Die Rolle verschiedener Organismen bei Bodenbildungsprozessen. Biologischer Faktor bei der Bodenbildung. Die Rolle von Pflanzen, Bakterien, Pilzen und Actinomyceten bei der Humusbildung. §2. Geologische und biologische Stoffkreisläufe

V.V. Dokuchaev legte den Grundstein für die Untersuchung von Bodenbildungsfaktoren. Er stellte als erster fest, dass die Bodenbildung eng mit der physischen und geografischen Umgebung zusammenhängt.

V.V. Dokuchaev identifizierte fünf Faktoren der Bodenbildung: Klima, bodenbildendes Gestein, lebende und tote Organismen, Alter und Gelände. In der modernen Bodenkunde kommen zu den aufgeführten Faktoren auch die menschliche Wirtschaftstätigkeit und das Grundwasser hinzu. Bei der Untersuchung von Böden ist es wichtig, die gegenseitigen Beziehungen und den Einfluss aller Bodenbildungsfaktoren zu berücksichtigen.

Die funktionelle Abhängigkeit des Bodens von Bodenbildungsfaktoren lässt sich mit einer schematischen Formel darstellen:

Boden = f (К+П+О+Р+ХД+ГВ) t,

Der funktionale Zusammenhang zwischen Boden und bodenbildenden Faktoren ist so komplex, dass eine Lösung der obigen Formel noch nicht möglich ist. Allerdings hat V.V. Dokuchaev wies darauf hin, dass diese Schwierigkeiten vorübergehender Natur seien und es allen Grund zu der Annahme gebe, dass komplexe Zusammenhänge zwischen dem Boden und den ihn bildenden Faktoren festgestellt würden. Grundlage für eine solche Schlussfolgerung ist derzeit erstens die zunehmende Geschwindigkeit der Gewinnung quantitativer (digitaler) Daten unter verschiedenen Bedingungen und zweitens die weit verbreitete Computerisierung und der Einsatz mathematischer Methoden zur Untersuchung digitaler Massendaten.

Bodenbildendes Gestein

Folgendes wurde gefunden genetische Typen Sedimentgesteine: Eluvial, Deluvial, Alluvial, Moräne, fluvio-glazial, glaziolakustrin, äolisch usw.

Das Muttergestein ist die materielle Basis, der Untergrund, auf dem sich der Boden bildet. Der Boden erbt seine granulometrische, mineralogische und chemische Zusammensetzung und Eigenschaften weitgehend vom Muttergestein. Das bodenbildende Gestein ist jedoch nicht das Skelett des Bodens, das gegenüber den darin ablaufenden Prozessen träge ist. Es besteht aus einer Vielzahl mineralischer Bestandteile, die auf unterschiedliche Weise am Prozess der Bodenbildung beteiligt sind. Darunter befinden sich Partikel, die gegenüber chemischen Prozessen praktisch inert sind, aber eine wichtige Rolle bei der Bildung der physikalischen Eigenschaften des Bodens spielen. Andere Bestandteile bodenbildender Gesteine ​​werden leicht zerstört und reichern den Boden mit bestimmten chemischen Elementen an, daher hat die Zusammensetzung und Struktur bodenbildender Gesteine ​​einen äußerst starken Einfluss auf den Prozess der Bodenbildung.

So entstehen Böden beispielsweise meist in Nadel-Laub-(Misch-)Wäldern. Wenn jedoch innerhalb der Waldzone die bodenbildenden Gesteine ​​einen erhöhten Anteil an Kalziumkarbonaten enthalten, entstehen Böden, die sich stark von Sod-Podsol-Böden unterscheiden. Aber in Landschaften, in denen sich lössartige Ablagerungen befinden, die einen erhöhten Anteil an Kalziumkarbonaten enthalten, bilden sich eigentümliche Sodkarbonatböden, die sich in Aussehen und Eigenschaften stark von denen unterscheiden. Daher ist der Karbonatgehalt der Gesteine ​​von erheblicher Bedeutung, auf denen sich Böden mit guten physikalisch-chemischen Eigenschaften bilden können. Die besten bodenbildenden Gesteine ​​sind Löss und lössähnliche Lehme sowie Karbonatgesteine ​​– sie bilden relativ fruchtbare Böden.

Erleichterung ist einer der wichtigsten Bodenbildungsfaktoren. Es beeinflusst die Bodenbildung hauptsächlich indirekt, indem es Wasser, Wärme und feste Bodenpartikel umverteilt. Der Einfluss des Reliefs beeinflusst hauptsächlich die Umverteilung von Wärme und Wasser, die zur Landoberfläche fließen. Eine deutliche Höhenänderung des Gebietes bringt eine deutliche Änderung der Temperaturverhältnisse mit sich, eine relativ unbedeutende Höhenänderung beeinflusst die Umverteilung des Niederschlags, die Hanglage ist für die Umverteilung der Sonnenenergie von großer Bedeutung und bestimmt den Grad der Einfluss des Grundwassers auf den Boden.

Die Rolle und Bedeutung von Makro-, Meso- und Mikrorelief ist deutlich unterschiedlich. Die Formen des Makroreliefs (Ebenen, Berge, Tiefland) können mit Veränderungen der Niederschlagsmenge verbunden sein, wenn sich die sie tragenden Luftmassen ausbreiten. Dies schafft die Voraussetzungen für eine allmähliche Veränderung der Vegetationstypen und damit der Böden. Wenn sich in den Bergen die Höhe des Gebiets ändert, ändern sich die Lufttemperatur und die Art der Feuchtigkeit, was die vertikale Zonierung von Klima, Vegetation und Böden bestimmt.

Elemente des Mesoreliefs (Hügel, Bergrücken, Wassereinzugsgebiete, Schluchten) verteilen Sonnenenergie und Niederschlag auf einem begrenzten Gebiet neu. In flachem Gelände werden fast alle Niederschläge vom Boden absorbiert; Hänge verlieren durch Abfluss Wasser, in Senken kann es sich unnötig ansammeln und zu Staunässe führen.

Zwischen den Süd- und Nordhängen besteht ein erheblicher Unterschied in der Sonneneinstrahlung – bis zu 10 °C, der sich auf den Wasserhaushalt und die Beschaffenheit der Vegetation auswirkt.

Negative und positive Elemente des Reliefs, die sich in der Nähe befinden, weisen normalerweise unterschiedliche Wasser-Luft- und Ernährungsregime sowie ungleiche Reaktionen (pH) auf.

Oberflächen- und Innenabfluss bewirken eine gerichtete Wanderung fester Partikel (gelöster Stoffe) – es entsteht ein Stoffaustausch zwischen den Formen des Meso- und Mikroreliefs. Dadurch kann die Mächtigkeit des Humushorizonts an einem Hang zwei- bis dreimal geringer sein als in einer Senke. Starker Wasserabfluss an steilen Hängen erschwert das Pflanzenwachstum.

Mikroreliefformen (kleine Vertiefungen, Hügel, Hügel) tragen zur Entstehung von Unterschieden im Pflanzenlebensraum, zur Bildung der Mikrostruktur der Vegetationsdecke und verschiedensten Bodenkombinationen und -komplexen bei.

Je nach Lage im Relief und Feuchtigkeitsgrad werden automorphe (Böden von Wassereinzugsgebieten, Böschungen), semihydromorphe (sumpfige) und hydromorphe Böden unterschieden. Die letzten beiden Bodengruppen (Reihen) stehen in konjugierter Abhängigkeit von automorphen Böden, d. Die geochemische Abhängigkeit semi- und hydromorpher Böden von automorphen wird genannt geochemische Kopplung.

Die geochemische Kommunikation unter Mesoreliefbedingungen verläuft in eine Richtung.

Unter Mikroreliefbedingungen hat diese Verbindung eine zweiseitige Richtung – chemische Elemente, die mit dem Oberflächenabfluss in Mikrovertiefungen wandern, reichern diese an. Das Austrocknen von Mikrohochs führt jedoch dazu, dass Bodenwasser aus Vertiefungen kapillar hochgezogen wird – einige der Elemente werden ebenfalls hochgezogen.

Klima. Das Klima hat großen Einfluss auf die Entwicklung bodenbildender Prozesse. Damit ist die Versorgung des Bodens mit Energie (Wärme) und Wasser verbunden. Sie bestimmen das hydrothermale Regime des Bodens.

