1. Введение 14 > Образовательные технологии 20
Скачать 0.89 Mb.
|
Литература к разделу: Бахнов В.К. Почвообразование: взгляд в прошлое и настоящее (биосферные аспекты). 2002. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 117 с. Вернадский В.И. Об анализе почв с геохимической точки зрения // Почвоведение. 1936. №1. С.8–16. Вески Р.Э. Почвоведение – наука о биокосных системах // Почвоведение. 1982. №3. С. 18–25. Вильямс В.Р. Почвоведение.1948. М.: Сельхозгиз. 449 с. Владыченский С.А. Некоторые вопросы «подводного почвообразования» и использования мелководий // Почвоведение. 1968. №3. С. 9–18. Волобуев В.Р. Экология почв. 1963. Баку: Изд-во ЭЛМ, 259 с. Герасимов И.П. Палеогеографическое значение учения В.Р. Вильямся о едином почвообразовательном процессе // Проблемы физической географии. 1951. Т.16. С.7–15. Гуминовые вещества в биосфере. 1993. М.: Наука, 235 с. Дергачева М. И. Система гумусовых веществ почв. 1989. Новосибирск: Наука. 109 с. Дергачева М.И. Экологические функции системы гумусовых веществ // Вестник Томского государственного университета. 2003. №8. С.61–67 Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. 1990. М.: Наука. 261 с. Докучаев В.В. Русский чернозем // Избр. соч. 1949. М.-Л.: Изд-во АН СССР. Т.3. С.17–496. Карпачевский Л.О. Экологическое почвоведение. 2005. М.: ГЕОС. 336 с. Ключи к таксономии почв. 1997. Линкольн, Небраска. 410 с. Ковда В.А. Основы учения о почвах. 1973. М.: Наука. Кн. 1. 447 с. Кречетова Е.В. Сравнительная характеристика состава и свойств гуминовых кислот горючих сланцев и почв // Почвоведение.1994. №2. С.57-66 Кудрявцев В.А. Бактериальная деструкция органического вещества водорослей // Водные ресурсы. 1979.№3. С.130-142. Лейфман И.Е. Гумификация в системе молекулярных механизмов стагнации биотического круговорота в экосистемах // Гуминовые вещества в биосфере. 1993. М.:Наука. С.92-97. Перельман А.И. Биокосные системы Земли. 1977. М.: Наука, 160 с. Пианка Э. Эволюционная экология. 1981. М.: Мир. 399 с. Плотников В.В. Эволюция структуры растительных сообществ.1979. М.: Наука. 275 с. Полынов Б.Б. Основные идеи учения о генезисе элювиальных почв в современном освещении // Избранные труды. 1956. М.: Изд-во АН СССР. С. 408–422. Почва – память биосферно–геосферных взаимодействий. 2007. М.: ГЕОС. 456 с. Структурно–функциональная роль почвы в биосфере.1999. М.: ГЕОС. 278 с. Сукачев В.Н. Основы лесной типологии и биогеоценологии // Избр. Тр. 1972. Л.: Наука. Ленингр. Отд-ние. Т.1. 418 с. Buurman P. Submarine soil formation changing fossil soils // Soil Science. 1975. V. 119. P. 24–27. Deelman J.C. Humic seams in marine sediments // Soil Science. 1972. V. 3. P. 184–187. Dergacheva Maria. Ecological functions of Soil Humus // Eurasian Soil Science. 2001. V.34 (51). Pp. S100-S105 Gadel F., Cahet G., Bianchi A.S.M. Submerged soils in the north–western Mediterranean Sea and the process of humification // Soil Science. 1975. V. 119. P. 106–112. Gray J. Major Paleozoic land plant evolutionary bioevents // Palaeogeogr. Рalaeoclimat. Palaeoecol., 1993. – V. 104. – P. 153–169. 7.2. Учение о гумусовых веществах как раздел химии почв. Учение о гумусовых веществах почв имеет длительную и сложную историю развития, на протяжении которой этому почвенному компоненту постоянно уделялось большое внимание. Повышенный интерес со стороны учёных разных направлений к разным аспектам этого учения обусловлен многогранной ролью этого почвенного компонента в биосферных процессах, в том числе, он обеспечивает целый ряд экологических функций, в частности, поддержания устойчивости биосферы и её отдельных подсистем: от почвы до живых организмов, и т.