Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Буферность почвы имеет исключительное значение для благополучия связанных с ней организмов. По мнению некоторых ученых, она сыграла весьма важную роль в процветании покрытосемянных растений, наиболее продвинутых в эволюционном отношении.

Перечисленные основные свойства почвы делают ее сложноорганизованной функционально-динамической системой, способной успешно осуществлять многочисленные экологические функции, рассмотренные ранее, среди которых особое место занимает почвенное плодородие,зависящее от совокупности свойств и взаимодействия функций почвы.

Глава V. Извечные почвообразователи

Как известно, В.В. Докучаев выделял пять факторов почвообразования: почвообразующие породы, живые и отмершие организмы, климат, возраст страны и рельеф. В современном почвоведении добавляются еще антропогенный и другие факторы.

Рассмотрим вклад основных факторов в формирование почвенного профиля. Проблема эта для почвоведения давняя и в то же время вечно молодая, ибо до сих пор не утихает спор, какой фактор для почвы главнее и как вообще она меняется в зависимости от изменения окружающей среды. Еще несколько десятилетий назад ведущим назывался климат. Считалось, что он чуть ли не единственный определяет границы природных и почвенных зон. При этом полагалось, что каждой зоне соответствует свой единый зональный тип почвы, для которого предполагалась однотипность хозяйственного использования на всей территории его распространения.

Концепция зонального типа почв сыграла определенную положительную роль, но позднее претерпела существенную трансформацию. Первыми возмутителями спокойствия оказались почвоведы, изучавшие почвенный покров бескрайних просторов Сибири: Н.А. Ногина, К.А. Уфимцева, О.В. Макеев, Е.М. Наумов, Н.А. Караваева, И.М. Гаджиев, В.М. Корсунов и др. Они вскрыли принципиально большее разнообразие почвенного покрова лесной зоны и выделили в ней новые генетические типы почв. Почвоведам стало легче дышать, а работа пошла с большим интересом, энтузиазмом и с большей отдачей. Исчезла необходимость считать все почвы лесной зоны подзолистыми, в том числе те, в которых не было осветленного горизонта. Ведь раньше даже если специалист, выкопавший разрез на водоразделе в сибирском хвойном лесу, не обнаруживал под лесной подстилкой горизонта А ₂, он все равно был вынужден с неизбежной методичностью и обреченностью нарекать почву подзолистой. Того требовала классификация. Правда, если в профиле отсутствовал обособленный осветленный горизонт А ₂, а имелись лишь отдельные белесоватые пятна, то почву разрешалось относить к особой группе — слабоподзолистых. Ну а если даже и пятнышек осветления не обнаруживалось, то почва получала загадочное название «скрытоподзолистая».

Наряду с концепцией строгой зональности были и крайние суждения, в которых вообще отрицалась объективность существования природных и почвенных зон.

С течением времени острота дискуссии спала — зоны сохранились и на картах, и в научных трудах, но сильно обогатились новыми типами почв. Увеличилось и число учитываемых факторов почвообразования.

В результате родилась новая научная концепция — множественности зональных типов почв и факторов почвообразования. Некоторые положения данной концепции рассматриваются ниже.

Климат и почвы

Жаркий летний день накалил землю, обжег раскидистые кроны деревьев, упрятал в тень все живое. Природа, утомленная борьбой со зноем, ждала спасительного дождя, пребывая почти без движения. Но упали первые капли, прошел живительный ливень, и все вокруг ожило, наполнилось щебетанием птиц, хлопотливой работой муравьев и насекомых. Каждый из нас не раз был свидетелем подобного метаморфоза природы. А короткие сумрачные дни поздней осени и зима с ее вьюгами, трескучими морозами? Как они не похожи на весеннее или летнее погожее время. Сколько динамики, непрерывных перемен вносит в жизнь природы и почв климат Земли! Поэтому уже на заре возникновения почвенной науки уделялось большое внимание влиянию климата на почвы.

Еще в классических работах В.В. Докучаева климат рассматривался как один из важнейших факторов пространственной и временной динамики почв, которая объяснялась сильной изменчивостью климата и постоянным взаимодействием почв с его основными компонентами — теплом и влагой.

