О чем говорят и молчат почвы
Шрифт:
Эмпирический анализ окружающей природы показывает, что “всюдность” и давление жизни создаются в биосфере эволюционным путем.
Суть второго биогеохимического принципа, сформулированного В. И. Вернадским, в том, что эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна сопровождаться усилением биогенной миграции атомов в биосфере.
В основе дарвиновской, биологической по своему смыслу, концепции эволюции органического мира лежит принцип отбора организмов по признаку их приспособленности к среде. Учение о биосфере выдвигает новый — геохимический — критерий отбора. Согласно второму биогеохимическому принципу Вернадского, в процессе эволюции органического мира происходит отбор организмов, способных внести наиболее весомый вклад в расширение емкости и увеличения скорости биогеохимического круговорота в биосфере.
Геохимическая функция живого
Борьба за пищу, за источники питательного вещества — лишь один из моментов жизнедеятельности живого вещества, связанный с его способностью к поглощению. Не менее, а в ряде случаев и более важна противоположная — выделительная — функция. Их значение для эволюции органического мира определяется законом, который может быть сформулирован следующим образом: ни один организм не может существовать в среде своих выделений (метаболитов) и трупов предков, то есть организм может иметь в избытке для себя пищу, но он погибнет от отравления своими собственными выделениями и от “трупного яда” своих предков. Природа выработала санитарный механизм очищения себя от метаболитов и других прижизненных и посмертных отходов. Обратите внимание, что ни на одном участке планеты мы не встретим монокультурного единообразия. Везде, где царствует природа, распространены сообщества организмов (биоценозы). Монокультура отвергается природой. Она — создание человека. В биоценозе метаболиты и другие продукты жизнедеятельности одного вида угилизуются другими видами. Санитарная функция в биогеоценозах также не только влияет на формирование, но и определяет скорость и направление их эволюции.
Среда освобождается от метаболитов и за счет действия ряда факторов неорганического характера. Так, часть метаболитов разрушается под воздействием температуры и других физических и химических агентов, другая часть вымывается из почвы со стоком воды. Содействуют распаду метаболитов и морозы. Кроме того, в зимний период пауза в жизнедеятельности организмов снижает концентрацию метаболитов.
Биогенная миграция атомов указывает на существование определенного направления, в котором должен идти эволюционный процесс в биосфере. Палеонтологическая летопись имеет характер не хаотического изменения, а явления определенного, развертывающегося все время в одну и ту же сторону. В ходе эволюции видов происходили изменения биогенной миграции элементов, связанные с захватом в это время новых областей земной коры, новых пространств для жизни.
Впервые в истории Земли биогенная миграция, вызванная техникой, начала преобладать по своему значению над биогенной миграцией, производимой массой живого вещества. При этом изменились биогенные миграции для всех элементов. Этот процесс, совершающийся чрезвычайно быстро, в геологически ничтожное время изменил лик Земли до неузнаваемости.
В охвате геохимической динамики жизни планеты и заключается сущность учения о биосфере. На исследование этого нацелены науки, составляющие особый класс фундаментальных наук — почвоведение, биогеоценология, геохимия ландшафтов, биогеохимия, радиационная биогеоценология, гелиобиология и другие. Проблема “Биосфера и человечество” оказывается в центре биосферологии как теоретической концепции о становлении человечества — мощной геологической силы и об интегральных геохимических эффектах глобальных акций человечества.
За последнее время в разработке общебиосферной концепции резко обозначились четыре ракурса. Это, во–первых, энергичное развитие генетики (особенно фенетики и генетики природных популяций организмов), во–вторых, повышенный интерес к проблеме прижизненных и посмертных метаболитов организмов, их судьбе, типам и механизмам их разложения и ресинтеза (почвообразование, гумусообразование и глинообразование), в-третьих, фотосинтез как пусковой механизм энергетики биосферы и, наконец, в-четвертых, анализ роли деятельности человека в биосфере. Совокупность этих ракурсов дает представление, хотя еще и недостаточно полное, о темпах и типах отбора биогеохимических процессов в биосфере. Создается впечатление, что формы жизни в своей организации задают и формы “смерти” и, следовательно, типы почвообразования и биогеохимические циклы, уводящие исходные организационные структуры жизни в интегральную организованность биосферы. Иными словами, типы “смертей”, или распадов,
Таким образом, мы приходим к выводу, что понять почвообразование вне биосферного ракурса видения нельзя. Почвы — порождение биосферы, точнее витасферы, а их разнообразие в природе, их мозаика заданы структурой и работой живого вещества (сообществ организмов) в конкретных биогеоценозах.