Die Entwicklung des Bodenbildungsprozesses hängt von der jährlichen Menge an einströmender Wärme und Feuchtigkeit sowie den Merkmalen ihrer täglichen und saisonalen Verteilung ab. Das Wasser- und Wärmeregime des Bodens hat direkten Einfluss auf die Entwicklung und Vielfalt der Organismen, die Menge ihrer Biomasse, die Geschwindigkeit und Art der Zersetzung organischer Stoffe, die Humusbildung und die Zerstörung des mineralischen Teils des Bodens. So reichert sich in einem trockenen, heißen Klima keine große Menge Humus im Boden an – es bildet sich eine kleine Menge Müll, dessen organische Substanz schnell mineralisiert wird. In Trockengebieten kommt es in Zeiten fehlender Niederschläge zu einer Verlangsamung biologischer und physikalisch-chemischer Prozesse. Ein anderes Bild ergibt sich in einem kalten, borealen Klima – hier kommt es zu einer langsamen Zersetzung der Einstreu und es kann sich sogar Torf bilden. Das Vorhandensein einer Frostperiode führt zum Einfrieren des Bodens, zum Stillstand biologischer Prozesse und zu einer starken Unterdrückung physikalischer und chemischer Prozesse.

Das hydrothermale Regime bestimmt auch die Geschwindigkeit und Richtung der Bewegungsprozesse wasserlöslicher Salze entlang des Profils. So kommt es unter Bedingungen eines mäßig kalten, feuchten Klimas zu einem erheblichen Abtransport organischer und mineralischer Verbindungen in den unteren Teil des Bodenprofils bzw. ins Grundwasser. Die Prozesse der Salzbewegung laufen in heißen, trockenen Klimazonen unterschiedlich ab – Wasser steigt durch Kapillaren aus den unteren Schichten auf, was zu einer Versalzung des Bodens führen kann.

Die Bewegung der Luftmassen (Wind) beeinflusst den Gasaustausch im Boden und fängt kleine Bodenpartikel in Form von Staub ein. Wind verursacht den Prozess der physikalischen Verwitterung von Gesteinen. Es bläst Ton- und Staubpartikel von der Bodenoberfläche, macht sie sandig und verursacht Erosion. Wind kann auch zur Versalzung des Bodens beitragen, indem er Salze von der Oberfläche salzhaltiger Wasserbecken transportiert.
Das Klima beeinflusst den Boden nicht nur direkt, sondern auch indirekt und beeinflusst biologische Prozesse (Verbreitung höherer Pflanzen, Intensität der mikrobiologischen Aktivität).

Die klimatischen Bedingungen auf dem Globus ändern sich natürlich vom Äquator bis zu den Polen und in Gebirgsländern – vom Fuß bis zum Gipfel. In die gleiche Richtung erfährt die Zusammensetzung der Vegetation und der Tiere eine natürliche Veränderung. Zusammenhängende Veränderungen dieser wichtigen Bodenbildungsfaktoren wirken sich auf die Verteilung der wichtigsten Bodentypen aus. Es ist hervorzuheben, dass sich der Einfluss von Klimaelementen, wie auch aller anderen Bodenbildungsfaktoren, nur im Zusammenspiel mit anderen Faktoren manifestiert. So ist beispielsweise unter den Bedingungen der alpinen Hochgebirgszone die Niederschlagsmenge ungefähr die gleiche wie unter den Bedingungen der Taigazone, jedoch bestimmt nicht die gleiche Niederschlagsmenge im ersten und zweiten Fall die gleiche Bodenart: In der Alpenzone werden Bergwiesenböden entwickelt, und in der Taigazone werden podzolische Böden entwickelt, da sich viele Bodenbildungsfaktoren erheblich unterscheiden.

Wasser. Die Bodenbildung erfolgt unter dem Einfluss von Oberflächen- und Grundwasser. Ihre Rolle beschränkt sich hauptsächlich auf die Bewegung bewegter Substanzen, gelöster Verbindungen unter dem Einfluss von Gravitations- und Kapillarkräften sowie auf die Hydrolyse von Bodenmineralien; Wenn Wasser stagniert, entstehen Gley-Prozesse.

Sie haben einen gewissen Einfluss auf die Bodenbildung Boden und Grundwasser. Wasser ist das Medium, in dem im Boden zahlreiche chemische und biologische Prozesse ablaufen. Bei den meisten Böden in Zwischenräumen ist der Niederschlag die Hauptwasserquelle. Wo das Grundwasser jedoch flach ist, hat es einen starken Einfluss auf die Bodenbildung. Unter ihrem Einfluss verändert sich der Wasser- und Lufthaushalt der Böden. Grundwasser reichert Böden mit den darin enthaltenen chemischen Verbindungen an und führt in manchen Fällen zu einer Versalzung. Durchnässte Böden enthalten zu wenig Sauerstoff, was die Aktivität bestimmter Gruppen von Mikroorganismen unterdrückt. Durch den Einfluss des Grundwassers entstehen besondere Böden.

Biologischer Faktor. Es ist führend im Prozess der Bodenbildung. Seine Entwicklung wurde erst nach der Entstehung des Lebens möglich. Ohne Leben gäbe es keinen Boden. Die Bodenbildung auf der Erde begann erst nach der Entstehung des Lebens. Jedes Gestein, egal wie tief zersetzt und verwittert es sein mag, wird noch kein Boden sein. Erst die langfristige Wechselwirkung von Ausgangsgesteinen mit pflanzlichen und tierischen Organismen unter bestimmten klimatischen Bedingungen schafft spezifische Eigenschaften, die Böden von Gesteinen unterscheiden.

An der Bodenbildung sind folgende Organismengruppen beteiligt: Mikroorganismen, grüne Pflanzen und Tiere. Zusammen bilden sie komplexe Biozönosen. Gleichzeitig erfüllt jede dieser Gruppen spezifische Funktionen.

Dank der Aktivität Mikroorganismen Organische Rückstände werden zersetzt und die darin enthaltenen Elemente werden zu Verbindungen synthetisiert, die von Pflanzen aufgenommen werden. Zu den Mikroorganismen zählen Bakterien, Actinomyceten, Pilze, Algen und Protozoen. Ihre Zahl in 1 g Boden reicht von Millionen bis Milliarden Individuen. Die Masse der Mikroorganismen liegt zwischen 3 und 8 t/ha bzw. etwa 1–2 t/ha Trockenmasse. Besonders viele Mikroorganismen gibt es in den oberen Bodenhorizonten, in der Wurzelzone. Mikroorganismen sind Pioniere der Bodenbildung; sie sind die ersten, die sich auf materiellem Gestein niederlassen.

Bakterien- die häufigste Gruppe von Mikroorganismen im Boden. Führen Sie verschiedene Prozesse zur Umwandlung organischer und mineralischer Verbindungen durch. Dank ihrer Aktivitäten wird ein grandioser Prozess der Verarbeitung der enormen Menge toter organischer Substanz durchgeführt, die jedes Jahr in den Boden gelangt. Dadurch werden chemische Elemente freigesetzt, die fest an organische Stoffe gebunden waren.

Von großer Bedeutung ist die Aktivität von Heterotrophen, die den Prozess der Ammonifikation bestimmen – die Zersetzung organischer Stoffe unter Bildung von Ammoniumformen des Stickstoffs. Nützlich ist auch die Nitrifikation – die Aktivität autotropher aerober Bakterien, die Ammoniumstickstoff zunächst zu salpetriger und dann zu Salpetersäure oxidieren. Dadurch erhalten Pflanzen das lebenswichtige Nährstoffelement wie Stickstoff. In einem Jahr der Aktivität nitrifizierender Bakterien können pro 1 Hektar Boden bis zu 300 kg Salpetersäuresalze gebildet werden.

Gleichzeitig kann es in Böden mit Sauerstoffmangel zur Denitrifikation kommen – der Reduktion von Bodennitraten zu molekularem Stickstoff, was zu dessen Verlust durch den Boden führt.

Bestimmte Bakteriengruppen sind in der Lage, molekularen Stickstoff aus der Luft aufzunehmen und in Proteinform umzuwandeln. Diese Fähigkeit besitzen freilebende Boden- und Knöllchenbakterien, die in Symbiose mit Hülsenfrüchten leben. Nach dem Absterben stickstofffixierender Bakterien wird der Boden mit biologischem Stickstoff angereichert – bis zu 200 kg/ha.

