La pedodiversidad es la variación de las propiedades del suelo (generalmente caracterizadas por clases de suelo ) dentro de un área. Los estudios de pedodiversidad se iniciaron primero analizando las relaciones entre la serie y el área del suelo (Beckett y Bie, 1978). [1] Según Guo et al. (2003) el término pedodiversidad fue desarrollado por McBratney (1992) [2] quien discutió las estrategias de preservación del paisaje basadas en la pedodiversidad. [3] Recientemente, se han realizado exámenes de la pedodiversidad utilizando índices comúnmente utilizados para caracterizar la biodiversidad Ibáñez et al. (1995) introdujeron por primera vez los índices de diversidad ecológica como medidas de la pedodiversidad. [4] Incluyen riqueza de especies, abundancia e índice de Shannon . La riqueza es el número de diferentes tipos de suelo, que es el número de clases de suelo a un nivel particular en un sistema taxonómico. La abundancia se define como la distribución del número de individuos del suelo.
Así como los biólogos y ecologistas hablan sobre la biodiversidad , los geólogos en geodiversidad , los científicos del suelo pueden hablar sobre la pedodiversidad. La pedodiversidad tiene cierta superposición con la biodiversidad ya que el suelo contiene organismos. La pedodiversidad es una medida de la variación del suelo, y la pedodiversidad es una función de la formación del suelo.
La pedodiversidad puede considerarse como una forma de preservar, o incluso reconstruir, la cubierta del suelo. Del mismo modo que los biólogos sostienen que los organismos deben mantenerse, los científicos del suelo pueden argumentar que preservar el suelo mantendrá a los organismos, así como a otros materiales únicos del suelo, igualmente cruciales para asegurar nuestro bienestar futuro. En áreas que han sido degradadas, será importante reconstruir la variación. Un conocimiento cuantitativo de la pedodiversidad natural facilitará la tarea de la persona que intenta reconstruir los sistemas de suelo cuasi-naturales.
Los científicos del suelo han adaptado pragmáticamente el concepto de biodiversidad y han utilizado el índice de diversidad como el índice de Shannon utilizando taxones de sistemas internacionales de clasificación de suelos bien aceptados .
Jonathan Phillips demostró que, en el este de Carolina del Norte, la variabilidad intrínseca dentro de unidades de paisaje homogéneas es más importante para determinar la biodiversidad total del área de estudio que la variabilidad extrínseca asociada con diferencias medibles en la topografía, el material parental y el uso de vegetación / tierra. En otro estudio, encontraron que los suelos en las montañas Ouachita de Arkansasvarían considerablemente dentro de áreas pequeñas más o menos homogéneas, y el análisis del área de riqueza muestra que el patrón general de la pedodiversidad está dominado por la variabilidad local intrínseca (dentro de la parcela) en oposición a la variabilidad entre parcelas. Esto es consistente con la variación controlada principalmente por árboles individuales y variaciones litológicas locales. Dados los criterios utilizados para distinguir entre los tipos de suelo, se indican los efectos biomecánicos en oposición a los químicos e hidrológicos de los árboles. Los resultados también sugieren una evolución divergente por la cual los efectos pedológicos de los árboles son grandes y de larga duración en relación con la magnitud de los efectos iniciales y la vida útil de las plantas. [5] [6]
Guo y col. recientemente exploró aspectos cuantitativos de la pedodiversidad para los EE. UU. en base a la base de datos State Soil Geographic (STATSGO). [3]Descubrieron que la región geográfica West USDA-NRCS tiene la mayor riqueza de taxones del suelo, seguida de las llanuras del norte. La región centro-sur tiene la mayor uniformidad de taxa, mientras que la uniformidad de taxa en la región occidental es la más baja. Las regiones oeste o sur central tienen la mayor diversidad general de suelos en las cuatro categorías taxonómicas más altas, mientras que las regiones oeste o norte de las llanuras tienen la mayor diversidad en los dos niveles taxonómicos más bajos. El alto índice de diversidad en la región oeste resulta de la alta riqueza de taxones, mientras que el alto índice de diversidad en la región sur central resulta de la uniformidad de los taxones. A medida que disminuye el nivel taxonómico, el patrón de abundancia de taxones se aproxima a una distribución lognormal. Uno de los hallazgos clave de esta investigación es que a niveles más bajos de divisiones taxonómicas del suelo (especialmente el nivel de serie),endemismo en los Estados Unidos (y probablemente en todo el mundo), una consideración clave en la planificación de conservación y preservación.