Глава вторая. Биосферно-биогеоценологические предпосылки сельского хозяйствования в будущем
Природа — это материал для хозяйства всего человека и зеркало пути каждого из нас к истине'. Стоит только хорошо задуматься о своем пути и потом из себя поглядеть на природу, как там непременно увидишь переживание своих собственных мыслей и чувств.
Главные понятия в сельскохозяйственной науке — это плодородие почвы, урожайность культур, кормовые ресурсы и т. д. В них отчетливо выражен практический интерес к сельскому хозяйству как источнику продовольствия и сырья для производства необходимых человечеству предметов.
Эти понятия, однако, нуждаются в строгом определении, основанном на естественнонаучной Концепции “Биосфера и человечество”, а не на антропоцентрической методологии, носящей глубоко потребительский характер и призывающей, По существу, к неограниченному и нерациональному использованию производительных сил земли. Даже само понятие “сельское хозяйство” (от слова “хозяин”, “господарь”) некорректно. Мы должны говорить скорее о “сельском хозяйствовании” как о процессе управления, оптимизации и планирования биопродуктивности.
Теоретической основой учения о биопродуктивности ландшафтов стала биогеоценология, созданная в нашей стране В. Н. Сукачевым. Биогеоценология — это естественноисторическая дисциплина, изучающая закономерности формирования и эволюции элементарных структур витасферы — биогеоценозов, то есть конкретных лугов, лесов, тундр и т. д. В условиях разной ландшафтной обстановки формируются различные биогеоценозы — ельники, сосняки, злаково–разнотравные степи, осоковые или сфагновые болота и так далее.
Единство биогеоценотической системы определяется круговоротом веществ между твердой (почва), жидкой (природные воды, транспирация) и газообразной (воздух) фазами. Один и тот же атом под влиянием живого вещества неоднократно бывает во всех трех фазах. Круговорот веществ в природе напоминает банковский оборот средств. Чем он интенсивнее, тем устойчивее система биогеоценоза, тем выше “процент с оборота” в доход человечества. Биопродукция — это и есть тот “процент с оборота”, на который мы можем позволить себе жить, не затрагивая “основного капитала”, не подрывая общую производительность Земли. Проблема хозяйственной биопродуктивности подразумевает активный подход к биогеоценозам как к управляемым системам на основе комплексного их изучения и рационального использования, ремонта и воспроизводства.
Мы уже говорили, какую роль в биосфере играет живое вещество и его масса. Однако понятие “масса живого вещества” имеет лишь общее значение. Оно показывает нам предельное количественное выражение жизни на Земле в каждую конкретную единицу времени. Это, попросту говоря, статический момент. Если же мы введем в рассмотрение скорость размножения различных организмов, то мы получим представление о динамическом процессе, оценка и исследование которого составляют главную цель науки о биопродуктивности и, в частности, о биологических (кормовых и пищевых) ресурсах человечества. Поскольку основные кормовые и пищевые ресурсы человечества связаны в основном с травянистыми формациями, полный цикл развития которых укладывается в 1—2 года, можно считать за единицу измерения воспроизводства биопродуктивного ресурса человечества (кормового и пищевого) астрономическую единицу времени, равную одному году. Другими словами, скорость оборачиваемости капитала, то есть биологического ресурса, может быть выражена количеством органического вещества и метаболитов организмов, продуцируемых за один год. Однако жизненный цикл многих видов организмов на планете не укладывается в рамки одного года. Каким образом оценить их вклад в общую биопродуктивность? Для этого надо число реальных поколений организмов выразить в годичном исчислении. Для древесных растений, млекопитающих и ряда других организмов величина их годичной биопродуктивности будет значительно меньше их биомассы. Для микроорганизмов и многих беспозвоночных, наоборот, эта величина во много раз больше.