Почва обеспечивает условия для жизни человека, так как она обладает способностью производить урожай растений — основной энергетический продукт. Масса растений, преобразованная животными в продукцию животноводства, тоже употребляется в пищу, для бытовых нужд и в промышленности.
Большое значение имеют санитарно-защитные функции почвы. Органическое вещество почвы ускоряет детоксикацию (разложение) вносимых пестицидов, закрепляет в малоподвижные формы загрязняющие вещества в результате сорбции и комплексообразования. Органические вещества участвуют в обменном и необменном поглощении ионов, входящих в состав минеральных удобрений, химических мелиорантов, пестицидов, радионуклидов, тяжелых металлов. Экспериментально доказано необменное поглощение катионов стронция и цезия. Необменное поглощение минеральной частью почвы возможно в результате защемления катионов в межплоскостных пространствах слоистых минералов.
2. Почва способствует поддержанию постоянного газового режима атмосферы Земли: содержание кислорода, азота, диокси-
да углерода, водорода и паров воды остается неизменным. Атмосфера в приземном слое состоит из азота — 78,08 %, кислорода — 20,95, аргона — 0,92, диоксида углерода — 0,04 и других газов — 0,01 %. Газовый состав атмосферы до зарождения жизни на Земле, по мнению ученых, был иным, в приземном слое преобладали аммиак, метан, водород. Современный газовый состав сформировался с появлением жизни на Земле под влиянием живых организмов.
3. Почва участвует в круговороте воды на Земле. Эта роль почвы связана с процессами миграции и аккумуляции веществ в сопряженных ландшафтах в соответствии с рельефом местности.
Огромное количество воды, поступающее с осадками, частично испаряется из почвы и при транспирации растений в атмосферу, другая часть стекает в реки, озера или, просачиваясь через почвы и верхние слои осадочных пород, поступает в грунтовые воды. Делювиальные воды приносят в реки минеральные и органические вещества. Почва оказывает большое влияние на формирование поверхностного и грунтового стоков, образование донных отложений Мирового океана, биогеохимический круговорот.
Экологические функции почвы общепланетарного масштаба обобщены в табл. 1.
| Таблица 1. Глобальные функции почв (педосферы) (по Добровольскому и Никитину, 1990)Сферы влияния | |||
|---|---|---|---|
| Литосфера | Гидросфера | Атмосфера | Биосфера |
| Биохимическое преобразование верхних слоев литосферы | Трансформация поверхностных вод в грунтовые воды | Поглощение и отражение солнечной энергии | Среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши |
| Источник вещества для образования минералов, пород, по-пезных ископаемых | Регулирование влагооборота атмосферы | Связующее звено биологического и геологического круговорота веществ | |
| Передача аккумулированной солнечной анергии в глубокие слои атмосферы | Участие в формировании речного стока | Источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу |
| Окончание табл. 1 | |||
|---|---|---|---|
| Сферы влияния | |||
| Литосфера | Гидросфера | Атмосфера | Биосфера |
| Фактор биопродуктивности водоемов за счет приносимых почвенных соединений | Поглощение и удержание некоторых газов, поступающих в атмосферу | Защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы | |
| Защита литосферы от чрезмерной эрозии и условие ее нормального развития | Сорбционный, защищающий от загрязнений барьер акваторий | Регулирование газового режима атмосферы | Фактор биологической эволюции |
4. Обладая свойством плодородия, почва является основным средством производства в сельском хозяйстве. Используя почву как средство производства, человек изменяет ее свойства, режимы и плодородие, оказывает влияние на природные факторы почвообразования. Вырубка лесов, возделывание сельскохозяйственных культур меняют растительность; осушение или орошение меняют водный режим почвы. Большое влияние на почву оказывают приемы обработки, применение удобрений и химическая мелиорация, которые зачастую изменяют ее свойства коренным образом. Таким образом, почва становится не только средством производства и предметом труда, но и частично продуктом этого труда.
Глава 2ПРОИСХОЖДЕНИЕ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД
Планета Земля состоит из минералов и горных пород, которые служат основой формирования почв и определяют их свойства.
