Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Однако чрезмерное поступление твердого вещества в атмосферу, которое сейчас нередко наблюдается в связи с активным вмешательством человека в природные процессы, чревато многими отрицательными последствиями. Прежде всего происходит существенная потеря почвенного плодородия в результате развевания гумусового горизонта. В местах невысокой теплообеспеченности запыленность воздуха в результате снижения притока солнечной радиации к поверхности Земли усугубляет недостаточное снабжение ландшафтов теплом.

Большой интерес представляет поступление в атмосферу микроорганизмов. Английский исследователь Ф. Грегори, обобщивший материалы по данной проблеме в монографии «Микробиология атмосферы» (1964), отмечает, что источником большей части бактерий в атмосфере служит почва, мелкие сухие частицы которой подхватываются ветром и поднимаются в воздух. Микробы могут попадать в воздух и иным путем — из водоемов при образовании брызг, с поверхности растений и т. д., однако почвенный источник рассматривается как основной.

Состав микрофлоры воздуха разнообразен. В приземных слоях атмосферы обнаружено около 1200 видов бактерий и актиномицетов. Кроме того, в воздушные массы попадают споры грибов, мхов, папоротников и пыльца 100 тыс. видов цветковых растений. При распылении почвы в воздух попадают и простейшие животные, и их цисты, а также яйца некоторых беспозвоночных.

Таким образом, воздушная оболочка Земли далеко не механическая смесь газов, имеющая повсюду одинаковый состав. В процессе длительной эволюции она превратилась в важную среду обитания многочисленных видов растений, животных с их различными газообразными продуктами жизнедеятельности. Кроме того, эта среда выполняет роль распространителя микроскопических форм жизни, которые с воздушными потоками могут переноситься на расстояния от нескольких метров до десятков, сотен и даже тысяч километров. Согласно гипотезе Аррениуса, возможно даже проникновение спор некоторых организмов в космическое пространство.

Оживление литосферы

Известно, что под литосферой понимается верхняя твердая оболочка Земли, представленная различными минералами. Ее нижняя граница находится на глубине от нескольких километров в глубоководных зонах океанических областей до сотни километров в континентальной части планеты.

Рассматривая конкретные формы влияния почвообразовательного процесса на литосферу, следует отметить, что верхняя часть литосферы — кора выветривания (область наибольшего разнообразия и сложности био-геохимических процессов) теснейшим образом связана с жизнью покрывающей ее почвы.

Почва оказывается главным поставщиком активных соединений, которые преобразуют монолитные породы в мелкозем коры выветривания на глубину до 100 м и более. Именно в результате почвообразовательного процесса образуются основные агенты выветривания — гумусовые кислоты, простые органические кислоты, биогенные щелочи и др. Они в сочетании с физическим выветриванием (растрескиванием пород при колебаниях температуры) и деятельностью микроорганизмов и являются главным двигателем процесса корообразования. Кроме того, благодаря почве обеспечивается проникновение в различные горизонты коры выветривания атмосферной влаги. Так создаются предпосылки для образования подвижного фонда химических элементов, участвующих в различных природных процессах.

Кроме того, выветривание приводит к резкому возрастанию (в тысячи раз) доли раздробленного тонкодисперсного вещества, обладающего огромной активной поверхностью, на которой развертываются разнообразные физико-химические процессы.

В ходе преобразования литосферы почва выполняет и другую важную функцию, являясь источником вещества для образования минералов. Так, мобилизованный при почвообразовании из кристаллических решеток первичных минералов кремнезем может в дальнейшем выпадать из раствора, образуя гель, переходящий постепенно в опал — халцедон — вторичный кварц.

Известны также новообразования коагелей глинозема (алюминия), коллоидального гидроксида железа, минералов, содержащих фосфор, марганец, а также легкорастворимых солей, глинистых минералов и др.

Велика роль почвы в формировании и эволюции пород. Осадочные породы континентов тесно связаны с почвенной оболочкой, поскольку масса вещества, идущая на их образование, прошла через почвообразовательный процесс. И морские осадочные породы в определенной мере сопряжены с почвенным покровом Земли. Во-первых, тонкодисперсное твердое вещество, изъятое из почвенной оболочки водными потоками, частично достигает морей и океанов. Во-вторых, растворимые элементы, мобилизованные при почвообразовании и попавшие в морские водоемы, могут поступать в отложения в результате осаждения или после предварительного их извлечения морскими организмами, скелеты которых — раковины и панцири, как отмечал Б.Б. Полынов, слагают мощные толщи подводных осадков.

Прямо или косвенно почвенная оболочка Земли влияет и на формирование полезных ископаемых, в частности болотной и озерной руды, обогащенной железом, марганцем и другими элементами. Кроме того, массы торфа в случае погребения на значительную глубину в зонах опускания земной коры превращаются постепенно в различные виды угля.

В коре выветривания может происходить формирование полезных ископаемых и за счет высвобождения из исходной породы самородных металлов и устойчивых минералов.

Почвообразование оказывает определенное воздействие и на жизнь более глубокой части литосферы благодаря энергетическому обмену между различными ее слоями.

Почвенный покров Земли выполняет по отношению к литосфере и функцию защитного барьера, охраняющего ее от чрезмерной эрозии.

В случае нарушения почвенного покрова происходит ускоренная эрозия поверхности, которая может привести не только к полному уничтожению плодородного слоя, но и к принципиальному изменению направленности процессов в верхней части литосферы. Характерной особенностью данных процессов является то, что в движение вовлекается не только грубый материал массивных пород, но и химические элементы, мобилизованные из кристаллических решеток. Одно из условий данной мобилизации — химическое выветривание материала под действием различных почвенных агентов.

При ускоренной эрозии мелкозем подвергается механическому сносу с поверхности Земли. Последствия этого процесса самые различные: чрезмерное заиление водоемов, снижение доступных элементов питания для наземных и водных организмов, уменьшение исходного материала для минералов и полезных ископаемых. На последнее обстоятельство обратил внимание Н.М. Страхов, который показал, что если химическая дифференциация вещества на поверхности. планеты выражена слабо, то образование полезных ископаемых в верхних слоях земной коры подавлено. Особенно это заметно в полярных районах, скованных льдами, где нет сколько-нибудь ценных полезных ископаемых, кроме таких элементарно простых, как строительные материалы.

В связи с широким хозяйственным освоением почвенного покрова во взаимоотношениях почвы и коры выветривания наметились существенные изменения. Прежде всего произошло значительное ослабление противоэрозионной функции почв. Распашка земель и уничтожение естественной растительности на обширных пространствах привели к резкому возрастанию сноса с поверхности Земли огромного количества мелкозема в моря и океаны. Причем во многих случаях сносу подвергались не только верхние плодородные слои почвы, но и более глубокие горизонты, вплоть до материнской породы. Антропогенная эрозия в XX в. достигла грандиозных размеров и превысила 10 млрд т вещества в год. По мнению некоторых исследователей, она составляет не менее 50 % общей денудации суши. Отрицательные последствия приняли общепланетарный характер, поскольку эрозия не только приводит к существенному снижению почвенного плодородия, но и может вызвать негативные изменения в процессах развития литосферы в связи с нарушением исторически сложившихся взаимосвязей ее с почвенной оболочкой Земли.