Из чего состоит поверхность земли

Почвы природных зон России

Карта природных зон России

Природные комплексы сменяют друг друга с севера на юг страны, всего их насчитывается восемь. Каждая природная зона России, характеризуется своим уникальным почвенным покровом.

Почвы арктической пустыни

Почвенный покров в арктической пустыне практически не выражен. На небольших участках произрастают мхи и лишайники. В теплое время над землей появляется трава. Все это выглядит, как небольшие оазисы. Растительные остатки не могут сформировать гумус. Талый слой земли летом не превышает 40 см. Переувлажнение, а также летнее высушивание приводят к растрескиванию поверхности земли. В почве много железа, из-за чего она имеет бурый окрас. В арктической пустыне практически нет болот, озер, в сухую погоду на поверхности образуются солевые пятна.

Почвы тундры

В тундре почвы переувлажненные. Это объясняется близким залеганием вечной мерзлоты и недостаточным испарением влаги. Темпы гумификации очень замедлены. Растительные остатки не могут перегнить и остаются на поверхности в виде торфа. Количество питательных веществ минимально. Земля имеет сизоватый или ржавый окрас.

Почвы лесотундры

Лесотундра характеризуется переходом от тундровых почв к таежным. Редколесья уже напоминают лес, у них поверхностная корневая система. Вечная мерзлота начинается на уровне 20 см. Верхний слой хорошо прогревается летом, что способствует образованию пышной растительности. Влага плохо испаряется из-за низких температур, поэтому поверхность заболочена. Участки лесотундры представляют собой сочетание подзолистых и торфяно-глеевых почв. Здесь мало гумуса, земли закислены.

Почвы тайги

В тайге практически отсутствует зона мерзлоты, поэтому почвы подзолистые. Железо разрушается под действием кислот и вымывается в глубокие слои грунта. В верхних слоях образуется кремнезем. В тайге слабо развит подлесок. Опавшая хвоя и мох долго разлагаются. Содержание гумуса минимальное.

Почвы широколиственных и смешанных лесов

В широколиственных и смешанных лесах преобладают дерново-подзолистые и бурые почвы. Эта природная зона является домом для дубов, лиственниц, кленов, берез и лип. Опад деревьев формирует много гумуса. Слой дерна сокращает мощность земли, поэтому дерново-подзолистая почва бедна на фосфор и азот. Бурые почвы обогащены питательными элементами. Гумус придает им темную окраску.

Почвы лесостепи

Лесостепи характеризуются высоким испарением влаги, в летний период наблюдается засуха и суховеи. В этой природной зоне формируются черноземные и серые лесные почвы. Слой гумуса большой, при этом минерализация замедленна. Благодаря особому плодородию земли лесостепи активно культивируются много лет подряд. Распаханные территории подвергаются выветриванию и высыханию.

Почвы степи

Степная зона России представлена темно-каштановыми, обыкновенными и малогумусными черноземами. В почве достаточное количество питательных веществ. Гумуса в каштановых почвах меньше, поэтому они светлее остальных.

Почвы пустынь и полупустынь

В пустынях и полупустынях преобладают каштановые почвы. Из-за недостаточного увлажнения происходит накопление солей. Растительность не образует сплошного покрова. У растений глубокие корни, способные добывать влагу далеко от поверхности. Местами встречаются солончаки. Гумуса мало, в нижних слоях можно обнаружить гипс.

Как называют слои Земли

С середины прошлого века принято считать, что часть планеты Земля, состоящая из твердого вещества, «расслоена на концентрические слои»: кора, мантия и ядро.

Определить это строение Земли было непростой задачей, учитывая проблему труднодоступности глубинных зон. Поэтому для определения строения и состава Земли геологи собрали ряд данных, полученных с применением разных методов. Традиционно эти методы делятся на прямые и косвенные.

