Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Никитин Евгений Дмитриевич

Можно еще много говорить о тесной зависимости гидрологических особенностей территории от строения и динамики ее литогенной основы, но ограниченный объем книги не позволяет это сделать. Поэтому отметим лишь весьма важный аспект проблемы — явную недооценку негативных последствий антропогенных изменений литосферы, связанных с добычей полезных ископаемых, с закачкой воды в скважины и др. Так, замечено, что при нерегламентированном нагнетании воды в скважины на большую глубину в горизонты, где находятся рассолы, могут происходить местные замлетрясения (Львович, 1986).

Важное значение литосферы в жизни воздушной оболочкисостоит в том, что она пополняет ее газообразными соединениями, особенно во время извержения вулканов, передает тепловую энергию недр,

влияет на динамику воздушных масс при их взаимодействии с поверхностью Земли, является фактором эволюции атмосферы.

И конечно, огромный интерес представляет роль литосферы в формировании и жизни почв. Основной материал по данной проблеме систематизирован в специальном учебном пособии Е.М. Самойловой «Почвообразующие породы» (1992). Здесь же мы отметим, что по отношению к почве литосфера (прежде всего поверхностный слой земной коры) выступает как универсальный фактор почвообразования, основной источник вещества почв, фактор их эколого-генетического разнообразия, регулятор механической и химической денудации почвенного профиля. Следует также обратить внимание на трудный путь признания почвоведами тесных родственных уз почвы с материнскими породами.

На протяжении развития почвоведения как науки наблюдалась прямо-таки парадоксальная ситуация. Суть парадокса — в шараханье из одной крайности в другую без видимых на то оснований. Вначале отношение почвоведов к материнским почвообразующим породам было более чем уважительным, а агрогеологическая школа почвоведов фактически только с ними и связывала пространственное разнообразие почв. Затем произошла корректировка чрезмерной привязанности агрогеологов к породе, закончившаяся перегибом в другую сторону — признанием в качестве главного почвообразователя другого фактора — климата (климатическое почвоведение) и почти полным забвением роли геологического фактора. К настоящему времени благодаря работам А.А. Роде, В.В. Пономаревой, В.А. Ковды, В.О. Таргульяна, М.А. Глазовской, Г.В. Добровольского, В.М. Фридланда, В.Д. Тонконогова, Б.П. Градусова, П.Н. Чижикова, Ф.Р. Зайдельмана, Л.О. Карпачевского, С.В. Зонна и других почвоведов положение в столь важном деле, как признание значимости вклада материнской породы в формирование основного разнообразия почв, в значительной мере выправлено.

Завершая краткий обзор основных экологических функций литосферы, отметим ее колоссальную общебиосферную и планетарную роль. Ведь каменная оболочка является фундаментом биосферы, источником материала и энергии для глобальных круговоротов, фактором эволюции и существования живых организмов, узловым структурно-динамическим компонентом планеты. В сформулированном А.Б. Роновым геохимическом принципе сохранения жизни отражена теснейшая зависимость живого от динамики литосферы и геологической активности планеты в целом:

«Жизнь на Земле и других планетах, при прочих равных условиях, возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью. С энергетической смертью планет неизбежно должна прекратиться и жизнь» (1980, с. 78).

Функции мира живых организмов

Мир живого… Фактически все, что сейчас существует и происходит на земном шаре, в той или иной мере прямо или опосредованно связано с деятельностью организмов, их прошлой и современной жизнью. По-настоящему вклад биомира в развитие биосферы оценил В.И. Вернадский (1987), им же было успешно использовано понятие биогеохимических функций живого вещества. Первейшее значение Владимир Иванович придавал участию организмов в формировании химического состава приповерхностных геосфер, особенно нижней части воздушной оболочки — тропосферы. Так, он подчеркивал, что тропосфера не есть астрономическое явление, а есть планетное явление, созданное живым веществом. Все основные газы тропосферы и более высоких слоев атмосферы — N ₂, O ₂, H ₂S, СН ₄… и их количественные соотношения — результат суммарного действия живого вещества.