Mit Hilfe von Bakterien werden Oxidationsprozesse verschiedener Stoffe durchgeführt. So oxidieren Schwefelbakterien Schwefelwasserstoff zu Schwefelsäure – dadurch reichern sich pro Jahr bis zu 200 kg/ha Sulfate im Boden an.

Eine große Gruppe von Eisenbakterien nutzt die Energie der Eisenoxidation, um Kohlenstoff zu absorbieren.

Actinomyceten oder strahlende Pilze zersetzen Ballaststoffe, Lignin und Humusstoffe im Boden und sind an der Humusbildung beteiligt.

Pilze. Ihr Gehalt wird in Zehntausenden Exemplaren in einem Gramm Boden gemessen. Am häufigsten sind Schimmelpilze und in Waldböden Schleimpilze. Pilze zersetzen Lignin, Ballaststoffe, Proteine ​​und Tannine. Dadurch entstehen organische Säuren, die Bodenmineralien umwandeln können. Oft gehen Pilze eine Symbiose mit grünen Pflanzen ein und bilden an den Wurzeln Mykorrhiza, die die Stickstoffernährung der Pflanzen verbessert.

Seetang entwickeln sich auf der Bodenoberfläche. Ihre maximale Anzahl wird in Regenperioden beobachtet. In Waldböden dominieren Kieselalgen und Blaualgen. Sie reichern den Boden mit organischer Substanz an und beteiligen sich aktiv an der Verwitterung von Gesteinen.

Flechten- eine komplexe symbiotische Bildung eines Pilzes und einer Alge. Man findet sie überall – auf dem Boden, auf Bäumen, auf kahlen Felsen. Sie zerstören Gesteine, indem sie mechanisch und chemisch auf sie einwirken. Organische Flechtenreste und mineralische Gesteinskörner sind im Wesentlichen Urboden für die Ansiedlung höherer Organismen.

Große Pflanzen. Grüne Pflanzen spielen eine wichtige Rolle bei der Bodenbildung. An Land werden jährlich 15.1010 Tonnen Biomasse produziert, die von Grünpflanzen durch Photosynthese synthetisiert werden.

Biomasse ist die Gesamtmenge lebender organischer Substanz in einer Pflanzengemeinschaft. Die höchste Biomasse in Waldgemeinschaften beträgt 1–4.000 c/ha. Krautige Gemeinschaften bilden weniger Biomasse. Wiesensteppen – 250 c/ha, Trockensteppen – 100 c/ha, Wüsten – 43 c/ha. Ein Teil der Biomasse in Form von Wurzelresten und Bodenstreu wird dem Boden wieder zugeführt. Jährlich gelangt es in den Boden (Streu, Wurzeln): Taigawald – 4–6 t/ha, Wiesensteppen – etwa 14 t/ha, Agrophytozönose – 3–8 t/ha. Pflanzen synthetisieren im Laufe ihrer Lebenstätigkeit organische Stoffe und verteilen sie auf bestimmte Weise im Boden in Form von Wurzelmasse und nach dem Absterben des oberirdischen Teils in Form von Pflanzenstreu. Die Bestandteile der Einstreu gelangen nach der Mineralisierung in den Boden und tragen zur Humusansammlung und zur Aneignung der charakteristischen dunklen Farbe des oberen Bodenhorizonts bei. Darüber hinaus reichern Pflanzen einzelne chemische Elemente an, die in geringen Mengen in bodenbildenden Gesteinen enthalten sind, aber für das normale Funktionieren der Pflanzen notwendig sind. Nach dem Absterben der Pflanzen und der Zersetzung ihrer Überreste verbleiben diese chemischen Elemente im Boden und reichern ihn nach und nach an.

Die zweite wichtige Funktion grüner Pflanzen ist die Konzentration von Ascheelementen und Stickstoff. Bis zu 95 % der Trockenmasse von Pflanzen bestehen aus Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Darüber hinaus reichern sich in Pflanzen sogenannte Ascheelemente (ca. 5 %) an – Kalzium, Magnesium, Kalium, Natrium, Schwefel, Chlor usw. – etwa 70 chemische Elemente. Durch biogene Anreicherung reichern sich viele chemische Elemente im Boden an (als Teil der organischen Substanz). Es wurde festgestellt, dass Hülsenfrüchte in ihrer Zusammensetzung mehr Kalzium, Magnesium und Stickstoff anreichern; Getreide – Phosphor, Kieselsäure, d.h. Die Absorption chemischer Elemente erfolgt selektiv.

Nadelwaldstreu bildet bei der Zersetzung viele Fulvosäuren, was zur Entwicklung des podzolischen Bodenbildungsprozesses beiträgt. Unter der Wiesenkrautvegetation entwickelt sich der Prozess der Bodenbildung. Moose haben eine hohe Feuchtigkeitskapazität und tragen daher zur Vernässung von Böden bei.

Höhere Pflanzen und Mikroorganismen bilden bestimmte Komplexe, unter deren Einfluss verschiedene Bodentypen entstehen. Jede Pflanzenformation entspricht einem bestimmten Bodentyp. Unter der Pflanzenformation von Nadelwäldern wird beispielsweise niemals die Waldformation gebildet, die unter dem Einfluss der Wiesensteppen-Kräuterformation entsteht.

Tierische Organismen Auch im Boden lebende Pflanzen (Insekten, Regenwürmer, kleine Wirbeltiere etc.) sind an der Bodenbildung beteiligt. Es gibt eine große Anzahl davon im Boden. Ihre Hauptaufgabe ist die Umwandlung organischer Bodensubstanz. Wichtig ist auch die Grabtätigkeit der Bodentiere.

Die Zoomasse auf der Erde ist geringer als die Phytomasse und beträgt mehrere Milliarden Tonnen. Laubwälder haben die größte Zoomasse – 600–2000 kg/ha, in der Tundra – 90 kg/ha.

Regenwürmer sind die häufigste Gruppe von Bodentieren – auf einem Hektar gibt es Tausende oder Millionen von ihnen. Sie machen 90 % der Zoomasse in Taiga- und Laubwäldern aus. Pro Hektar und Jahr werden 50–380 Tonnen Boden verarbeitet. Gleichzeitig verbessern sich seine Porosität und seine physikalischen Eigenschaften. C. Darwin fand heraus, dass Würmer in England auf jedem Hektar jährlich 20–26 Tonnen Erde durch ihren Körper transportieren. Charles Darwin glaubte, dass der Boden das Ergebnis tierischer Aktivitäten sei, und empfahl sogar, ihn so zu nennen Tierschicht.

Bodeninsekten lockern den Boden, verarbeiten Pflanzenreste und reichern den Boden mit Pflanzenstoffen und mineralischen Nährstoffen an.

Bagger (Ziesen, Maulwürfe, Mäuse usw.) graben den Boden um, legen Erdhöhlen an, vermischen den Boden, fördern so eine bessere Belüftung und die schnellste Entwicklung des Bodenbildungsprozesses und reichern außerdem die organische Masse des Bodens an mit den Produkten ihrer lebenswichtigen Aktivität und verändert ihre Zusammensetzung.

Ein ganz besonderer Faktor der Bodenbildung - Zeit. Alle im Boden ablaufenden Prozesse laufen über einen längeren Zeitraum ab. Damit der Einfluss äußerer Bedingungen wirksam wird und sich der Boden entsprechend den Bodenbildungsfaktoren bildet, ist eine gewisse Zeit erforderlich. Da die geografischen Bedingungen nicht konstant bleiben, sondern sich verändern, entwickeln sich Böden im Laufe der Zeit. Das Bodenalter ist die Dauer der Bodenexistenz im Laufe der Zeit. Der Bodenbildungsprozess erfolgt wie jeder andere im Laufe der Zeit. Jeder neue Zyklus der Bodenbildung (saisonal, jährlich, langfristig) führt zu bestimmten Veränderungen bei der Umwandlung mineralischer und organischer Substanzen im Boden. Der Grad der Anreicherung von Stoffen im Boden bzw. deren Auswaschung kann durch die Dauer dieser Prozesse bestimmt werden. Daher kommt dem Zeitfaktor („Alter des Landes“, nach V.V. Dokuchaev) eine gewisse Bedeutung bei der Entstehung und Entwicklung zu Böden.

