Загальні відомості про літобіосферу та грунти

Літобіосфера - частина БС, яка займає верхні шари земної кори (до 2-3 км, за деякими даними до 6-8,5 км) з живими організмами і шарами біогенних осадових порід. Проміжне положення між приземним шаром атмосфери (аеробіосферою), фітобіосферою та літобіосферою займає педосфера - ґрунтовий шар Землі. Педосфера відіграє роль глобального фіксатора та акумулятора сонячної енергії, яка в процесі фотосинтезу накопичується продуцентами.

Ґрунти (почвы - російською мовою) - є об'єкт вивчення ґрунтознавства (почвоведения - російською мовою). На відміну від ґрунтознавства, в інженерній геології грунтами звуться всі гірські породи, властивості яких вивчаються задля цілей будівництва споруд, тобто, як природні основи інженерних споруд. В наведеному контексті і раніш в такому ж словосполученні на увазі маються грунти, як поверхневий родючий шар гірських порід.

Ґрунт родючий (далі ґрунт) - особливе органо-мінеральне природноісторичне утворення, яке виникло внаслідок впливу живих організмів на мінеральний субстрат і розкладу мертвих організмів, впливу природних вод і атмосферного повітря на поверхневі горизонти гірських порід у різних умовах клімату і рельєфу в гравітаційному полі Землі [4]. Згідно з образним висловом В.І. Вернадського, грунти є основою організації БС. Географи називають грунт „дзеркалом", „фокусом" ландшафту. Усі компоненти БС стикаються з грунтом, з'єднуються з ним і формують складну полігенну, біокосну систему, яка є основою життя земних рослин і тварин. Товщина родючого ґрунту - до 2-3 м. Завдяки вибірній поглинаючій здатності, ґрунти накопичують у собі запаси живильних елементів, яких може вистачити, навіть без новонадходження на 200-1000 років життя рослин, що є гарантією їх існування у відповідних ландшафтах навіть під час кліматичних аномалій та катаклізмів.

Сутність ґрунтоутворення полягає у поглинанні живими організмами мінеральних елементів із ОПС і виділення ними у процесі життя різноманітних органічних та мінеральних компонентів, які впливають на це середовище і змінюють його. У цьому процесі беруть участь і впливають на нього усі елементи фізико-географічного середовища, включаючи і господарську діяльність людини. Ґрунтоутворюючий процес органічно пов'язаний з процесами фотосинтезу. Внаслідок фотосинтезу в ґрунт вноситься органічна речовина, а атмосфера поповнюється киснем, звідти він надходить у ґрунт (зону аерації) в газоподібному і водорозчинному стані. В результаті ґрунтоутворення до атмосфери повертається СО₂, необхідний для продовження процесів фотосинтезу й життя на Землі. В еволюції грунтів відзначається декілька стадій. Молоді фунти є результатом поступового вивітрювання материнської (ґрунтопідстеляючої) породи. Процес еволюції ґрунтів закінчується при досягненні рівноваги грунту з рослинністю і кліматом, яка може порушуватися під впливом природних і антропогенних факторів. Так, у тропічних зонах вируб лісу часто призводить до мінералізації Грунтів і утворення латеритного панцира. У районах з помірним кліматом ґрунти змінюються рідко, тому що гумус руйнується повільніше.

Слід зазначити, що на відміну від гірських порід, для ґрунтів характерна наявність гумусу - органічних речовин, що утворюються внаслідок розкладу рослинних і тваринних залишків і продуктів життєдіяльності організмів. Гумус здатний поглинати різні живильні елементи, тобто контролює родючість грунтів.

Багато організмів мешкають у ґрунті і сприяють зміненню його фізико-хімічних характеристик: бактерії - 1000-7000, мікрогриби - 100-1000, водорості - 10-300, найпростіші - 5-10, членистоногі - 1000, дощові черв'яки - 350-1000 кг/га [15]. Завдяки сукупній дії ґрунтових організмів, хімічним та біохімічним реакціям, рослини мають можливість живитися мінеральними і органічними речовинами.

Окрім органічних сполук С та N, ґрунти повинні давати рослинам достатню кількість Р, S, К, Са, Мg і навіть Л^я, а також отримувати у невеликій кількості необхідні для життєдіяльності В, Zп, Со, Мn та ін. Як було сказано вище, згідно закону мінімуму кожний із цих елементів необхідний не лише у мінімальній кількості, але й обов'язковий за умови збереження рівноваги: від великої кількості декількох живильних речовин буде замало користі, якщо будь-яка живильна речовина відсутня або її недостатньо. Окрім того, надлишок живильних речовин може бути шкідливим. Наприклад, NаСІ необхідний рослинам у незначній кількості, однак надлишок його у ґрунті спричиняє зникнення багатьох видів рослин, за винятком солестійких. Це покладено в основу закону толерантності. Обидва закони слушні лише у першому наближенні, тому що багато рослин здатні адаптуватися до відсутності або нестачі живильної речовини, замінюючи її близькою за своїми властивостями (див. 2.1).

Таким чином, ґрунти разом із організмами утворюють складні екосистеми, які виконують в БС найважливіші функції: безперервне протікання процесів біогенного накопичення, трансформації і перерозподілу сонячної енергії, яка надходить на земну поверхню;

підтримку планетарного кругообігу біогенних елементів. Ці функції здійснюються системою „організми - ґрунт" шляхом створення рослинно-органічної речовини, яка використовується численними кільцями мікрофагів, ґрунтових безхребетних і мікробів. Природа у процесі еволюції виробила самовідновлювальний механізм ґрунтоутворення й здатність оптимального пристосування до всіляких несприятливих умов. Однак, техногенне навантаження зростає до розмірів, які перевищують поріг сталості ЕС, у тому числі Грунтів.

Зниклий грунт поновити у первісному вигляді практично неможливо. Для формування ґрунтового шару потужністю у 20-30 см необхідно від 2 до 8 тис. років.

Штучно створені угруповання організмів (культурні рослини, а також бур'яни, мікроорганізми, травоїдні тварини, комахи тошо), для яких родючі грунти є біотопом, утворюють агробіоценоз. Культивовані рослини сумісно з оброблюваними грунтами утворюють несталу систему - агроекосистему. Агроекосистема має певний склад, структуру і режим, які обов'язково підтримуються людиною.