п. Постоянное внимание было вызвано также тем, что гумусовые вещества не вкладывались в привычные рамки химических, биологических, геологических, физических представлений, а попытки объяснения тех или иных связанных с гумусом вопросов не приводили к однозначному их решению, скорее порождая накопление противоречивых взглядов как на происхождение гумусовых веществ, так и на их строение и свойства, а позднее и на реализацию ими функций. К сожалению, в рамках Учения о гумусовых веществах ряд терминов имеет неодинаковые понятийные нагрузки в разных литературных источниках, поэтому молодые исследователи должны сначала понять, что каждый автор имеет ввиду под тем или иным термином, а затем читать и оценивать выводы, сделанные им. В любой области науки новое основано или связано со старым. Поэтому большой интерес представляет история становления этого научного направления. Каждому определенному историческому отрезку времени соответствуют взгляды, отвечающие уровню развития наук в данный конкретный момент. В последние 20-30 лет изучение гумуса почв вновь активизировалось. Материалы последних лет вызвали не только рождение новых концепций, но и необходимость критического пересмотра некоторых положений предыдущих периодов, с тем, чтобы проследить истоки рождения той или иной концепции, того или иного направления в истории «Учения о гумусе почв». В истории учения о гумусовых веществах почв от самых истоков во второй половине XIX века и до настоящего времени существует два направления в изучении гумусовых веществ почв: химическое и экологическое. Если первое в большей или меньшей степени постоянно рассматривалось в литературе, то история становления экологического направлении в изучении гумусовых веществ в литературе практически не освещена. Этим вопросам и посвящен приводимый ниже текст. Он будет способствовать оценке эколого-химических закономерностей функционирования не только почв, но и биосферы в целом. 7.2.1. История развития экологического направления в учении о гумусовых веществах почв История развития экологического направления в учении о гумусе почв включает вопросы, связанные с природными условиями образования гумуса и гумусовых веществ, а также ролью гумуса в природных процессах, т.е выполнения гумусом и гумусовыми веществами функций в биосфере. Развитие взглядов на одну из важных функций гумуса почв – его значение как источника питательных веществ для растений – проходило под знаком борьбы между гумусовой, минеральной и органоминеральной теориями питания растений. Зачатки гумусовой теории кроются еще в глубокой древности, но после работ Валериуса, опубликованным в 1761 году, положение о том, что гумус является существенным элементом питания растений на долгие годы вошло в научный обиход, получив значение господствующей идеи в начале XIX в., благодаря авторитету Тэера [Thaer, 1808]. Позднее согласно органо-минеральной теории питания Грандо [Grandeau, 1878] было принято, что не только гумусовые вещества, но и минеральные соединения участвуют в питании растений. Хотя гумусовая теория питания растений оказалась несостоятельной, но благоприятное влияние гумусовых веществ на усвоение зольных элементов, например, железа, оказалось вполне доказанным фактом. При этом было установлено, что гумус служит источником минерального питания растений, вещества для которого высвобождаются в результате его разложения под влиянием микробиологической деятельности. Гумус обеспечивает более постоянное выделение этих необходимых растениям веществ и в то же время предохраняет их от потери из почвы. Истоки экологического направления можно отнести к 60-м годам XVIII века, когда Валериус [Wallerius, 1761] вывел из данных химического анализа растений, что гумус почвы является для растений существенным питательным элементом, т.е. впервые вполне определенно гумус рассматривался как важнейший источник питания растений. После этого долгое время вплоть до первых десятилетий XIX века гумус рассматривали как источник углерода для растений. Спустя два десятка лет после того, как Валериус (Walerius, 1761) в первом научном руководстве по агрономической химии «Agriculturae fundamenta chemica» указал, что при разложении растительных остатков образуется гумус, который характеризуется гидрофильностью и рассматривал перегной в качестве пищи для растений, в 1782 г. была опубликована книга русского ученого И.