Die Dauer einzelner Bodenbildungsprozesse wurde durch die Forschung ermittelt. Dadurch stellt sich innerhalb von 100–600 Jahren ein gewisser Grad der Humusanreicherung im Boden ein. Auf jungen Bergmoränen und Sedimenten trockengelegter Seen bildet sich innerhalb von 100–300 Jahren ausreichend geformter Boden.

Es gibt einen Unterschied zwischen absolutes und relatives Alter Boden Absolutes Alter- Dies ist die Zeit, die vom Beginn der Bodenbildung bis zum aktuellen Entwicklungsstadium vergangen ist. Sie kann zwischen mehreren tausend und einer Million Jahren liegen.

In den Gebieten, die schneller von der Wasser- und Eisdecke befreit wurden, begann der Bodenbildungsprozess früher. So sind auf dem Territorium Weißrusslands die Böden im nördlichen Teil jung (innerhalb der Grenzen der letzten Valdai-Eiszeit (Poozersk)) – ihr Alter beträgt etwa 10–12.000 Jahre; Die Böden der südlichen Gebiete der Republik sind reifer. Gleichzeitig kann der Bodenbildungsprozess innerhalb der Grenzen desselben Territoriums und desselben absoluten Alters unterschiedlich schnell ablaufen. Dies liegt an der territorialen Heterogenität des bodenbildenden Gesteins, der Topographie etc. Dadurch entstehen Böden mit unterschiedlichem Entwicklungsstand des Bodenprofils – ihr relatives Alter wird nicht gleich sein.
Um das absolute Alter von Böden und organischer Substanz zu bestimmen, werden das radioaktive Isotop 14C und sein Verhältnis zu 12C verwendet. Die Halbwertszeit von 14C beträgt 5600 Jahre. Das Isotop 12C ist stabil. Wenn man die Radiokohlenstoffaktivität des Humus kennt, ist es möglich, sein Alter im Bereich von 40.000 bis 50.000 Jahren zu bestimmen.

Die menschliche Wirtschaftstätigkeit ist ein starker Einflussfaktor auf den Boden, insbesondere unter Bedingungen zunehmender Intensivierung der Landwirtschaft. Es unterscheidet sich stark von allen anderen Faktoren in seinem Einfluss auf den Boden. Wenn sich der Einfluss natürlicher Faktoren auf den Boden spontan manifestiert, dann wirkt der Mensch im Rahmen seiner wirtschaftlichen Tätigkeit gezielt auf den Boden ein und verändert ihn entsprechend seinen Bedürfnissen. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technik, mit der Entwicklung gesellschaftlicher Beziehungen intensivieren sich die Nutzung des Bodens und seine Transformation.

Der Mensch und seine Ausrüstung mit leistungsstarken Mitteln zur Beeinflussung der Umwelt, einschließlich des Bodens (Düngemittel, Maschinen, Entwässerung, Bewässerung, Chemisierung usw.), verändern natürliche Ökosysteme erheblich.

Landgewinnung, Abholzung oder Anpflanzung von Wäldern, Schaffung künstlicher Stauseen – all dies hat entsprechende Auswirkungen auf den Wasserhaushalt des Territoriums und damit auf den Boden.

Die Ausbringung mineralischer und organischer Düngemittel, die Kalkung saurer Böden, die Torfung sandiger Böden und die Sandung lehmiger Böden verändern die chemische Zusammensetzung der Böden und ihre Eigenschaften. Die mechanische Bodenbearbeitung bewirkt eine Veränderung des Komplexes physikalischer, chemischer und biologischer Eigenschaften des Bodens.

Die systematische Anwendung von Maßnahmen zur Bodenverbesserung führt zu deren Bewirtschaftung.

Die falsche Umsetzung bestimmter Maßnahmen und die irrationale Nutzung von Böden können jedoch zu einer erheblichen Verschlechterung der Böden führen – zu Staunässe, Erosion, Bodenverschmutzung und einer starken Verschlechterung der chemischen und physikalischen Eigenschaften. Daher muss der Einfluss des Menschen auf den Boden wissenschaftlich belegt werden; Ziel ist es, seine Fruchtbarkeit zu steigern und nachhaltige, hochproduktive Agrarökosysteme zu bilden.

Daraus können wir schließen, dass der Boden vorhanden ist Hierbei handelt es sich um eine besondere natürliche Formation, in der die Prozesse der zyklischen Migration chemischer Elemente auf der Landoberfläche und des Stoffwechsels zwischen Landschaftsbestandteilen ihre höchste Spannung erreichen. Gleichzeitig mit der energetischen Umverteilung der Materie im Boden wird Sonnenenergie aktiv umgewandelt und gespeichert.

Die Rolle von Mikroorganismen bei der Bildung von Böden und der Bodenfruchtbarkeit ist äußerst komplex und vielfältig; Mikroben sind die ältesten Organismen auf der Erde, existieren seit Milliarden von Jahren und sind die ältesten Bodenbildner, die lange vor dem Erscheinen höherer Pflanzen und Tiere tätig waren. Die Folgen der lebenswichtigen Aktivität von Mikroorganismen gehen weit über die von ihnen bewohnten Böden hinaus und bestimmen maßgeblich die Eigenschaften von Sedimentgesteinen, die Zusammensetzung der Atmosphäre und natürlicher Gewässer sowie die geochemische Geschichte von Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und Sauerstoff , Wasserstoff, Kalzium, Kalium und Eisen.
Mikroorganismen sind in ihren Eigenschaften biochemisch multifunktional und in der Lage, in der Biosphäre und im Boden Prozesse durchzuführen, die für Pflanzen und Tiere unzugänglich sind, aber ein wesentlicher Bestandteil des biologischen Energie- und Stoffkreislaufs sind. Dies sind die Prozesse der Stickstofffixierung, der Oxidation von Ammoniak und Schwefelwasserstoff, der Reduktion von Sulfat- und Nitratsalzen und der Ausfällung von Eisen- und Manganverbindungen aus der Lösung. Dazu gehört auch die mikrobielle Synthese vieler Vitamine, Enzyme, Aminosäuren und anderer physiologisch aktiver Verbindungen im Boden.
Durch diese erstaunlichen Reaktionen können autotrophe Bakterien wie Pflanzen selbst organisches Material synthetisieren, ohne jedoch die Energie der Sonne zu nutzen. Deshalb gibt es allen Grund zu der Annahme, dass der primäre Bodenbildungsprozess auf der Erde lange vor dem Aufkommen grüner Pflanzen von Gemeinschaften autotropher und heterotropher Mikroorganismen durchgeführt wurde. Es ist zu beachten, dass Bakterien und Pilze sehr starke Zerstörer von Primärmineralien und Gesteinen sind, also Erreger der sogenannten biologischen Verwitterung.
Das wichtigste Merkmal von Mikroorganismen ist jedoch ihre Fähigkeit, die Zersetzungsprozesse pflanzlicher und tierischer organischer Stoffe zu einer vollständigen Mineralisierung zu bringen. Ohne diese Verbindung könnte der normale spiralförmige Kreislauf biologischer Prozesse in der Biosphäre nicht existieren und das Leben selbst wäre nicht möglich. Dies ist der tiefe grundlegende Unterschied zwischen der Rolle von Mikroorganismen in der Biosphäre und der Rolle von Pflanzen und Tieren. Pflanzen synthetisieren organisches Material, Tiere führen die primäre mechanische und biochemische Zerstörung organischer Substanz durch und bereiten sie für die zukünftige Humusbildung vor. Mikroorganismen, die den Abbau organischer Stoffe abschließen, synthetisieren Bodenhumus und zerstören ihn dann. Die Synthese physiologisch aktiver Verbindungen, die Humusbildung und die vollständige Mineralisierung organischer Reststoffe ist die Hauptfunktion von Mikroorganismen in Bodenprozessen und im biologischen Kreislauf.
Mikroorganismen kommen manchmal in Tiefen von Dutzenden und Hunderten Metern vor. Ihre Hauptmasse konzentriert sich jedoch auf die wurzelbewohnten Bodenhorizonte und insbesondere auf die oberen 10-20 cm. Das Gesamtfeuchtgewicht verschiedener Mikroorganismen kann in der oberen 25-Zentimeter-Bodenschicht bis zu 10 t/ha betragen. Macca-Mikroorganismen machen 0,5–2,5 % des Humusgewichts im Boden aus. Darüber hinaus beträgt die Anzahl der Mikroorganismen pro 1 g Boden Dutzende und Hunderte Millionen Exemplare und in der Rhizosphäre von Pflanzen Dutzende Milliarden. Je höher die Fruchtbarkeit natürlicher Böden, desto reicher und vielfältiger sind die darin vorkommenden Mikroorganismen. Hochfruchtbare Kulturböden sind am reichsten an einer Vielzahl von Mikroorganismen. Mit der Entwicklung neuer Methoden zur Untersuchung von Mikroorganismen wird deutlich, dass unser derzeitiges Wissen noch äußerst unzureichend ist. Offenbar sind die Rolle, Anzahl und Funktionen von Mikroorganismen bei der Bodenbildung viel größer, als wir uns derzeit vorstellen.
Unter den Bodenmikroorganismen gibt es sowohl Vertreter der Pflanzenwelt als auch Vertreter der Tierwelt (Abb. 52). Die zahlreichste Mikroflora sind Pilze, Actinomyceten und Bakterien. Algen kommen deutlich seltener vor. Die Mikrofauna wird von Amöben und Flagellaten dominiert. Auch Flimmer- und Mikronematoden kommen mitunter in großer Zahl in Böden vor. Es häufen sich immer mehr Daten über das Vorhandensein nichtzellulärer Formen von Mikroorganismen (Bakteriophagen, Viren) in Böden.

