Ліс, вітер та ґрунтоутворення

Класичні уявлення про взаємодію компонентів біогеоценозу, взаємозв’язок ґрунту з усіма складовими екотопу. Значення дії механічних коливань низьких і наднизьких частот для індукування та пришвидшення процесу вертикального переміщення колоїдів у ґрунті.

Рубрика Биология и естествознание
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 19.10.2010
Размер файла 957,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Максим НЕЦВЄТОВ

кандидат біологічних наук,

доцент Донецького національного університету

Павло ХИЖЕНКОВ

кандидат фізико-математичних наук,

доцент Донецького національного університету

Ліс, вітер та ґрунтоутворення

Згідно з класичними уявленнями про взаємодію компонентів біогеоценозу [1], ґрунт тісно пов'язаний з усіма складовими екотопу та біоценозу, а кожний з цих компонентів містить складові частини й властивості, що взаємодіють в свою чергу між собою [2, 3]. Властивості ґрунтів Ф. Дюшофур [4] поділяє на фізичні, хімічні та біохімічні. В фізиці ґрунтів основна увага приділяється статичним характеристикам, а з динамічних впливів розглядаються лише такі періодичні процеси, як зволоження-висихання, сезонні та добові коливання температури, замерзання-відтаювання, тобто ті процеси, що характеризують «мікроклімат» ґрунтів - педоклімат [2]. У той же час, поза увагою ґрунтознавців-екологів залишаються такі важливі, на наш погляд, чинники, як низько- і наднизькочастотні механічні коливання (чи вібрації).

Низько- і наднизькочастотні механічні коливання, що поширюються в ґрунті, викликаються не тільки сейсмічними та деякими іншими геофізичними процесами, але й розгойдуванням дерев під дією вітрів. При цьому коливання будуть передаватися на ґрунт через кореневу систему, як це видно з рис. 1.

Під тиском вітру частина сили «а», що діє на стовбур, буде передаватися корінням (к1, к2, к3) у вигляді сил «б», «в» і «г». При цьому під корінням к1 і над корінням к3 буде виникати ділянка стискання, над к1 і под к3 - розтягування, навколо к2 і по боках к1 і к3 - ділянки деформацій зрушень. Оскільки сила вітру є непостійною у напрямку та величині, також непостійними будуть і сили, що діють на коріння. У підсумку ґрунт в прикореневому об'ємі буде піддано поліхроматичним за частотою механічним коливанням, до того ж з амплітудами, які постійно змінюються. З вищесказаного постає питання: чи залежить від механічних коливань (і напружень) процес механічного переміщення колоїдів у ґрунті?

Рис. 1. Сили (а, б, в, г), що діють на стовбур (С) і коріння дерева (к1, к2, к3) під тиском вітру (A).

У цьому зв'язку в цій праці розглянуто модельні дослідження впливу низькочастотних механічних коливань і фізичні властивості (переміщення колоїдів - лесіваж, та електропровідність розчинів) ґрунту.

Матеріали й методи досліджень. В експериментах з впливу вібрації на механічне перенесення колоїдів у якості моделі ґрунту використовували пінополіуретан губчатої структури з розмірами пор до 100-200 мкм та сферичні частки поліметилметакрилату діаметром від одиниць до десятків мікрометрів. Поліуретан у вигляді пробки завтовшки 10 мм розташовували в верхній частині пробірки, а частки (завжди одна й та сама кількість) акуратно розсипали по її поверхні. Пробірка в вертикальному положенні укріплялася на платформі електромеханічного перетворювача, підключеного до генератора сигналів спеціальної форми Г6-27 (рис. 2), похибка частоти в межах 2-5%. Час занурення часток у пористу пробку фіксували секундоміром. При трьох значеннях амплітуди коливань (0,6; 1,5; 3 мм) дослідження проводили на частотах 1 - 100 Гц з

Рис. 2. Схема експериментальної установки: 1 - пробірка з поліуретановою пробкою і частками; 2 - електромеханічний перетворювач; 3 - генератор

кроком 1 Гц. Для кожної частоти дослід повторювали 5 разів і результати усереднювали.

Для доведення адекватності застосовуваної моделі було проведено дослідження проникнення мікрочасток поліметилметакрилату всередину колонки природного субстрату в пробірці (діаметр 1 см, глибина 5 см). Використання даних мікрочасток обумовлено їхнім білим кольором, що робить можливим зйомку картини, що спостерігається, фотокамерою. Досліджуваний субстрат було взято з горизонту Н2 20-30 см чорнозему звичайного, макро- і мікроморфологічний опис відповідає розрізові №201 з монографії Білової, Травлєєва [2, с. 193 - 195]. Досліджений горизонт Н2 темний, дрібнозернистий, середньосуглинистий, слабо корененасичений. Експеримент було проведено при частоті механічних коливань 30 Гц і амплітуді ~1 мм, обраній таким чином, щоби не порушувалась структура ґрунту в пробірці. По мірі проходження мікрочасток всередину ґрунту дію вібрації зупиняли, а пробірку з ґрунтом фотографували.

Результати й обговорення. В результаті досліджень, проведених на моделі ґрунту, виявилося, що проникнення в її об'єм часток з поверхні складним чином залежить від частоти й амплітуди вібрації. Як видно з рис. 3, при амплітуді механічних коливань 0,6 мм у досліджуваному інтервалі частот f (від 1 до 100 Гц) частки проникають всередину субстрату тільки при f=26-32 Гц, при чому максимум ефекту припадає на 28-30 Гц (t=2-3 с). Збільшення амплітуди до 1,5 мм призводить до розширення наявної смуги ефективних частот до f=23-40 Гц з максимумом ефективності на 25-35 Гц (t=1-2 с).

