Химическая реакция почвы, содержание водородных ионов

Относительно реакции почвы как фактора отсева и распределения животных нужно сказать следующее: работ еще очень мало и окончательного суждения пока нельзя сделать. Повидимому это важный фактор в смысле отсева форм и создания сообществ. Как известно, каждый электролитический раствор полностью или частично расщепляется на электрически заряженные атомы или атомные группы, называемые ионами. Кислотность раствора зависит от содержания в нем положительно заряженных водородных ионов (Н+). В кислых растворах преобладают эти положительные ионы. В щелочных растворах преобладают электро-отрицательные гидроксильные ионы (ОН-). Если Н+ и ОНприсутствуют в растворе в одинаковом числе, раствор будет нейтральный. Степень кислотности или щелочности раствора можно выражать количеством Н+ ионов на литр раствора. В чистой воде содержится при 18° в литре:

• 0,1 г или 10″ ⁷ г Н+ ионов
• 0,1 г или 10″ ⁷ г ОН-ионов.

В кислых растворах Н+ будет больше: Н+ = 10^-1—10~⁷.

В щелочных, наоборот, ОНбудет преобладать: Н+ = 10~⁷—lO¹⁴.

Принято изображать степень кислотности отрицательным логарифмом концентрации Н-1-ионов с приставкой знака pH^[1]. Таким образом pH¹⁻⁷ обозначают высокую концентрацию, pH^-7-^-14— низкую концентрацию водородных ионов.

Ботаники считают, что водородные ионы в высокой мере влияют на физиологические процессы, протекающие в теле растений, и что в связи с этим каждое растительное сообщество обладает своим диапазоном в отношении к pH и своим более или менее выраженным оптимумом.

Имеет ли pH значение в распределении животных в почве? Аррениус¹ утверждает, что дождевые черви на Яве и в Калифорнии выживают хорошо и даже дают приплод лишь в нейтральной или даже слегка кислой почве, т. е. при pH 6—7. Это стоит по его мнению в согласии с тем фактом, что дождевые черви не могут жить в чистом гумусе, где pH ниже 6, но живут в гумусовой почве с pH 6 и 7. В сухих областях они очень редки, как например в Египте, где pH выше 7,5. Полученные в экспериментах Аррениуса цифры действительно подтверждают такой вывод. Филлиппс^[2][3] наблюдал, правда довольно бегло, распространение и численность дождевых червей возле корней различных растений и исследовал почву на pH. Оказалось, что черви изобиловали в почве с pH от 6,8 до 6. Один червь был найден в почве с pH = 5,0. Вокруг (при pH = 5,0 и 5,2) не было найдено ни одного червя. Возможно, что единственный найденный экземпляр мигрировал сюда из почв с pH = 6,0—6,2. Сборы делались на глубине 3—8 дюймов. Не исключена возможность, что черви были глубже, но во всяком случае заслуживает внимания факт, что в местах, где почва и подпочва (pH 4,5) были кислы, был найден лишь один червь. Это обстоятельство повидимому поддерживает правильность результатов, установленных Аррениусом. Баррингтон Мур^[4] в коротенькой заметке указывает, что им были найдены здоровые черви в почве с реакцией pH = 5,5. У Аррениуса черви вида Perichaeta indica были в очень плохом состоянии на пятый день при pH = 5,0 и прекрасно жили при pH = 6,0. Lumbricus terrestris погибали при pH = 5 на третий день. Возможно, что черви могут жить и при 5,5. Находка Мура данным Аррениуса не противоречит.

Эдгар Херри^[5] нашел в Мериленде здоровых половозрелых червей вида Helodrilus lonnbergi в почвах с pH = 4,7. Этот же вид был найден в штате Джорджа в местности, где также преобладают кислые почвы. Отсюда видно, что разные роды и виды дождевых червей избирают почвы с различной степенью кислотности, как это наблюдается у растений. Интересно, что у Helodrilus lonnbergi известковая железа оказалась более развитой, чем обычно у червей, что видимо стоит в связи с кислой средой обитания.

На тесную связь распределения дождевых червей с концентрацией водородных ионов в почве указывает и Салисбюри^[6]. Он признает, что влажность почвы и содержание в ней органического вещества также важны, но pH считает основной реакцией, определяющей распространение дождевых червей. Так в Англии имеется следующее соотношение pH и количества Lumbricidae напр.:

Ольсон¹ находит, наоборот, что наиболее богаты дождевыми червями почвы с pH около 8. Он указывает также, что разные виды червей требуют различного содержания водородных ионов в почве. Обстоятельную работу по вопросу о роли pH в распространении дождевых червей дают Олли и его сотрудники^[7][8]. Они подошли к вопросу двумя методами: путем эксперимента и полевых наблюдений. Лабораторные эксперименты были двух родов: 1) эксперименты с переживанием в почвах с различным pH; 2) эксперименты с выбором червями почвы с разной концентрацией водородных ионов. Авторы устанавливают пределы pH для дождевых червей от 5,6 до 8,3. Само pH мало влияет на распространение дождевых червей, а через посредство физического состояния почвы и почвенной флоры, каковые факторы контролируют численность дождевых червей. Строение почвы, количество органического вещества, влажность, аэрация, рыхлость и pH определяют наличие червей и микроорганизмов в почве. Роль pH в почве очень велика: особенно важно изучать этот вопрос по отношению к почвенной микробиологии, играющей громадную роль в сельском хозяйстве.

Что касается роли pH в воде, то некоторые примеры этого влияния приведены в главе о содержании экологии.

• [1] Bretscher К., Biol. Centralbl., vol. 21, рр. 538—550. По Pearse Animal Ecology, 1901, p. 246.
• [2] О. Arrhenius, Influence of «soil Reaction on earthworms, Ecol., vol. II, № 4, 1921, pp. 255—258.
• [3] E. E. Phillips, Earthworms, Plants and soil Reactions, Ecol., vol. IV, № 1, 1923, pp. 89—90.
• [4] Moore Barrington, Earthworms and soil Reaction. Ecol., vol. Ill, № 4,1922, pp. 347—8.
• [5] Wherry, Edgar T., Soil Acidity Preferences of Earthworms, Ecol., vol. V, № 3, 1924, pp. 309.
• [6] Salisbury E. L, The influence of earthworms on soil reaction and the stratificationof undistrurbed soils, Joun Lihn. Soc. (Botany), vol. XLVI, pp. 415—425, 1923.
• [7] Olson, Henry W., The earthworms of Rhio. Ohio surv., Bull. № 17, pp. 47—90, 1908.
• [8] W. C. Allee, M. M. Torvik, I. P. Lahr and P. L. Hollister, Influence of soil Reactionon earthworms, Physiological Zoology, vol. Ill, № 2, April 1930, pp. 164—200.