Bodenalgen

Bodenpilze

Bakterien

Viren (Bakteriophagen)

Vegetation (höher und tiefer) schafft einen biologischen Kreislauf von Aschestoffen in der Natur und reichert den Boden mit organischen Rückständen an. Es ist der Hauptfaktor bei der Bodenbildung.

Die Essenz des Bodenbildungsprozesses manifestiert sich in der Natur durch Pflanzenformationen. Pflanzenformationen sind Kombinationen höherer und niederer Pflanzen, die unter bestimmten Umweltbedingungen interagieren.

Auf dem Territorium Russlands werden folgende Gruppen von Pflanzenformationen unterschieden (N.N. Rozov): 1) Gehölze (Taigawälder, Laubwälder, Wälder feuchter Subtropen); Übergangswälder aus Holz und Kräutern (xerophytische Wälder); krautig (trockene und sumpfige Wiesen, gemäßigte Steppen, subtropische Strauchsteppen); 4) verlassen; 5) Flechtenmoos (Tundra, Hochmoore).

Jede Gruppe von Pflanzenformationen zeichnet sich durch ihre eigenen Merkmale aus: die Zusammensetzung organischer Stoffe, die Eigenschaften ihres Eintrags in den Boden und ihrer Zersetzung sowie die Wechselwirkung von Zersetzungsprodukten mit dem mineralischen Teil des Bodens.

Unterschiede in der Pflanzenformation- der Hauptgrund für die Vielfalt der Böden in der Natur. Unter den gleichen Bedingungen der Taiga-Waldzone entwickeln sich podzolische Böden unter geschlossenen Nadelwäldern und auf Wiesen Torfböden.

Abhängig von den biologischen Eigenschaften der Menge und Qualität der erzeugten Biomasse und der Auswirkung auf den Bodenbildungsprozess werden Grünpflanzen in Gehölze und Kräuter unterteilt.

Holzgewächse(Bäume, Sträucher, Halbsträucher) – mehrjährig, lebend für Dutzende und Hunderte von Jahren. Jedes Jahr stirbt nur ein Teil ihrer Bodenmasse (Nadeln, Blätter, Zweige, Früchte) ab und lagert sich in Form von Streu oder Waldstreu auf der Bodenoberfläche ab. Gehölze zeichnen sich dadurch aus, dass sie vor allem oberirdisch eine große Biomasse bilden, aber ihr jährlicher Streuabfall ist geringer als ihr Wachstum, und daher wird mit der Streu eine relativ geringe Menge an Ascheelementen und Stickstoff in den Boden zurückgeführt. Die Streu von Bäumen, insbesondere von Nadelbäumen, enthält viele Ballaststoffe, Lignin, Tannine und Harze. Die Zersetzungsprodukte der Waldabfälle interagieren mit dem gelösten Boden, wenn die Bodenschicht mit Sedimenten ausgewaschen wird.

Lebensdauer krautiger Pflanzen reicht von einigen Wochen (Ephemera) bis zu 1–2 Jahren (Getreide) und 3–5 Jahren (Hülsenfrüchte). Wurzeln und Rhizome werden jedoch bis zu 7–15 Jahre oder länger alt.

Bei Bodenbildungsprozessen ist die Wirkung von krautigen Pflanzen größer als die von Gehölzen, obwohl die Menge der durch krautige Gesellschaften erzeugten Biomasse geringer ist. Dies erklärt sich durch die kurze Lebensdauer krautiger Pflanzen und den schnellen Umsatz aller Komponenten, die sie am biologischen Kreislauf im System Pflanze-Boden beteiligen. Der Boden wird jährlich mit organischen Resten von Kräutern in Form von Bodenmasse (sofern diese nicht entfremdet wird) und Wurzeln angereichert. Im Gegensatz zur Bodenmasse zersetzen sich Wurzelreste direkt vor Ort im Boden, und die Zersetzungsprodukte interagieren mit dem mineralischen Teil.

Überreste krautiger Pflanzen Im Vergleich zu Waldstreu enthalten sie weniger Ballaststoffe, mehr Proteine, Ascheelemente und Stickstoff. Krautige Rückstände zeichnen sich durch eine neutrale oder leicht alkalische Reaktion aus.

Moose- Pflanzenorganismen, denen ein Wurzelsystem fehlt und die Nährstoffe über die gesamte Oberfläche ihrer Organe aufnehmen. Man findet sie häufig unter dem Blätterdach von Wäldern und in Sümpfen. Moose heften sich mit Rhizoiden an jedes Substrat. Sie können große Mengen an Feuchtigkeit aufnehmen und speichern, sodass der Prozess der Zersetzung von Pflanzenresten langsam verläuft und es zu einer allmählichen Ansammlung von Torf und Staunässe kommt. Bei der Bildung von Hochmooren ist besonders auf die Rolle von Sphagnummoosen (weißen Moosen) zu achten.

Mikroorganismen. Unter den Mikroorganismen im Boden sind Bakterien, Pilze, Actinomyceten, Algen und Protozoen weit verbreitet. Die meisten Mikroorganismen finden sich in den oberen Schichten, wo sich der Großteil der organischen Substanz und der Wurzeln lebender Pflanzen konzentriert.

Mikroorganismen tragen zum Abbau organischer Rückstände im Boden bei.

Bezogen auf die Luft unterscheidet man bei Mikroorganismen zwischen aerob und anaerob. Aerobier sind Organismen, die im Laufe ihres Lebens Sauerstoff verbrauchen; Anaerobier – leben und entwickeln sich in einer sauerstofffreien Umgebung. Die lebensnotwendige Energie gewinnen sie durch gekoppelte Redoxreaktionen. Die im Boden ablaufenden Abbau- und Synthesereaktionen werden durch verschiedene Enzyme beeinflusst, die von Mikroorganismen produziert werden. Abhängig von der Art des Bodens und dem Grad ihrer Kultivierung kann die Gesamtzahl der Mikroorganismen in 1 g Soddy-Podzolic-Böden 0,6 bis 2,0 Milliarden erreichen, Chernozeme - 2 bis 3 Milliarden.

Bakterien- die häufigste Art von Bodenmikroorganismen. Je nach Ernährungsweise werden sie in autotrophe, die Kohlenstoff aus Kohlendioxid absorbieren, und heterotrophe, die Kohlenstoff aus organischen Verbindungen nutzen, unterteilt.

Aerobe Bakterien oxidieren verschiedene organische Substanzen im Boden, einschließlich des Prozesses der Ammonifizierung – der Zersetzung stickstoffhaltiger organischer Substanzen zu Ammoniak, der Oxidation von Ballaststoffen, Lignin usw.

Zersetzung organischer Rückstände Heterotrophe anaerobe Bakterien nennt man den Fermentationsprozess (Fermentation von Kohlenhydraten, Pektinstoffen etc.). Zusammen mit der Fermentation unter anaeroben Bedingungen kommt es zur Denitrifikation – der Reduktion von Nitraten zu molekularem Stickstoff, was in Böden mit schlechter Belüftung zu erheblichen Stickstoffverlusten führen kann.

Biologischer Faktor der Bodenbildung- An der Bodenbildung sind drei Gruppen von Organismen beteiligt – Grünpflanzen, Mikroorganismen und Tiere, die komplexe Biozönosen bilden.

