Pedosfäär (1)

PEDOSFÄÄR
4.1. Murenemine .
Murenemine on kivimite purunemine ja mineraalide muutumine maismaa pindmises osas temperatuuri, vee, õhu ja elusorganismide toimel. Murenemise käigus kivimid peenestuvad: kaljudest saavad rahnud , neist kivid , kruus ja liiv ning pehmematest mineraalidest koosnevatest liivateradest lõpuks savi. Murenemine on pidevas protsess, mis toimub kõikjal, nii kõrgmäestikes kui ka tasastel aladel. Mullateaduses nimetatakse peenemaks pindmiseid murenenud kivimeid lähtekivimiks, ses sellesse hakkab kogunema mullatekkeks vajalikku tolmu ja niiskust. Füüsikaline murenemine ehk rebestumine ja keemiline murenemine ehk porsumine . Mõnikord eriti mullateaduses, eristatakse ka bioloogilist murenemist. Osakeste peensusastme tõusuga loob füüsikaline murenemine eeldused keemiliseks ja bioloogiliseks murenemiseks , mis vajavad suuremat reaktsioonipinda.
Füüsikaline murenemine ehk rebenemine toimub kivimiosakeste- mineraalide- temperatuuri kõikumisest tingitud soojuspaisumise ja kokkutõmbumise toimel. Ööpäevased temperatuuri kõikumised on eriti suured kontinentaalses kliimas, näiteks kõrbes. Jahedas kliimas, kus temperatuuri ööpäevane kõikumine ei ole suur (nt. tundras), tuleb appi vee külmumine. Kivimi pragudes olev vesi jäätub ja paisub ning surub kiiluna kivi lõhki. Füüsikalise murenemise käigus peenestub kivim mitmesuguse suurusega osakesteks, kuid kivimi mineraloogiline ja keemiline koostis ei muutu. Kõige intensiivsem füüsikaline murenemine toimub kuivas kliimas, kus esineb vähe sademeid, kuid temperatuuri kõikumise ulatus ning sagedus on suur.
Keemilise murenemise ehk porsumise käigus muutub kivimi keemiline koostis ja osa lahustuvaid aineid eraldub, kuid kivide väliskuju muutub esialgu suhteliselt vähe. Kivimipindade uuristumist ja krobeliseks muutumist keemilise murenemise käigus nimetatakse korrosiooniks . Keemiline murenemine toimub intensiivselt palavas kliimas, sest kõrge temperatuur kiirendab keemilisi protsesse. Teisalt on hädavajalik ka piisav kogus sademeid, et moodustuksid lahused . Lahustunud soolade ärakandumist lahustumise kohast nimetatakse leostumiseks. Selle tüüpiliseks näiteks on ka Eestis levinud karstumine.
Murenemise ühe alaliigina võib eristada ka bioloogilist murenemist, mis on eriti oluline mullatekke protsessis. Bioloogiline murenemine algab lihtsate elusorganismide, näiteks vetikate ja samblike kinnitumisega kivimi pinnale. Nende mõju on eelkõige biokeemiline. Mida suurem on taimed, seda rohkem eritavad nad keskkonda aktiivseid aineid ning seda tugevam on nende juurte mehaaniline mõju.
4.2. Mulla teke
Murenemist haaratud kivimilist pinda, millele muld hakkab tekkima , nim mullateaduses lähtekivimiks. Selleks, et muld saaks hakata tekkima, on vaja, et mineraalne materjal oleks piisavalt poorne . See võimaldab kinni hoida vett ja õhku. Keemiline murenemine vabastab vajalikud toiteelemendid, mida saavad hakata oma elutegevuseks kasutama taimed ja mikroorganismid . Muld on eelkõige tänu bioloogilisele murenemisele murenemiskooriku kõige maapinnalähedasem ja aktiivsem osa. Taimede kasvuks pea mullas lisaks mineraalainetele olema ka orgaanilist ainet, mis sisaldab selliseid elutähtsaid elemente nagu süsinik, lämmastik ja väävel ning hoiab tänu oma peensusele kinni vett. Orgaanilise aine kogunemine paralleelselt toimuva protsessiga: mineraliseerumise ja humifitseerumisega. Mineraliseerumine on orgaaniliste ainete lagunemine mullapinnal ja mullas lihtsateks mineraalaineteks, nt süsihappegaasiks, veeks , ammoniaagiks. Humifitseerumine on mullapinnal ja mullas toimuv orgaaniliste jäänuste mikrobioloogiline ja biokeemiline muundumine lihtsatest orgaanilistest ühenditest keerukateks mineraalosaga seotud polümeerseteks ühenditeks, nn kuumuseks.
