Реферат: Почва как компонент биосферы

--PAGE_BREAK--ЛАНДШАФТНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКОСИСТЕМ


В концеXX в. наиболее широкое распространение получило следующее определение ландшафта. Ландшафт — это имеющий естественные границы участок зеленой поверхности, в пределах которого все природные компоненты (горные породы, рельеф, воды, почвы, растительный и животный мир) образуют взаимосвязанное и исторически взаимообусловленное единство. При этом каждый ландшафт характеризуется также определенным уровнем прихода разных видов энергии и параметрами атмосферно-климатических процессов, показателями и динамикой круговорота веществ. Классификация ландшафтов по А.А. Иноземцову, Ю.А. Щербакову (1988) построена на основе зональных и азональных признаков в дифференции природы поверхности суши (рис 1).
<img width=«359» height=«264» src=«ref-1_1408271138-17922.coolpic» v:shapes=«Рисунок_x0020_1»>
Рис.1. Соотношение таксономических единиц

физико-географического районирования суши

(по А. А. Иноземцеву, Ю. А. Щербакову,1988)
Полная система классификации ландшафтов, основанная на учете, как зональных, так и азональных признаков, строится по принципу:

страна
® зона
® провинция
® подзона и т. д., т. е. путем чередования единиц, выделенных на основании зональных и азональных признаков. Основные показатели потенциала возобновимых ресурсов по некоторым типам равнинных ландшафтов европейской части России представлены в табл.18.1.

В основе формирования потенциала возобновимых ресурсов лежит соотношение обеспеченности ландшафта теплом и влагой. По мере продвижения с севера на юг происходит нарастание тепловых ресурсов, увеличивается и биопродуктивность ландшафтов.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОТЕНЦИАЛА ВОЗОБНОВИМЫХ РЕСУРСОВ ПО НЕКОТОРЫМ ТИПАМ РАВНИННЫХ ЛАНДШАФТОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ (ПО Н.Ф. ВИНОКУРОВОЙ)


Типы ландшафтов


Годовая солнечная радиация МДД, С/м2

Сумма активных

Т
°
С

Среднегодовые

осадки,

MM


Среднегодовой

сток,

MM


Годовая биопродуктивность, т/га

Суммар-ная

прямая

1.Арктические

2.Аркотундровые

3.Тундровые

евросибирские

4.Лесотундровые

5.Северотаежные

6.Среднетаежные

7.Южнотаежные

8.Подтаежные

9.Широколиствен

ные лесные

10.Лесостепные

11.Северостепные

12.Южностепные

2500

2700

2900
3000

3100

3200

3400

3700
4000

4100

4400

4600

1800

900

1100
1200

1400

1500

1700

1800
2000

2000

2300

2500

-

-

-
700

1100

1450

1750

2000
2300

2500

2800

3200

200

250

325
600

600

650

675

700
650

600

500

450

150

150

175
350

300

300

275

200
125

100

60

20

0,2

1,5

2,5
4,0

5,0

6,5

9,0

11,0
13,0

15,0

12,0

8,0



Антропогенный ландшафт, в современном понимании,— это ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью человека настолько, что изменена связь природных (экологических) компонентов в степени, ведущей к сложению нового по сравнению с ранее существующим на этом месте природным комплексом.

Антропогенное преобразование природных ландшафтов в аграрные происходило в течение тысячелетий.

По А. Н. Каштанову и др.(1988), зарождение земледелия на территррии России относится к более позднему периоду времени, чем в странах Древнего Востока и юга Азиатского материка. Объясняется это длительным периодом оледенения территории нашей страны, которое доходило до южных районов Украины, гор Памира и Тянь-Шаня. Появление здесь растительности и животных происходило по мере таяния ледников и отступления их на север. Постепенно русские равнины с юга стали заселяться человеком, появились зачатки земледелия.

Первыми системами земледелия были примитивные— подсечно-огневая, лесопольная, залежная, переложная. Они соответствовали низкому уровню развития производительных сил общества: первобытнообщинным, рабовладельческим и феодальным производственным отношениям. Человечество в эти периоды располагало еще большими площадями свободных земель, и по мере утраты плодородия на распаханных участках люди их забрасывали и распахивали новые участки. Вследствие действия природных сил (растительности, микроорганизмов и др.) заброшенные площади в течение нескольких десятилетий восстанавливали плодородие почвы. Кроме собственной мускульной силы, примитивных орудий и тягловых животных, при освоении новых участков земледелец использовал и огонь.