И. Комова «О земледелии», где автор рассмотрел роль перегноя в плодородии почв, обратил внимание на связь с ним водно-физических свойств и богатства почв питательными веществами. В книге Комова по сути содержатся элементы гумусовой теории питания растений, развитой позднее Тэером [Thaer, 1809]. Основываясь на обобщении информации, имеющейся к началу века в литературе, и опираясь на свой обширный практический опыт, на свои многочисленные химические исследования разных видов почв и удобрений, Тэер пропагандировал идею о том, что перегной почвы и плодородие – это синонимы и что именно гумус (перегной) доставляет пищу растениям. Тэер дал как химическую характеристику перегноя, так и агрономическую. По сути, он рассматривал питательные функции перегноя (гумуса). Эта теория просуществовала около полувека. К. Шпренгель [Sprengel, 1926] также считал, что перегной служит прямой пищей для растений, хотя и не абсолютизировал это положение. Ни Шпренгель, ни ранее Дэви [Davy, 1814], ни позднее Буссенго [Boussingault, 1941] не опровергали в принципе гумусовую теорию питания растений, но считали, что необходимы для питания растений также минеральные вещества. Шпренгель [Sprengel, 1837], изучив химический состав гуминовой кислоты и ее солей и обобщив их, предложил стройную систему представлений о значении их в плодородии почвы и обосновал ряд агрикультурных и агрохимических приемов. В этой атмосфере противоречивых и неясных представлений о природе, происхождении гумусовых веществ и их роли в почве чувствовалось веяние новых идей. Исследованиями Пастера создавалась наука о биохимии микробов. Вслед за его открытиями, уже в последней четверти прошлого столетия, трудами крупнейших ученых — Поста [Post, 1862], Дарвина [1882], Костычева [1886, 1889], Мюллера [Muller, 1887], Раманна [Ramann, 1888] и других – было установлено, что образование перегноя является не химическим или физическим процессом, а представляет собой процесс биологический, являющийся следствием многообразной деятельности живых существ — микроорганизмов, простейших, а также различных представителей животного мира (землероев, червей, насекомых). В соответствии с этими открытиями был предпринят ряд исследований, где процессы разложения органических веществ в почве изучались как биологические и биохимические; выяснялось влияние на интенсивность этих процессов условий температуры, влажности, аэрации, физических свойств почвы, т.е. проводились по сути экологические исследования. К ним можно отнести классические работы Шлезинга [Schloesing, 1876 1902], Костычева [1886, 1889, 1890], Вольни [Wollny, 1886, 1897], Дегерена [Deherain, 1888], Дегерена и Демусси [Deherain et Demussi, 1896] и других. Именно этими работами окончательно было установлено, что перегной является для растения источником питательных элементов (в первую очередь азота), переходящих в процессе разложения в усвояемые формы; в этих работах была установлена роль перегноя в создании структуры почвы, обеспечивающей в ней наиболее благоприятные воздушный и водный режимы. Возникновение этого нового биологического, а по сути своей экологического, направления в изучении проблемы почвенного перегноя имело тем большее значение и было тем более перспективным, что в тот же период трудами корифеев русской науки В. В. Докучаева и П. А. Костычева были заложены основы учения о почве как о природном теле, образующемся в результате совокупной деятельности природных факторов, среди которых исключительная роль принадлежит биологическим факторам почвообразования – растительному покрову п деятельности живых существ. Согласно этому учению, перегной рассматривается как важнейшая часть почвы, имеющая огромное значение в почвообразовательных процессах и в почвенном плодородии, и наличие его в почве является тем качественным признаком, который отличает почву от мертвой материнской породы. Главнейшие исследования В.В. Докучаева и П.А. Костычева группировались вокруг проблемы происхождения чернозема, имевшей большой научный интерес и производственное значение для восстановления его плодородия и борьбы с засухой. Труды В. В. Докучаева «Русский чернозем» [1883] и П.