Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

По-настоящему стало ясно и то, что почва играет огромную роль в жизни общества. Вся история развития земной цивилизации свидетельствует о том, что само возникновение человеческой культуры было во многом связано с возникновением и развитием культуры земледелия, позволившей перейти от простого собирательства и потребления даров природы к сознательной обработке почвы. Ранние цивилизации возникали и набирали силу прежде всего там, где были не только благоприятные климатические условия, но и плодородная земля и имелся опыт обращения с ней.

Все большее признание стало получать значение почвы как весьма информативного объекта научного познания, поскольку в этой тоненькой пленке Земли сходятся и перекрещиваются разнообразные природные процессы и вряд ли найдется другое естественное тело, столь насыщенное разными типами взаимодействий компонентов природы. Почва — область пересечения царств растений, животных, минералов и др. В почвенной оболочке планеты сфокусированы общие природные закономерности, раскрытие которых имеет исключительное значение для теории естествознания и создания объективной научной картины мира.

Прежде чем перейти к раскрытию планетарной роли почвы, осветим ее функции в масштабах отдельных биогеоценозов.

Заботливая мать биогеоценозов

Когда у нас появляется возможность выбраться, а вернее, вырваться на природу, спасаясь от назойливых городских забот, мы предаемся блаженству общения с прекрасным, созерцая полевые цветы и раскидистые кроны деревьев, вкушая пряный аромат трав, наслаждаясь симфонией звуков живой природы. При этом даже мысль в голову не приходит отвесить низкий поклон почве, дарующей жизнь и кормящей нас, как заботливая мать. Это и понятно. Такой вежливости нас не обучили, а с настоящим вкладом почвы в жизнь сообществ растений и животных не ознакомили. Постараемся хотя бы частично заполнить данный пробел. Для этого осветим сначала почвенные биогеоценотические функции, разумея под ними участие почвы в жизни элементарных единиц биосферы — биогеоценозов, представляющих собой единство живых организмов и среды их обитания на небольших однородных территориях.

Прежде всего отметим функции почвы, обусловленные ее физическими свойствами. Почва — жизненное пространство, пригодное для вполне комфортного существования различных групп наземных организмов. С почвой теснейшим образом связано подавляющее большинство растений, значительная часть тела которых (корневая система) размещена в земле. Установленно, что вещество корней составляет от 20 до 90 % общей биомассы растений. В весовых единицах это весьма внушительная величина. Так, во влажных тропических лесах корневая масса превышает 1 тыс. ц/га. В хвойных и лиственных лесах она составляет 800 ц/га, в степях — 250, в арктических тундрах — 80 и даже в пустынях — 30 ц/га. Важно отметить, что больше всего растения «спрятаны» в почву в тундре и сухой степи, где корни составляют 70–90 % общей растительной массы. Это говорит о том, что в экстремальных условиях (при недостатке тепла и влаги) растения стремятся разместиться в основном в почвенном слое, отличающемся большей стабильностью микроклимата.

Активно используют почву как среду жизни различные микроорганизмы. При этом содержание микробных клеток в 1 г почвенного мелкозема зачастую выражается поистине астрономической величиной и может превышать 25 млрд.

Всесторонне используют почву как среду обитания и животные. Из беспозвоночных в почве живут простейшие, плоские и круглые, а также кольчатые черви, моллюски, тихоходки, членистоногие и др. Среди почвенных позвоночных имеются представители амфибий, рептилий, млекопитающих и даже рыб.

Необходимо обратить внимание на то, что более 90 % зоомассы экосистем суши сосредоточено в почве, так как хотя наземные животные, как правило, и превосходят по весу обитателей почвы, но они гораздо реже встречаются и потому сильно уступают по общей массе. Вообще, это не единственный случай, когда мелкие организмы в совокупности заметно превосходят по тому или иному показателю значительно более крупные. Еще Линней подсчитал, что в тропиках потомство трех мух может съесть труп лошади быстрее, чем лев.

Почва выполняет также функцию жилища и убежища для многих животных, сооружающих в ней свои подземные квартиры. Наиболее яркие представители — грызуны: обыкновенная полевка, малый и желтый суслик, сурок, хомяк и др. Норы грызунов нередко имеют сложное устройство и значительные размеры. У серого сурка они могут простираться в длину на 15–20 м и в некоторых случаях проникать вниз на глубину до 8 м. Жилища обитателей почвы не лишены комфорта. Например, бурундук устраивает себе многокомнатную уютную квартиру, где, кроме камеры для гнезда, имеются кладовые для запасов и уборные. Основное жилище зверек выстилает сухой травой, заботится о нем, ибо здесь он ночует, впадает в зимнюю спячку, выводит свое потомство. Норы и ходы грызунов могут располагаться очень густо. Так, площадь ходов, которые делают кроты в лесных почвах, порой достигает 1/3 площади лесов.

Строят жилища в почве и многие беспозвоночные. Свои гнезда сооружают здесь роющие осы. Сложные постройки делают термиты, у которых гнездо может уходить на глубину до 12 м. Используют почву в качестве жилища муравьи.

В отношении плотности застройки почва — это особое, по выражению В.В. Докучаева, царство природы, которое может не уступать современным густонаселенным городам. Очень важно знать те требования, которые предъявляют подземные жители к почве как к жилищу, для того чтобы более глубоко понять ее экологию и избежать неприятностей при ее хозяйственном освоении, В качестве примера можно указать на случаи массового размножения грызунов в антропогенно измененных ландшафтах, а именно — сусликов в Беларуси, Эти животные были выпущены в районах, где они никогда не обитали. Животные прижились, быстро размножились и вскоре стали серьезными вредителями сельского хозяйства, В результате потребовались дорогостоящие мероприятия по истреблению расплодившихся грызунов.

Нежелательные явления могут возникнуть при постройке гидротехнических сооружений. Так, затопление подземных жилищ грызунов при строительстве каналов и водохранилищ может вызвать массовые миграции зверьков.

Представляет интерес и опорная функция почвы, благодаря которой растения сохраняют вертикальное положение, противодействуя силе тяжести и ветру. Если эта функция почвы недостаточна, растения начинают испытывать трудности в закреплении своих корневых систем. Например, в районах распространения вечной мерзлоты нередко растет так называемый «пьяный лес», где многие деревья сильно наклонены, изогнуты или повалены из-за слабой связности почвенного мелкозема.

Немаловажное значение имеет и функция почвы как резерва (депо) семян и других зачатков. Изучение данной функции помогает понять некоторые на первый взгляд странные явления в жизни сухопутных организмов. Так, известно, что многие вырубки быстро зарастают, несмотря на отсутствие значительного привноса семян со стороны, причем появляются растения, казалось бы, нехарактерные для данного участка. Этот парадокс объясняется тем, что в почве существует запас семян различных растений, которые могут сохранять всхожесть десятилетиями и в случае подходящих условий активно прорастать.

Выделяется также группа функций почвы, связанных с ее химическими и биохимическими свойствами. В этой группе основной является функция почвы как источника питательных элементов и соединений, изучению которой посвящено наибольшее число работ.

Хотя часть влаги и элементов питания растения получают воздушным путем, именно почва оказывается для них главным источником пищи; Кроме воды, они получают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу, железо, марганец, медь, молибден и другие необходимые элементы питания. Поэтому знание закономерностей поглощения растениями химических элементов — важное условие разработки передовых систем земледелия, обеспечивающих высокие урожаи.