Постепенно на смену подсечно-огневой пришла лесопольная система земледелия. Здесь в основу было положено чередование посевов однолетних растений с лесом. Появляется возможность с развитием животноводства продлить время использования отвоеванной у леса пашни благодаря внесению в почву навоза. И все же эпизодическое унавоживание небольшими дозами не могло обеспечить сохранение и особенно повышение плодородия почвы.

Примитивные системы земледелия, характеризуются низким уровнем использования земли под пашню и ее продуктивностью, крайне медленным и длительным периодом восстановления плодородия почвы за счет использования природных факторов, высокими затратами труда на единицу урожая. При этих системах производство растениеводческой продукции осуществлялось за счет естественного плодородия почвы.

На смену примитивным системам пришла паровая система земледелия. Это был шаг вперед. Паровая система земледелия позволила в3-4 раза расширить площади под посевами зерновых культур, повысить интенсивность использования земли и увеличить производство зерна. Создавались хорошие условия при этой системе для применения навоза, борьбы с сорняками, накопления влаги и питательных веществ в почве, что позволяло более устойчиво вести полеводство, особенно в засушливые годы.

Характерны для этой системы земледелия зернопаровые севообороты с короткой ротацией.

При положительных сторонах паровой системы земледелия необходимо отметить, что она не создавала условия для развития животноводства, так как кормовые культуры здесь не вводились в севооборот. Из-за распашки природных кормовых угодий скот выпасали на паровых полях, что резко снижало их эффективность.

Паровая система земледелия была в России основной вплоть до 20-х гг.XX в. В дальнейшем паровая система развилась в зернопаровую почвозащитную систему земледелия, широко применяемую в Поволжье, Зауралье, Сибири и ряде других регионов страны. Развитием паровой системы в регионах с хорошим увлажнением за счет осадков и развитым животноводством явилась в серединеXX в. многополъно-травяная система земледелия. Более половины всей площади пахотнопригодной земли при этой системе отводилось под луга и выпасы. Естественные кормовые угодья заменялись улучшенными с посевом многолетних трав. Высокое насыщение севооборотов многолетними травами создает благоприятные условия для повышения плодородия почвы за счет накопления в ней органического вещества, улучшения ее пищевого режима и фитосани-тарного состояния. Следует помнить, что при многопольно-травяной системе земледелия, как и при паровой, плодородие почвы восстанавливается исключительно за счет природных факторов.

Использование удобрений и других средств воздействия промышленного производства на почву здесь крайне ограничено. В регионах и областях с более континентальным климатом многопольно-травяная система не нашла широкого применения.

На основе совершенствования паровой и многопольно-травяной систем земледелия возникли улучшенные зерновые системы земледелия. Переход многопольно-травяной системы земледелия в улучшенную зерновую происходил за счет сокращения площади под многолетними травами при увеличении посевов зерновых культур. Севооборота улучшенных зерновых систем земледелия представляют собой зерновое трехполье с полем многолетних трав:1 — чистый пар,2 — озимые с подсевом клевера,3 — клевер,4 — яровые зерновые; или1 — чистый пар,2 — яровая пшеница с подсевом донника или люцерны,3—4 — донник (люцерна),5 — яровые зерновые. В дальнейшем при совершенствовании улучшенной зерновой системы чистые пары постепенно начали заменять занятыми, а в севооборот вводить пропашные культуры.

В80—90-х гг.XX в. в зернопроизводящих районах европейской части России, Сибири широкое применение находит паро-пропашная система земледелия с такими севооборотами:1 — пар чистый,2 — озимые,3 — картофель,4 — яровые зерновые или1 — пар,2—3 — яровая пшеница,4 — кукуруза на силос,5 — пшеница,6 — овес или ячмень.

Для различных природно-экономических зон России научными учреждениями в 90-х гг.XX в. предложены следующие системы земледелия:1. Зернопаровая почвозащитная в районах Зауралья и Западной Сибири.2. Зернопаропропашная и плодосменная почвозащитная (от водной эрозии) в лесостепных районах Центрально-Черноземной зоны и южной части Нечерноземной зоны.3. Плодосменная льноводнокормового направления в льносеющих районах Нечерноземной зоны с применением мелиоративных мероприятий по регулированию водно-воздушного режима и окультуриванию почв.4. Зернокормовая почвозащитная на склоновых землях.5. Система горного почвозащитного земледелия.6. Система земледелия для районов Дальнего Востока с муссонным климатом.7. Система почвозащитного бесплужного земледелия.

В Российской Федерации в 90-х гг.XX в. было занято под сельскохозяйственными угодьями220,8 млн га, пашней— 131,1 млн га, пастбищами— 63,6 млн га, сенокосами— 21,8 млн га.

В1993 г. общая посевная площадь равнялась111,8 млн га, в том числе зерновые культуры возделывались на60,9 млн га, кормовые—41 млн. га, технические— 5,5 млн га, картофель, овоще-бахчевые— 4,4 млн га.

