Кіріспе
Топырақтың тұрақты тепе-теңдігін жоғалтумен байланысты екі процесс – топырақтың кері дамуы және деградациясы. Бұл екі процесс топырақтың тұрақты тепе-теңдігін жоғалтумен байланысты регрессивті эволюциялық өзгерістер. Кері даму негізінен топырақ эрозиясына байланысты және жерді оның табиғи физикалық жағдайына қайтару құбылысын білдіреді. Деградация – бұл табиғи эволюциядан өзгеше, жергілікті климат пен өсімдік жамылғысына байланысты болатын эволюция. Ол бастапқы өсімдік қауымдастығының (климакс өсімдігі деп аталады) екіншілік қауымдастықтармен алмасуынан туындайды. Бұл алмасу топырақтағы гумустың құрамын және мөлшерін өзгертеді, сондай-ақ топырақ түзілу процесіне әсер етеді. Бұл өзгерістер тікелей адам қызметіне байланысты. Топырақтың деградациясы – топырақтағы кез келген зиянды немесе жағымсыз экологиялық өзгеріс немесе бұзылу ретінде қарастырылуы мүмкін. Бонн университетінің Даму зерттеу орталығы мен Вашингтондағы Халықаралық азық-түлік саясаты зерттеу институтының мәліметтеріне сәйкес, соңғы 30 жылда жайылымдардың 33 пайызы, егістік жерлердің 25 пайызы және орманның 23 пайызы бүкіл әлем бойынша нашарлаған. 3,2 миллиард адам осы жерлерге тәуелді.
Soil retrogression and degradation are two regressive evolution processes associated with the loss of equilibrium of a stable soil. Retrogression is primarily due to soil erosion and corresponds to a phenomenon where succession reverts the land to its natural physical state. Degradation is an evolution, different from natural evolution, related to the local climate and vegetation. It is due to the replacement of primary plant communities (known as climax vegetation) by the secondary communities. This replacement modifies the humus composition and amount, and affects the formation of the soil. It is directly related to human activity. Soil degradation may also be viewed as any change or ecological disturbance to the soil perceived to be deleterious or undesirable. According to the Center for Development Research at the University of Bonn and the International Food Policy Research Institute in Washington, the quality of 33% of pastureland, 25% of arable land and 23% of forests has deteriorated globally over the last 30 years. 3.2 billion people are dependent on this land.
Жалпы
Топырақ пайда бола бастағанда, ашық тасты жерлерді біртіндеп пионерлік түрлер (лишайлар мен мүктер) мекендей бастайды. Олардан кейін шөптесін өсімдіктер, бұталар, соңында орман пайда болады. Параллельдікпен, алғашқы гумусқа толы горизонт (А горизонты) қалыптасады, одан кейін бірнеше минералды горизонттар (В горизонттары) пайда болады. Әрбір кезекті саты топырақ/өсімдік және ортаның белгілі бір ассоциациясымен сипатталады, бұл экожүйені анықтайды. Жер және өсімдіктердің бір-бірімен қатар эволюциясы белгілі бір уақыттан кейін тұрақты тепе-теңдікке жетеді. Кейбір экологтар осы даму сатысын "климакс" деп, ал басқалары "табиғи потенциал" деп атайды. Сукцессия – климаксқа қарай даму эволюциясы. Оның атына қарамастан, біріншілік сукцессияның тепе-теңдік сатысы – қоршаған орта факторларының тудыра алатын дамудың ең жоғары табиғи нысаны. Топырақтардың эволюциялық циклдарының ұзақтығы өте өзгеріссіз, жылдам дамитын топырақтар үшін (тек А горизонты) ондаған, жүздеген немесе мыңдаған жылдарды, ал баяу дамитын топырақтар үшін миллион жылдан астамды құрайды. Бір топырақ өмір бойында бірнеше рет тұрақты жағдайға жете алады, бұл Калифорния штатының Мендосино округіндегі пигмейлік орман тізбегімен көрсетілген. Топырақтар табиғи түрде жоғары өнімділікке жетеді, содан кейін минералдық қоректік заттар топырақ жүйесінен алынып тасталғандықтан табиғи түрде деградацияланады. Осылайша, ескі топырақтар индуцирленген регрессия мен деградация әсеріне көбірек бейім.
