2 месяца назад
Нету коментариев

Воздушный океан по праву пользуется славой самой непосто­янной и изменчивой сферы Зем­ли. Нередко на протяжении всего лишь нескольких часов можно наблюдать резкие колебания погоды, когда окружающая нас природа как бы неожиданно «пе­ремещается» из одной климатиче­ской зоны в другую. Это и понят­но, так как воздушные массы из теплых тропических широт могут быстро проникнуть на север, а холодный полярный воздух рас­пространиться к югу. Такая непре­рывная изменчивость атмосфер­ных явлений помогает легко убедиться в сильном влиянии воздуш­ного океана на другие геосферы.

Куда менее очевидна зависи­мость самой газовой оболочки от взаимодействующих с ней при­родных компонентов. Так, трудно представить, каким образом она будет зависеть в своих проявле­ниях от почвенного покрова Зем­ли. Однако накопленные факты говорят о том, что такая зависи­мость существует, причем формы ее многообразны (см. табл. на стр. 8).

По значению в первую очередь выделяется влияние почвы на со­став атмосферы. Связано это прежде всего с постоянной дея­тельностью почвенных микроорга­низмов, благодаря которой поч­ва выступает как мощный регуля­тор газового состава атмосферы. Этому способствуют высокая пористость, достигающая 60% и более, и биохимическая актив­ность почвы, облегчающие обмен почвенного и атмосферного воз­духа— дыхание почвы. Дыха­ние— обязательное условие нор­мальной жизни большинства почв. Масштабы его поразительны и достигают 1—4 тыс. л/га за час. В верхнем горизонте непереувлажненной почвы воздух может полностью обновляться за один час. Водоемы лишены такой воз­можности, потому что газообмен в них с такой скоростью немыс­лим.

Основная причина воздействия почвенного дыхания на состав га­зовой оболочки заключается в существенном отличии почвен­ного воздуха от атмосферного. Так, для воздуха почвы характер­но значительно меньшее содер­жание кислорода и в 10—100 раз большее углекислого газа. Свое­образие почвенного воздуха определяют и находящиеся в нем ле­тучие органические вещества и микрогазы.

В истории развития воздушного океана с почвой тесно связаны циклы различных элементов. Так, в круговороте азота на почву вы­пала важная миссия возврата этого элемента в состав литосферы пу­тем фиксации его с помощью поч­венных микроорганизмов. Благо­даря этому образуются не только запасы нитратов и нитритов в са­мой почве, но и возникают бога­тые залежи натриевой селитры (например, в Чили и Перу).

С участием почвенных микро­организмов осуществляется и удержание водорода и углево­дородов, этим ограничивается попадание водорода в космиче­ское пространство. По мнению В. И. Вернадского, данная функ­ция почвы предохраняет планету от разрушения.

Важную роль играет почва в круговороте углерода, имеющего исключительное значение для жизни на Земле. Прежде всего почва участвует в изъятии части углерода из атмосферы, которое происходит в результате образо­вания и захоронения в осадочной оболочке не только морских, но и континентальных органогенных пород. Устранение избытка угле­рода в атмосфере оказывается важным условием улучшения ее состава, поскольку, как справед­ливо отмечал В. И. Вернадский, в основном этим путем создается возможность для существования в биосфере соответствующих масс свободного кислорода.

Необходимо, однако, отметить, что чрезмерное снижение угле­рода в атмосфере явление неже­лательное, поскольку оно может вызвать ослабление фотосинтеза и похолодание климата из-за сня­тия парникового эффекта от СО2. Поэтому большое значение име­ют процессы возврата углеро­да в атмосферу, среди которых в числе первых стоит выделение углекислого газа в результате вул­канической деятельности. Почва также участвует в частичном воз­врате связанного углерода, при разложении органического веще­ства, поступающего ежегодно на ее поверхность с растительным опадом. При аэробном разложе­нии освобождается в виде угле­кислоты около 40% органическо­го вещества, а остальное асси­милируется микроорганизмами. Таким образом, благодаря сбалан­сированности двух противополож­ных процессов — консервации углерода атмосферы и система­тическому возврату его в воз­душный океан выполняется одно из условий нормального функцио­нирования основных оболочек Земли. Среди этих условий важ­нейшим оказывается поддержание обмена веществом и энергией между различными геосферами. Некоторые исследователи счита­ют, что жизнь на Земле и других планетах возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и ве­ществом между их недрами и по­верхностью.