В Курганской области сельскохозяйственные угодья составляют 443 7,1 тыс. га(62,1 %), пашня— 3017,8 тыс. га(42,2%), пастбища— 933,4 тыс. га(13%), луга— 484 тыс. га(6,8%).

Таким образом, преобразование естественных (природных) ландшафтов в аграрные ландшафты связано с изменением живой и неживой природы, пищевых цепей, геохимических циклов. В результате, как утверждают Н. А. Уразаев, А. А. Бакунин и др.(1996), экосистемы из многокомпонентных, богатых информацией превращаются в малокомпонентные, информативно обедненные или гетерогенные в гомогенные.

При специализации и интенсификации сельского хозяйства, переводе растениеводства и животноводства на промышленную основу гомогенность аграрного ландшафта возрастает. При чрезвычайном возрастании интенсивности антропогенного фактора механизмы адаптации и самосохранения агроэкосистем могут ослабляться, подавляться и привести к разрушению аграрного ландшафта.

Отсюда, необходимо разработать более совершенные, экологически обоснованные методы управления агроэкосистемами, нужно научиться создавать агроэкосистемы, работающие по принципу естественных (природных) экосистем.
ВОЗДЕЙСТВИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА АГРОЭКОСИСТЕМЫ
Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, относятся к различным классам главным образом органических соединений (хлорорганические, фосфорорганические, симметричные триазины, гетероциклические соединения и др.), обладают токсичностью не только для вредных организмов, но и человека, животных, несут опасность для окружающей среды. Пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили. Из совокупности экологических свойств, присущих всем пестицидам, действия их никогда не бывают однозначными.

1. Пестициды, как правило, имеют широкий спектр токсического действия как на виды растений, так и на виды животных. Отсюда названия инсектициды, фунгициды, гербициды и т. д. вводят в заблуждение, так как не дают представления о реальном диапазоне воздействия этих веществ.

2. Пестициды очень токсичны для животных и человека.

3. Человек использует пестициды для уничтожения ограниченного числа организмов, составляющих не более0,5% общего числа видов, населяющих биосферу, в то время как пестициды при применении воздействуют на все живые организмы.

4. Пестициды всегда при проведении защитных мероприятий направлены против популяций.

5. Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их используют только в том случае, когда численность популяции вредителя достигает большого значения.

6. Нередко применяют значительно больше пестицидов, чем необходимо для уничтожения вредителя: преднамеренные излишки обработки полей объясняют «надежностью» и т. д.

7. Площади, на которых используются пестициды, значительны, составляют сотни миллионов гектаров.

8. Многие пестициды обладают длительным сохранением в почве— от нескольких месяцев до2—3 лет, а иногда и более.

Стабильность пестицидов опасна различными последствиями, которые еще более усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения.

Пестициды распространяются далеко за пределами тех агроэкосистем, где они применяются. Даже в случае использования наименее летучих компонентов более50% активных веществ в момент воздействия переходит прямо в атмосферу.

Большую опасность как источник загрязнения продуктов питания пестицидами представляет почва. В почву пестициды поступают различными путями: при непосредственном внесении их в почву для уничтожения почвообитающих вредителей, сорняков, с протравленными семенами, сносе препаратов при обработке посевов во время вегетации полевых культур, неосторожном выполнении различных операций с химическими препаратами (расфасовке, приготовлении рабочих растворов, транспортировке и т. д.), при поверхностном стоке с вышерасположенных участков, с осадками, оросительными, коллекторно-дренажными и сточными водами, с частицами почвы при ветровой эрозии.

Пестициды после целенаправленного внесения или случайного попадания в почву могут вызывать в окружающей среде следующие изменения:

— уничтожить вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур, сорные растения или изменить процессы роста и развития растений в желательном для человека направлении, а затем минерализоваться в течение разного периода времени;

— вызвать нежелательные эффекты (фитотоксическое действие персистентных, например гербицидов, на последующие культуры, изменение химического состава культурных растений в отрицательную сторону и т. п.).

Пестициды или продукты их распада и превращения по отношению к почвенным микроорганизмам, которые в значительной степени определяют плодородие почвы, действуют по-разному:

— угнетают их рост (некоторые фунгициды и средства для дезинфекции почвы);

— действуют нейтрально-подавляюще— большинство инсектицидов;

— изменяют их видовой состав в течение определенного периода.

Пестициды прямо или косвенно влияют на доступность питательных элементов, которые, в свою очередь, воздействуют на персистентность химических средств защиты растений непосредственно химическим способом или изменением микробиологических процессов.

