4 Экологические функции почвенного покрова Понятие о

4. Экологические функции почвенного покрова

Понятие о педосфере как синониме почвенного покрова земного шара приводит в своем «курсе почвоведения» 1927 г. профессор С. А. Захаров. «Почвенный покров земного шара, или педосфера, представляет тонкую оболочку облекающую литосферу, или «твердь земную» , на границе соприкосновения последней с воздушной оболочкой, или атмосферой, водной оболочкой – гидросферой - и биосферой, в которой сосредоточена жизнь земных организмов» .

В отличие от других геосфер, обладающих большой мощностью (толщиной), измеряемой десятками и сотнями километров, педосфера представляет собой тончайшую оболочку, буквально пленку на поверхности земной суши толщиной всего один–два метра. Поэтому педосферу образно называют кожей Земли (Geoderma). Несмотря на эту ничтожную толщину, педосфера играет незаменимую экологическую роль в функционировании биосферы, а следовательно и в жизни человека.

Образование растительного покрова и почвы имело огромные планетарные следствия. 1. Возникли и стали приобретать все большее значение и распространение сложные биологические круговороты веществ вне гидросферы, поэтому резко увеличилась скорость миграции различных элементов в пределах суши. Резко возросло общее воздействие живого вещества на процессы разрушения горных пород литосферы, на подвижность химических элементов и их соединений. Суша перестала быть областью господства окислительных обстановок и нейтральных или щелочных сред. На ней появились местами благодаря обилию разлагающейся органики и восстановительные условия, и очень кислые среды. Именно с этого времени, т. е. с карбона, на суше стала формироваться контрастность геохимических сред, характерная для современной эпохи.

. 2 Возникновение растительного и почвенного покрова суши вызвало возникновение универсального естественного экрана (геохимического барьера), удерживающего в пределах суши разнообразные химические элементы, необходимые для живых организмов, такие, как азот, фосфор, калий и ряд других. Эти элементы стали в меньшем количестве поступать в Мировой океан, что повлекло за собой уменьшение массы морских организмов. 3. Возниконовение растительного и почвенного покрова на суше способствовало противодействию эрозионной деятельности ветра, дождя и текучих наземных вод. Атмосферные осадки превратились из силы, препятствующей накоплению рыхлых продуктов выветривания горных пород, в силу, способствующую их формированию и сохранению. Поэтому именно с карбона известны латеритные коры выветривания.

Почвенный покров Жизнеобеспечивающие Геосферные Антропосферные (сельскохозяйственные) Среда обитания Гидросферные Аккумулятор и источник вещества и энергии Атмосферные Связующее звено биологического и геологического круговоротов Защитный барьер Фактор биологической эволюции Литосферные

В группе гидросферных функций почв различают: 1) трансформация почвой поверхностных вод в процессе их превращения в грунтовые; 2) участие почвы в формировании речного стока и влияние ее на биопродуктивность водоемов за счет приносимых почвенных соединений; 3) работа почвы в качестве сорбционного барьера, защищающего акватории от загрязнений и др.

Группа атмосферных функций почв включает в себя: 1) поглощение и отражение почвой солнечной радиации; 2) регулирование влагооборота атмосферы; 3) поставку в воздушную оболочку твердого вещества и микроорганизмов; 4) поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространство, 5) регулирование газового режима атмосферы.

Значительное воздействие почвы на состав атмосферы обусловлено целым рядом факторов, среди которых целесообразно прежде всего отметить следующие. 1. Положение почвы на стыке с атмосферой и ее пористость (количество пор в ней составляет 10 -60% объема). Благодаря этим факторам а также активному выделению газов почвенной биотой газообмен между атмосферным воздухом и почвой совершается весьма интенсивно. 2. Сильное различие состава газовой фазы почвенного покрова и атмосферы. По составу почвенный воздух отличается от атмосферного в десятки и сотни раз, несмотря на интенсивный газоообмен между ними. Это связано с тем, что и потребление и продуцирование газов почвой осуществляются весьма быстро благодаря интенсивной деятельности почвенной биоты.