Исследования последних десятилетий доказывают

справедливость основных установок В.И. Вернадского и, более того, дают нам основания идти дальше и утверждать, что, по существу, ничто на Земле не минует влияния живого. Даже процессы, идущие в недрах планеты — за пределами земной коры, связаны с биомиром, так как они подпитываются энергией, освобождающейся при погребении в глубокие слои биогенных продуктов. Перечислим основные экологические функции живых организмов.

Весьма очевидны по своей важности атмосферные и гидросферные функции биомира,который осуществляет биогенизацию и регулирование состава водной и воздушной оболочек, заметно воздействует на динамику нижних слоев воздуха, участвует в перераспределении и трансформации атмосферных осадков и регулировании поверхностного и речного стока. Значимость данной группы функций покажем на следующем примере.

Атмосферные осадки… Многие из нас, слушая метеопредсказания о выпадающих на почву осадках, полагают, что Земля получила столько влаги, сколько пролилось дождя. Увы или, напротив, к счастью, дело обстоит намного сложнее, а потому интереснее. Во-первых, целительную дождевую воду старательно ждут биоперехватчики в лице трав, деревьев и кустарников. Первые порции дождя, особенно в засушливые дни, жадно поглощаются листовой поверхностью. Далее вступают травянистые стебли и деревянистые стволы, растительный опад и напочвенная подстилка, которые также стремятся зарядиться влагой. В результате, если дождь небольшой, самой почве мало что останется. Растительность выполнит функцию перераспределителя атмосферных осадков. Например, лесной полог задерживает до 30 % всех выпадающих на него осадков.

Но растительный покров не только активно перераспределяет, но и существенно трансформирует химический состав атмосферных осадков. Так, исследованиями Л.B. Медведева, Т.Е. Шитиковой, В.А. Алексеенко (1986), выполненными в южной тайге на Валдае, показано, что воды, стекающие с крон и стволов деревьев, значительно отличаются от исходных осадков, падающих на древостой. С одной стороны, эти воды обогащаются многими химическими компонентами. В них возрастает содержание калия, органического углерода и т. д. Причем рост этот различен — в 3-20 раз в кроновых водах и в 5-60 раз — в стволовых. С другой стороны, из осадков, падающих на лес, древостой извлекает недостающие ему элементы — в наибольшей степени азот, а также натрий и хлор. Исследователи приходят к выводу: «Вымывание десятков кг/га*год органических соединений придает кроновым и стволовым водам качественно новые свойства химически и биологически активных растворов, включающихся в процессы биорегуляции, почвообразования и геохимического транспорта веществ. Не менее важно химическое взаимодействие леса и осадков и для самого древостоя. Поглощение из осадков необходимых элементов питания и выделение с помощью омывающих осадков ряда элементов, в том числе избыточных и вредных продуктов обмена веществ, являются одним из важнейших механизмов саморегуляции леса, в частности его пищевого режима» (Медведев и др., 1986, с. 52).

Педосферные и литосферные функции живых организмовпроявляются в том, что организмы являются ведущим фактором почвообразования и постоянно подзаряжают почвенное плодородие, оказываются агентом биохимического выветривания и преобразования пород и минералов, служат материальным источником для формирования органогенных полезных ископаемых. Отличительная особенность данных функций — теснейшая связь с жизнью почв, потому их конкретные проявления разумнее рассмотреть в следующей главе настоящей книги.

Общебиосферные и планетарные функции биомиравыражаются в том, что живые организмы — это решающий фактор возникновения и сохранения развитой биосферы, основной механизм перевода материи в особое активное состояние, порождающее ошеломляющее разнообразие ее форм. Кроме того, биомир формирует энергетический банк планеты, стимулирует динамику геосфер и их компонентов и поддерживает полноценную жизнь на Земле. Из всего перечисленного поясним вклад живых организмов в возникновение и сохранение развитой, весьма сложноорганизованной биосферы.