Из числа других функций не­обходимо отметить поглощение и отражение почвой солнечной радиации, от чего во многом за­висит энергетика нижних слоев атмосферы.

Различные почвы обладают не­одинаковой отражательной спо­собностью, которая заметно от­личается от отражательной спо­собности почвообразующих по­род. Так, пахотные черноземы отражают всего 5—7% солнечной радиации, в то время как исход­ные бурые суглинки—18— 19%. Пахотные подзолы и солон­чаки отражают солнечную радиа­цию соответственно до 30 и 35%.

Распашка и освоение почв при­водят к тому, что поверхность Земли по своим отражательным способностям становится все бо­лее пестрой, что усиливает измен­чивость теплообеспеченности при­поверхностных слоев воздушной оболочки. Общее влияние про­цессов поглощения и рассеивания солнечной радиации на жизнь ландшафтов может быть очень значительным. Например, ряд географов рассматривает тундро­вую зону с ее низкорослой рас­тительностью как природный феномен, возникновение которого во многом связано с высокой от­ражательной способностью снега (более 80%), покрывающего ее большую часть года. Если бы по­верхность тундры не отдавала бы так щедро скромный приток тепла обратно в космическое простран­ство, то на ее месте могла бы возникнуть другая зона, с более богатой растительностью и с бо­лее плодородными почвами.

Другая функция, заслуживаю­щая внимания, — участие почвы в формировании и регулировании влагооборота атмосферы. Во мно­гом благодаря задержанию поч­венным покровом атмосферных осадков становится возможным их испарение и повторное выпа­дение. Хотя осадки, образующие­ся за счет пара местного испаре­ния, по новым данным, незначи­тельны (основное влагопоступ­ление идет с океана), роль их велика. От них во многом зави­сит относительная влажность воздуха, заметно влияющая на общее количество осадков. Например, при относительной влажности ни­же 40% осадки малы, но они быст­ро увеличиваются при повышении влажности воздуха до 50—55% и более.

Осадки за счет местных источ­ников влаги могут оказаться также спасительными в период летних засух. Таким образом, благодаря почве не только увеличивается об­щее количество водяного пара в атмосфере, но и происходит вы­равнивание процесса снабжения водой природных ландшафтов. Это особенно важно для неустой­чивых растительных сообществ, к которым, в частности, относятся реликтовые леса в засушливых ре­гионах.

Человеческая деятельность,

повсюду преобразующая лик Земли, заметно изменила и влия­ние почвы на влагооборот в ат­мосфере. Широкая распашка, за­стройка земель и сведение лесов, вызвавшие усиление поверхност­ного стока, заметно ослабили во­дорегулирующую способность почв, что привело к снижению об­щей увлажненности многих рай­онов земного шара. Чаще стали наблюдаться экстремальные явле­ния— засухи и наводнения, рез­кие понижения температуры в хо­лодный период и др.

Признаки снижения устойчиво­сти современного климата требу­ют самого пристального к себе внимания, поскольку, как показы­вают исследования последних лет, благоприятные климатические условия возможны в довольно узком диапазоне внешних факто­ров. М. И. Будыко обращает вни­мание на то, что если солнечная постоянная снизится на 4%, то по всей Земле может распространиться снежный и ледяной покров. При увеличении солнечной посто­янной на 2% будет происходить таяние льдов, что чревато серьез­ными последствиями. Так, соглас­но расчетам геологов и географов, повышение температуры Земли вызовет таяние льдов Антарктиды, Гренландии, Арктики, в результате чего глубина Мирового океана мо­жет увеличиться более чем на 60 м, а поверхность суши сокра­титься на 10%. В этом случае под водой окажутся низменности За­падной и Средней Европы, густо заселенные прибрежные районы Китая и Индии. Скандинавия ста­нет островом. Запасы пресной воды уменьшатся по достоверным данным на ‘/з-

Вывод о большой чувствитель­ности современного климата тре­бует изучения всех причин воз­можного его нарушения и учета всех факторов, от которых он за­висит, в том числе и климатообразующей роли почв.

