Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

В самостоятельную группу вычленяются информационные функции почв. Среди них выделяется функция сигнала для сезонных процессов, контролируемая периодически изменяющимися параметрами почвы: водным, тепловым, пищевым режимами и др.

Роль почвенной влаги как регулятора сезонного развития растительных организмов особенно ярко проявляется в районах недостаточного увлажнения, где смена фаз развития многих растений диктуется изменениями водообеспеченности почв. В качестве примера можно привести сокращение активного вегетационного периода у эфемеров и эфемероидов и приуроченность его к тому непродолжительному времени, пока почвы достаточно увлажнены. Жизнедеятельность почвообитающих животных в засушливых аридных районах также во многом зависит от увлажненности почв. Так, развитие яиц у ряда беспозвоночных происходит лишь при определенной влагообеспеченности почвенных горизонтов, в которых они находятся.

Одним из решающих факторов сезонного развития растений зачастую оказывается температура почвы. Так, на более холодных участках европейской северной тайги рост ели задерживается на несколько недель. Температура почвы может не только определять продолжительность вегетационного периода, но и влиять на течение ряда физиологических процессов. При значительном понижении температуры почвы наблюдается падение интенсивности поглощения растениями влаги. Особенно замедляется водопотребление, когда температура воды приближается к 4 °C, поскольку при этой температуре вода обладает наибольшей плотностью и вязкостью. Полагают также, что снижение температуры почвы может сопровождаться ослаблением фотосинтеза и дыхания растений. Все это позволяет понять, почему при освоении северных почв важным мероприятием является их тепловая мелиорация.

Одной из фундаментальных информационных функций является почвенная память. Из всех компонентов биосферы почва обладает наибольшей способностью к накоплению информации о природной среде и ее изменениях. В этой связи особенно важно изучение летописи природы, записанной почвой. Однако «процедура» эта весьма сложна, поскольку, как считают В.О. Таргульян, И.А. Соколов (1976), ее можно сравнить с чтением книги, в которой на одних и тех же страницах вольготно писали многие авторы, каждый писал о своем, но все они дополняли, исправляли и частично зачеркивали друг друга; страницы этой книги перепутаны, а часть их утеряна. Следует, однако, отметить, что познание информации, заложенной в почве, вполне реально при условии разработки специальных методов ее расшифровки и сохранения в ненарушенном состоянии полигенетических почв с наиболее полной записью природных событий.

Выделяется также группа целостных функций почвы, определяемых сочетанием многих ее свойств и процессов. При реализации данных функций в пределах биогеоценозов почва обычно выступает как единое целое. Так, почва осуществляет необходимую трансформацию энергии и веществ (находящихся или попадающих в биогеоценоз), сущность которой состоит в оптимальном преобразовании почвообразовательным процессом соединений, поступающих с растительным опадом, из атмосферы, с грунтовыми водами, а также в ходе выветривания материнских пород.

Заслуживает внимания санитарная функция почвы, характеризующаяся разнообразным проявлением. Прежде всего она обеспечивает освобождение поверхности почвы от отходов жизнедеятельности организмов в результате их минерализации почвенными микробами. Важная роль данной функции состоит также в том, что почва ограничивает или подавляет развитие в ней болезнетворных микроорганизмов, в силу чего в незагрязенных почвах они встречаются редко. Однако они часто попадают в почву с фекалиями, со сточной жидкостью, с навозом, хозяйственными отбросами. Поскольку загрязненные почвы на определенное время могут представлять эпидемиологическую опасность, важно знать сроки самоочищения их от болезнетворных микроорганизмов. Самоочищение почвы от возбудителей бруцеллёза, чумы, туляремии происходит довольно быстро — обычно за 1–2,5 мес. Возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма, некоторые фитопатогенные микроорганизмы сохраняются более длительное время. Особенно устойчив возбудитель сибирской язвы, который в гумусовых горизонтах почв скотомогильников может сохраняться в течение нескольких десятков лет.

Одним из факторов, определяющих размеры зоны загрязнения, является механический состав почвы. В легких почвах эта зона обычно значительно больше, чем в суглинистых. Поэтому безопасное расстояние от источника загрязнения для колодцев на песчаных почвах равнинных районов может составлять несколько сот метров. Сходные различия обнаруживаются и по вертикали. Глубина проникновения патогенных микроорганизмов в песчаных почвах в несколько раз больше, чем в суглинистых, и достигает 4 м и более.

Характеризуя противоэпидемиологические свойства почвы в целом, можно сказать, что она оказывается барьером против широкого распространения инфекций и бактериального загрязнения грунтовых вод и грунтов.

Еще один аспект санитарной функции почв связан с разрушениями почвенными микробами токсичных продуктов обмена в прикорневой зоне, что является важным условием нормального существования живых организмов. В опытах, в которых производилась стерилизация почвы, растения испытывали угнетение даже при полном обеспечении их элементами питания.

В регулировании жизни биогеоценозов функция защитного экрана проявляется в способности ненарушенной почвы сглаживать резкие колебания водообеспеченности. Это достигается прежде всего благодаря впитыванию и фильтрации почвой выпадающих атмосферных осадков, что позволяет избегать застаивания воды во время снеготаяния и ливневых дождей и предотвращать с помощью почвенных запасов влаги чрезмерную летнюю сухость приземных слоев воздуха и гибель растений во время засух.

Наиболее интегральной функцией является почвенное плодородие, которое определяется взаимодействием всех свойств почвы и охарактеризованных выше функций. Долгое время почвенное плодородие трактовалось упрощенно и связывалось с ограниченным числом почвенных свойств. Современные достижения науки свидетельствуют о необходимости комплексного подхода к вопросам повышения плодородия почвы и его регулирования. Недоучет какого-либо фактора или функции может приводить к напрасной трате удобрений, рабочего времени и техники.

Кроме охарактеризованных, в последнее время Л.O. Карпачевским, Б.Г. Розановым и др. выделены и описаны дополнительные биогеоценотические функции почвы.

Перейдем к рассмотрению глобальных функций почвы.

От чего зависит круговорот воды в природе?

По праву гидросферу Земли можно назвать царицей нашей планеты. К сказанному ранее добавим, что водная оболочка представляет собой область исключительно динамичных во времени и в пространстве процессов. Жители различных широт ежедневно могут наблюдать движение и изменение отдельных ее компонентов. Плавные и бурные течения рек, морской прибой и шторм, дожди и снегопады — все это явления, в основе которых лежат движения водных масс. Удивительные свойства воды (высокая подвижность, способность растворять многие соединения, способность обратимо переходить из жидкого в твердое или газообразное состояние) позволяют ей стимулировать самые различные природные процессы и управлять ими.

Но все владыки всегда зависели и будут зависеть от своих подчиненных. Это относится и к воде. Оттого так важно изучение всех факторов, определяющих динамику водных масс в ландшафтном, региональном и общепланетарном масштабе. Среди этих факторов почетное место занимает почва. Оценивая ее гидрологическую роль, В.И. Вернадский еще в 1934 г. подчеркивал, что огромное значение в истории воды имеют почвенные растворы, облекающие, за исключением пустынь, всю сушу и являющиеся основным субстратом жизни. Однако в дальнейшем влияние почвы на гидросферу долгое время всерьез не исследовалось, и только в последние годы этому вопросу вновь стало уделяться внимание.