Рис. 3. Залежність часу (t) занурення колоїдних часток у мікропористий субстрат від частоти (f) при різній амплітуді вібрації: -о- -- 0,6; -?- -- 1,5 мм; -х- -- 3 мм

Рис. 4. Занурення мікрочасток поліметилметакрилату в колонку ґрунтового субстрату з розрізу Н2 чорнозему звичайного

При цій же амплітуді виникає друга смуга ефективних частот - 65-70 Гц. Часова характеристика цієї смуги (10-20 с) на порядок відрізняється від попередньої. При ще більшій амплітуді коливань (3 мм) перша смуга залишається практично незмінною, друга розширюється по частоті до f?60-80 Гц, а час проникнення часток всередину зменшується вдвічі. У наднизькочастотній ділянці виникає третя смуга при f=9-10 Гц, що характеризується більшим часом занурення часток - t=20-25 с. Адекватність даної моделі підтверджується даними, одержаними на натуральному субстраті (рис. 4).

Висновки

Процес вертикального переміщення колоїдів у ґрунті індукується й пришвидшується при дії механічних коливань низьких і наднизьких частот (1 - 100 Гц). Для незмінних параметрів скелету й плазми ґрунту найбільш ефективні діапазони частот розширюються зі збільшенням амплітуди механічних коливань.

Література

1. Сукачев В.Н. Основы лесной биогеоценологии. - М.: Наука, 1964. - 564 с.

2. Белова Н.А., Травлеев А.П. Естественные леса и степные почвы. - Днепропетровск: ДДУ, 1999. - 348 с.

3. Зонн С.В. Почва как компонент лесного биоценоза // Основы лесной биогеоценологии. - М.: Наука, 1964. - С. 372-457.

4. Дюшофур Ф. Основы почвоведения. - М.: Прогресс, 1970. - 591 с.


Подобные документы

  • Компоненти біогеоценозу і зв'язок між ними. Різноманітність видів біогеоценозу, пристосованість їх до сумісного мешкання. Харчові зв'язки, екологічна піраміда. Вплив діяльності людини на біогеоценоз; заходи, які необхідно проводити в цілях його охорони.

    реферат [19,3 K], добавлен 05.10.2009

  • Характеристика ґрунту як середовища проживання мікроорганізмів. Дослідження методів визначення складу мікроорганізмів. Аналіз їх ролі у формуванні ґрунтів та їх родючості. Біологічний кругообіг в ґрунті. Механізм дії мінеральних добрив на мікрофлору.

    реферат [96,7 K], добавлен 18.12.2014

  • Зміст та головні етапи процесу формування ґрунту, визначення факторів, що на нього впливають. Зелені рослини як основне джерело органічних речовин, показники їх біологічної продуктивності. Вплив кореневої системи на структуроутворення ґрунтової маси.

    реферат [20,8 K], добавлен 11.05.2014

  • Будова води, частини та їх взаємозв'язок, фактори, що впливають на якість і структуру. Біологічне значення води в природі та окремому організмі як розчинника, її властивості. Вміст води в організмі людини, її роль в енергетичних та хімічних процесах.

    контрольная работа [28,9 K], добавлен 25.03.2010

  • Пінгвіни - чемпіони витривалості до низьких температур. Білий ведмідь, нерп, вівцебик, песець. Життя високогірних тварин. Найвисотніші мешканці гір серед птахів. Рекордисти з глибини проникання у грунт. "Верблюжі таємниці", мешканці гарячих джерел.

    реферат [8,5 M], добавлен 15.04.2010

  • Види пошкодження рослин при низьких температурах. Фізіолого-біохімічні особливості морозостійкості рослин. Процес загартування, його фази. Загальна характеристика родини Пасльонових, дія низьких температур на рослини. Метод дослідження морозостійкості.

    курсовая работа [72,0 K], добавлен 05.04.2014

  • Положення Родини Гарбузові в типологічній класифікації: диня, огірок посівний. Структурно-рівнева організація, оцінка ролі та значення в системах геоценотичного ряду представників Родини: рівень біоорбісу, біозони, ландшафту, біогеоценозу та популяції.

    контрольная работа [969,3 K], добавлен 09.07.2015

  • Вміст заліза в морській воді, його роль у рослинному світі. Функції заліза в організмі людини, його вміст у відсотках від загальної маси тіла. Наслідки нестачі заліза у ґрунті, чутливі до його нестачі плодоовочеві культури. Умови кращого засвоєння заліза.

    презентация [9,5 M], добавлен 25.04.2013

  • Значення дослідів при вивченні біології. Екстракція пластидних пігментів. Роль дощового черв’яка у підвищенні родючості ґрунту. Наявність органів чуття та рефлексів у виноградного слимака. Дослід за риючою осою. Виявлення кольорового зору у бджіл.

    контрольная работа [24,7 K], добавлен 06.10.2013

  • Алелопатія, антибіоз, аменсалізм, конкуренція, нейтралізм, хижацтво, симбіоз. Основні типи паразитизму організмів. Паразити-нектотрофи, паразити-біотрофи, соціальні паразити, клептопаразитизм. Випадковий взаємозв’язок, коменсалізм, протокооперація.

    презентация [3,9 M], добавлен 02.03.2016

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.