УШ.2. Свойство почв и их место в экосистемах

Почва - важнейшее звено круговорота веществ. Именно в ней начинается биологический круговорот, из нее поглощаются минеральные элементы и влага, здесь же замыкается круговорот деятельностью организмов-редуцентов.

Почва - это то важнейшее звено экосистем, в котором не только высвобождается, но и на длительное время аккумулируется часть энергии и химических элементов, прежде всего в детрите и гумусе, а также в других структурах поглощающего комплекса.

Исключительно важна роль почвы как санитарного барьера. Последнее свойство также связано с высокой насыщенностью жизнью, через посредство которой вещества поступают в цепи питания, а затем включаются в круговорот. Очищающая роль почвы в большой степени зависит от ее физических и химических свойств. Они выступают как мощнейший фильтр для очистки вод и водных растворов и обладают высокой способностью связывать химические элементы и соединения благодаря ее поглотительной способности. Почва отлича

212

ется высокими буферными функциями, способностью противостоять нагрузкам, гасить их.

Нельзя не упомянуть о таком свойстве почвы, как способность накапливать и длительное время хранить информацию об экосистемах. Эта информация прежде всего фиксируется в генетических горизонтах (слоях), а также в присущих им структурах, носящих название новообразования, включения и др. Такая информация сохраняется в течение тысяч лет Так в нынешних тундрах находят ископаемые почвы, несущие признаки степного и субтропического типов их образования. В сухих степях встречаются песчаные почвы со следами подзолистого типа почвообразования, чго свидетшьсгвует о формировании их в условиях более влаж-ного климата под хвойными (наиболее вероятно, сосновыми) лесами.

Важно подчеркнуть, что почва-это тот объект, на котором сформировалась отечественная и мировая наука о природных системах трудами В. В. Докучаева, его учеников, сподвижников и последователей. Среди них академики В. И. Вернадский, Л. С. Берг,В.Н. Сукачев, И П. Герасимов, Т. Н. Высоцкий, профессор Г. Ф. Морозов и другие ученые.

В. В. Докучаев подчеркивал, что почвы паходятся в теснейшей связи с историей нашей планеты, ее горными породами, климатом, растительностью, рельефом и ландшафтом в целом. Именнб В; В. Докучаеву принадлежит высказывание «Почвы - зеркало ландшафта».

Воздействия человека на почвы и их энергетические параметры. С воздействиями человека на почвы связано разрушение естественных ландшафтов, обеднение видового разнообразия, резкое снижение устойчивости экосистем, их продуктивности и биомассы.

Воздействие на земельные ресурсы - важнейшая причина изменения круговоротов веществ на суше и между сушей и океаном, а также изменения радиационного и водного балансов, а следовательно, и климатических параметров. Следствием уничтожения естественных экосистем является увеличение твердого (взвешенного) и химического (растворенные вещества) стока. С этими явлениями связано заиление русел рек, ухудшение качества воды, в том числе за счет сдвигов в развитии экосистем, проявляющихся через эвтрофикацию и «цветение» вод. Эти и другие экологические аспекты использования земельных ресурсов рассматриваются в других разделах учебника (см.гл.

Практически любые воздействия человека на почвы связаны с изменением их энергетических параметров, которые являются непременным условием функционирования почв как саморегулирующихся систем.

213

Фактором накопления и сохранения энергии в почвах выступает прежде всего специфическое органическое вещество - гумус и живые организмы. Любое сокращение их содержания в почвах не только снижает плодородие, но и уменьшает способность саморегулирования, устойчивости.

Поддержание и тем более повышение плодородия почв требует все большего вложения в них энергии (под последним понимаются все энергетические затраты, связанные с обработкой почв, пополнением их питательными веществами в виде удобрений, борьбы с сорняками и вредителями и т. п.). Следует, однако, иметь в виду, что вносимая энергия, в отличие от содержащейся в почвах как природных системах, связана с отрицательными воздействиями и на почву, и на среду. Особенно, если внесение ее превышает определенные пределы. В примитивном хозяйстве, когда использовалось естественное плодородие почв и производилась только простейшая их обработка, внесение энергии составляло 2 ГДж/га в год. В дальнейшем внесение энергии возросло до 12-15 ГДж- в высокоинтенсивном земледелии. Между тем принимается (Реймерс, 1990), что при дополнительном внесении 15 ГДж/га в год энергии начинаются вредные последствия для почв и среды (интенсивная эрозия, вынос химических веществ в водоемы, эвтрофикация вод и т. п.).

Второе принципиально важное положение заключается в том, что каждая дополнительная единица продукции требует все большего вложения энергии для ее получения. Например, с начала XX в. количество энергии на единицу продукции увеличилось в 8-9 раз. Такое нарушение пропорциональности между приростом получаемой продукции и вложением энергии (рис.20) получило название «закона снижения энергетической эффективности природопользования» (в более частном случае землепользования).

Надо отметить, что дополнительная энергия, вносимая человеком для получения прибавки продукции, крайне невелика по сравнению с количеством солнечной энергии. Так, средний приход энергии от солнца в умеренных широтах составляет 48-61 тыс. ГДж/га в год. По отношению к ней 15 ГДж составляет только 0,03%. Эти данные свидетельствуют, что и по отношению к энергии действителен принцип лимитирующего фактора по максимальному значению. В этом случае острая реакция системы связана прежде всего с тем, что привносимая энергия действует как внутренний фактор (солнечная- внешний).

214

Рис.20

Вложение энергии в земледелие и ее эффективность (И. Ф. Реймерс, 1990).

1 - вложение энергии; 2 - изменение урожайности; 3 - относительная эффективность вложения энергии

Это неизбежно ведет к изменению структуры систем, нарушению круговорота веществ, замене природного плодородия как бы искусственным.

«Закон снижения экономической эффективности природопользования» мы продемонстрировали на примере землепользования, но он действует и по отношению к другим ресурсам и в конечном счете проявляется в энергообеспечении среднестатистического человека. Выше (см. гл.И, ч.П) ъш*»пю* ' мы отмечали, что в каменном

веке расход энергии на одного человека составлял около 4 тыс. ккал/сутки, в аграрном обществе он увеличился до 12 тыс. ккал, в индустриальную эпоху - до 70 тыс. ккал, а в передовых развитых странах в настоящее время - до 230-250 тыс. ккал/сутки.

Обычно выделяют четыре главных причины порчи и уничтожения земель. К ним относят эрозию, отрицательные последствия орошения, истощение и отчуждение.