Топырақ — тіршілік ортасы
Топырақ — литосфераның жоғарғы әуе қабатымен байланысатын қабат. Топырақ жеке әртүрлі өлшемдегі қатты бөлшектерден тұрады. Қатты бөлшектер сумен және ауамен қоршалған. Сондықтан топырақты үш фазалы жүйе ретінде қарастырады.
Топырақтың жоғарғы беті борпылдақ. Мұның құрамында көптеген өлі органикалық заттар бар (өсімдіктер қалдығы, қарашірік). Бұл қарашірікті аккумулятивті А қабаты. Тереңірек, өте тығыз иллювиалды В қабаты жатыр. Оның астында аналық (топырақ түзуші) жыныс қабаты — С қабаты орналасқан.
Топырақ қабаты тереңдеген сайын аэрация нашарлайды. Оттегінің мөлшері азайып, көмір қышқыл газы мен органикалық заттардың ыдырауы кезінде бөлінетін басқа да газдардың мөлшері артады. Топырақтың жоғарғы қабаттарында өсімдікке қажетті фосфор, калий, азот, кальций және басқа заттар жинақталған.
Топырақта тіршілік ететін организмдер эдафобионттар немесе педобионттар деп аталады. Қоңыржай аймақтағы орман топырағының 1 шаршы метрінде 1000 жуық жануарлар түрін, нематодтар мен қарапайымдылардың 10 млн-аса, аяқ құйрықтар мен топырақ кенелерінің 100 мың-нан аса түрлерін табуға болады.
Эдафобионттардың көптеген экологиялық топтарының классификациялары бар.
Тіршілік ортасымен байланысы бойынша топырақ жануарлары негізгі үш экологиялық топқа бөлінеді:
- геобионттар — үнемі топырақта тіршілік ететін организмдер. Олардың бүкіл даму циклы топырақта жүреді (жауын құрттары);
- геофилдер — тіршілік циклының жоқ дегенде бір фазасы міндетті түрде топырақта өтетін организмдер (шегірткелер Асгісіісіеа, кейбір қоңыздар — Зіарһуііпісіае, СагаЬісіае, ЕІаіегісІае). Олардың личинкалары топырақ ішінде дамып, өскен соң жер бетінде тіршілік етеді;
- геоксендер — топырақты кейде уақытша немесе қорғаныс ретінде пайдаланатын организмдер (тарақандар, кеміргіштер және басқа да інде тіршілік ететін сүт қоректі организмдер).
Сондай-ақ топырақ организмдерін дене мөлшері мен қимылына байланысты да экологиялық топтарға бөледі:
- микробиотип — детриттік қоректік тізбектің негізін құрайтын топырақ микроорганизмдері. Бұларға жасыл (Сһіогорһуіа), көк-жасыл балдырлар (Суапорһута), бактериялар (Васгегіа), саңырауқұлақтар (Ғипді) және қарапайымдар (Ргоіогоа) жатады;
- мезобиотип — қозғалғыш, майда жануарлар тобы. Бұларға топырақ нематодтары (ІЧетаіосІа), насекомдардың майда личинкалары, кенелер (ОгіЬаіеі) және басқалар жатады. Бұлар негізінен детриттермен және бактериялармен қоректенеді;
- макробиотип — топырақтағы ірі насекомдар (жауын құрттары және т.б.);
- мегабиотип — топырақта тіршілік ететін сүт қоректілер, мысалы, көртышқандар, жертесерлер жөне т.б.
Топырақтың қасиеті, құрамы топырақтағы организмдердің тіршілік етуіне де әсер етеді. Топырақтың әртүрлі қасиеттеріне — қышқылдығы, тұздылығы, ылғалдылығына байланысты өсімдіктер де әртүрлі экологиялық топтарға бөлінеді. Мысалы, қышқыл топырақтарда (рН 6,7-тен төмен) ацидофильді түрлер (сфагналық батпақ өсімдіктері), нейтрофильді түрлер (рН 6,7-7,0 мәдени өсімдіктер), базофильді түрлер (рН 7,0-ден жоғары, ақ акация) өседі.