Минералы являются природными химическими соединениями различных элементов, могут быть твердыми — кварц (Si02); доломит [Са, Mg(C03)2]; гематит (Fe203); микроклин [(K3Na)(AlSi308)]; галит (NaCl); кальцит (СаС03); магнезит (MgC03) и др.; жидкими — вода (Н20); газообразными — диоксид углерода (С02); аммиак (NH3); метан (СН4); водород (Н2) и др. Известно более двух тысяч минералов. Минералы, часто встречающиеся и образующие основу горных пород, называют породообразующими. Содержание минералов в земной коре представлено в табл. 2.
По данным американского геохимика Ф. У. Кларка, среди породообразующих минералов преобладают полевые шпаты, пи-роксены, кварц, в которых содержание кислорода (49 %), кремния (26 %), алюминия (7,45 %) составляет по массе 82,5 %. Остальных элементов значительно меньше. Например, калия — 2,35 %, фосфора — 0,12, азота — 0,04 %.
Горные породы — природные агрегаты минералов, образующие геологические тела более или менее постоянного химического состава. Форма, размеры и взаимное расположение минералов обусловливают структуру и текстуру горных пород.
Минералы, образовавшиеся в недрах земной коры из компонентов магмы, называют первичными: лабрадор — Ca[Al2Sil208], микроклин — [(K3Na)(AlSi308)], ортоклаз — K2[Al2Si6016],
кварц — Si02, слюда — KAl2[AlSi3OI0][OH]2, флюорит — CaF2, кальцит — СаС03, сидерит — FeC03, пирит — FeS2 и др.
| Таблица 2. Содержание породообразующих минералов в земной коре (по А. Е. Ферсману) | ||
|---|---|---|
| № п/п | Название минерала | % по массе |
| 1 | Полевые шпаты: ортоклаз K2[AI2Si6016], микроклин [(K3Na) (AISi308)] и др. | 55 |
| 2 | Пироксены — R2[Si206], где R — Na, Са, Mg, Fe, AI и др. Например, эги-рин — Na Fe[Si206] и амфиболы — цепочечные силикаты, содержащие калий, натрий, кальций, алюминий, железо, кремний, фтор и др., в основании которых структура [Si4011] | 15 |
| 3 | Кварц и его разновидности — горный хрусталь, аметист, халцедон, цитрин и др. | 12 |
| | 4 | Вода в свободном и поглощенном состоянии | 8, 25 |
| I 5 | Слюды | 3 |
| 6 | Оксиды и гидроксиды — Fe203, Al203, Si02 - лН20, Fe203 • лН20, А1(0Н)3 идр. | 3 |
| 7 | Глинистые минералы — каолинит AI4[Si4O10] (0Н)8, монтмориллонит [AI4(OH)4Si8O20] • лН20, вермикулит (Mg, Fe2+, Fe , Mg)2_3(0H)2[(SiAI)4010]4H20 | 1,5 |
| 8 | Кальцит —Са С03 | 1,5 |
| 9 | Фосфаты — Са3(Р04)2, Са5[Р04]30Н и др. | 0,75 |
Первичные минералы, попадая на дневную поверхность в результате вулканических процессов, подвергаются выветриванию. Величина частиц первичных минералов крупнее 0,001 мм.
В результате сложных физических, химических и биологических процессов образуются новые минералы, которые называют вторичными. По происхождению такие минералы делятся на две группы:
а) связанные с постмагматическими и метаморфическими, главным образом гидротермальными процессами (образовавшиеся в результате серитизации, хлоритизации, каолинизации и др.);
б) связанные с гипергенными процессаим (выветриванием и химической седиментацией) — это различные глинистые минералы, оксиды и гидроксиды, карбонаты, хлориды, сульфаты и др.
Вторичные минералы преобладают в виде частиц менее 0,001 мм.
Под выветриванием понимают изменение физического состояния и химического состава минералов и горных пород под
воздействием воды, воздуха, температурных колебаний, живых организмов, делювиальных потоков (талых и дождевых вод), деятельности моря, рек и ледников. Различают физический, химический и биологический типы выветривания, которые происходят, как правило, одновременно, с различной интенсивностью. В разных природных зонах, в зависимости от создавшихся условий, преобладает, как правило, одно из них.
Физическое выветривание — механическое разрушение горных пород и минералов без изменения их химического и минералогического составов. Физическое выветривание усиливается при больших амплитудах температур, проникновении воды в трещины горных пород. Разрушение увеличивается при замерзании воды.