для откладывания и хранения личинок. К таким животным относятся:
- тушканчики;
- суслики;
- барсуки;
- жуки;
- тараканы;
- другие виды грызунов.
Приспособления почвенных обитателей
Для того чтобы жить в такой непростой среде, как почва, животные должны иметь ряд особенных приспособлений. Ведь по физическим характеристикам эта среда плотная, жесткая и малокислородная. Кроме этого в ней абсолютно нет света, хотя и наблюдается умеренное количество воды. Естественно, что к таким условиям нужно уметь приспособиться.
Поэтому животные, которые живут в почве, с течением времени (в ходе эволюционных процессов) приобрели следующие особенности:
- чрезвычайно мелкие размеры, чтобы заполнять крошечные пространства между частицами почвы и комфортно себя там чувствовать (бактерии, простейшие, микроорганизмы, коловратки, рачки);
- гибкое тело и очень крепкая мускулатура - преимущества для передвижения в почве (кольчатые и круглые черви);
- способность усваивать кислород, растворенный в воде или дышать всей поверхностью тела (бактерии, нематоды);
- жизненный цикл, состоящий из личиночной стадии, во время которой не требуется ни свет, ни влага, ни питание (личинки насекомых, различных жуков);
- более крупные животные имеют приспособления в виде мощных роющих конечностей с крепкими когтями, позволяющими легко прорывать длинные и извилистые ходы под землей (кроты, землеройки, барсуки и так далее);
- у млекопитающих хорошо развито обоняние, но практически отсутствует зрение (кроты, цокоры, слепыши, спепушонки);
- тело обтекаемой формы, плотное, сжатое, с коротким жестким плотно прилегающим мехом.
Все эти приспособления создают настолько комфортные условия, что животные в почве ощущают себя нисколько не хуже тех, что живут в наземно-воздушной среде, а, возможно, даже лучше.
Роль экологических групп почвенных обитателей в природе
Основными экологическими группами почвенных обитателей принято считать:
- Геобионты. Представители данной группы - это животные, для которых почва постоянное место обитания. В ней проходит весь их жизненный цикл в сочетании с основными процессами жизнедеятельности. Примеры: многохвостки, бесхвостки, двухвостки, бессяжковые.
- Геофилы. К этой группе относятся животные, для которых почва обязательный субстрат во время одной из фаз своего жизненного цикла. Например: куколки насекомых, саранча, многие жуки, комары-долгоносики.
- Геоксены. Экологическая группа животных, для которых почва - временное укрытие, убежище, место откладывания и выведения потомства. Примеры: многие жуки, насекомые, все норные животные.
Совокупность всех животных каждой группы является важным звеном общей цепи питания. Кроме того, их жизнедеятельность обуславливает качество почв, их самообновляемость и плодородие. Поэтому их роль чрезвычайно важна, особенно в современном мире, в котором сельское хозяйство вынуждает почвы беднеть, выщелачиваться и высаливаться под действием химических удобрений, пестицидов и гербицидов. Животные почвы способствуют более быстрому и естественному восстановлению плодородного слоя после тяжелых механических и химических атак со стороны человека.
Связь растений, животных и почв
Не только животные почвы взаимосвязаны между собой, образуя общий биоценоз со своими цепями питания и экологическими нишами. На самом деле все существующие растения, животные и микроорганизмы задействованы в едином круге жизни. Равно, как и все они связаны со всеми средами обитания. Приведем простой пример, иллюстрирующий эту взаимосвязь.
Травы лугов и полей являются питанием для наземных животных. Те, в свою очередь, служат источником пищи для хищников. Остатки травы и органического вещества, которые выводятся с продуктами жизнедеятельности всех животных, попадают в почву. Здесь за дело принимаются микроорганизмы и насекомые, которые являются детритофагами. Они все остатки разлагают и переводят в минеральные вещества, удобные для всасывания растениями. Таким образом, растения получают необходимые им компоненты для роста и развития.
В самой почве при этом микроорганизмы и насекомые, коловратки, жуки, личинки, черви и так далее становятся пищей друг для друга, а значит, и общей частью всей сети питания.
Таким образом, получается, что животные, обитающие в почве, и растения, живущие на ее поверхности, имеют общие точки пересечения и взаимодействуют друг с другом, формируя единую общую гармонию и силу природы.
Бедные почвы и их обитатели
Бедными называются почвы, которые многократно подвергались воздействию со стороны человека. Строительство, выращивание сельскохозяйственных растений, осушение, мелиорация - все это со временем приводит к обеднению почв. Какие обитатели умеют выживать в таких условиях? К сожалению, не многие. Наиболее выносливыми подземными жителями являются бактерии, некоторые простейшие, насекомые, а также их личинки. Млекопитающие, черви, нематоды, саранча, пауки, ракообразные в таких почвах выживать не могут, поэтому погибают или покидают их.
Также к бедным относятся почвы, в которых низкое содержание органических и минеральных веществ. Например, сыпучие пески. Это особая среда, в которой живут определенные организмы со своими приспособлениями. Или, например, засоленные и сильнокислые почвы тоже содержат в себе только специфических обитателей.
Изучение животных почвы в школе
Школьный курс зоологии не предусматривает изучение животных почвы на отдельном уроке. Чаще всего, это просто краткий обзор в контексте какой-либо темы.
Однако в начальной школе есть такой предмет, как "Окружающий мир". Животные в почве изучаются в рамках программы данного предмета очень подробно. Информация преподносится соответственно возрасту детей. Малышам рассказывают о многообразии, роли в природе и хозяйственной деятельности человека, которую играют животные в почве. 3 класс обучения - самый подходящий для этого возраст. Дети уже достаточно образованы, чтобы усвоить какую-то терминологию, и при этом имеют большую тягу к знаниям, к познанию всего окружающего, изучению природы и ее обитателей.
Главное, делать уроки интересными, нестандартными, а также информативными, и тогда дети будут впитывать знания, словно губки, в том числе и про обитателей почвенной среды.
Примеры животных, обитающих в почвенной среде
Можно привести краткий список, отражающий основных почвенных обитателей. Естественно, сделать его полным не получится, ведь их так много! Однако основных представителей попробуем назвать.
Животные почвы - список:
- коловратки, клещи, бактерии, простейшие, ракообразные;
- пауки, саранча, насекомые, жуки, многоножки, мокрицы, слизни, улитки;
- нематоды и другие круглые черви;
- кроты, слепыши, слепушонки, цокоры;
- тушканчики, суслики, барсуки, мыши, бурундуки.