Природничі науки. 2 частина. 11 клас. Гільберг

Бережіть ґрунти

Під час збирання врожаю людина частково або повністю порушує біологічний колообіг речовин і зменшує здатність ґрунту до саморегуляції, а також знижує його родючість (мал. 10.12). Призводять до деградації земель (зниження властивостей ґрунту) як антропогенні, так і природні чинники:

  • 1) ерозія (вітрова та водна);
  • 2) забруднення;
  • 3) вторинне засолення та заболочення;
  • 4) опустелювання;
  • 5) відчуження земель для промислового та комунального будівництва.

Мал. 10.12. Бережіть ґрунти

Ерозія ґрунтів — це явище руйнування й переміщення ґрунтової маси й пухких порід потоками води та вітру. Залежно від чинника руйнування ерозію поділяють на вітрову (руйнування родючого шару під дією вітру, сонячного тепла та живих організмів) та водну (змивання родючого шару ґрунту або розмив його вглибину, що призводить також до втрати талих і дощових вод, замулювання річок, ставків, водойм, зрошувальних і дренажних систем). Чинниками, що пришвидшують водну ерозію, є кількість та інтенсивність дощів, потужність снігового покриву й інтенсивність його танення, форма, крутизна й довжина схилів, механічний і структурний склад ґрунту. У таких ґрунтах зменшується запас гумусу, Нітрогену, Фосфору й решти поживних складників.

Вітрову ерозію поділяють на повсякденну дефляцію та пилові бурі. Перша відбувається повільно та за незначної швидкості вітру (5 м/с), переважно на піщаних, супіщаних і карбонатних ґрунтах.

Пилові бурі характеризують переносом пилу та піску із сильними тривалими вітрами (зі швидкістю понад 12-15 м/с), що призводить до знищення поверхні ґрунту. Розрізняють чорні, бурі та жовті, червоні, білі пилові бурі залежно від кольору та складу пилу. Для України найтиповішими є чорні пилові бурі, що характерні для чорноземів.

Також виокремлюють нормальну (геологічну) та сучасну (пришвидшену) ерозію. Перша виникла впродовж геологічної історії Землі під упливом льодовиків, води, що стікає, коливань температури, переміщення повітряних мас тощо. Це спричинило формування схилів і рівнин, нівелювання рельєфу. Інтенсивність нормальної ерозії низька.

Сучасна ерозія виникає внаслідок виробничої діяльності людини та неправильної обробки ґрунту, у результаті чого знищується рослинний покрив.

Для рекультивації ґрунтів використовують різноманітні хімічні меліоранти (наведіть приклади), зокрема такі, що знижують рухливість катіонів важких металічних елементів у ґрунті. Для укріплення зсувів використовують геотекстиль, основною сировиною для виробництва якого є поліпропілен або поліестер — продукція хімічної промисловості. Важливо (поясніть чому), що для виробництва геотекстилю використовують рециклізовані полімери. Наприклад, поліестерні волокна виготовляють переробленням використаних пластикових пляшок. Натомість поліпропіленовий геотекстиль виробляють із первинної сировини (мал. 10.13).

Мал. 10.13. Ефективні меліорація (1) та укріплення (2) ґрунту неможливі без досягнень сучасної хімії

Поверхневі шари ґрунтів легко забруднюються. Високі концентрації різноманітних хімічних сполук (токсикантів) шкідливо впливають на життєдіяльність не лише організмів ґрунту, а й на всі організми, зокрема й людину. У результаті ґрунт утрачає здатність до самоочищення від хвороботворних та інших небажаних мікроорганізмів, що призводить до небезпечних наслідків для всього живого.

Основними забруднювачами ґрунтів є пестициди (отрутохімікати), мінеральні добрива, відходи й викиди промислових підприємств, газодимові викиди в атмосферу, нафта й нафтопродукти.