А. Костычева «Почвы черноземной области России» [1886] были началом нового периода, новой эпохи в истории изучения почвенного перегноя и именно его функций. Докучаев и Костычев установили исключительную роль в образовании чернозема биологического фактора — многолетней травянистой растительности, корневые системы которой, ежегодно отмирающие в толще почвы, являются источником гумуса в ее корнеобитаемых слоях. Большую ценность в развитии учения о гумусе имеют исследования Костычева по гумификации растительных остатков. Он изучил ряд вопросов, касающихся выяснения в этом процессе влияния экологических условий: микроорганизмов, животных, температуры, аэрации, физических и химических свойств почвы –- на энергию разложения органических веществ, тем самым поставив и пытаясь решить вопрос о причинах накопления перегноя в черноземе. П.А. Костычев установил прямую связь между накоплением перегноя под покровом многолетней травянистой растительности и физическими свойствами почвы, обеспечивающими сохранение в ней влаги, тем самым практически расширив список функций, выполняемых гумусом почв. Идеи Докучаева и Костычева получили развитие в многочисленных работах их учеников и последователей, таких как Сибирцев [1900—1901], Бараков [1886], Леваковский [1888], Слезкин [1900], Налетов [1900], раскрывших вопрос о взаимодействии гумусовых веществ с минеральной частью почвы и др. Новое биологическое направление в изучении почвенного перегноя, обязанное появлению и развитию новых дисциплин – микробиологии и почвоведения – оказало существенное влияние на развитие учения о гумусе, и несомненно сыграло значительную роль в становлении экологического направления в рамках этого учения. В последние два десятилетия XIX в. имели место многочисленные исследования по разложению растительных остатков и выяснению их роли в образовании гумуса. В соответствии с новыми представлениями о биологической основе процесса гумусообразования (и в отличие от искусственного воспроизведения этого процесса путем обработки растительных веществ кислотами или щелочами) опыты проводились в условиях, обеспечивающих нормальную биологическую деятельность, хотя как правило, опыты проводились с изолированными растительными веществами. Одним из исследователей, проводивший опыты по разложению некоторых органических веществ был Гоппе-Зейлер [Hoppe-Seyler, 1889], который изучал биохимию процесса их разложения. Работы Омелянского [1899, 1902], выделившего возбудителей процесса анаэробного разложения целлюлозы и изучившего его биохимию, а также исследования Ван-Итерсона [Van-Iterson, 1904] по аэробному разложению целлюлозы, внесли свой вклад в познание процесса образования гумуса, однако не ответили однозначно на вопрос о роли целлюлозы в формировании гумусовых веществ, поскольку были проведены с изолированной целлюлозой. Подобным же недостатком отличались работы Снайдера [Snyder, 1898], Сузуки [Suzuki, 1906—1908] и других исследователей, изучавших гумификацию изолированных углеводов, жиров, белков и других веществ. Тогда еще только зарождалось представление о том, что гумусовые вещества являются сложными соединениями, образующимися из продуктов разложения растительных остатков и что в их формировании могут участвовать не одно какое-то, а два или несколько веществ. Это направление практически весь XIX и две трети XX вв характеризовалось накоплением эмпирических данных о роли гумусовых веществ в природных процессах, но более всего рассматривалось их значение в плодородии почв, а позднее также и в почвообразовательных процессах. Нами обращено внимание только на наиболее важные – этапные – работы ученых, те публикации или исследования, которые существенно приближали решение актуальных на момент проведения исследований вопросов и значимость которых для развития Учения о гумусовых веществах проверило время. 7.2.2. Современное состояние экологического направления в учении о гумусе почв В последней четверти XX в., когда Г.В. Добровольским и Е.