Vegetation. Pflanzen sind die einzige Hauptquelle für organische Stoffe im Boden. Ihre Hauptfunktion als Bodenbildner ist im biologischen Stoffkreislauf zu sehen – der Synthese von Biomasse durch atmosphärisches Kohlendioxid, Sonnenenergie, Wasser und Mineralverbindungen aus dem Boden. Pflanzenbiomasse in Form von Wurzelresten und Bodenstreu wird dem Boden wieder zugeführt. Die Art der Beteiligung grüner Pflanzen an der Bodenbildung ist unterschiedlich und hängt von der Vegetationsart und der Intensität des biologischen Kreislaufs ab (Tabelle 5.1).

Alle lebenden Organismen auf der Erde bilden biologische Gemeinschaften (Zönosen) und biologische Formationen, mit denen die Prozesse der Bodenbildung und -entwicklung untrennbar verbunden sind.

Die Lehre von der Pflanzenbildung aus bodenkundlicher Sicht wurde von V. R. Williams entwickelt. Als Hauptkriterien für die Aufteilung von Pflanzenformationen übernahm er Indikatoren wie die Zusammensetzung von Pflanzengruppen, die Eigenschaften des Eintrags organischer Stoffe in den Boden und die Art ihrer Zersetzung unter dem Einfluss von Mikroorganismen mit unterschiedlichen Verhältnissen von aeroben und anaeroben Prozessen .

Derzeit wird bei der Untersuchung der Rolle von Pflanzenzönosen bei der Bodenbildung zusätzlich die Art und Intensität des biologischen Stoffkreislaufs berücksichtigt; Dadurch können wir das Studium der Pflanzenformationen aus bodenkundlicher Sicht erweitern und detaillierter unterteilen.

Nach N.N. Rozov werden folgende Hauptgruppen von Pflanzenformationen unterschieden:

1. holzige Vegetationsbildung: Taigawälder, Laubwälder, subtropische Regenwälder und tropische Regenwälder;
2. Übergangsformation von holzig-krautigen Pflanzen: xerophytische Wälder, Savannen;
3. krautige Pflanzenbildung: trockene und sumpfige Wiesen, Grasprärien, gemäßigte Steppen, subtropische Strauchsteppen;
4. Wüstenpflanzenbildung: Vegetation der subborealen, subtropischen und tropischen Bodenklimazonen;
5. Flechten-Moos-Pflanzenbildung: Tundra, Hochmoore.

Waldvegetation ist eine mehrjährige Vegetation, daher gelangen ihre Überreste hauptsächlich in Form von Bodenstreu auf die Bodenoberfläche, woraus die Waldstreu entsteht. Wasserlösliche Zersetzungsprodukte gelangen in die Mineralschicht des Bodens. Ein Merkmal des biologischen Kreislaufs im Wald ist die langfristige Erhaltung einer erheblichen Menge an Stickstoff- und Aschepflanzennährstoffen in der mehrjährigen Biomasse und deren Ausschluss aus dem jährlichen biologischen Kreislauf. Unter unterschiedlichen natürlichen Bedingungen entstehen unterschiedliche Waldtypen, die die Art des Bodenbildungsprozesses und damit die Art der gebildeten Böden bestimmen.

Krautige Vegetation bildet im Boden ein dichtes Netz dünner Wurzeln, die den gesamten oberen Teil des Bodenprofils durchziehen und deren Biomasse in der Regel die Biomasse des oberirdischen Teils übersteigt. Da der oberirdische Teil der krautigen Vegetation vom Menschen entfremdet und von Tieren gefressen wird, sind die Wurzeln die Hauptquelle für organische Substanz im Boden unter der krautigen Vegetation. Wurzelsysteme und ihre Humifizierungsprodukte strukturieren den oberen wurzelbewohnten Teil des Profils, in dem sich nach und nach ein Humushorizont mit vielen Nährstoffen bildet. Die Intensität der Prozesse wird durch die natürlichen Bedingungen bestimmt, da je nach Art der krautigen Formationen die Menge der gebildeten Biomasse und die Intensität des biologischen Kreislaufs unterschiedlich sind. Daher bilden sich unter unterschiedlichen natürlichen Bedingungen unterschiedliche Böden unter krautiger Vegetation. Moos-Flechten-Vegetation zeichnet sich dadurch aus, dass sie bei hoher Feuchtigkeitskapazität eine geringe Aktivität im biologischen Kreislauf aufweist. Aus diesem Grund werden absterbende Pflanzenreste konserviert, die bei ausreichender und übermäßiger Feuchtigkeit zu Torf werden und bei ständiger Austrocknung leicht vom Wind verweht werden.

Mikroorganismen. (Die Rolle von Mikroorganismen bei der Bodenbildung ist nicht weniger bedeutsam als die Rolle von Pflanzen. Trotz ihrer geringen Größe verfügen sie aufgrund ihrer großen Anzahl über eine riesige Gesamtoberfläche und kommen daher aktiv mit dem Boden in Kontakt. Laut E. N. Mishustin, Pro 1 Hektar Ackerbodenschicht erreicht die aktive Oberfläche der Bakterien 5 Millionen m 2. Aufgrund des kurzen Lebenszyklus und der hohen Reproduktionsrate reichern Mikroorganismen den Boden relativ schnell mit einer erheblichen Menge organischer Substanz an.) Nach den Berechnungen von I. V. Tyurin Die jährliche Aufnahme trockener mikrobieller Substanz in den Boden kann 0,6 Tha betragen. (Diese proteinreiche Biomasse, die viel Stickstoff, Phosphor und Kalium enthält, ist von großer Bedeutung für die Bodenbildung und die Bildung der Bodenfruchtbarkeit.

Mikroorganismen sind der aktive Faktor, dessen Aktivität mit den Zersetzungsprozessen organischer Substanzen und ihrer Umwandlung in Bodenhumus verbunden ist. Mikroorganismen binden Luftstickstoff. Sie scheiden Enzyme, Vitamine, Wachstumsstoffe und andere biologische Substanzen aus. Die Versorgung der Bodenlösung mit Pflanzennährstoffen und damit die Bodenfruchtbarkeit hängen von der Aktivität der Mikroorganismen ab.

Die häufigste Art von Bodenmikroorganismen sind Bakterien. Ihre Zahl reicht von mehreren Hunderttausend bis zu Milliarden pro Gramm Boden. Abhängig von der Ernährungsmethode werden Bakterien in heterotrophe und autotrophe Bakterien unterteilt.

Heterotrophe Bakterien nutzen Kohlenstoff aus organischen Verbindungen und zersetzen organische Rückstände in einfache Mineralverbindungen.

Autotrophe Bakterien absorbieren Kohlenstoff aus atmosphärischem Kohlendioxid und oxidieren unteroxidierte Mineralverbindungen, die während der Aktivität von Heterotrophen entstehen.

Basierend auf der Art der Atmung werden Bakterien in aerobe Bakterien unterteilt, die sich in Gegenwart von molekularem Sauerstoff entwickeln, und anaerobe Bakterien, die für ihre Entwicklung keinen freien Sauerstoff benötigen.

Die überwiegende Mehrheit der Bakterien entwickelt sich am besten in einer neutralen Umgebung. In einer sauren Umgebung sind sie inaktiv.

Actinomyceten (Schimmelbakterien oder strahlende Pilze) kommen im Boden in geringeren Mengen vor als andere Bakterien; Sie sind jedoch sehr vielfältig und spielen eine wichtige Rolle bei der Bodenbildung. Actinomyceten zersetzen Zellulose, Lignin und Humus im Boden und sind an der Humusbildung beteiligt. Sie entwickeln sich besser in Böden mit neutraler oder leicht alkalischer Reaktion, reich an organischer Substanz und gut kultiviert.

Pilze- Saprophyten - heterotrophe Organismen. Sie kommen in allen Böden vor. Mit ihrem verzweigten Myzel verflechten die Pilze die organische Substanz im Boden dicht. Unter aeroben Bedingungen zersetzen sie Ballaststoffe, Lignin, Fette, Proteine ​​und andere organische Verbindungen. Pilze sind an der Mineralisierung des Bodenhumus beteiligt.

