الغطاء الحيوي للتربة

يمكن وصف وتحديد الغطاء الحيوي للتربة بعدة طرق. ببساطة، هو الجزء العلوي من التربة الغني بالمواد العضوية والذي خضع لعمليات الاضطراب الحيوي، ويشمل الطبقة السطحية حيث تعيش معظم الكائنات الحية وتتكاثر وتموت وتُستوعب. وبالتالي، يُعد الغطاء الحيوي المنطقة العلوية من التربة التي تُعتبر في الغالب نتاجًا للنشاط العضوي، والمنطقة التي يُهيمن فيها الاضطراب الحيوي .

تتألف عملية تقليب التربة بيولوجيًا بشكل أساسي من ثلاثة أنواع: تقليب التربة بفعل الحيوانات (حفر الحيوانات)، وتقليب التربة بفعل الأزهار (نمو الجذور، واقتلاع الأشجار)، وتقليب التربة بفعل الفطريات ( نمو الخيوط الفطرية ). تُسهم هذه العمليات الثلاث في إزالة طبقات المادة الأم للتربة، وخلطها، وغالبًا فرزها حسب حجم الجزيئات، مما يؤدي مع عمليات أخرى إلى تكوين التربة وطبقاتها. بينما يشير مصطلح "تقليب التربة بيولوجيًا" بشكل عام إلى عمليات الخلط الثلاث هذه، فإنه يُستخدم عادةً كمرادف لتقليب التربة بفعل الحيوانات (حفر الحيوانات)، ما لم يُنص على خلاف ذلك. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

يشمل الغطاء الحيوي الطبقة السطحية من التربة، أو الأفق A ، بالإضافة إلى أي أفق (E) فاتح اللون قد يكون موجودًا أسفلها. بالنسبة للتربة في المناطق المعتدلة وشبه الاستوائية التي تتميز بآفاق ومقاطع AEBC نموذجية، يكون الغطاء الحيوي عادةً هو الجزء الواقع فوق الأفق B. في المواد الأم الحصوية حيث أدى الفرز الحيوي لجزيئات التربة بواسطة الحيوانات إلى تكوين طبقة حجرية (SL)، تحدد قاعدة هذه الطبقة الحجرية قاعدة الغطاء الحيوي. ^{[ 5 ]} تتكون الأغطية الحيوية ذات الطبقات الحجرية القاعدية من طبقتين، وتتشكل في مواد أم ذات أحجام جزيئات غير متجانسة (مخاليط من المواد الناعمة والحصى)؛ أما تلك التي تفتقر إلى الطبقات الحجرية فهي أحادية الطبقة، وتتشكل في مواد متجانسة (إما رمال أو طمي أو حصى ذات حجم موحد تقريبًا). في حالة التربة ذات الطبقتين، تكون رموز أفق قطاع التربة في المناطق المعتدلة وبعض أنواع التربة شبه الاستوائية كالتالي: AE-SL-BC، حيث تشكل أفق AE-SL الغطاء الحيوي. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

نظرًا لقلة طبقات التربة الطينية (Bt) من النوع المتوسط ​​في التربة الاستوائية ، وذلك بسبب وفرة الكائنات الحية الدقيقة النشطة والعميقة التي تحرك كميات كبيرة من التربة إلى السطح ( مثل النمل الأبيض والنمل العادي والديدان ) ، فإن ترميز الطبقات هو: M-SL-W، حيث M هي التربة المعدنية (التربة السطحية الممتدة)، وSL هي طبقة الحجارة، وW هي منطقة التربة المتآكلة أو المتفتتة الموجودة أسفلها . ^{[ 6 ] [ 8 ] [ 9 ]} في هذا التصنيف للتربة الاستوائية، تُعدّ طبقة M هي الغطاء الحيوي الرئيسي، بينما تُشكّل طبقة SL قاعدته. تشغل طبقات الحجارة قاعدة الأغطية الحيوية في العديد من أنواع التربة الاستوائية، إن لم يكن معظمها، وفي العديد من أنواع التربة المتوسطة. وعند وجودها، غالبًا ما تعمل هذه الطبقات كقنوات تصريف تحت سطحية لنقل وتخزين مياه التربة. ^{[ 7 ]}