Топырақ түзілуіне әсер ететін экологиялық факторлар
Топырақтың эволюциясына әсер ететін экологиялық факторлардың екі түрі бар (өзгеріс және гумус пайда болу арқылы). Бұл екі фактор жас топырақтардың эволюциясын түсіндіру үшін ерекше маңызды. Бірінші фактор – бұл аймақтың орташа климаты және оған тән өсімдік жамылғысы (биомы). Екінші фактор жергіліктірек, ол бастапқы тау жынысы мен жергілікті су ағынымен байланысты. Осы фактордың нәтижесінде ерекшеленген қоғамдастықтар пайда болады (мысалы, батпақтар).
Биогекстистази теориясы
Өсімдік жамылғысының жойылуы дамыған топырақтардың жойылуын немесе регрессивтік эволюцияны білдіреді. Топырақтардың регрессиялық өрбу циклдары қысқа мерзім ішінде (адам әрекеттері) немесе ұзақ мерзім ішінде (климаттың өзгеруі) бір-бірінен кезектеседі. Климаттың тау жыныстарын тозудағы және топырақтардың қалыптасуындағы рөлі биорексистазия теориясының қалыптасуына алып келеді. Жасыраған климатта тау жыныстарын тозуға (көбінесе химиялық), өсімдіктердің дамуына және топырақтардың қалыптасуына жағдайлар қолайлы; бұл өмірге қолайлы кезең биостаз деп аталады. Құрғақ климатта ашық жатқан жыныстар көбінесе механикалық ыдырауға ұшырайды, нәтижесінде ірі ұсақ-түйірлі материалдар пайда болады: бұл рексистазия деп аталады.
Топырақтың тепе-теңдігінің бұзылуы
Экожүйенің шыңымен сипатталатын тепе-теңдік жағдайына жеткенде, ол уақыт өте келе тұрақты болып қалады. Жер бетінде орналасқан өсімдіктер гумусты қамтамасыз етеді және заттардың жоғары қарай айналымын күшейтеді. Олар топырақты эрозиядан қорғайды, кедергі ретінде табиғи қорғаныш құрайды (мысалы, су мен желдің әсерінен). Өсімдіктер тамырлары арқылы топырақ бөлшектерін байланыстырып, эрозияны азайта алады. Климакстың бұзылуы кері дамуға (регрессияға) алып келеді, бірақ көбінесе, бұл бұзылыстан кейін жүйенің эволюциясын екінші реттік табыс бастап кетеді. Екінші реттік табыс бірінші реттік табысқа қарағанда әлдеқайда жылдам, себебі топырақ қалыптасқан, бірақ нашарлаған және қалпына келтіруді қажет етеді. Дегенмен, өсімдік жабынының айтарлықтай жойылуы (табиғи себептерден, мысалы, көшкін немесе адамның әрекетінен) экожүйеге тигізетін зиян тым зор болады. Мұндай жағдайда эрозия топырақтың жоғарғы горизонттарының жойылуына себеп болады және пионерлік жағдайларға оралу процесін бастайды. Бұл құбылыс регрессия деп аталады және ол толық немесе ішінара болуы мүмкін (соңғы жағдайда тек жалаңаш тау жыныстары қалады). Мысалы, көлбеу жерді, қатты жаңбырға ұшырағанда, ағаштардан тазалау топырақтың толық жойылуына әкелуі мүмкін. Адам тікелей және күшті әрекеттерімен, мысалы, ағаштарды кесу, заңсыз кесу, орман жайылымдары, жапырақтарды жинау арқылы топырақтың эволюциясын өзгерте алады. Климакстық өсімдіктер біртіндеп басқа түрлермен алмастырылады және топырақ өзгертіледі (мысалы, жапырақты ормандардың орнына батпақтар немесе қарағайлы алқаптар пайда болуы). Регрессия көбінесе ұзақ жылдар бойы қалыптасқан адам әрекеттерімен байланысты.