• К первой группе, прямым методам, относятся все те, которые позволяют извлекать данные из непосредственного изучения материалов, поступающих из недр Земли. Их примеры – изучение горных пород, полученных непосредственно при бурении, вулканических пород, поступающих непосредственно из недр или из метеоритов, считающихся общими с Землей.
• Данные, полученные косвенными методами, получают при изучении вариаций значений некоторых геофизических переменных. Наиболее уточняющие данные получены при изучении обнаруженных аномалий в гравиметрическом и магнитном полях. Но, без сомнения, наиболее интересными из представленной информации являются данные, полученные сейсмологией — наукой, изучающей поведение сейсмических волн.

Внутренние силы Земли порождают движения, заметные даже снаружи. Быстрые движения вызывают землетрясения, а медленные образуют складки, подобные тем, что создают горы.

Быстрое вращательное движение и металлическое ядро создают магнитное поле, которое вместе с атмосферой защищает нас от вредного излучения Солнца и других звезд Вселенной.

Если мы будем смотреть снаружи внутрь, то сможем разделить Землю на пять условных частей:

Атмосфера (внешний слой)

Это газовая оболочка, окружающая твердое тело нашей планеты. Его толщина составляет более 1100 км, хотя половина его массы сосредоточена в нижних слоях (5,6 км).

Гидросфера

Она в основном состоит из океанов, но, строго говоря, включает в себя все водные поверхности мира, такие как моря, озера, реки и подземные воды. Средняя глубина океанов составляет 3794 м, что более чем в пять раз превышает среднюю высоту гор на континентах.

Литосфера

В основном состоит из земной коры и простирается на глубину до 100 км. Породы литосферы имеют среднюю плотность в 2,7 раза превышающую плотности воды и почти полностью состоят из 11 химических элементов, которые вместе составляют 99,5% их массы.

Наиболее распространенной составляющей является кислород. Дальше идут кремний, алюминий, железо, кальций, натрий, калий, магний, титан, водород и фосфор. Кроме того, есть еще 11 других элементов, которые присутствуют в количествах менее 0,1%. Это: углерод, марганец, сера, барий, хлор, хром, фтор, цирконий, никель, стронций и ванадий. Все эти элементы присутствуют в литосфере почти всегда в виде соединений, а не в свободном состоянии.

В свою очередь сама литосфера уже состоит только из двух слоев ( земная кора и верхняя мантия), которые разделены примерно на двенадцать жестких тектонических плит. От земной коры верхняя мантия отделена сейсмическим разрывом, который называется разрыв Мохоровичича, а от нижней — слабой зоной — астеносферой. Пластичные и частично расплавленные породы астеносферы толщиной 100 км позволяют континентам перемещаться по поверхности Земли, а океанам открываться и закрываться.

Мантия

Простирается от основания земной коры вглубь на 2900 км. За исключением области, известной как астеносфера, она твердая, и ее плотность, увеличивающаяся с глубиной, колеблется от 3,4 до 6,0. Верхняя мантия включает в себя силикаты железа и магния, такие как оливин, а нижняя мантия включает смесь оксидов магния, железа и кремния.

Ядро

Имеет внешний слой около 225 км при средней относительной плотности 10 кг на кубический метр. Этот слой, вероятно, жесткий, его внешняя поверхность имеет впадины и пики. Напротив, внутреннее ядро, радиус которого составляет около 1275 км, твердое. Оба слоя центра Земли состоят из железа с небольшим процентным содержанием никеля и др. элементов. Температура середины ядра достигает 6650°C, а его средняя плотность равна 13.

Внутреннее ядро постоянно излучает интенсивное тепло наружу через различные концентрические слоя, составляющие твердую часть планеты. Источником этого тепла является энергия, выделяющаяся при распаде урана и других радиоактивных элементов. Конвекционные потоки внутри мантии переносят большую часть тепловой энергии Земли на поверхность.

Что включает в себя поверхность Земли

Она включает в себя биосферу, гидросферу, литосферу, земную кору и нижний слой атмосферы.