نظرًا لأن الغطاء الحيوي للتربة هو المنطقة الرئيسية للاضطراب الحيوي، فإنه يتميز بنفاذيته العالية وكثافته المنخفضة. ولذلك، فإنه يؤدي أدوارًا هيدروبيدولوجية أساسية متعددة في البيئة. فعلى سبيل المثال، يُعزز تسرب مياه الأمطار وذوبان الثلوج إلى الأسفل عبر قنوات حيوية وفيرة ومسام حيوية مترابطة. كما يُعزز الغطاء الحيوي حركة مياه التربة باتجاه أسفل المنحدر (التدفق المباشر، التدفق البيني) إذا تشكل فوق طبقة طينية غنية بالطين (Bt)، أو فوق طبقة أخرى كثيفة من التربة التحتية (مثل طبقة صلبة، طبقة هشة، إلخ) أو فوق الصخور الأساسية - وكلها تعمل عمومًا كطبقات عازلة أو مانعة لتدفق مياه التربة الرأسي. في مثل هذه الحالات، يمكن أن تعمل الطبقة الحجرية، إن وجدت، كخزان جوفي لتدفق المياه بحرية. لذا، ليس من النادر رؤية تسرب مياه التربة فوق طبقات Bt على المنحدرات حيث تظهر الطبقات الحجرية. ويمكن أن يحدث تغذية المياه الجوفية من خلال أي من هذه العمليات المرتبطة بالغطاء الحيوي. وبالطبع، يمكن أن تحدث عملية إعادة التغذية أيضًا عندما تجف التربة بشكل ملحوظ وتتقلص، كما هو الحال أثناء فترات الجفاف، مما يسمح بحدوث تسرب رأسي مؤقتًا مباشرة بعد هطول الأمطار التي تنهي الجفاف. ^{[ 10 ]}

تُعدّ التربة ، أو الغلاف الأرضي، منطقة التفاعل الكوكبية التي تتفاعل فيها الأغلفة الخمسة الرئيسية للأرض، وهي: الغلاف الجوي، والغلاف الحيوي، والغلاف المائي، والغلاف الصخري ، والغلاف الأرضي. وتشمل " المنطقة الحرجة "، وهي إطار مفاهيمي حديث، الطبقة الخارجية للأرض التي تعمل فيها معظم العمليات الحيوية السطحية والقريبة من السطح. ^{[ 11 ]} عمليًا ونظريًا، تُعادل المنطقة الحرجة الغلاف الأرضي، بينما يُشير مصطلح "الغطاء الحيوي" إلى الجزء العلوي من المنطقة الحرجة، أو الغلاف الأرضي، والذي يشمل الطبقة الخارجية (حيث تعيش معظم الكائنات الحية). ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

في التربة الواقعة في خطوط العرض المتوسطة، حيث يكون معظم الاضطراب الحيوي سطحيًا نسبيًا وموسميًا، ودون وجود العديد من الكائنات الحية التي تُحدث هذا الاضطراب، يكون الغطاء الحيوي رقيقًا نسبيًا، وغالبًا ما يقل سمكه عن 1-2 متر. مع ذلك، في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية الرطبة المستقرة تآكليًا، حيث يتم نقل كميات أكبر من التربة حيويًا، ويحدث اضطراب حيوي أعمق - ويكون الاضطراب الحيوي مستمرًا على مدار العام، وتقوم به حيوانات لا فقارية أكثر (النمل الأبيض، والنمل، والديدان، وما إلى ذلك) - يكون الغطاء الحيوي غالبًا أكثر سمكًا، وأحيانًا يصل سمكه إلى 5-6 أمتار أو أكثر. ^{[ 15 ]} عندما تتشكل هذه التربة بالتزامن مع إنتاج السابروليت، يكون الغطاء الحيوي هو المنطقة المضطربة حيويًا فوق السابروليت ذي البنية (غير المضطربة حيويًا)، وعادةً ما تُحدد قاعدته بطبقة من الحجارة. في معظم المناطق شبه الاستوائية والاستوائية حيث تعيش الكائنات الحية العميقة ذات الحجم الكبير، وفي بعض خطوط العرض المتوسطة مثل جنوب إفريقيا، ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} تعتبر هذه الأغطية الحيوية السميكة ذات الطبقتين (تلك التي تحتوي على طبقات حجرية) فوق السابروليت المهيكل شائعة جدًا.