Д. Никитиным было оформлено в качестве самостоятельного научного направления «Учение о функциях почв», исследования экологических функций гумуса интенсифицировались. Возможный круг функций гумуса обсуждался неоднократно и, хотя разные авторы выделяют разный набор функций, в целом все они подчинены обеспечению существования жизни на Земле (Орлов, 1993; Дергачева, 2003; и др.). Поскольку гумус почв – это природная система (система гумусовых веществ) биосферного типа, обладающая целостностью, функционирующая и развивающаяся во времени, все функции, которые выполняет гумус в биосфере, возникали постепенно в процессе формирования почвы как естественно-исторического тела в геологической истории Земли. Становление системы гумусовых веществ и развитие ее функций шло параллельно с развитием системы растение–почва. Поэтому проблема возникновения и эволюции системы гумусовых веществ и ее функций неотделима от проблемы возникновения и становления почвы как естественно-исторического тела в процессе развития и приспособления к среде растительных сообществ, в процессе выработки их устойчивости (см. раздел 7.1.). К тому времени как сложился современный почвенный покров, гумусовые вещества почв, участвуя в обеспечении непрерывной жизнедеятельности организмов, осуществляли уже широкий ряд функций, в конечном итоге направленных на регуляцию и поддержание устойчивости экосистем: физиологическую (стимулирующую), мобилизующую, депонирующую, иммобилизующую, инактивирующую, ингибирующую, детоксицирующую. В настоящее время гумус выполняет всё разнообразие появившихся в процессе становления почвы в геологической истории Земли функций. За малым исключением гумус принимает участие в реализации всех экологических функций почвы через регуляцию ее режимов: теплового, воздушного, питательного. Он участвует в мобилизации из минеральной породы элементов, а также депонировании и рациональном расходовании вещества и энергии, необходимых для жизнедеятельности организмов: гумусовые вещества накапливают и длительно (до десятков и сотен тысяч лет) сохраняют азот, калий, фосфор, кальций, магний, железо и другие необходимые организмам макро- и микроэлементы. Количество минеральных компонентов, связанных в разной степени гуминовыми кислотами, может достигать 30-50% от их массы, как, например, в почвах тундры Западной Сибири или быть незначительным (от менее 1% до 5%) в почвах степи [Дергачева, 2003]. Гумусовые кислоты образуют не только малорастворимые и устойчивые соединения c органическими и неорганическими веществами, но могут образовывать растворимые и достаточно устойчивые, способные к миграции соединения. Выведение гумусовыми кислотами многих токсичных веществ из корнеобитаемого слоя способствует устойчивости растений даже при достаточно высоких техногенных нагрузках. Гумусовые вещества оказывают влияние на такие важные для почв свойства как тепловой режим и структура, что важно для жизнедеятельности растительных сообществ, а также оказывают прямое физиологическое действие на организмы. С уровнем гумусированности почв связаны свойства противостоять неблагоприятным воздействиям, таким как эрозия, дефляция, иссушение, переувлажнение, загрязнение радионуклидами, пестицидами, тяжелыми металлами и т.д. [Гуминовые…, 1993]. Следует обратить внимание, что функция регуляции и поддержания устойчивости экосистем (и, в частности, профилеобразующие, плодородиеобусловливающие) и функция сохранения информации об условиях своего формирования являются результатом проявления целостности системы гумусовых веществ как системы. Д.С. Орлов отмечал, что гумусовые вещества [Гуминовые …, 1993] – «не случайный продукт цепи посмертных органических (растительных и животных) остатков, а необходимое звено в эволюции, важнейший фактор устойчивости жизненных процессов». Все это позволяет лучше понять и объяснить важнейшие экологические функции гумусовых веществ. Этот автор выделил следующие основные функции гумуса. Аккумулятивная функция. Она характерна особенно для гуминовых кислот и гумина. Сущность этой функции заключается в накоплении гумусовыми веществами основных элементов питания живых организмов, а также органических соединений, несущих запасы энергии в виде