Газы Содержание в почвенном воздухе N 2 68 -73 H 2 S 2 -10 -7 O 2 5 -21 CO 3 (2 -25000)-10 -7 СO 2 0, 1 -20 CH 3 SH 3 -10 -7 СО (l-8)-10 -6 (CHs)2 S 10 -6 H 2 (1 -8)-10 -6 CH 3 SCH 3 (1 -12)-10 -7 N 2 O (2 -40)-10 -5 NO (l-10)-10 -4 Углеводороды: NO 2 (2 -4)-10 -6 СН 4 (1 -8) -10 -7 SO 2 З-10 -7 С 2 -С 20 (1 -35)-10 -6

При оценке влияния почвы на состав приземного слоя атмосферы необходимо учитывать также существенные различия газовой фазы почв разных ландшафтных зон Земли. Это, в частности, отчетливо прослеживается на примере СО 2. Торфяно-глеевые почвы тундры выделяют около 0, 4 т/га СО 2 в год, подзолистые хвойных лесов - 3, 530 т/га, бурые и лесные широколиственных лесов - 20 -60 т/га, степные черноземы - 40 -70 т/га, ферраллитные субтропиков и тропиков – 50 -90 т/га.

Таким образом, почвенный покров Земли служит одним из важных регуляторов газового состава воздушной оболочки и показателем этого является как выделение почвой многочисленных газов в атмосферу, так и не менее эффективное поглощение их почвой. Следует особо отметить, что почва поглощает газы не только из надземной атмосферы, но и газы, выделяющиеся из недр Земли (из подземной атмосферы).

Работы микробиологов показали, что в почве распространена микрофлора, которая способна окислять как жидкие так и газообразные углеводороды. Причем повышенные концентрации бактерий, окисляющих углеводороды, были обнаружены в почве над залежами нефти и газа. В то же время в приземном воздухе этих районов до вскрытия месторождений углеводороды отсутствовали, что свидетельствует об эффективности работы так называемого бактериального фильтра. Там, где в районе промыслов уничтожается почвенный слой, а вместе с ним и защитный бактериальный фильтр, содержание углеводородов в приземном воздухе достигает десятых долей, а иногда и нескольких процентов.

Таким образом, можно констатировать, что газорегуляторная функция почвы во всех ее проявлениях в значительной степени поддерживает атмосферу в определенном режиме, который сформировался в ходе длительной эволюции газовой оболочки Земли.

Литосферные функции почв включают в себя: 1) биогеохимическое преобразование верхних слоев литосферы главным образом в результате почвообразовательного процесса; 2) роль почвы как источника вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемых; 3) вклад почвы в защиту литосферы от чрезмерной эрозии, в обеспечение ее нормального развития; 4) передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие слои литосферы

Значение почвы в агроэкосистемах состоит в следующем: 1) Почва представляет собой жизненное пространство, обеспечивающее обитание живых организмов. 2) Почва является механической опорой произрастающей на ней растительности. 3) Незаменима роль почвы как хранителя семян. Способность почвы хранить семена в течение нескольких лет без потери всхожести объясняется наличием веществ, тормозящих прорастание семян. Тем самым в природе поддерживается способность к обновлению растительных популяций. 4) Почва аккумулирует необходимые для жизнедеятельности населяющих ее организмов, в том числе первичных продуцентов, воду, питательные и энергетические вещества, что в значительной степени определяет ее плодородие.

5) Почва — своеобразный склад ферментов. В ней находятся все известные в живых организмах ферменты, в том числе определяющие почвенное плодородие и ее «здоровье» — пероксидазы, нитрогеназы, нитратредуктаза, каталаза и др. Работа этих ферментов определяет азотный режим почвы, доступность элементов питания, а также способность почвы к детоксикации различных поллютантов. 6) Почва регулирует гидротермический режим, что позволяет населяющим ее организмам сохранять свою жизнедеятельность при экстремальных значениях температуры и влажности вне почвенного покрова. 7) Почва выполняет санитарную функцию. Высокая самоочищающая способность почвы за счет обитающей в ней биоты обеспечивает обезвреживание многих патогенов и токсикантов, что положительно влияет на качество сельскохозяйственной продукции, состояние окружающей природной среды.

8) Почве присуща информационная функция. Агрономам известно, например, что переход весной температуры почвы через +5 °С стимулирует активизацию (увеличение подвижности) азота, фосфора, калия, т. е. указанный предел температуры служит «сигналом» к началу потребления питательных элементов в связи с наступлением вегетационного периода. От особенностей почвенного покрова зависят «поспевание почвы» , продолжительность вегетационного периода в различных экологических условиях. Почва выступает в качестве биохимического барьера. Способность поглощать различные соединения, в том числе токсичные, позволяет ей выполнять роль химического санитара окружающей среды и тем самым предотвращать поступление загрязнений в сельскохозяйственную продукцию. 9) Нельзя не обратить внимание на еще одно уникальное свойство почвы — «память» (способность хранить долговременную информацию об экологическом состоянии территории). Это очень важно для мониторинга и геоэкологического прогнозирования.