في بعض أنواع التربة الصحراوية، وفي العديد من أنواع التربة الجبلية ذات المنحدرات المتوسطة إلى الشديدة، وفي العديد من أنواع التربة الصخرية المتآكلة حديثًا، وفي أنواع أخرى متنوعة من التربة، يشكل الغلاف الحيوي التربة بأكملها. أي أنه لا توجد طبقات تربة أو مناطق تجوية أسفل الغلاف الحيوي. تُعرف هذه الأغلفة الحيوية باسم الأغلفة الحيوية للتربة بأكملها .

بحسب التعريف الأصلي ^{[ 19 ]} ، يجب أن يحتوي الغطاء الحيوي على ما لا يقل عن 50% من النسيج الحيوي . يشير هذا المعيار إلى النسيج الحيوي الدقيق والنسيج الحيوي المتوسط، وهما نسيجان صغيران غالباً ما يكونان على شكل حبيبات، تنتجهما اللافقاريات (النمل، والديدان، والنمل الأبيض)، وعادةً ما يُلاحظان تحت عدسة مكبرة أو بتكبير أعلى (في المقاطع الرقيقة للتربة). مع ذلك، يصبح هذا المعيار غير ذي صلة في حالة النسيج الحيوي الضخم الذي ينتج في بعض الأغطية الحيوية، وتحديداً أكوام الحطام السطحي المتكتلة والضخمة التي تنتجها الفقاريات الصغيرة إلى الكبيرة التي تحفر الجحور (القوارض، والغرير، والخنازير الأرضية، والفيلة) واقتلاع الأشجار.

باستثناء بعض مواقع الكهوف الطبقية، وتلك المواقع النادرة المكشوفة حيث ترسبت المواد الأثرية بسرعة كبيرة لدرجة أن عمليات الحفر الحيوي وما نتج عنها من إزالة للطبقات لم تواكب سرعة الترسيب، فإن معظم المواد الثقافية التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ في العالم موجودة في الغطاء الحيوي للتربة. ^{[ 20 ] [ 21 ]} وبالتالي، فإن هذه المواد مختلطة، وخارجة تقنيًا ونظريًا عن سياقها الأصلي. ^{[ 22 ]} ولأن العديد من المواد الثقافية (مثل الفؤوس، وأحجار نواة الفؤوس، والمطارق، والمدقات، وما إلى ذلك) تكون دائمًا أكبر من أقطار جحور معظم الكائنات الحية الرئيسية التي تُحدث الحفر الحيوي في هذه المواقع (مثل القوارض الصغيرة، والنمل، والنمل الأبيض، والديدان)، فإنها تستقر إلى الأسفل وتشكل طبقة حجرية، وبالتالي تصبح جزءًا من غطاء حيوي ثنائي الطبقات. ^{[ 23 ] [ 24 ]} غالبًا ما تتجانس القطع الأثرية الصغيرة (الرقائق، والنفايات) في جميع أنحاء الطبقة الحيوية العلوية، وتُلاحظ عادةً في أكوام المخلفات الناتجة عن عمليات الحفر الحديثة، مثل تلك التي تنتجها حيوانات الغوفر الجيبية، والخلد، وفئران الخلد. ^{[ 25 ] [ 26 ]} منذ عهد داروين ، اعتُرف بدودة الأرض كعامل رئيسي في تحريك الطبقات الحيوية للتربة والقطع الأثرية البشرية في العديد من القارات والجزر. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