После применения пестицидов в сельском хозяйстве значительная часть их вымывается из почвы и попадает в водоемы. Они могут ухудшать вкус, запах и цвет пресной воды. Многие пестициды устойчивы в водной среде и могут накапливаться в отдельных органах животных. Установлено, что до25% применяемых пестицидов попадает в водные экосистемы. Водный дренаж с полей, обработанных пестицидами, загрязняет не только небольшие водоемы, реки, но и эстуарии (широкое устье реки, впадающее в море или океан). В Средней Азии при орошении сельскохозяйственных культур коллекгорно-дренажными водами выносится1,1—2,5% хлорорганических и0,2—0,5% фосфорорганических препаратов от общего количества внесенных на поля. В сбросных водах содержится 11,5% хлорорганических соединений, которые используются при первой и второй обработках полей, и около0,3% фосфорорганических пестицидов. Суммарный вынос пестицидов, включая и дефолианты, составляют2,5—4,2% применяемых.

Заслуживает пристального внимания изучение путей миграции пестицидов, применяемых в рисоводстве. Они легко попадают в коллекторно-дренажные воды и разносятся ими на большие расстояния. Например, пропанид обнаруживается в лиманах Азовского и Черного морей. При анализе свыше десяти видов рыб (линь, лещ, окунь, судак, тарань и др.) в органах и тканях был найден препарат и его метаболиты. Пропанид накапливается и в высших водных растениях. Водные организмы способны концентрировать пестициды, в большей или меньшей степени становясь источниками распространения их по трофическим цепям. Наибольшим коэффициентом кумуляции характеризуются водные беспозвоночные, особенно личинки некоторых насекомых и ракообразных.

Таким образом, применение пестицидов влечет за собой отрицательные последствия для отдельных видов и биоценозов в целом. С экологической точки зрения, различают несколько форм воздействия пестицидов. Первая категория форм воздействия называется демэкологической и выражается совокупностью нарушающих воздействий на уровне популяций отдельных видов, чувствительных к какому-либо фитосанитарному веществу. Последствия подобных воздействий проявляются быстро и обусловлены повышенной токсичностью таких веществ для видов растений и животных. Это вымирание определенной части особей, входящих в состав зараженной популяции, прямо пропорциональное дозе примененного вещества. Пестицид является экологическим фактором, который не зависит от плотности популяции, т. е. какой бы ни была численность популяции, занимающей определенную территорию, данная концентрация пестицидов вызовет одинаковый процент смертности в популяции. Другие демэкологические эффекты характеризуются замедленным действием. Например, есть пестициды, как уже было отмечено выше, обладающие свойством накапливаться в пищевой цепи до тех пор, пока животное— пищевой объект хищника— не достигнет критического порога, с которого начинается хроническая интоксикация.

Помимо высокого уровня смертности вследствие хронической интоксикации, имеется и другая форма влияния пестицидов на биологические виды, не столь явная, но не менее вредная, которая выражается в уменьшении биотического потенциала вида.

Хроническая интоксикация может изменить коэффициент рождаемости путем снижения обычной плодовитости, или снижения выживаемости яиц и молодняка, или в связи с действием указанных факторов одновременно. Эти отрицательные влияния сказываются на биотическом потенциале и в худшем случае могут привести к полной бесплодности популяции, подвергшейся интоксикации. Наряду с демэкологическими воздействиями пестицидов различают и биоценотические воздействия. Так, если какое-то животное абсолютно нечувствительно к данному пестициду, все же численность его популяции может значительно уменьшиться из-за уничтожения тех растений или животных, которые служат ему добычей или пищей (рис.18.24.4). С другой стороны, разрушение гербицидами растения-хозяина исключает из экосистемы тех насекомых и других беспозвоночных, для которых это растение служило пристанищем и на котором они паразитировали.

Другие экологические последствия применения пестицидов характеризуются возрастанием численности популяций, плотность которых до применения пестицидов была относительно небольшой. Рост численности популяции может быть обусловлен исчезновением конкурирующего вида, имеющего аналогичные требования к корму и условиям гнездования или по-давлением хищников и паразитов.

Применение пестицидов вызывает необратимые потрясения структуры биоценоза, часто называемого нарушением биологического равновесия (рис.18.24.6, 7). Иногда оно, как это ни парадоксально, проявляется в увеличении численности этой популяции, которую собирались уничтожить.

В связи с этим применение пестицидов в сельском хозяйстве должно быть строго регламентировано и использоваться только в том случае, когда другие методы защиты (агротехнические, селекционные, биологические и др.) не позволяют избежать потерь урожая возделываемых культур от вредителей, болезней и сорняков.
    продолжение
--PAGE_BREAK--