Қолданбалы биология және топырақтану негіздері топырақ және оның құрылымы, құрамы, қасиеттерін және географиялық таралу заңдылықтарын, түзілуін, табиғаттағы орнын, тиімді пайдалану және жақсарту жолдарын зерттейтін ғылым.
Қолданбалы биология және топырақтану негіздері ғылымының қалыптасуы орыстың аса дарынды табиғаттанушы ғалымы В.В. Докучаевтің (1846-1903) есімімен тығыз байланысты. В.В. Докучаев 1876 ж арнайы қара топырақ жөнінде комиссия құрды. 1883ж В.В. Докучаев топырақтану жөніндегі әлемге әйгілі “Орыстың қара топырағы” деген ғылыми еңбегін шығарды. Одан кейінгі жылдары В.В. Докучаевтің шәкірттері Н. М. Сибирцев, К.Д. Глинка топырақ зерттеу жұмыстарын жемісті жалғастырды. “Қолданбалы биология және топырақтану негіздері” ғылымының Қазақстанда дамуына Ө. Оспанұлының есімімен тығыз байланысты. В. В. Докучаевтің анықтамасы бойынша топырақтың пайда болуына, дамуына, өзгеруіне әсер ететін негізгі факторлар : ауа –райы, топырақты түзуші жыныстар, төменгі сатылы өсімдіктер және жоғарғы сатылы өсімдіктер мен тірі жәндіктер, жер бедері және аймақтың геологиялық жақсы. Топырақтың негізгі қасиеті – құнарлылығы, оның өсімдіктерді барлық қоректік заттармен және ылғалмен қамтамасыз етуін айтады. Табиғаттың жоғарғы туындысы адам топырақ құнарын өсімдіктер мен жануарлар дүниелері арқылы өз мұқтажына пайдаланады. Өсімдіктер құнарлы топырақ қабатынан тамыр жүйесі арқылы қоректік заттарды алып, бойына сіңіріп, жапырақтарына түскен күн сәулесімен ауадағы көмір қышқыл газы арқылы жүретін фотосинтез нәтижесінде денесіне өте мол органикалық және минералдық зататрды жинап, едәуір энергия шоғырландырады. Осы энергиялар, яғни органикалық және органоминералдық қосылыстар бүкіл жан – жануарлар, адамзат тіршілігі үшін өмір өзегі болып табылады. Топырақ арқылы жер бетінде заттардың үздіксіз үлкен геологиялық және кіші биологиялық айналымы өтеді. Суда еритін, сөйтіп өсімдіктерге қорек болатын минералдық заттар физикалық және химиялық айналымға түседі. Ал осы қопсыған, ұнтақталған жыныстарға тірі организмдер қоныстаған уақыттан бастап тірі организмдерге қоректі заттар өсімдіктер мен микроорганизмдердің таңдамалы сіңірулерінің нәтижесінде үлкен геологиялық айналымнан кіші биологиялық айналымға көшеді. Органикалық заттар суда ерімейтін болғандықтан, бұл заттардың қоры жылдан жылға көбейе береді. Сонымен қоректік заттарға кедей тау жынысы, тірі организмдер мекендегеннен кейін қоректік минералдық және органикалық азотты заттарға байды, яғни құнарсыз тау жынысының орнына құнарлы топырақ пайда болады.
Топырақты топырақтану ғылымы зерттейді. Мұның ғылыми негізін салған В.В. Докучаев болды, ал П.А. Костычев, С.С. Неустроев, К.Д. Глинка, В.И. Вернадский сияқты белгілі ғалымдар оны одан әрі қарай дамытты. Қазақстанда 1945ж Қазақ ССР ғылыми академиясының Топырақтану инстетуты құрылды, ол Қазақстан топырағының кіші және орта масштабты картасын жасады. Сонымен қатар инстетут жер суландыру, топырақты әртүрлі жерлерде тиімді пайдалану әдістерін анықтау бағытында ғылыми – зерттеу жұмыстарын жүргізуде. Бұл салада А.И. Бессонов, А.В. Мухля, В.М. Боровский, Ө. Оспанов, Ш.М. Шолтырев, Т.Т. Тазабеков тағы басқа ғалымдар жемісті еңбек етуде.