Особливо велику кількість токсичних речовин містять пестициди. Поміж них найбільшу небезпеку становлять хлорорганічні сполуки (ДДТ, ГХБ), які можуть зберігатися в ґрунті впродовж багатьох років і бути небезпечними для організмів. Наприклад, в організмі людини малі концентрації пестицидів пригнічують імунну систему, а великі — спричиняють генні мутації та ріст злоякісних новоутворень. Застосування деяких видів пестицидів (ДДТ) заборонене не лише в Україні, а й у світі.

Залишки пестицидів і мінеральних добрив виявляють у ґрунтах і рослинній продукції. Вміст таких шкідливих речовин часто перевищує гранично допустимі концентрації, що зумовлено, в основному, їх передозуванням.

Ґрунт має здатність до накопичення забруднювачів, наприклад важких металічних елементів (табл. 10.5).

Таблиця 10.5. Наслідки впливу деяких важких металів на здоров’я людини

Елемент

Наслідки впливу підвищених концентрацій елемента

Джерела

Меркурій (Hg)

Нервово-паралітичні розлади; порушення функцій шлунково-кишкового тракту; нирок; хромосомні порушення

Забруднені ґрунти, поверхневі та підземні води

Арсен (As)

Ракові захворювання шкіри; інтоксикація, периферійні неврити

Забруднені ґрунти, протруєне зерно

Плюмбум (Pb)

Руйнування кісткових тканин; затримка синтезу протеїну в крові; порушення роботи нервової системи та нирок

Забруднені ґрунти, поверхневі та підземні води

Купрум (Cu)

Органічні зміни в тканинах, розклад кісткової тканини, гепатит

Забруднені ґрунти, поверхневі та підземні води

Кадмій (Cd)

Цироз печінки, порушення функцій нирок, протеїнонурія, хвороба «ітай-ітай» (кадмієва остеомаляція)

Забруднені ґрунти й води

Деякі рослини вибірково вбирають хімічні елементи з ґрунту. Злакові накопичують Силіцій і Фосфор, буряки та чай — Флуор. Бобові, цибуля та часник концентрують у собі Сульфур, а сочевиця — Арсен. Селен «полюбляє» кукурудза, Бор — гречка, буряк, бобові, овочеві й плодово-ягідні культури. Йод накопичується в моркві, буряку, капусті, картоплі тощо. Ці відомості також актуальні для спеціалістів з рільництва, щоб раціонально вибирати ґрунти та добрива для різноманітних сільськогосподарських культур.

Засолювання ґрунтів — це підвищення вмісту легкорозчинних солей в ґрунті (карбонатів, хлоридів, сульфатів), спричинене засоленістю ґрунтоутворюючих порід. Ґрунти вважаються засоленими, якщо вміст токсичних солей для рослин становить більше 0,1 % по масі. Також засолення ґрунтів виникає під час випаровування ґрунтових вод, рівень яких піднявся до ґрунтових горизонтів (солончаки та солонці). Такі ґрунти мають лужне значення pH. Флора та фауна таких ґрунтів є досить специфічною. Рослини (галофіти) є стійкими до концентрації та складу солей. Яскравим представником є солерос (мал. 10.14), що може витримувати концентрацію солей більше 20 %.

Мал. 10.14. Зарості солероса європейського. Кувейт, берег Перської затоки

Засолення ґрунтів призводить до зниження врожайності сільськогосподарських культур. Зникає багато видів рослин, зменшується генофонд наземних популяцій у зв’язку з погіршенням умов життя.

Вторинне засолення розвивається внаслідок нераціонального використання води в посушливих районах.

Опустелювання — незворотний процес зміни ґрунту й рослинності та зниження біологічної продуктивності, що може призвести до повного порушення біосферного потенціалу та перетворення території на пустелю.