تتشكل الأغطية الحيوية للتربة، والتربة نفسها، منذ أن بدأت الحياة تستوطن الأرض. ^{[ 33 ]} ورغم قلة الدراسات الرسمية التي أُجريت حول هذا الموضوع المثير للاهتمام، إلا أن خطوات أولى مهمة تُتخذ. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

الغطاء الحيوي هو طبقة غنية بالمواد العضوية قريبة من السطح، حيث تُعدّ عملية الاضطراب الحيوي العملية السائدة، بينما تُعتبر جميع العمليات البيولوجية الأخرى وعمليات التربة التقليدية عمليات ثانوية (مثل إنتاج المواد العضوية، وعمليات الترسيب والانجراف، والتجوية والتحولات الكيميائية الحيوية، والتعرية والترسيب بفعل الرياح والمياه، والتجمد والذوبان، والتمدد والانكماش، والتمدد والانكماش، والحركات بفعل الجاذبية، والامتصاص الشعري السطحي، والهطول، وما إلى ذلك). ويُطلق مصطلح التعرية الديناميكية على مجموع هذه العمليات، حيث يهيمن الاضطراب الحيوي والتأثيرات العضوية في الغالب. ^{[ 2 ]}

لا شك في أهمية دور النباتات في تكوين التربة ، سواءً من الناحية الزراعية أو الحرجية، وهو دورٌ يحظى بتقديرٍ كبير وفهمٍ معقول من قِبَل علماء الجيومورفولوجيا، وعلماء التربة، والمزارعين، والبستانيين، وغيرهم. ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]} ومع ذلك، فإن دور الحيوانات في تكوين التربة، وفي إنشاء التربة وآفاقها، وفي تكوين مختلف عناصر التربة والمناظر الطبيعية (مثل الأغطية الحيوية، وتلال ميما ، والخطوط الحجرية، وغيرها)، ظلّ غير مفهومٍ بشكلٍ كافٍ حتى وقتٍ قريب. ^{[ 14 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

يقدم ويلكنسون وهمفريز أدلة على أن "الاضطراب الحيوي يبدو أنه العملية الأكثر نشاطًا في تكوين التربة في العديد من أنواع التربة". ^{[ 3 ]} على الرغم من أن هذا قد يكون قريبًا من الحقيقة، إلا أن الأبحاث التي أجريت على مدى عقود عديدة تشير بقوة إلى أن الاضطراب الحيوي هو العملية السائدة في الجزء العلوي من معظم أنواع التربة، مع استثناءات ملحوظة ربما تكون التربة الطينية والتربة الجليدية ، حيث تبدو عمليات الانكماش والتمدد وعمليات التجمد والذوبان، على التوالي، هي السائدة.

تتكون عمليات الاضطراب الحيوي للتربة من ثلاث عمليات فرعية لتفكيك وتنظيم الطبقة العليا من التربة، والتي قد تتداخل فيما بينها، وتساهم مجتمعة في تآكل الجزيئات وتقليل حجمها، وهو ما يُعرف باسم " تفتيت الجزيئات ". وهذه العمليات الفرعية الثلاث هي: الخلط الحيوي ، والنقل الحيوي ، والفرز الحيوي .

يشير مصطلح "الخلط الحيوي" إلى نوع من الاضطرابات الحيوية التي تحدث في التربة، والتي تنتج عادةً عن الفقاريات التي تحفر في السطح، أو على أعماق متوسطة، أو على أعماق سطحية، مثل القوارض (الجرذان الجيبية، والجرذان التوكو توكو، وفئران الخلد)، وآكلات الحشرات (الخلد)، وابن عرس (الغرير)، والكلبيات (الذئاب، والقيوط، والثعالب)، والجرابيات (خلد الجرابيات، والومبات)، وآكل النمل، والمدرعات، والخنازير، وغيرها من الكائنات الحية المشابهة. وعلى الرغم من أن الاضطرابات الحيوية التي تُحدثها الحيوانات هي السائدة، إلا أن اقتلاع الأشجار لا يزال عملية مهمة.