Почва является также источни­ком твердого вещества и микро­организмов, поступающих в атмо­сферу. Основным механизмом по­падания пылеватого материала в воздушную оболочку оказывается дефляция — развевание почв под действием сильных порывов вет­ра. Особенно большие массы ве­щества поднимаются в атмосферу во время бурь. Страдают преж­де всего почвы, не защищенные сплошным растительным покро­вом. Одна из наиболее сильных бурь смела с Великих равнин США около 300 млн. т почвенно­го мелкозема, в результате чего пострадало примерно 4 млн. га земель. Дальность переноса по­павших в атмосферу частиц зави­сит от размеров и мощности воз­душного потока. Наиболее мелкие из них могут облетать вокруг зем­ного шара.

Находящееся в атмосфере пылеватое вещество оказывает раз­нообразное воздействие на про­цессы, в ней происходящие. Некоторые эффекты носят поло­жительный характер. Так, мелкие твердые частицы в воздушных массах служат центрами конден­сации паров влаги и потому спо­собствуют выпадению дождей. В жарких районах запыленность атмосферы снижает поступление солнечного тепла к поверхности Земли, уменьшая тем самым ее перегрев.

Следует, однако, подчеркнуть, что чрезмерное поступление твер­дого вещества в атмосферу, кото­рое сейчас нередко наблюдается в связи с вмешательством челове­ка в природу, чревато многими отрицательными последствиями. Прежде всего происходит сущест­венная потеря почвенного плодо­родия в результате развевания гу­мусового горизонта. В местах не­высокой теплообеспеченности за­пыленность воздуха в результате снижения притока солнечной ра­диации к поверхности Земли усу­губляет недостаточное снабжение ландшафтов теплом.

С поступлением пылеватого ма­териала в воздушную оболочку тесно связан глобальный круго­ворот ряда элементов. Так, при определении содержания фос­фора в составе твердых частиц, находящихся в атмосфере, зару­бежными исследователями было установлено, что общее количе­ство Р составляет 2,8*1010г, причем 90% его находится над континентами.

Большой интерес представляет поступление в атмосферу микро­организмов. Английский исследователь Ф. Грегори, обобщивший материалы по данной проблеме в монографии «Микробиология атмосферы», отмечает, что источ­ником большей части бактерий, присутствующих в атмосфере, слу­жит почва, мелкие сухие частицы которой подхватываются ветром и поднимаются в воздух. Микро­бы могут попадать в воздух и иным путем — из водоемов при образовании брызг, с поверхно­сти растений и др., однако почвен­ный источник рассматривается как основной.

Определение состава микро­флоры воздуха показывает, что она разнообразна. В приземных слоях атмосферы обнаружено около 1200 видов бактерий и актиномицетов. Кроме того, в воз­душные массы попадают споры грибов, мхов, папоротников и пыльца 100 тыс. видов цветковых растений. При распылении почвы в воздух попадают и простейшие животные и их цисты, а также яйца некоторых беспозвоночных. Таким образом, воздушный океан обогащается постоянно различны­ми представителями живого.

Необходимо подчеркнуть, что воздушная оболочка Земли дале­ко не механическая смесь газов, имеющая повсюду одинаковый состав. В процессе длительной эволюции она превратилась в важ­ную среду жизни, в которой оби­тают многочисленные виды расте­ний, животных с их различными газообразными продуктами жиз­недеятельности. Кроме того, эта среда выполняет роль распрост­ранителя микроскопических форм жизни, которые с воздушными по­токами могут переноситься на рас­стояния от нескольких метров до десятков, сотен и даже тысяч километров. Значение же воздушного распространения микроорга­низмов многопланово. Прежде всего оно способствует освоению новых территорий. Согласно ги­потезе Аррениуса, возможно да­же проникновение спор некото­рых организмов сквозь космиче­ское пространство.

comments powered by HyperComments