Sin embargo, las medidas de diversidad convencionales solo miden la abundancia relativa de las clases de suelo, y no hay información sobre la similitud taxonómica o las diferencias entre las clases de suelo. Se han desarrollado nuevas medidas de pedodiversidad, como la distancia taxonómica media del suelo , que considera tanto la información sobre la abundancia relativa como las diferencias taxonómicas entre las clases de suelo, y se ha demostrado que es una mejor medida.
La diversidad de suelos y formas terrestres apenas ha recibido atención, aunque su variación espacial y temporal puede producir importantes cambios cuantitativos y cualitativos en el paisaje. Es solo en los últimos años que el término diversidad también ha llamado la atención de los científicos que trabajan en suelos y otros campos dentro de las ciencias de la tierra, lo que crea un foro y proyectos de investigación sobre geodiversidad. Las mediciones de la diversidad se introdujeron en la pedología hace unos años. [4] [7] [8] El concepto de pedodiversidad ahora es ampliamente aceptado dentro de la comunidad científica del suelo. La pedodiversidad, así como la biodiversidad, puede considerarse como un marco para analizar patrones espaciales, siendo reconocida como una nueva herramienta pedométrica. [9] [10]La pedodiversidad es una medida de la variación del suelo y también una función de la formación y desarrollo o evolución del suelo. La pedodiversidad se introduce en la pedología para analizar los patrones espaciales del suelo, la geografía del suelo y probar las teorías pedogenéticas. Por lo tanto, la pedodiversidad no solo tiene que ver con el análisis del número de pedotaxa en un área o región dada, sino que también debe abordar las estructuras pedológicas, la pedotaxa espacial y la estructura de los suelos.
Pedogénesis (del griego pedo -, o pedones 'suelo, tierra,', lo que significa y génesis , que significa 'origen, nacimiento') (también denominado desarrollo del suelo , la evolución del suelo , la formación del suelo , y la génesis del suelo ) es el proceso de suelos formación según lo regulado por los efectos del lugar, el medio ambiente y la historia. Los procesos biogeoquímicos actúan para crear y destruir el orden ( anisotropía ) dentro de los suelos. Estas alteraciones conducen al desarrollo de capas, denominadas horizontes del suelo , que se distinguen por las diferencias de color y estructura., textura y química . Estas características se producen en patrones de distribución del tipo de suelo , que se forman en respuesta a las diferencias en los factores de formación del suelo. [1]
La pedogénesis se estudia como una rama de la pedología , el estudio del suelo en su entorno natural. Otras ramas de la pedología son el estudio de la morfología del suelo y la clasificación del suelo . El estudio de la pedogénesis es importante para comprender los patrones de distribución del suelo en períodos geológicos actuales ( geografía del suelo ) y pasados ( paleopedología ).
Descripción general [ editar ]
El suelo se desarrolla a través de una serie de cambios. [2] El punto de partida es la erosión del material original recién acumulado . Los microbios primitivos se alimentan de compuestos simples ( nutrientes ) liberados por la intemperie y producen ácidos que contribuyen a la intemperie. También dejan residuos orgánicos .
Los nuevos suelos aumentan en profundidad por una combinación de meteorización y mayor deposición . Una tasa estimada de 1/10 mm por año de producción de suelo a partir de la intemperie se ajusta a las tasas de observación. [3] Los nuevos suelos también pueden profundizarse por la deposición de polvo . Poco a poco, el suelo es capaz de soportar formas superiores de plantas y animales, comenzando con especies pioneras y avanzando hacia comunidades de plantas y animales más complejas . Los suelos se profundizan con la acumulación de humus principalmente debido a las actividades de las plantas superiores . La capa superior del suelo se profundiza a través de la mezcla del suelo . [4]A medida que los suelos maduran, desarrollan capas a medida que la materia orgánica se acumula y se produce la lixiviación. Este desarrollo de capas es el comienzo del perfil del suelo.
Factores de la formación del suelo [ editar ]
El geólogo ruso Vasily Dokuchaev (1889), comúnmente considerado como el padre de la pedología, determinó en 1883 [5] que la formación del suelo ocurre con el tiempo bajo la influencia del clima , la vegetación , la topografía y el material parental. Lo demostró en 1898 [6] usando la ecuación de formación del suelo:
- suelo = f ( cl , o , p ) tr
(donde cl o c = clima, o = organismos, p = procesos biológicos) tr = tiempo relativo (joven, maduro, viejo)
Clorpt [ editar ]
Clorpt es una regla mnemotécnica para el científico de suelo estadounidense Hans Jenny 's ecuación de estado de los factores que influyen en la formación del suelo:
- S = f ( cl , o , r , p , t , ... )
- S formación del suelo
- Cl (a veces c ) clima
- o Los organismos ( microbiología del suelo , mesofauna del suelo , la biología del suelo )
- r alivio
- p material principal
- t tiempo
Publicado en 1941, la ecuación de estado de Jenny en Factores de formación del suelo difiere de la ecuación de Vasily Dokuchaev, tratando el tiempo ( t ) como un factor, agregando relieve topográfico ( r ) y dejando la elipsis "abierta" para más factores ( variables de estado ) para ser agregado a medida que nuestro entendimiento se vuelve más refinado.