Mullatekketegurid
Mullatekketegurid võib mõjumiskiiruse alusel jagada kaheks – passiivseteks ja aktiivseteks . Esimeste mõju on pikaajaline ja inimelu vältel vähemärgatav. Seevastu aktiivsete mullatekketegurite mõju avaldab mulla omadustes märgatavalt kiiremini.

• Passiivsed mullatekketegurid:
  

Lähtekivim. Lähtekivim annab mullale mineraalse aluse ja määrab tema füüsikalised ja keemilised omadused: mulla lõimise, õhu- ja niiskusesisalduse, soojenemiskiiruse ja toitaineterikkuse.
Reljeef. Tasandikul on mullatekke tingimused ühtlasemad kui künklikul reljeefil. Seetõttu on künklike-mägiste piirkondade muldkate märgatavalt mitmekesisem kui tasandikel. Raskusjõu mõjul toimub murendmaterjali, mullaosakeste ja toiteelementide ümberjaotamine kõrgemalt madalamale, s.t nõlvalt jalamile.
Aeg (mulla vanus). Aja jooksul muld muutub ja saavutab arengu käigus küpsusseisundi. Looduslikus olekus tähendab see mulla omadustele vastavat taimkatet, mulla struktuuris aga teatud mullahorisontide järgnevust ja toitainete varu.

• Aktiivsed mullatekketegurid:
  

Kliima. Kliima mõjutab oluliselt murenemisprotsesse. Parasvöötmes toimuvat mõõduka kiirusega murenemist, kus murenemissaadusteks on erineva suurusega mineraalained, nim sialliitseks. Kuna kõik taimedele vajalikud elemendid leiavad ärakasutamist ning järele jääb ainule alumiiniumirohke boksiit, nimetatakse seda alliitseks. Ilmastik, eelkõige sademed ja temperatuur, mõjutab nii taimestiku tekkimist mullale kui ka mullasisest bioloogilist aktiivsust.
Organismid. Mullatekketeguritest on taimkate üks olulisemaid, sest taimed toovad mulda orgaanilist ainet ja tarbivad mullast toiteelemente ning vett. Mida rohkem on mullas biomassi, seda suurem on mulla bioproduktsioonivõime, sest orgaanilise aine lagunemiselvabanevad toiteelemendid kiiremini kui keemilise murenemise käigus.
Inimtegevus. Arvestades asjaolu, et 2/5 maismaa pinnast on taimekasvuks liiga külm, kuiv, niiske või mägine, ning seda, et mullateke on ajaliselt väga pikk protsess, tuleks mulda käsitada mittetaastuva loodusvarana.
Mullahorisondid
Muld jaotuv erineva värvuse, tüseduse ja tihedusega kihtideks, mida nimetatakse mullahorisontideks. Horisontide tüsedus muutub nii ruumis kui ka ajas, s.t mulla arengu käigus. Sageli ei ole horisontide vahelised piirid selgelt eristatavad, sest üleminek toimub sujuvalt .
A – huumushorisont , kus toimub taimedelt pärineva orgaanilise aine kogumine ja segunemine mineraalosaga. Horisont on kobe, sest mulla peened mineraalosad seotakse orgaanilise ainega sõmerateks. Tänu orgaanilise aine sisaldusele on see toitainete-, eriti lämmastiku- ning süsinikurikas tumedat värvi horisont.
B- saviakumulatiivne horisont (sisseuhtehorisont), kus toimub peenemate mineraalsete murenemisosakeste ja allapoole liikuvate huumusosakeste kogunemine. Kuna savimineraalides on palju rauda, siis on see horisont pruuni või punakat tooniga.