Как известно, гидросфера объединяет все водные запасы планеты, а биосфера является живой оболочкой, которую заселяют живые организмы.

Литосфера

На самом деле, это оболочка планеты, находящаяся в твёрдом состоянии. Её образует земная кора и верхняя часть мантии. Другими словами, литосфера защищает планету, покрывая и скрывая её внутренности, от раскаленного вещества (ядра). Под ней располагается астеносфера, которая в свою очередь входит в состав внешней мантии. Здесь происходит уменьшение скорости сейсмических волн, а консистенция близка к горячей и вязкой жидкости.

Для литосфера, наоборот, характерно твёрдое состояние. В то же время она подвижная, что сказывается на внешней форме и виде планеты. Но процесс изменения проходит очень медленно, поэтому не слишком заметен даже за поколение.

А вот толщина литосферы может варьироваться от десяти до несколько сотен километров.

В состав литосферы входят:

• складчатые пояса — подвижные части;
• платформы, напротив, более стабильные.

Литосферные плиты — огромные блоки, способные к движению. В результате чего изменяется поверхность и рельеф Земли.

Литосферные плиты Земли

Земная кора

В действительности, это лишь верхняя граница твёрдой поверхности, которая находится над мантией. Между ними отмечается значительное увеличение скорости сейсмических волн. Причем данный промежуток получил название — граница Мохоровичича.

Земная кора относительно тонкий слой поверхности, поскольку простирается примерно до 130 км под уровнем моря. Здесь наиболее разнообразный химический состав относительно других слоев планеты. Хотя в большем количестве представлены кислород и кремний.

Граница Мохоровичича

Два типа земной коры

Во-первых, выделяют континентальную или материковую кору. Как оказалось, её толщина колеблется в пределах 35-45 км, но может достигать до 75 км. Она представляет собой поверхность континентов, которая состоит из трёх пластов:

• осадочный;
• гранитный;
• гранулит-базальтовый.

Во-вторых, различают океаническую кору, которая находится под океанами. В отличие от материковой имеет толщину от 5 до 10 км, и состоит из осадочного и в большей степени из базальтового слоя.

Земная Кора

Кислотность грунта

Очень серьёзным фактором, который влияет на плодородность грунта, является кислотность почвы – наличие ионов водорода в грунтовом растворе. Кислотность почвы повышенная, если рН ниже семи, если выше – щелочная, а равная семи – нейтральная (концентрация ионов водорода (Н+) и гидроксидов (ОН-) одинаковая).

Высокий уровень кислотности верхнего слоя земли негативно отображается на росте растений, поскольку влияет на его особенности (размер и прочность грунтовых частиц), на вносимые удобрения, микрофлору и развитие растений. Например, повышенная кислотность нарушает структуру грунта, поскольку полезные бактерии не могут нормально развиваться, а многие питательные вещества (например, фосфор) становятся трудноусвояемыми.

Слишком большой уровень кислотности даёт возможность скапливаться в грунте токсичным растворам железа, алюминия, марганца, при этом понижается поступление в организм растений калия, азота, магния, кальция. Основным признаком высокого уровня кислотности является наличие под верхним тёмным пластом земли светлого слоя, по цвету напоминающего золу, при этом чем ближе этот слой к поверхности, тем кислее грунт и тем меньше в нём кальция.

Болотистая почва

Болотистые или торфяные почвы, так же находят применение под разбивку садово-огороднических участков. Однако, назвать их хорошими для выращивания культур достаточно сложно: содержащиеся в них элементы питания мало доступны для растений, воду они впитывают быстро, но так же быстро и отдают, плохо прогреваются, часто имеют высокий показатель кислотности. Зато, такие почвы хорошо задерживают минеральные удобрения и легко поддаются окультуриванию.

Чтобы улучшить плодородие болотистых почв, необходимо насытить землю песком (для этого необходимо проводить глубокие перекопки так, чтобы поднять песок с нижних слоев) или глиняной мукой, на особо кислых вариантах применять обильное известкование, заботиться о повышении в земле содержания полезных микроорганизмов (вносить навоз, навозную жижу, компост, не обходить стороной микробиологические добавки), не забывать о калийно-фосфорных удобрениях.