La ecuación de estado puede resolver dos métodos principales: primero de manera teórica o conceptual mediante deducciones lógicas de ciertas premisas, y segundo empíricamente mediante experimentación u observación de campo. El método empírico todavía se emplea principalmente en la actualidad, y la formación del suelo puede definirse variando un solo factor y manteniendo constantes los otros factores. Esto condujo al desarrollo de modelos empíricos para describir la pedogénesis, como climofunciones, biofunciones, topofunciones, litofunciones y cronofunciones. Desde que Hans Jenny publicó su formulación en 1941, ha sido utilizada por innumerables agrimensores de todo el mundo como una lista cualitativa para comprender los factores que pueden ser importantes para producir el patrón del suelo dentro de una región. [7]
Clima [ editar ]
El calor y la humedad afectan las tasas de actividad biológica y las reacciones químicas. Los patrones estacionales de flujo de calor, contenido de agua y movimiento del agua influyen en la profundidad y el patrón de eliminación (elución) y acumulación ( iluviación ) de componentes solubles y coloidales en el suelo. Los extremos climáticos, como el hielo y el viento, pueden causar meteorización física, erosión del suelo, así como deposición y acumulación de material parental del suelo. Los climas estables y húmedos causan un desarrollo profundo del suelo. Los suelos están más desarrollados en áreas con mayores precipitaciones y más calor. Los suelos pueden desarrollarse más rápido en climas más cálidos. La tasa de meteorización química puede casi duplicarse por cada 10 grados centígradosaumento de la temperatura El clima también afecta qué organismos están presentes, afectando el suelo química y físicamente (movimiento de las raíces). Los suelos con historias climáticas similares tienden a producir suelos similares.
Organismos [ editar ]
Cada suelo tiene una combinación única de influencias microbianas, vegetales, animales y humanas que actúan sobre él. Los microorganismos son particularmente influyentes en las transformaciones minerales críticas para el proceso de formación del suelo. Además, algunas bacterias pueden fijar el nitrógeno atmosférico y algunos hongos son eficientes para extraer fósforo profundo del suelo y aumentar los niveles de carbono del suelo en forma de glomalina . Las plantas mantienen el suelo contra la erosión, y el material vegetal acumulado crea niveles de humus en el suelo . La exudación de la raíz de la planta apoya la actividad microbiana. Los animales sirven para descomponer los materiales vegetales y mezclar el suelo a través de la bioturbación .
La influencia del hombre, y por asociación, el fuego, son factores de estado ubicados dentro del factor de estado de los organismos. [8] El hombre puede importar o extraer nutrientes y energía de maneras que cambian drásticamente la formación del suelo. La erosión acelerada del suelo debido al sobrepastoreo , y la terraformación precolombina de la cuenca del Amazonas que resulta en Terra Preta son dos ejemplos de los efectos del manejo del hombre.
Los organismos que viven en y sobre el suelo forman distintos tipos de suelo . Los bosques de coníferas tienen hojarasca ácida que forma suelos clasificados como inceptisoles . Los bosques mixtos o caducifolios dejan una capa más profunda de humus y tienden a formar suelos clasificados como alfisoles . Las praderas tienen una acumulación de humus muy alta, que, junto con la bioturbación, puede crear un horizonte A oscuro y espeso, característico de los molisoles .
La biología del suelo afecta la meteorización de los minerales y ayuda a determinar en qué grado los minerales se lixivian o se acumulan en el suelo. La meteorización química mediada biológicamente puede crear sorprendentes diferencias en la estratificación del color .
Los ecosistemas distintos producen suelos distintos, a veces de maneras fácilmente observables. Por ejemplo, tres especies de caracoles terrestres del género Euchondrus en el desierto de Negev se caracterizan por comer líquenes que crecen debajo de las rocas y losas de piedra caliza superficial ( líquenes endolíticos ). [9] Interrumpen y comen la piedra caliza. [9] Su pastoreo provoca la erosión de las piedras y la posterior formación de suelo. [9]Tienen un efecto significativo en la región: se estima que la población total de caracoles procesa entre 0.7 y 1.1 toneladas métricas por hectárea por año de piedra caliza en el desierto de Negev. [9]
Los efectos de los ecosistemas antiguos no se observan tan fácilmente, y esto desafía la comprensión de la formación del suelo. Por ejemplo, los chernozems de la pradera de pastos altos de América del Norte tienen una fracción de humus de la cual casi la mitad es carbón. Este resultado no fue anticipado porque la ecología antecedente de incendios de pradera capaz de producir estos suelos negros ricos y profundos distintos no se observa fácilmente. [10]
Alivio [ editar ]
La ubicación de un suelo en un paisaje puede afectar cómo los procesos climáticos lo impactan. Los efectos geomórficos del relieve y la topografía determinan cómo se mueve, distribuye y retiene el suelo dentro de una cuenca y en todo el paisaje. El material del suelo es llevado a elevaciones más bajas por agua y con gravedad. Las tierras bajas y las tierras bajas que retienen y acumulan el suelo depositado serán más profundas y ricas en materia orgánica que sus tierras altas comparables.