C- lähtekivim on mineraalne lähtematerjal, millel mul on tekkinud. Lähtekivimis mullatekke protsess veel ei toimu. Piir mulla ning lähtekivimi vahel muutub, sest aja jooksul muld areneb ja laskub järjes sügavamale.
D- aluskivim on lähtekivimi alune varasema geoloogilise ajastu kivim, mille mõju mullale on kaudne.
E – heleda värvusega väljauhtehorisont, mis on vaesustunud saviosakestest ja toiteelementidest.
G- sinakashalli värvusega gleihorisont, mis tekib siis, kui muld on kõrge põhjaveeseisu tõttu suurema osa aastast märg. Vesi tihendab mulda ja surub õhu mullapooridest välja.
AT- toorhuumuslik horisont, mis tekib liigniisketes tingimustes ja on tüüpiline gleimuldadele.
O- orgaanilised kõduhorisondid, mis koosnevad eri lagunemisjärgus olevatest variseosadest.
T- turvas ehk vee- ja orgaanilise aine rikas ning tuhavaene soomulla horisont.
Tsonaalsed mullatekke iseärasused
Eri vööndites valitsevad erinevad kliimaolud, temperatuur ning sademete ja aurumise vahekord , mis mõjutavad oluliselt murenemisprotsesse. Sademete ja aurumise vahekorrast sõltub, kas murendmaterjal jääb maapinna lähedale oma tekkekohale või liigub laskuva vee mõjul mullas sügavamale. Kliimas ja veerežiimist sõltuvalt võib mullad jaotada kolme suurde gruppi.
Kui sademed ületavad aurumise, siis on tegemist läbiuhtelise veerežiimiga, mis tähendab, et sademetevesi jõuab vähemalt kord aastas nõrguda läbi mulla ja lähtekivimi põhjaveeni.
Tasakaalustatud veerežiimi korral ei ulatu mulda imbuv sademetevesi põhjaveenid.
Aurumise ülekaaluga veerežiimi korral liiguvad mullavees lahustunud soolad aurumise suunas maapinna lähedale.
4.3. Maailma mullad
Tundravööndi mullad
Karmis lähispolaarses kliimas valitseb enamiku aastast madal temperatuur, mis põhjustab maapinna sügava läbikülmumise ja igikeltsa tekke. Et mullas toimuvad bioloogilised ja keemilised protsessid sõltuvalt temperatuurist ja mullaõhus olevast hapnikust, siis on tundravööndis mullateke väga aeglane. Mineraalsete orgaaniliste horisontide väljakujunemine on vähese taimestiku ja karmi kliima tingimustes väga aeglane ning selle tüsedus jääb enamasti alla 10 cm. Külmunud mulla ülessulamisel toimub veega küllastunud, igikeltsa ja maapinna vahel asuvates mineraalsetes mullahorisontides gleistumine . Nõgudes, kus vett on rohkem, ei lagune taimejäänused lõpuni ja hakkavad kuhjuma turbana . Pideva liigniiskuse s.t soostumisega kaasnevat orgaanilise aine puudulikku lagunemist nim turvastumiseks. Sellest tulenevalt on tundra glei - või turvastunud gleimuldade profiilis võimalik enamasti eristada vaid kaht horisonti.