Если закладывать сад на торфяных почвах, то лучше высаживать деревья либо в ямы, с индивидуально заложенным под культуру грунтом, либо в насыпные холмы, высотой от 0,5 до 1 м.

Под огород тщательно окультуривать землю, или, как в варианте с песчаными почвами, закладывать глиняную прослойку и уже на нее засыпать перемешанный с торфом суглинок, органические удобрения и известь. А вот если выращивать только крыжовник, смородину, черноплодную рябину и садовую землянику, то можно ничего и не делать — только поливать и выпалывать сорняки, так как данные культуры на таких почвах удаются и без окультуривания.

Чернозём. carlfbagge

Почвенные слои

Для определения вида почвы почвоведы с помощью траншеи полностью вскрывают почвенный разрез.

• Сверху почва прикрыта опавшими листьями, засыхающей травой, мелкими веточками, погибшими насекомыми. Живые растения корнями связывают нижележащий грунт, образуя дёрн.
• Под дёрном располагается гумусовый слой. Его толщина колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров. С глубиной слой светлеет, так как гумус частично вымывается в нижележащий горизонт.
• Слой, куда поступают частицы из верхней части разреза, более плотный, немного светлее верхнего.
• Горная порода, на которой сформировалась почва.

В таёжной зоне, где достаточно осадков, под гумусовым слоем образуется серо-белый грунт под названием подзол. В нём отсутствуют все питательные вещества.

Рис. 3. Подзол.

Состав земной коры

Земная кора состоит из трех слоев, в которых по происхождению преобладают те или иные горные породы: слой осадочных пород мощностью до 15км, ниже — гранитный слой до 40 км и еще ниже — базальтовый слой до 80 км (см. рис. 1).

Границы между ними условные. Для каждого слоя характерны определенные скорости прохождения сейсмических волн. Нижние зоны земной коры в связи с высокими температурами характеризуются присутствием очагов расплавленных минеральных масс (магмы).

Под влиянием высокого давления происходят процессы метаморфизма, т. е. переуплотнения минеральных образований с созданием иных кристаллических структур с новыми физическими свойствами.

Осадочный и гранитный слои иногда называют «сиаль», в них преобладают минералы с более высоким содержанием кремния и алюминия, а базальтовый слой с выраженным силикатно-магнезиальным составом минералов называют «сима».

Различают два наиболее распространенных типа земной коры: континентальный и океанический:

1. Континентальный тип состоит из трех главных слоев — осадочного, гранитного и базальтового.
2. Океанический — из осадочного и базальтового.

Однако такую классификацию типов земной коры некоторые ученые оспаривают. Они считают (Афанасьев и др.), что кора едина, как правило, состоит из трех слоев и различается только по мощности.

Мантия

Это мощная оболочка Земли, залегающая ниже земной коры. Граница между ними проходит по линии Мохоровичича (Мохо), по которой скорость сейсмических волн скачкообразно возрастает с 6—6,5 до 8,2 км/с.

По скорости прохождения сейсмических волн собственно мантию подразделяют на 3 зоны: верхнюю, среднюю и нижнюю. Верхняя мантия, называемая часто субстратом, вместе с земной корой образует литосферу — самую жесткую оболочку Земли, ниже которой находится близкий к расплавлению слой пониженной прочности — астеносфера.

В нижней мантии температура достигает 3000 °С, а давление — 1 млн атм, под влиянием которого происходят активные метаморфические процессы. До сих пор нет достоверных материалов о составе пород мантии. Предположительно это рудная оболочка с включением сильно метаморфизованных минералов и пород, имеющих особенно плотную кристаллическую упаковку.