Los suelos en la parte inferior de una colina recibirán más agua que los suelos en las laderas, y los suelos en las laderas que miran hacia el camino del sol serán más secos que los suelos en las laderas que no lo hacen. La topografía determina la exposición al clima, el fuego y otras fuerzas del hombre y la naturaleza. Las acumulaciones minerales, los nutrientes de las plantas, el tipo de vegetación, el crecimiento de la vegetación, la erosión y el drenaje del agua dependen del relieve topográfico.
Los patrones recurrentes de topografía dan como resultado toposequences o catenas del suelo . Estos patrones surgen de las diferencias topográficas en la erosión, la deposición, la fertilidad, la humedad del suelo, la cubierta vegetal, otra biología del suelo, la historia del fuego y la exposición a los elementos. Estas mismas diferencias son importantes para comprender la historia natural y al administrar el recurso de la tierra.
Material principal [ editar ]
El material primario a partir del cual se forma el suelo se llama material original . El material parental del suelo puede ser roca madre, material orgánico, una superficie vieja del suelo o un depósito de agua, viento, glaciares, volcanes o material que se mueve por una pendiente.
Hora [ editar ]
Todos los factores anteriores se afirman con el tiempo, a menudo miles de años. Los perfiles de suelo cambian continuamente de débilmente desarrollado a bien desarrollado con el tiempo. Las cronosecuencias utilizadas en los estudios de suelos consisten en sitios que se han desarrollado durante diferentes períodos de tiempo con diferencias relativamente pequeñas en otros factores que forman el suelo. Dichos grupos de sitios se utilizan para evaluar la influencia del tiempo como un factor en la pedogénesis. [11]
Los paleoles son suelos formados durante condiciones previas de formación del suelo.
Procesos de formación de suelos [ editar ]
Los suelos se desarrollan a partir de material parental mediante diversos procesos de meteorización . La acumulación, descomposición y humificación de la materia orgánica son tan importantes para la formación del suelo como la meteorización. La zona de humificación y meteorización se denomina solum .
La acidificación del suelo resultante de la respiración del suelo soporta la erosión química . Las plantas contribuyen a la intemperie química a través de los exudados de las raíces.
Los suelos pueden enriquecerse mediante la deposición de sedimentos en llanuras de inundación y abanicos aluviales, y mediante depósitos arrastrados por el viento .
La mezcla del suelo (pedoturbación) es a menudo un factor importante en la formación del suelo. La pedoturbación incluye arcillas agitadas , crioturbación y bioturbación . Los tipos de bioturbación incluyen pedoturbación de fauna ( madriguera de animales ), pedoturbación floral (crecimiento de raíces, desarraigo de árboles ) y pedoturbación fúngica (crecimiento de micelios). La pedoturbación transforma los suelos a través de la destratificación, mezcla y clasificación , además de crear rutas de flujo preferenciales para el gas del suelo y la infiltración de agua . La zona de bioturbación activa se denomina biomantle del suelo .
Contenido de humedad del suelo y el flujo de agua a través del perfil del suelo de soporte lixiviación de constituyentes solubles , y eluviation. Eluviation es la translocación de material coloide , como materia orgánica, arcilla y otros compuestos minerales. Los componentes transportados se depositan debido a las diferencias en la humedad del suelo y la química del suelo, especialmente el pH del suelo y el potencial redox . La interacción de la eliminación y la deposición resulta en horizontes contrastantes del suelo.
Los procesos clave de formación del suelo especialmente importantes para los patrones de formación de suelo a escala macro son: [12]
Ejemplos [ editar ]
Una variedad de mecanismos contribuyen a la formación del suelo, incluida la sedimentación , la erosión , la sobrepresión y la sucesión del lecho del lago . Un ejemplo específico de la evolución de los suelos en los lechos de lagos prehistóricos se encuentra en los Makgadikgadi del desierto de Kalahari , donde el cambio de un antiguo río supuesto llevó a miles de años de acumulación de salinidad y la formación de calcretas y silcretes .
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