Как образуется почва

Почва не появляется сразу. Чтобы из рыхлого минерального материала, органических остатков, воды, воздуха и живых организмов сформировалась настоящая почва с характерными слоями, нужны время и постоянное действие природных процессов. В одном месте почва развивается на разрушенной горной породе, в другом — на песке, глине или речных наносах, принесённых водой, ветром или ледником.

Образование почвы называют почвообразованием. В нём участвуют климат, исходный материал, живые организмы, рельеф и время. Все эти факторы действуют вместе. Поэтому даже две почвы, расположенные сравнительно близко, могут заметно различаться, если одна находится на сухом склоне, а другая — во влажной низине.

С чего начинается образование почвы

Первый шаг связан с материнским, или почвообразующим, материалом. Это минеральное или органическое вещество, в котором начинает развиваться почва. Очень часто оно связано с продуктами разрушения горных пород, но не обязательно лежит точно над той породой, из которой возникло. Песок, пыль, глина и обломки могут переноситься реками, ветром, ледниками и силой тяжести.

Поэтому фраза «почва образуется только из камня, лежащего прямо под ней» слишком упрощённая. Для многих почв исходный материал был когда-то принесён с другого места.

Выветривание: как твёрдая порода превращается в рыхлый материал

Выветривание — это разрушение и изменение горных пород у поверхности Земли. Несмотря на название, его вызывает не только ветер. В выветривании участвуют вода, перепады температуры, замерзание и оттаивание, химические реакции и живые организмы.

Выветривание обычно делят на физическое и химическое. В природе они часто происходят одновременно и усиливают друг друга.

Физическое выветривание

При физическом выветривании крупный кусок породы дробится на более мелкие части, но основные минералы могут сначала сохраняться. Например, вода проникает в трещины. При замерзании она расширяется и постепенно может увеличивать трещину. Многократные циклы замерзания и оттаивания помогают разрушать камень.

Свою роль играют нагревание и охлаждение поверхности, давление растущих корней, движение воды, льда и ветра. Чем мельче становятся обломки, тем больше их общая поверхность и тем легче идут химические изменения.

Химическое выветривание

Вода не только механически разрушает породу. Она участвует в химических реакциях. Растворённый в воде углекислый газ образует слабую угольную кислоту, способную взаимодействовать с некоторыми минералами. Кислород участвует в окислении. Одни минералы растворяются легче, другие изменяются и могут превращаться, например, в глинистые минералы.

Именно поэтому исходная порода и климат важны: разные минералы разрушаются с разной скоростью, а вода и температура сильно влияют на химические процессы.

Как к минеральному материалу добавляется живая часть

Одних песчинок и глинистых частиц недостаточно, чтобы получить развитую почву. На поверхности поселяются живые организмы. Растения закрепляются корнями, отмирают листья и части корней, микроорганизмы перерабатывают остатки. Постепенно в верхней части накапливается органическое вещество.

Организмы не просто добавляют остатки. Корни проникают в трещины и поры, выделяют вещества, изменяют окружающую среду. Бактерии и грибы участвуют в превращении минералов и органики. Дождевые черви и другие животные перемешивают материал и прокладывают ходы.

Так минеральная основа всё сильнее отличается от первоначального рыхлого материала: появляется структура, меняется химический состав, формируются устойчивые слои.

Пять главных факторов почвообразования

Человек тоже способен сильно изменить почву: вспашкой, строительством, поливом, осушением, внесением материалов и загрязнением. Но классическая схема факторов помогает понять естественное происхождение основных почвенных свойств.

Почему климат меняет путь формирования почвы

В тёплом и влажном климате химическое выветривание обычно идёт активнее, потому что воды много, а высокая температура ускоряет многие реакции. Органические остатки тоже могут быстро разлагаться. В холодных или очень сухих условиях часть процессов замедляется.

Количество осадков влияет на движение растворённых веществ. Если воды достаточно, она просачивается вниз и может переносить некоторые соединения из верхних горизонтов в нижние. В засушливых местах сильное испарение способно, наоборот, способствовать накоплению солей ближе к поверхности.

Поэтому почва — отражение не только породы, но и климата, в котором она развивалась.

Роль растений и животных

Растительность определяет, сколько органических остатков попадает на поверхность и вглубь почвы. В лесу большую роль играет листовой опад и корни деревьев, на лугу — густая сеть травянистых корней. Отмирая, корни оставляют каналы и источник органического вещества.

Дождевые черви способны втягивать органические остатки в почву и перемешивать их с минеральными частицами. Насекомые и другие животные роют ходы. Микроорганизмы разлагают сложные органические соединения и участвуют в превращениях азота, серы и других элементов.

Жизнь почвы особенно активна там, где есть вода, подходящая температура и источник органического вещества. Но состав организмов различается в разных почвах.

Почему рельеф имеет значение

На крутом склоне вода быстрее стекает вниз и может уносить частицы. Поэтому почва там часто тоньше, чем на более ровной поверхности. У подножия склона, наоборот, могут накапливаться смытые материалы.

Различается и увлажнение. В низине вода задерживается дольше, а на выпуклом возвышении участок быстрее высыхает. Склоны разной экспозиции получают неодинаковое количество солнечного тепла. Все эти различия влияют на растительность, разложение органики и движение веществ.

Так рельеф превращает даже одну и ту же местность в мозаику разных условий почвообразования.