Ядро по своему составу, вероятно, является близким к железным метеоритам и представлено железоникелевым сплавом (железа примерно 89 %, никеля — 7, FeS — 4 %). Ядро иногда называют тяжелой сферой или «нифе» (Ni, Fe). В зависимости от скорости распространения сейсмических волн выделяют внешнее и внутреннее ядро.

Биосфера

Или зона жизни, — это особая оболочка Земли, охватывающая тропосферу (до 12—16 км), всю гидросферу и верхние слои (3—4км) осадочных пород земной коры.

Под влиянием живых организмов образуются биогенные минералы и породы (фосфориты, селитры, известняки, торф, сапропель, горючие газы и сланцы, уголь и нефть), в которых аккумулировано большое количество солнечной энергии и химических элементов.

В результате жизненных процессов накапливаются кислород и диоксид углерода, устанавливается их определенное содержание и соотношение в атмосфере, под влиянием растительности регулируется круговорот воды в природе, увеличивается содержание минеральных элементов питания растений в верхних горизонтах осадочных пород в результате малого биологического круговорота веществ в природе и т. д.

Возникновение биосферы и ее развитие связаны с возникновением и развитием жизни на Земле. Наиболее древние следы жизни в виде бактерий и синезеленых водорослей обнаружены в осадочных и метаморфизованных горных породах, образовавшихся в архейскую эру (рис. 2). В протерозой живые организмы стали более разнообразными.

Кроме бактерий и водорослей встречались стоматолиты и бесскелетные животные — кишечнополостные. В палеозойскую эру, в силурийский геологический период, появились споровые растения, в период девона — голосеменные, а в пермский период — покрытосеменные растения. Постепенно шло эволюционное развитие животных организмов, в том числе позвоночных: от рыб к человеку.

В геологические периоды развития жизни происходили также большие изменения в географических очертаниях материков и характере их поверхности. В поверхностном слое осадочных пород сформировались совершенно уникальные природные образования — почвы, без которых невозможно существование жизни на Земле.

Известковая почва

Известковая почва относится к категории бедных почв. Обычно она имеет светло-коричневый цвет, большое количество каменистых включений, характеризуется щелочной средой, при повышенных температурах быстро нагревается и пересыхает, плохо отдает растениям железо и марганец, может иметь тяжелый или легкий состав. У выращиваемых культур на такой почве желтеет листва и наблюдается неудовлетворительный рост.

Чтобы улучшить структуру и повысить плодородие известковых почв необходимо регулярно вносить органические удобрения, причем не только под основную обработку, но и в виде мульчи, высевать сидераты, применять калийные удобрения.

Выращивать на данном виде грунтов, можно все, но при частом рыхлении междурядий, своевременных поливах и продуманном применении минеральных и органических удобрений. От слабой кислотности будут страдать: картофель, томаты, щавель, морковь, тыква, редька, огурцы и салаты, поэтому подкармливать их нужно удобрениями, склонными подкислять, а не подщелачивать почву (например, сульфатом аммония, мочевиной).

Торфяной среднеразложившийся горизонт дерново-подзолистой почвы. own work

Грунтовые воды

Объем воды, который почва может удерживать, определяется размером пор и комбинациями частиц. Общая площадь порового пространства и поверхности частиц у глинистых почв больше, чем у песчаных. Вода, которая вытекает из крупных пор под действием гравитации, называется свободной, или гравитационной, водой. Когда гравитационная вода вытекла, считается, что почва достигла уровня естественной полевой влагоемкости. Вода, которая остается в почве, задерживается частицами грунта (связанная / удерживаемая вода).

Когда почва достигает естественной влагоемкости, вода поглощается корнями растений и испаряется. Затем в зависимости от способности почвы удерживать воду будет достигнута точка, когда дерево больше не может извлекать воду из грунта. Она называется точкой устойчивого завядания и подразумевает, что в земле отсутствует пригодная для использования вода. Дерево, постоянно находящееся в точке устойчивого завядания, начнет увядать и погибнет.