Изменчивость климата вызвана несколькими причинами. Главная из них — шарообразность поверхности нашей планеты, в связи с чем солнечные лучи падают на нее в различных широтах под разным углом, принося с собой неодинаковое количество тепла. В результате с севера на юг отчетливо выделяется несколько различных климатических поясов. Соответственно климатическим поясам (в первую очередь в пределах равнинных территорий) обособляются природные зоны, характеризующиеся особой растительностью, животным миром, почвами, грунтовыми водами.

Характер изменения почв по зонам удобнее всего проследить на примере Русской равнины, которая раскинулась от берегов Северного Ледовитого океана до теплого Черного моря.

В наиболее северных районах Русской равнины господствуют в основном тундровые ландшафты. Солнечные лучи здесь как бы скользят вдоль земной поверхности, слабо согревая охлажденную землю. Растительность и постоянно обитающие в тундре животные малочисленны и бедны по видовому составу. Почвы не обеспечены элементами питания, так как почвообразовательный процесс малоактивен и незначительно преобразует исходный материнский субстрат.

При недостатке солнечной энергии выветривание горных пород идет слабо, в связи с чем в почвах, как правило, мало содержится тонкодисперсного материала, обеспечивающего поглощение и сохранение в доступной для растений форме элементов питания. Поэтому многие растения испытывают голодание, что, в свою очередь, приводит к нарушению нормального обмена веществ у травоядных животных, питающихся неполноценной пищей.

Бедность тундровых почв вызвана не только малой активностью почвообразовательного процесса. Другая причина заключается в частой переувлажненности почвенно-грунтовой толщи из-за незначительного испарения выпадающих осадков, что опять-таки связано с недостатком тепла. В результате многие почвы тундры перенасыщены водой, холодные. В таких почвах очень медленно идут процессы передвижения растворов и извлечения из минералов различных химических элементов, за исключением железа, марганца и некоторых других.

Своеобразие почв тундры, конечно, не объясняется только названными причинами. Не менее важное значение имеет и история развития тундры. Тундра — одна из наиболее молодых природных зон на Земле. Долгое время поверхность здесь была покрыта мощным ледяным чехлом, который растаял лишь около 10 тыс. лет назад, т. е. совсем недавно по геологической шкале времени. Поэтому рельеф тундры очень молодой, реки мало углубили свое русло и плохо дренируют окружающую местность, что способствует ее заболачиванию и переувлажнению. К аналогичным последствиям приводит и наличие в большей части тундры горизонта вечной мерзлоты, которая, по мнению некоторых исследователей, сохранилась еще со времени последнего оледенения.

Совершая путешествие к югу от суровых, но неповторимых по своеобразию и красоте тундровых ландшафтов, мы постепенно вступаем в царство тайги, которая некогда была дремучей и непроходимой.

Количество осадков в тайге по сравнению с тундрой значительно увеличивается, достигая на юго-западе 600–700 мм в год, но одновременно снижается заболоченность территории, так как благодаря большому количеству тепла испарение выпавших осадков заметно возрастает. И кроме того, большая по сравнению с тундрой зрелость и пересеченность рельефа благоприятствуют стоку избыточных вод в ручьи, озера и реки. Улучшение природных условий, и в первую очередь климатической обстановки, приводит к ярко выраженному преобразованию ландшафта, резкому возрастанию биомассы растительных сообществ, значительному увеличению видов растений и животных, отчетливому усилению почвообразовательного процесса.

Почвы тайги имеют хорошо развитый профиль. В наиболее типичных из них выделяются: хорошо выраженный горизонт лесной подстилки мощностью около 5 см, белесый подзолистый горизонт мощностью 10–20 см, переходный горизонт, серия бурых горизонтов с хорошо выраженной структурой, постепенно переходящих на глубине около 2–3 м в материнскую породу.

Плодородие подзолистых почв, так же как и тундровых, невелико, но причины здесь существенно иные. Значительная напряженность почвообразовательного процесса в тайге в силу более благоприятных биоклиматических условий способствовала сильному преобразованию материнского субстрата, разрушению и изменению минералов, вовлечению огромного количества растворенных химических соединений в биологический круговорот, выносу органического вещества, химических элементов и тонкодисперсного глинистого вещества за пределы почвенного профиля. Поэтому для увеличения плодородия распаханных подзолистых почв тайги требуются внесение органических удобрений, травосеяние и строгое соблюдение правил передовой агротехники. Предстоит еще большая работа по окультуриванию таежных почв, сельскохозяйственное использование которых во многих районах недостаточно эффективно.