Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Никитин Евгений Дмитриевич

Другая функция, заслуживающая внимания, — участие почвы в формировании и регулировании влагооборота атмосферы. Во многом благодаря задержанию почвенным покровом атмосферных осадков становится возможным их испарение и повторное выпадение на землю. Хотя осадки, образующиеся за счет испарения с суши, незначительны (основное влагопоступление идет с океана), роль их велика. От них во многом зависит относительная влажность воздуха, заметно влияющая на общее количество осадков. Например, при относительной влажности ниже 40 % осадки малы, но они быстро увеличиваются при повышении влажности воздуха до 50–55 % и более.

Осадки за счет местных источников влаги могут оказаться спасительными в период летних засух.

Таким образом, благодаря почве не только увеличивается общее количество водяного пара в атмосфере, но и происходит выравнивание процесса снабжения водой природных ландшафтов. Это особенно важно для неустойчивых растительных сообществ, к которым, в частности, относятся реликтовые леса в засушливых регионах.

Человеческая деятельность, повсюду преобразующая лик Земли, заметно изменила и влияние почвы на влагооборот в атмосфере. Сведение лесов и широкая распашка земель, вызывавшие усиление поверхностного стока, заметно ослабили водорегулирующую способность почв, что привело к снижению общей увлажненности многих районов земного шара и нарушению водного баланса. Чаще стали наблюдаться экстремальные явления — засухи, наводнения и др.

Снижение устойчивости современного климата требует самого пристального к себе внимания. М.И. Будыко (1977) отмечает, что если солнечная постоянная снизится на 4 %, то по всей Земле может распространиться снежный и ледяной покров. При увеличении солнечной постоянной на 2 % будет происходить таяние льдов, что чревато серьезными глобальными последствиями. Необходимы тщательное изучение всех причин возможного нарушения современного климата и учет всех факторов, от которых он зависит, в том числе и климатообразующей роли почв.

Почва является также источником поступления твердого вещества и микроорганизмов в атмосферу. Основным механизмом попадания пылеватого материала в воздушную оболочку оказывается дефляция — развевание почв под действием сильных порывов ветра. Особенно большие массы вещества поднимаются в атмосферу во время бурь. Страдают прежде всего почвы, не защищенные растительным покровом. Одна из наиболее сильных бурь смела с Великих Равнин США около 300 млн т почвенного мелкозема, в результате чего пострадало примерно 4 млн га земель. Дальность переноса попавших в атмосферу частиц зависит от их размеров и мощности воздушного потока. Наиболее мелкие из них могут облетать вокруг земного шара.

Находящееся в атмосфере пылеватое вещество оказывает разнообразное воздействие на процессы, в ней происходящие. Некоторые эффекты имеют положительный характер. Так, мелкие твердые частицы служат центрами конденсации паров влаги и способствуют выпадению дождей. В жарких районах запыленность атмосферы снижает поступление солнечного тепла к поверхности Земли, уменьшая тем самым ее перегрев.

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.