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.
Экологические функции биосферы и почвы
Все изложенное выше неоспоримо свидетельствует о том, что мы имеем дело с проявлением фундаментального закона бытия — закона полифункциональности систем существующего мира, эффективно работающего в биосфере и ее составляющих: гидросфере, тропосфере, почвенной оболочке и др. Особенно разнообразны явления полифункциональности в почве, которая является центром пересечения взаимосвязей различных геосфер, центром, без успешной работы которого невозможна согласованная, скоординированная деятельность важнейших органов биосферы и составляющих ее биогеоценозов. В этой связи необходимо в полной мере учитывать фундаменальность, многообразие и тесную взаимозависимость функций биосферы в целом.
Среди этих функций при взаимодействии биосферы с внешними косными оболочками выделяются блокировка жесткого космического излучения, диспергация и трансформация метеоритного вещества, резкое снижение метеоритной бомбардировки поверхности планеты, ограничение отдачи земного вещества в космическое пространство. При взаимодействии с косными внутриземными оболочками биосфера участвует в процессе их снабжения сложноорганизованным веществом, в энергетической подзарядке внутриземных геосфер, а также в трансформации эндогенного вещества Земли. И конечно, особую значимость в этих явлениях имеет почвенный покров планеты. Биосфера выступает как жизнепригодная среда обитания, является одним из факторов эволюции цивилизации и источником материальных ресурсов для техногенеза, оказывается условием гармоничного развития людей.
Необходимо обратить внимание на недостаточную разработанность соотношения биосферных и ноосферных процессов и на упрощенное понимание известного выражения В.И. Вернадского о «переходе биосферы в ноосферу», которое, по Вернадскому, отнюдь не означает потерю биосферой ее качественной определенности и замену ее другой антропогенной оболочкой, как это звучит в высказываниях некоторых исследователей. Значительно чаще В.И. Вернадский говорил о ноосфере как об особом состоянии биосферы, сохранение которой он считал важнейшим условием благополучия земной цивилизации. В его трудах, по существу, шла речь об изменении характера отношения человека к природе, о необходимости перевода его на разумные научные основы. Поэтому корректнее говорить о гармонизации взаимодействий в системе «биосфера-ноосфера» или в системе «общество-природа».
Как уже говорилось, современные исследования и расчеты показывают, что если общество разрушит естественную среду своего обитания — биосферу — и заменит ее искусственной, то оно будет вынуждено тратить львиную долю энергии на поддержание необходимых условий своего существования. Биосфера же обеспечивает человека условиями и средствами существования бесплатно.
Сохранение биосферы Земли и ее экологических функций — важнейшая стратегическая задача человечества, поскольку без данной сложнейшей интегральной оболочки немыслимы не только высшие формы жизни, но и благополучие всей планеты. Ведь по отношению к планете в целом биосфера и ее составляющие, особенно почва и биомир, выполняют роль связующего звена, объединяющего различные геосферы, обеспечивающего устойчивость планеты в ее взаимодействии с космосом и являющегося условием прогрессивной эволюции Земли.
Необходимо со всей определенностью подчеркнуть, что сохранение биосферы, формировавшейся многие миллионы лет, — самая важная на сегодня задача, требующая незамедлительных скоординированных деяний всего человечества. Одной из важнейших предпосылок успешного решения данной проблемы является дальнейшая разработка учения об экологических функциях биосферы и ее компонентов, основы которого в общедоступной форме изложены в данной книге.
Глава IV. Почва — удивительное изобретение природы
Мысль, высказанная мудрецами еще в древности — «удивительное рядом с нами», — в полной мере относится к предмету нашего исследования — почве с ее исключительным обилием тесно взаимодействующих экологических функций. В последнее время все большему числу ученых становится ясным, что полученные знания о своеобразии почвы как особой природной системы необходимо сделать всеобщим достоянием. Естественно, для этого архиважным оказывается общедоступное изложение на научной основе современных представлений о различных сторонах жизни почвы в целом.
О своеобразии почвообразования
Как же появляется почва? Благодаря чему из безжизненных каменных глыб образуется плодородный слой, на котором произрастают сотни тысяч видов растений и в котором обитают многочисленные живые существа?
Впервые научный ответ на этот вопрос дал основоположник почвоведения выдающийся естествоиспытатель В.В. Докучаев, который рассматривал почву как результат взаимодействия исходных горных пород, климата, растительности и других почвообразователей.
Говоря о своеобразии почвообразования, важно подчеркнуть, что оно представляет собой сложное переплетение весьма различных по своей природе процессов. Здесь и тончайшие биохимические реакции, и физическое разрушение материнских пород под действием колебаний температуры, и стадийные трансформации минералов, и образование почвенных агрегатов и их разрушение, и многое, многое другое.
В.И. Вернадский отнес почву к специфическим биокосным телам природы, наиболее существенная особенность образования которых — равноправное взаимодействие живой и косной материи.
Интересны в данном отношении работы В.Р. Волобуева, объясняющего разнообразие почвообразования на земном шаре определенным сочетанием органо-минеральных реакций, характерных для собственно почвообразовательного процесса.
Исключительная сложность почвообразования выражается во многом. Прежде всего — в наличии большого числа противоположно направленных процессов, одновременно участвующих в формировании тех или иных свойств почвы. Так, М.А. Глазовская (1972) выделяет такие пары диаметрально противоположных процессов: поглощение живыми организмами элементов из почвы и выделение ими в почвенный раствор различных соединений, разложение органических остатков и образование гумуса, разрушение первичных минералов и создание вторичных и др.
«Противоречивость» почвообразования выражается также в разной длительности процессов, ответственных за формирование отдельных свойств почвы. Такие процессы имеют, по выражению В.О. Тургульяна и И.А. Соколова, разные характерные времена — сроки, необходимые для возникновения зрелого признака или свойства почвы. Причем различия времен весьма значительны. Так, почвенные растворы претерпевают существенные изменения очень быстро — в течение месяцев, а иногда и дней; горизонт растительного опада и подстилки образуется или видоизменяется также довольно скоро — за несколько лет или десятилетий. Зрелый минералогический профиль почв формируется обычно десятки и сотни тысяч лет, а выветривание наиболее устойчивых минералов, таких, как кварц, циркон, рутил, может длиться миллион лет.