Как возникают почвенные горизонты

По мере развития почвы вещества не остаются на месте. Что-то поступает сверху с растительными остатками и атмосферной пылью, что-то вымывается водой, что-то перемещается из одного слоя в другой, а что-то химически преобразуется. Из-за этого постепенно появляются горизонты — слои, отличающиеся цветом, структурой, количеством органического вещества и минеральным составом.

Условно можно представить почвенный профиль как вертикальную запись процессов. В верхней части сильнее влияние растительности и органических остатков. Ниже могут быть зоны, из которых вещества выносятся, и зоны, где они накапливаются. Ещё глубже лежит слабо изменённый материнский материал.

Но реальные почвы очень разнообразны. Нельзя ожидать, что каждый разрез обязательно будет состоять из одинакового набора идеально ровных слоёв. Горизонты могут быть тонкими, мощными, постепенно переходить друг в друга или отсутствовать.

Четыре процесса, которые постоянно меняют почву

Почвоведы описывают развитие почв через несколько общих типов процессов. Для школьного доклада их можно запомнить как четыре направления изменений:

• добавление — в почву поступают листья, пыль, вода, растворённые вещества;
• потери — часть веществ выносится водой, уносится ветром, извлекается растениями или удаляется эрозией;
• перемещение — вещества переходят из одного горизонта в другой;
• преобразование — минералы изменяются, органические остатки разлагаются, формируются новые соединения и агрегаты.

Эти процессы идут не по очереди, а одновременно. Именно их сочетание постепенно создаёт свойства конкретной почвы.

Сколько времени образуется почва

Точного ответа для всей Земли нет. Скорость почвообразования зависит от климата, породы, рельефа, растений и многих других условий. В некоторых местах рыхлый материал быстро накапливается после наводнения или извержения, но развитая система горизонтов формируется гораздо дольше.

Для многих почв заметные изменения происходят на протяжении сотен и тысяч лет. Поэтому плодородный верхний слой, который можно потерять при сильной эрозии за сравнительно короткое время, нельзя быстро восстановить в естественных условиях.

Именно здесь важно различать образование нового рыхлого материала и формирование зрелой почвы. Раскрошить камень можно значительно быстрее, чем создать полноценную почвенную экосистему со структурой, органическим веществом и горизонтами.

Почва может формироваться не только на горной породе

Реки откладывают песок, ил и глину на поймах. Ветер переносит пыль и песок на большие расстояния. Ледники в прошлом переносили огромные массы обломков. В горах материал сползает вниз по склонам. На таких отложениях тоже развивается почва.

Это объясняет, почему химический состав почвы иногда не совпадает с породой, лежащей прямо под ней. Материнский материал мог быть принесён издалека или перемешан из нескольких источников.

Небольшой мысленный пример: от голой поверхности к почве

Представим свежую поверхность, покрытую рыхлыми минеральными частицами. Сначала на ней мало органического вещества. Осадки смачивают материал, минералы продолжают выветриваться. Появляются микроорганизмы, затем растения, если условия подходят.

Растения оставляют корни и опад. Организмы разлагают остатки. Верхняя часть темнеет, образуются агрегаты, появляются устойчивые поры. Вода переносит часть веществ вниз. Через длительное время разрез уже заметно отличается от исходного материала и имеет характерные горизонты.

Это очень упрощённая схема, но она показывает главное: почва возникает благодаря совместному действию неживых и живых процессов.

Как человек ускоряет разрушение или помогает сохранению почвы

Почвообразование идёт медленно, а разрушение поверхности иногда происходит быстро. Если убрать растительность с крутого склона, сильные ливни могут уносить частицы. На сухом открытом поле ветер способен выдувать мелкозём. Сильное уплотнение уменьшает поры, а неправильный полив в засушливых районах может способствовать засолению.

Поэтому сохранение растительного покрова, защита от эрозии, разумный выпас, аккуратное земледелие и предотвращение загрязнения помогают сохранить результат очень долгой работы природы.

Как отличить выветривание от эрозии

Эти процессы связаны: выветривание готовит рыхлый материал, а эрозия может переносить его в другое место. Там из отложений в будущем может начать формироваться новая почва.

Почему изучение почвообразования важно

Зная, как возникла почва, специалисты лучше понимают её свойства. Например, происхождение материнского материала помогает объяснить минеральный состав, рельеф — склонность к смыву, климат — особенности вымывания и накопления веществ.

Эти знания нужны сельскому хозяйству, лесоводству, строительству и охране природы. Они позволяют выбирать способы использования земли, которые не разрушают почву быстрее, чем природные процессы способны её восстановить.

Краткий план доклада

1. Что такое почвообразование.
2. Материнский материал и разрушение горных пород.
3. Физическое и химическое выветривание.
4. Роль растений, животных и микроорганизмов.
5. Влияние климата и рельефа.
6. Как формируются почвенные горизонты.
7. Почему образование почвы требует много времени и почему её нужно беречь.

Вывод

Почва образуется в результате долгого взаимодействия горных пород и рыхлых отложений, воды, воздуха, климата и живых организмов. Выветривание создаёт и изменяет минеральные частицы, растения добавляют органические остатки, микроорганизмы их перерабатывают, а вода переносит вещества внутри профиля. Рельеф и время направляют эти процессы. Поэтому почва — не просто измельчённый камень, а сложное природное образование, которое развивается постепенно и хранит следы условий, в которых оно формировалось.