_________________________________________________________________

Появление первого русскоязычного издания справочника Европейского специалиста по уходу за деревьями (European Tree Worker) в России стало возможным благодаря сотрудничеству НПСА «ЗДОРОВЫЙ ЛЕС» (Россия) с ведущим немецким учебным заведением в области подготовки специалистов по уходу за деревьями – Нюрнбергской школы ухода за деревьями (Германия). 

_________________________________________________________________

Классификация механических элементов и их свойства

Свойства механических элементов твердой фазы почв и почвообразующих пород, химический и минералогический составы меняются от их размера довольно отчетливо, а иногда и резко, что послужило основанием для разделения их на группы, или фракции.

Такая группировка называется классификацией механических элементов. Наибольшее признание получила классификация механических элементов Н. А. Качинского.

Названия фракций механических элементов	Размеры фракций, мм
Камни	> 3
Гравий	3—1
Песок:
крупный	1—0,5
средний	0,5—0,25
мелкий	0,25—0,05
Пыль:
крупная	0,05—0,01
средняя	0,01—0,005
мелкая	0,005-0,001
Ил:
грубый	0,001—0,0005
тонкий	0,0005—0,0001
коллоиды	< 0,0001

Охарактеризуем главнейшие особенности фракций механических элементов.

Камни (>3 мм) — обломки горных пород и минералов, водопроницаемость провальная, элементы питания находятся в труднодоступной форме.

Гравий (3—1 мм) — обломки первичных минералов, водопроницаемость провальная, водоподъемная способность отсутствует, влагоемкость очень низкая (< 3 %), элементы питания растений в труднодоступной форме.

Песок (1—0,05 мм) — обломки первичных минералов, среди которых преобладают кварц и полевые шпаты; по мере уменьшения диаметра частиц песка возрастает содержание кварца как минерала, более устойчивого к выветриванию; водопроницаемость высокая, низкая водоподъемная способность (от нескольких до 50 см) и низкая влагоемкость (3—10 %).

Пыль крупная (0,05—0,01 мм) — близка по минералогическому составу к фракциям песка, но водные свойства несколько лучше, не участвует в структурообразовании.

Почвы, обогащенные крупной и средней пылью, после дождя и последующего высыхания заплывают с образованием поверхностной корки, отрицательно влияющей на водно-воздушные свойства пахотного горизонта, что может привести к гибели всходов растений; устраняется это боронованием.

Пыль средняя и мелкая (0,01—0,001 мм) — в этих фракциях по сравнению с крупной пылью уменьшается количество кварца и полевых шпатов, особенно в мелкой пыли.

В мелкой пыли больше слюд, роговой обманки, характерно наличие вторичных минералов и гумусовых веществ; частицы средней пыли практически не участвуют в структурообразовании.

А частицы мелкой пыли способны к коагуляции и структурообразованию; влагоемкость и водоподъемная способность высокие; водопроницаемость низкая.

Ил (< 0,001 мм) — в илистой фракции первичных минералов мало, среди них кварц, ортоклаз, мусковит; ил состоит в основном из высокодисперсных вторичных минералов, глинных минералов, гумусовых веществ, обладает высокой поглотительной способностью.

Способностью к коагуляции и склеиванию механических элементов в агрегаты; коллоидная фракция ила играет главную роль в физико-химических почвенных процессах; ил является средоточием элементов питания растений; богат оксидами железа и алюминия; влагоемкость очень высока; водопроницаемость и водоподъемная способность минимальные.

Частицы твердой фазы почвы крупнее 1 мм (камни и гравий) называют скелетной частью, а менее 1 мм — мелкоземом.

Учитывая, что каждая фракция (группа) механических элементов обладает определенными свойствами, от которых зависят показатели плодородия, принято определять их процентное содержание и процентное соотношение.

Процентное содержание каменистой и гравелистой фракций определяют на основе просеивания образца почвы через почвенные сита, а в основу метода разделения по размеру фракций мелкозема положены скорости их падения в воде, рассчитанные по формуле Дж. Т. Стокса.