Pilze können mit Pflanzen eine Symbiose eingehen und innere oder äußere Mykorrhiza bilden. Bei dieser Symbiose erhält der Pilz Kohlenstoffnahrung von der Pflanze und versorgt die Pflanze selbst mit Stickstoff, der beim Abbau stickstoffhaltiger organischer Verbindungen im Boden entsteht.

Seetang In allen Böden verteilt, hauptsächlich in der Oberflächenschicht. Sie enthalten Chlorophyll in ihren Zellen, wodurch sie Kohlendioxid aufnehmen und Sauerstoff abgeben können.

Algen sind aktiv an den Prozessen der Gesteinsverwitterung und am primären Prozess der Bodenbildung beteiligt.

Flechten In der Natur entwickeln sie sich meist auf kargen Böden, felsigen Untergründen, Kiefernwäldern, in der Tundra und in der Wüste.

Flechten sind eine Symbiose aus Pilzen und Algen. Die Flechtenalge synthetisiert organische Stoffe, die der Pilz nutzt, und der Pilz versorgt die Algen mit Wasser und darin gelösten Mineralien.

Flechten zerstören Gestein biochemisch – durch Auflösung und mechanisch – mit Hilfe von Hyphen und Thalli (Flechtenkörper), die fest mit der Oberfläche verwachsen sind.

Sobald sich Flechten auf Felsen niederlassen, beginnt eine intensivere biologische Verwitterung und primäre Bodenbildung.

Protozoen werden im Boden durch die Klassen der Rhizome (Amöben), Flagellaten und Ciliaten repräsentiert. Sie ernähren sich hauptsächlich von Mikroorganismen, die im Boden leben. Einige Protozoen enthalten im Protoplasma diffus gelöstes Chlorophyll und sind in der Lage, Kohlendioxid und Mineralsalze aufzunehmen. Einige Arten können Proteine, Kohlenhydrate, Fette und sogar Ballaststoffe abbauen.

Ausbrüche der Protozoenaktivität im Boden gehen mit einem Rückgang der Bakterienzahl einher. Daher ist es üblich, die Manifestation der Protozoenaktivität als einen negativen Indikator für die Fruchtbarkeit zu betrachten. Gleichzeitig deuten einige Daten darauf hin, dass mit der Entwicklung von Amöben im Boden in manchen Fällen die Menge an assimilierbaren Stickstoffformen zunimmt.

Mikroorganismen im Boden bilden eine komplexe Biozönose, in der ihre verschiedenen Gruppen in bestimmten Beziehungen stehen, die sich je nach veränderten Bodenbildungsbedingungen ändern.

Die Natur mikrobieller Biozönosen wird durch die Bedingungen des Wasser-, Luft- und Wärmeregimes der Böden, die Reaktion der Umwelt (sauer oder alkalisch), die Zusammensetzung organischer Rückstände usw. beeinflusst. Somit kommt es zu einer Zunahme der Bodenfeuchtigkeit und einer Verschlechterung bei der Belüftung nimmt die Aktivität anaerober Mikroorganismen zu; Mit zunehmendem Säuregehalt der Bodenlösung werden Bakterien gehemmt und Pilze aktiviert.

Alle Gruppen von Mikroorganismen reagieren empfindlich auf Veränderungen der äußeren Bedingungen, sodass ihre Aktivität das ganze Jahr über sehr ungleichmäßig ist. Bei sehr hohen und niedrigen Lufttemperaturen gefriert die biologische Aktivität im Boden.

(Durch die Regulierung der Lebensbedingungen von Mikroorganismen können wir die Bodenfruchtbarkeit erheblich beeinflussen. Indem wir für eine lockere Zusammensetzung der Ackerschicht und optimale Feuchtigkeitsbedingungen sorgen, den Säuregehalt des Bodens neutralisieren, begünstigen wir die Entwicklung der Nitrifikation und die Anreicherung von Stickstoff sowie die Mobilisierung anderer Nährstoffe und schaffen im Allgemeinen günstige Bedingungen für die Entwicklung von Pflanzen.)

Tiere. Die Bodenfauna ist recht zahlreich und vielfältig und wird durch Wirbellose und Wirbeltiere repräsentiert.

Die aktivsten bodenbildenden Wirbellosen sind Regenwürmer. Beginnend mit Charles Darwin haben viele Wissenschaftler auf ihre wichtige Rolle bei der Bodenbildung hingewiesen.

Regenwürmer kommen fast überall in Kultur- und Neuböden vor. Ihre Zahl reicht von Hunderttausenden bis zu mehreren Millionen pro Hektar. Regenwürmer bewegen sich im Boden und ernähren sich von Pflanzenresten. Sie beteiligen sich aktiv an der Verarbeitung und Zersetzung organischer Rückstände und leiten während des Verdauungsprozesses eine riesige Menge Erde durch sich hindurch.

Laut N.A. Dimo ​​werfen Würmer auf bewässerten kultivierten Grauböden jährlich bis zu 123 Tonnen verarbeiteten Bodens in Form von Exkrementen (Koprolithen) auf die Oberfläche von 1 Hektar. Koprolithen sind gut aggregierte Klumpen, die mit Bakterien, organischem Material und Kalziumkarbonat angereichert sind. Untersuchungen von S.I. Ponomareva haben ergeben, dass Regenwurmausscheidungen auf Sod-Podsol-Böden neutral reagieren und 20 % mehr Humus und absorbiertes Kalzium enthalten. All dies deutet darauf hin, dass Regenwürmer die physikalischen Eigenschaften von Böden verbessern, sie lockerer, luft- und wasserdurchlässiger machen und dadurch ihre Fruchtbarkeit erhöhen.

Insekten Am Prozess der Bodenbildung sind auch Ameisen, Termiten, Hummeln, Wespen, Käfer und ihre Larven beteiligt. Durch zahlreiche Bewegungen im Boden lockern sie den Boden und verbessern seine Wasser- und physikalischen Eigenschaften. Indem sie sich von Pflanzenresten ernähren, vermischen sie diese außerdem mit dem Boden, und wenn sie absterben, dienen sie selbst als Quelle für die Anreicherung des Bodens mit organischer Substanz.

Wirbeltiere- Eidechsen, Schlangen, Murmeltiere, Mäuse, Erdhörnchen, Maulwürfe - mischen den Boden hervorragend. Sie graben sich in den Boden und werfen eine große Menge Erde an die Oberfläche. Die entstehenden Gänge (Maulwurfshügel) sind mit einer Erd- oder Gesteinsmasse gefüllt und haben im Bodenprofil eine abgerundete Form, die sich durch Farbe und Verdichtungsgrad auszeichnet. In Steppengebieten vermischen grabende Tiere den oberen und unteren Horizont so sehr, dass sich an der Oberfläche ein tuberkulöses Mikrorelief bildet und der Boden als ausgegrabener (Maulwurfs-)Chernozem, ausgegrabener Kastanienboden oder grauer Boden charakterisiert wird.
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Die Hauptrolle bei der Bodenbildung spielen grüne Pflanzen, insbesondere höhere. Ihre Rolle liegt zunächst darin, dass die Bildung organischer Stoffe mit der Photosynthese verbunden ist, die nur im grünen Blatt der Pflanze stattfindet. Grüne Pflanzen absorbieren Kohlendioxid aus der Luft, Wasser, Stickstoff und Asche aus dem Gestein (das sich später in Erde verwandelt) und synthetisieren mithilfe der Strahlungsenergie der Sonne eine Vielzahl organischer Verbindungen.

Nach dem Absterben der Pflanzen gelangt die von ihnen erzeugte organische Substanz in den Boden und versorgt ihn so jährlich mit Asche- und Stickstoffelementen, Nahrung und Energie. Die Menge der akkumulierten Sonnenenergie in der synthetisierten organischen Substanz ist sehr groß und beträgt etwa 9,33 kcal pro 1 g Kohlenstoff. Bei einem jährlichen Rückgang der Pflanzenrückstände von 1 auf 21 Tonnen pro 1 Hektar (entsprechend 0,5–10,5 Tonnen Kohlenstoff) werden in ihnen etwa 4,7–106–9,8–107 kcal Sonnenenergie konzentriert. Das ist wirklich eine enorme Energiemenge, die bei der Bodenbildung verbraucht wird.

Verschiedene Arten von Grünpflanzen – holzige und krautige Pflanzen – unterscheiden sich in der Menge und Qualität der von ihnen erzeugten Biomasse und der Menge, die in den Boden gelangt.