Основні причини розвитку цього процесу поділяються на такі:

  • природні (довготривалі посухи, засолення ґрунтів, переважання легких (супіщано-глинистих) ґрунтів, зниження рівня підземних вод, ерозія);
  • антропогенні (вирубка лісів, надмірне навантаження на пасовища, інтенсивне розорювання, прискорена вітрова ерозія та засолення ґрунтів, нераціональне водокористування, падіння рівня ґрунтових вод, випалювання минулорічної сухої трави).

Ґрунтовий покрив порушується внаслідок відчуження земель для потреб несільськогосподарського використання (будівництво промислових об’єктів, населених пунктів, прокладання доріг, ліній зв’язку тощо). Так, згідно з даними ООН, у світі щороку втрачають 300 тис. га земель сільськогосподарського призначення. З розвитком цивілізації ці втрати невідворотні, проте їх необхідно мінімізувати.

Після техногенної катастрофи на Чорнобильській атомній електростанції відбулося масове радіоактивне забруднення ґрунтів. Загальна площа сільськогосподарських угідь, забруднених радіонуклідами, становить 6,7 млн га, зона відчуження — 58 тис. га. Самодезактивація поверхневих шарів ґрунту відбувається надто повільно.

ПОДУМАЙТЕ Й ВІДПОВІДАЙТЕ

  • 1. Чому на Землі утворюються різні типи ґрунтів? Яким закономірностям підпорядковане їхнє поширення?
  • 2. У чому полягає подібність і відмінність ґрунтів та гірських порід за хімічним складом? Які хімічні елементи переважають у ґрунті?
  • 3. Опишіть основні мікроелементи, що є в ґрунтах, їхнє значення для живлення рослин.
  • 4. Поясніть суть закономірності зонального розподілу ґрунтів.
  • 5. Назвіть типи ґрунтів, поширених на території України. Укажіть чинники їхнього формування. Які ґрунти поширені у вашій місцевості? Чи родючі вони? Яка природна рослинність поширена на них? Які культурні рослини вирощують на ньому?
  • 6. Як погодні умови природної зони впливають на формування ґрунтів, рослинний і тваринний світ?
  • 7. Як можна вберегти ґрунти від руйнування та виснаження? Схарактеризуйте заходи з поліпшення якості ґрунтів.
  • 8. Розкажіть про значення ґрунту для людини й для планети в цілому.
  • 9. Чому ґрунти називають природно-історичним тілом?
  • 10. Поясніть, чому: а) використання натрій нітрату як добрива спричинює нагромадження в ґрунті йонів ОН-; б) не можна одночасно вапнувати ґрунт гашеним вапном і вносити в нього аміачні форми азотних добрив.
  • 11. Проаналізуйте опис досліду з книжки К. А. Тимірязєва1 «Життя рослин» і поясніть його результати: «...візьмемо ретельно відполіровану пластинку з білого мармуру... і закопаємо її на дно плоского квіткового горщика. Посадімо в горщик яку-небудь рослину, наприклад боби. Коріння цього бобу незабаром досягне мармурової пластини, розтягнеться по ній і щільно прилипне до її полірованої поверхні. Якщо після декількох днів ми відкопаємо пластинку, обмиємо, висушимо її й потім поглянемо на неї, розташувавши її проти світла, то на гладкій поверхні, що відбиває світло, побачимо матові червоподібні сліди. Це відбитки коренів..., не глибокі, проте дуже виразні».
  • 12. Доповніть уривки з науково-популярних статей2: а) «На дуже лужних ґрунтах значно знижено доступність для рослин таких елементів, як Ферум, Манган, Купрум, Цинк і більшості мікроелементів. Порушення їхнього засвоєння зумовлене утворенням їхніх нерозчинних..., які рослини не можуть поглинати в такому вигляді»; б) «підживлені амоній хлоридом рослини інтенсивніше поглинатимуть з ґрунтового розчину катіони ΝΗ+4, оскільки використовуватимуть їх для синтезу амінокислот. Натомість аніони СІ потрібні рослині в значно меншій кількості, тож засвоюватимуться меншою мірою. Через це в ґрунтовому розчині накопичуватимуться заміщені катіонами амонію йони... й не ввібрані аніони Cl-, о утворювати муть... кислоту і, як наслідок, підкислюватимуть ґрунт.»; в) «...забур’янення полів хвощем польовим (Equisetum arvense) на Львівщині вдалося здолати лише після.... Адже хвощ дуже полюбляє саме кислі ґрунти».