Okasmetsa mullad
Jahedas niiskes kliimas, kus sademed ületavad aurumise, toimub läbiuhteline veerežiim. Et niiskus- ja temperatuuriolud aasta jooksul vahelduvad, siis arenevad sellistes tingimustes välja keerulise ehitusega mullad. Mullad on siin sageli tekkinud graniitsel murendil, mis on liivakas ja hästi vett läbilaskev. Sügiseste vihmasadude ja eriti kevadiste sulamisvete mõjul uhutakse aluselised katioonid mullast välja. Okkavaris laguneb maapinnal jahedas kliimas aeglaselt, seetõttu koguneb mullapinnale püsiv mitmekihiline kõduhorisont. Erinevalt lehevarisest sisaldab okkavaris vähe aluselisi katioone ja on happeline. Lagunemisel tekkinud orgaanilised happed liiguvad kõdukihist allapoole mineraalhorisonti, kus reageerivad aluseid sisaldavate sooladega ja viivad nad mullalahusesse. Kuna sademeid on palju, uhutakse mullalahus koos katioonidega mulla sügavatesse ja kõdukihi alla tekib hallikasvalge liivakas kvartsirohke väljauhtehorisont. Heledat värvi suuremateraline liivakas horisont näitab seda, et muld on vaesunud tumedatest ja peenematest toitaineterikastest saviosakestest. Sellist happelises keskkonnas toimuvat protsessi nim leetumiseks, mis arenev eriti ilmekalt välja liivmuldadel. Kui rauda on palju, võib see tsementeeruda nõrgkiviks, millest taimejuurtel ei ole võimalik läbi tungida. Selline protsess toimub siis, kui kare põhjavesi on maapinna lähedal ja selles lahustunud katioonid muudavad mulla reaktsiooni, nii et raud sadestub välja. Okasmetsavööndile ongi kõige iseloomulikumad leedemullad, millel huumushorisont puudub ja metsakõdude järgnevad kohe leet- ja sisseuhtehorisont.
Rohtlate mullad
Kontinentaalses kliimas, kus aastane sademete hulk on tasakaalus aurumisega, tekivad tüseda huumushorisondiga viljakad mustmullad. Surnud orgaaniline aine laguneb soojas kliimas kiiresti, aga ainult niikaua, kuni mulas jätkub piisavalt niiskust. Suvel, kui mullad läbi kuivavad, seiskub ka aktiivne mikrobioloogiline lagundamistegevus ja seetõttu tekib rohkelt huumusaineid. Huumuse kogunemist nim kamardumiseks. Mustmuldade süsinikusisaldus on kõrgem ja huumushorisont ulatub sügavamale kui mis tahes teisel maailma mineraalmullal. Huumushorisondile järgneb peente murenemissaadustega rikastunud B horisont. Kuna tegemist on tasakaalustatud veerežiimiga ja poorne huumushorisont mahutab palju vett, siis kaltsium ei leostu mullast välja.
Kõrbete ja poolkõrbete mullad
Kuivasja poolkuivas kliimas levivad mullad on sooladerikka, sest sademed on vähe ja soolad püsivad mullas. Kõrgest temperatuurist tingituna on aurumine suur. Selle käigus toimub mulla läbikuivamine ning vees lahustunud soolade väljakristalliseerumine. Eriti kahjulikud on naatriumisoolas, sest naatrium takistab mullasõmerate tekkimist.
Ekvatoriaalsed ja niiske troopika mullad
Mullateke on neil aladel kestnud kõige kauem, üle 2 miljoni aasta, kusjuures kliima ei ole oluliselt muutunud. Muld ulatub 6 meetri, kohati isegi kuni 10 meetri sügavuseni, s.o sügavamale kui ükski teine muld maailmas. Pidevalt kuum ja niiske kliima soodustab eriti mineralsatsiooni ja keemilist murenemist. Maapinnale langev orgaaniline aine laguneb nii kiiresti, et huumust peaaegu ei tekigi. Keemiline murenemine on väga intensiivne ning pinnasesse imbumine vihmavee mõjul muld vaestub alustest ja koguni ränist. Intensiivse keemilise murenemise tingimuses tekib kaoliniitsavi, mis suudab mullas kinni hoida väga väheseid toiteelemente ja samas kergendab mulla läbiuhtumist ning suurendab sellega toitainete kadu. Troopika muldi nim nende värvuse järgi puna- või kollamuldadeks.
4.4. Muld on ressurss muldade kaitse
Muldade erosioon
Erosiooni toimel paigutuvad mullaosakesed maapinna kõrgematelt osadelt madalamatele. Selle tulemusena kantakse mulla pindmised, viljakad kihid veekogudesse või maetakse uute erosioonisetete alla. Erosiooniprotsessi intensiivususe järgi eristatakse geoloogilist erosiooni ja kiirendatud erosiooni; viimane on põhjustatud inimtegevusest. Mulla vee-erosioon on mullaosakeste ümberpaigutamine sademetest tekkivate ajutiste voolude toimel.