يشير مصطلح النقل الحيوي إلى نقل التربة بواسطة الحيوانات، سواء الفقارية أو اللافقارية ، إما إلى السطح، أو داخل الغطاء الحيوي، أو من مستويات أدنى. يمكن لأي حيوان حافر أن يقوم بالنقل الحيوي، لكن المصطلح ينطبق بشكل خاص على الحيوانات التي تحفر في أعماق الأرض، والتي تُعرف باسم حيوانات النقل، مثل النمل الأبيض والنمل الأبيض والديدان. على سبيل المثال، قد يحفر النمل الأبيض أنفاقًا عميقة لعدة أمتار في المواد الأصلية المتأثرة بالعوامل الجوية وغير المتأثرة بها لجمع التربة الرطبة لبناء تلاله السطحية (ملاجئ النمل الأبيض). كما يمكن للنمل، وخاصة النمل القاطع للأوراق ، أن ينقل كميات هائلة من التربة إلى السطح أثناء حفره لعدد لا يحصى من غرفه الجوفية متعددة الأغراض. تُنقل كميات هائلة من التربة والرواسب سنويًا إلى المناظر الطبيعية الاستوائية وشبه الاستوائية في هذه العملية، وحتى إلى بعض المناظر الطبيعية في خطوط العرض المتوسطة (مثل تكساس ولويزيانا)، مما ينتج عنه أغطية حيوية سميكة بشكل ملحوظ على الأسطح المستقرة (ذات الانحدار المنخفض).

يشير الفرز الحيوي إلى فرز الجزيئات، عادةً في التربة الحصوية (ذات الجزيئات المختلطة)، مما يؤدي إلى تكوين طبقة حجرية (SL) عند قاعدة الغطاء الحيوي، وبالتالي غطاء حيوي ثنائي الطبقات. تبدأ العملية عندما تحفر الحيوانات جحورها، حيث لا تتحرك إلا جزيئات التربة الأصغر من قطر جحورها؛ تستقر الجزيئات الأكبر حجمًا إلى الأسفل بينما تتحرك الجزيئات الأصغر حجمًا إلى الأعلى من أسفلها. تتشكل الطبقة الحجرية (SL) بمعدلات تتناسب تقريبًا مع عدد الكائنات الحية التي تحرك التربة وكثافة وأسلوب الحفر. تُعد اللافقاريات التي تنقل التربة عبر الأحزمة الناقلة (النمل، النمل الأبيض، الديدان، إلخ) هي الكائنات الرئيسية التي تقوم بالفرز الحيوي في معظم أنواع التربة الاستوائية وشبه الاستوائية وبعض أنواع التربة في خطوط العرض المتوسطة، وبالتالي غالبًا ما تُنتج أغطية حيوية عميقة ثنائية الطبقات إذا كانت التربة تحتوي على حصى، كما هو الحال في كثير من الأحيان. من ناحية أخرى، تميل الفقاريات الصغيرة التي تعيش في الجحور ( مثل غوفر الجيب ، والخلد ، والثعلب التوكو توكو ، وغيرها) إلى أن تكون الكائنات المهيمنة في فرز المواد الحيوية في العديد من ترب المناطق المعتدلة، وخاصة الصحاري والبراري والسهوب . أما في المناطق الأكثر رطوبة، مثل شمال شرق الولايات المتحدة وغرب أوروبا، فمن المحتمل أن تكون النمل والديدان الناقلة هي السائدة أو المهيمنة جزئيًا.

• https://web.archive.org/web/20070630151216/https://netfiles.uiuc.edu/jdomier/www/temp/biomantle.html