1 Тімірязєв Клімент Аркадійович (1843-1920, Росія).

2 За матеріалами https://agronom.com.ua/kyslotnist-gruntiv-ta-yiyi-vplyv-na-zhyv/;

https://propozitsiya.com/ua/keruvannya-kislotnistyu-gruntiv

  • 13. Прокоментуйте з огляду на вивчене висловлювання науковців: а) Причина виникнення й занепаду націй та сама. Розкрадання родючості ґрунту зумовлює їхню загибель, підтримання цієї родючості — їхнє життя, багатство та могутність. Ю. Лібіх1; б) Під час продажу врожаю зі свого поля селянин продає саме поле. Ю. Лібіх; в) Речовина, що перебуває в мінімумі, керує врожаєм та визначає величину й сталість його в часі. Ю. Лібіх; г) Сіль є основою життя та росту всіх посівів. Б. Паліссі2.
  • 14. Поміркуйте й поясніть, чому: а) тверді добрива не можна вносити надто глибоко в землю й розсипати на поверхні ґрунту; б) рідкі амоніачні добрива вносять спеціальними машинами й зашпаровують на глибину 10-12 см, а на легких ґрунтах глибину їхнього закладення збільшують до 14-18 см; в) недоцільно змішувати солі амонію з вапном або калій карбонатом, а суперфосфат з магнієвою або натрієвою селітрами; г) як саме можна раціонально використати мінеральні добрива, що злежалися; д) не можна поміщати етикетки мінеральних добрив усередину пакета з ними; ж) потрібно попереджати людей навколо про використання мінеральних добрив, а також хімічних засобів боротьби зі шкідниками та хворобами рослин; з) під час перевірки насінин соняшника багатьох вітчизняних і зарубіжних виробників було виявлено значно вищий за припустимий уміст Кадмію.
  • 15. Під час вирощування сільськогосподарських культур на забруднених радіоактивними елементами територіях потрібно застосовувати прийоми, які сприяють зменшенню надходження радіонуклідів до рослин. Експериментально визначено, що кальцієлюбні культури (бобові, овочеві) поглинають катіони Стронцію-90 більшою мірою, ніж злакові, а калієлюбні — катіони Цезію-137. Оцініть слушність тверджень: а) вапнування кислих ґрунтів знижує рухомість радіонуклідів у них; б) унесення в ґрунт калійних добрив знижує проникнення в рослини радіонуклідів Цезію, а внесення фосфатів лужних елементів — радіонуклідів Стронцію.
  • 16. Проаналізуйте твердження Свамінатана Айяра3: «Виснажені ґрунти — одна з причин анемії в людей. Брак поживних мікроелементів в ґрунтах призводить до нестачі поживних речовин у раціоні людей, оскільки в культурах, вирощених на таких ґрунтах, зазвичай не вистачає поживних речовин, необхідних для боротьби з прихованим голодом». Запропонуйте заходи боротьби з прихованим голодом.

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

ЗАХИСТ НАВЧАЛЬНИХ ПРОЕКТІВ

  • Чи можливо виростити картоплю на Марсі (за аналізом фільму «Марсіанин»).
  • Ґрунт і здоров’я людини.
  • Екологічна роль ґрунту.
  • Ґрунт — основний ресурс агросистеми.

1 Юстус фон Лібіх (1803-1873, Німеччина).

2 Бернар Паліссі (бл. 1510-1589, Франція).

3 Swaminathan S. Anklesaria Aiyar (нар. 1939, Індія).