Bei Gehölzen stirbt jedes Jahr nur ein Teil der im Sommer gebildeten organischen Masse (Nadeln, Blätter, Zweige, Früchte) ab und der Boden wird hauptsächlich an der Oberfläche mit organischer Substanz angereichert. Der andere, oft bedeutendere Teil verbleibt in der lebenden Pflanze und dient als Material zur Verdickung von Stamm, Zweigen und Wurzeln.

Bei einjährigen krautigen Pflanzen sind die vegetativen Organe ein Jahr lang vorhanden und die Pflanze stirbt jährlich ab, mit Ausnahme der reifen Samen; mehrjährige krautige Pflanzen haben unterirdische Triebe mit Bestockungsknoten, Rhizomen etc., aus denen sich im nächsten Jahr ein neuer oberirdischer Pflanzenteil mit neuem Wurzelsystem entwickelt. Daher bringt die krautige Vegetation organische Stoffe in Form von jährlich absterbenden oberirdischen Teilen und Wurzeln in den Boden. Moose, die kein Wurzelsystem haben, reichern den Boden mit organischer Substanz von der Oberfläche an.

Die Art des Eintrags von Pflanzenresten in den Boden bestimmt den weiteren Verlauf der Umwandlung organischer Verbindungen, ihre Wechselwirkung mit dem mineralischen Teil des Bodens, was sich auf die Prozesse der Bildung des Bodenprofils, der Zusammensetzung und der Eigenschaften des Bodens auswirkt.

Die größte Ansammlung organischer Substanz findet in Waldgesellschaften statt. So beträgt die Gesamtbiomasse in den Fichtenwäldern der nördlichen und südlichen Taiga 100-330 Tonnen pro Hektar, in Kiefernwäldern 280 Tonnen und in Eichenwäldern 400 Tonnen pro Hektar. In subtropischen und feuchten immergrünen Tropenwäldern entsteht eine noch größere Masse organischer Substanz – mehr als 400 Tonnen pro Hektar.

Krautige Vegetation zeichnet sich durch eine deutlich geringere Produktivität aus. In nördlichen Wiesensteppen erhöht sich die Biomasse auf 25 Tonnen pro Hektar, in Trockensteppen sind es 10 Tonnen und in Halbstrauchwüstensteppen sinkt dieser Wert auf 4,3 Tonnen.

In arktischen Tundren liegt die Biomasse auf dem Niveau von Wüstengemeinschaften und in Strauchtundren erreicht sie das Niveau von Wiesensteppen.

Die Größe der in den Boden gelangenden organischen Masse wird durch die Vegetationsart und die jährliche Streumenge bestimmt, die vom Wachstum und Verhältnis von oberirdischer Masse und Wurzeln abhängt. So beträgt der durchschnittliche jährliche Pflanzenabfall in einem Fichtenwald 3,5 bis 5,5 Tonnen pro Hektar, in einem Kiefernwald 4,7 Tonnen, in einem Birkenwald 7,0 Tonnen und in einem Eichenwald 6,5 Tonnen pro Hektar.

In subtropischen und tropischen Wäldern ist der jährliche Abfall sehr groß – 21–25 Tonnen pro Hektar.

In Wiesensteppen beträgt die jährliche Einstreumenge 13,7 Tonnen pro 1 ha, in Trockensteppen 4,2 Tonnen, in Wüsten- und Halbstrauchsteppen 1,2 Tonnen. Gleichzeitig beträgt der Großteil der toten Einstreu der Wiesensteppe Die Vegetation beruht auf den Wurzelsystemen der Gräser. Dies erklärt in gewisser Weise den großen Humusvorrat im Boden unter krautiger Vegetation.

Die große Rolle grüner Pflanzen bei der Bodenbildung liegt darin, dass ihre lebenswichtige Aktivität einen der wichtigsten Prozesse bestimmt – die biologische Migration und Konzentration von Ascheelementen und Stickstoff im Boden und zusammen mit Mikroorganismen den biologischen Stoffkreislauf im Boden Natur.

In Wäldern der gemäßigten Zone betragen der Verbrauch und die jährliche Ausbringung der Menge an Ascheelementen und Stickstoff 118–380 bzw. 100–350 kg pro 1 ha. Gleichzeitig erzeugen Birken- und Eichenwälder einen intensiveren Stoffkreislauf als Kiefern- und Fichtenwälder. Daher werden die darunter gebildeten Böden fruchtbarer.

Bei Wiesenkrautverbänden ist die Menge der am biologischen Kreislauf beteiligten Ascheelemente und Stickstoff deutlich höher als bei verschiedenen Arten von gemäßigten Wäldern, und der Verbrauch und die Rückführung von Stoffen mit Einstreu in den Boden sind ausgeglichen und betragen etwa 682 kg pro 1 Ha. Naturgemäß sind die Böden unter Wiesensteppen fruchtbarer als die unter Wäldern.

Die Zersetzungsprozesse organischer Reststoffe werden stark von deren chemischer Zusammensetzung beeinflusst.

Organische Rückstände bestehen aus einer Vielzahl von Ascheelementen, Kohlenhydraten, Proteinen, Lignin, Harzen, Tanninen und anderen Verbindungen und ihr Gehalt in der Streu verschiedener Pflanzen variiert. Alle Teile der meisten Baumarten sind reich an Tanninen und Harzen, enthalten viel Lignin und wenige Ascheelemente und Proteine. Daher zersetzen sich die Reste verholzender Pflanzen langsam und hauptsächlich durch Pilze. Im Gegensatz zu Bäumen enthält krautige Vegetation bis auf wenige Ausnahmen keine Tannine und ist reicher an Eiweißstoffen und Ascheelementen, wodurch die Überreste dieser Vegetation im Boden leicht einer bakteriellen Zersetzung unterliegen.

Darüber hinaus gibt es weitere Unterschiede zwischen diesen Pflanzengruppen. So lagern alle Gehölze das ganze Jahr über abgestorbene Blätter, Nadeln, Äste und Triebe vorwiegend auf der Bodenoberfläche ab. Bäume hinterlassen im Laufe eines Jahres relativ wenig tote organische Substanz in der Bodenschicht, da ihr Wurzelsystem mehrjährig ist.

Krautige Pflanzen, bei denen jährlich alle oberirdischen vegetativen Organe und teilweise auch die Wurzeln absterben, lagern abgestorbene organische Stoffe sowohl auf der Bodenoberfläche als auch in verschiedenen Tiefen ab.

Die krautige Vegetation wird in drei Gruppen eingeteilt: Wiese, Steppe und Sumpf.

Bei Wiesengras, Knäuelgras, Rispengras, Schwingel, Fuchsschwanz, verschiedenen Kleearten und anderen mehrjährigen Gräsern stirbt die oberirdische Masse jedes Jahr zu Beginn des Winters mit dem Einsetzen anhaltender Fröste ab.

Die Steppenvegetation stirbt meist im Sommer aufgrund der physikalischen Trockenheit des Bodens ab. Zu diesem Zeitpunkt hat die Steppenflora normalerweise ihren Entwicklungszyklus abgeschlossen und produziert lebensfähige Samen. Pflanzenreste gelangen in den Zustand unzureichender Bodenfeuchtigkeit, d. h. unter Bedingungen, die denen entgegengesetzt sind, in denen sich die organische Masse der Wiesenvegetation im Moment des Todes befindet. Im Spätherbst, zu Beginn des Absterbens der Wiesenvegetation, sind in der Regel alle Bodenräume mit Wasser gefüllt und somit der Luftzutritt zum Boden vollständig unterbunden. In ähnlichen Bedingungen befinden sich Wiesenpflanzen im Frühjahr, wenn der Boden auftaut, die Wassermenge im Boden ein Maximum und die Luftmenge ein Minimum erreicht. Die Zersetzung von Pflanzenresten erfolgt daher ohne Luftzugang langsam, was zur Anreicherung organischer Stoffe im Boden führt.

Die Überreste der Sumpfvegetation zersetzen sich noch langsamer und unterliegen einem ständigen Feuchtigkeitsüberschuss.

Doch egal wie sich einzelne Gruppen grüner Pflanzen in bestimmten Merkmalen voneinander unterscheiden, ihre Hauptbedeutung bei der Bodenbildung beruht auf der Synthese organischer Stoffe aus mineralischen Verbindungen. Organische Substanz, die eine große Rolle für die Bodenfruchtbarkeit spielt, kann nur von grünen Pflanzen erzeugt werden.