химических связей. Хорошо известно, что именно в форме гумусовых веществ в почвах накапливается до 90–99% всего азота, половина и более фосфора, серы, а также аккумулируются и сохраняются длительное время калий, кальций, магний, железо и практически все необходимые организмам микроэлементы. Иными словами, гумусовые вещества создают в различных средах долгосрочные запасы всех элементов питания, а также углеводов, аминокислот, что подтверждается радиоуглеродным их датированием, который свидетельствует, что возраст гуминовых кислот может достигать сотен и даже тысяч лет. Без таких длительно существующих в почвах запасов вряд ли экосистемы могли существовать устойчиво и могли бы сохраниться известные в настоящее время жизненные формы и целостные природные биоценозы, агробиоценозы, в которых виды (популяции) связаны единой трофической цепью. Аккумулятивную функцию в гумусе выполняют гуминовые кислоты и гумины, тогда как более существенную роль в выделенной Д.С. Орловым транспортной функции играют фульвокислоты. |
Похожие:
 | Тема: «Современные образовательные технологии в профильном обучении» Ключевые слова: образовательные технологии в системе профильного обучения, кейс-метод, метод проектов |  | Инновационные образовательные технологии в работе учителя начальных классов Современная педагогика и педагогическая психология интенсивно разрабатывают новые образовательные технологии. Среди разнообразных... |
| Современные образовательные технологии в воспитательной работе Овладение педагогическими технологиями, умение самостоятельно разрабатывать конкретные воспитательные и образовательные технологии... | | Доклад на тему: «Здоровьесберегающие технологии в школе» Об актуальности такого подхода к образованию – технологического, с которым методисты, педагоги обращаются к новым для них понятиям... |
| Селевко Г. К. Современные образовательные технологии Педагогические технологии на основе личностной ориентации педагогического процесса | | Ш международный конкурс «Современные образовательные технологии в... Ш международный конкурс Современные образовательные технологии в творчестве учителя |
| Достижения учащихся в олимпиадах. Поступление в учреждения профессионального образования Инновационные образовательные программы и технологии, в частности, информационные технологии | | Творческая работа Современные образовательные и информационные технологии... Современные образовательные и информационные технологии на уроках истории в профильной школе |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Применяемые образовательные технологии: технология уровневой дифференциации обучения, игровые технологии | | Современной образовательной технологии и/или «Современные образовательные технологии и/или методики в практической деятельности педработника», портфолио и собеседования с аттестуемым... |
| Всероссийская научно-практическая интернет-конференция «Новые образовательные... Всероссийская научно-практическая интернет-конференция Новые образовательные технологии: опыт, проблемы, перспективы | | Аннотация к рабочей программе дисциплины «Литература» Основные образовательные технологии в процессе изучения дисциплины используется как традиционные, так и инновационные технологии... |
| Календарно-тематическое планирование по технологии 5 класс Теория Правила тб работы в кабинете обслуживающего труда при использовании инструментов, механизмов и машин. Введение в курс технологии.... | | Петрова в в мбоу «Дороховская сош» Выполнение задания по теме «Способы... Б) Информационные технологии обучения (ито) определяют как совокупность электронных средств и способов их функционирования, используемых... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... С описанием технологии можно познакомиться в книге «Учебная деятельность: введение в систему Д. Б. Эльконина-В. В. Давыдова», авторы:... | | Первичный инструктаж по технике безопасности на уроках фк и легкой... Пояснительная записка: данный урок соответствует требованиям фгос, применены новые образовательные технологии (активные методы обучения)... |