Kõrbestumine
Inimühiskonna vaesuse, ebaõige maakasutuse ja keskkonna kahjustamise omavahelised seosed avaldavad kõige traagilisemalt kõrbestumise. Toimub tuuleerosioon ehk deflatsioon . Esimene kõrbestumise ilming ongi viljatu pinnase kandumine suhteliselt viljakale mullale ja selle enda alla matmine. Tuuleerosiooni poolt põhjustatud kõrbestumine võib toimuda kuival perioodil või põua ajal ka ülesharitud stepis , kus tormituule poolt kantakse ära viljakas huumushorisont ja seda inimese mõtlematu maaharimise tõttu.
Muldade sooldumine
Muldade sekundaarne sooldumine on tingitud põldude niisutamisest. Kuna liigsoolane muld muutub viljatuks, siis võib seda käsitada kui mulla kõrbestumise alaliigina. Jõeveega niisutamine ei ole efektiivne, sest kuiva kliimaga piirkondade jõeveed on suhteliselt soolarikkad. Niisutusvesi toob kaasa põhjaveetaseme tõusu ning auramise toimel tõusevad maapinnale vees lahustunud soolad. Lisaks on nõos asuvatelt niisutuspõldudelt liiga soolase vee ärajuhtimine sageli raskendatud, sest niisutuskraavi ja jõevee pind on samal tasemel. Parem lahendus oleks niisutamine kuivas kliimas üliväärusliku põhjaveega, eriti kui seda teha vihmutamise teel. Kuid ka siis püsib mõningane sooldumisoht, kuna mullavee kontsentratsioon laguneb ja mullalahuse ning mulla vaheline keemine tasakaal muutub. Läbipesemine võib osutuda ka võimatuks,, kui naatriumi kontsentratsioon on mullas juba liiga kõrge. Sellisel juhul muutub muld niiskudes naatriumi toimel struktuurituks, s.t vett mitte läbilaskvaks, sest mullasõmerad lagunevad soolalahuses tihedaks massiks.
Muldade hapestumine
Mulla hapestumine tähendab mulla reaktsiooni niisugust muutust, mille puhul pH langeb alla vihmaveele iseloomulik 5,6. mulla hapestumine toimub seetõttu, et taimed seovad oma biomassi palju aluselisi toiteelemente ning mullas tekivad orgaanilise aine lagunemise käigus orgaanilised happed. Kui teatud looduslikud taimeliigid ongi kohastunud kasvama happelisel mullal, siis enamik põllukultuure ei talu happelist keskkonda.
Raskemetallid mullas
Mullas seotakse raskmetallid enamasti huumusosakestega. Liikuvamad, see tähendab ohtlikumad , on raskmetallid happelises mullas. Raskmetallid satuvad mulda metallurgiatööstusest, autokütustest, ohtlikest jäätmetest, reoveesetetest ja mineraalväetistest.
Ehitusdegradatsioon
Inimene katab viljaka mulla üha suurematel aladel ehitiste ja teedega. Isegi kui pealmised väärtuslikud mullahorisondid teisaldatakse ja need leiavad taaskasutamist , on mulla pindala pöördumatult vähenenud. Lisaks on muldade füüsilise hävimise põhjuseks maavarade kaevandamine. Muldade hävimine on seotud ka maailmamere tõusu ja maapinna vajumisega, mis muudab mullad liigniiskeks.
Bioloogiline degradatsioon
Bioloogiline degradatsioon avaldub orgaanilise aine puudulikuks taastootmises mullas, olukorras, kus mineralisatsioon ületab pidevalt humifikatsiooni. Lihtsaima bioloogilise degradatsiooni näiteks on mullaväsimus, mis tekib siis, kui ühte ja sama põllukultuuri kasvatatakse samal mullal mitu aastat. Põhjuseks on taimekahjurite või taimehaigusi tekitavate mikroorganismide ülemäärane kasv mullas, mis põhjustab saagi ikaldumise.