Біогеоценотичні функції ґрунтів
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
Большинство процессов, происходящих в природе, характеризуются взаимным преобразованием взаимодействующих начал. Поэтому основные компоненты ландшафта не только влияют на почву, но и сами сильно зависят от нее.
Особенно сильное влияние почва оказывает на живые организмы. Это хорошо видно при анализе биогеоценотических функций почв, т. е. тех функций, которые выполняет почва в жизни природных биогеоценозов и ландшафтов.
Проведенный нами анализ и составленная классификация биогеоценотических функций почв показывает, что роль почв в жизни организмов суши Земли не ограничивается только снабжением их элементами питания. Почва выполняет еще много жизненно важных функций, за которые ответственны определенные ее свойства — физические, химические, информационные и др. (табл. 3).
Заслуживает внимания такая важная функция почв, как функция жизненного пространства.
Уже давно стало известно, что одной из глазных причин, ограничивающих распространение многих видов живых организмов, является отсутствие свободной и пригодной для растения материальной среды, в которой бы они могли беспрепятственно размножаться и развиваться. В силу этого обстоятельства на Земле существует лишь незначительная часть особей большинства видов по сравнению с потенциальным их количеством, которое могло бы появиться в случае снятия лимитирующих факторов.
В. И. Вернадским было доказано, что если бы была предоставлена возможность для выживания и расселения всех появляющихся особей, то бактерии покрыли бы сплошным ковром всю планету в течение полутора суток, термиты — в течение немногих лет, а такие наиболее медленно размножающиеся животные, как слоны,— за несколько столетий.
Однако этого не происходит ввиду острейшей конкуренции между различными видами и отсутствия подходящих условий для жизни на значительных пространствах нашей планеты. Тем не менее живые организмы постоянно стремятся освоить все новые и новые места обитания, так как, по образному выражению В. И. Вернадского, на поверхности планеты имеет место «всюдность жизни». Причем «область жизни, по-видимому, расширяется в геологическом времени, и во всяком случае, несомненно, что она всегда охватывает или стремится охватить до конца все доступное ей пространство на протяжении, вероятно, всей геологической истории». И действительно, в процессе эволюции жизнь вышла из моря на сушу и постепенно освоила почти всю ее поверхностную оболочку. В ходе этого освоения возникла почвенная сфера Земли, в которой обитает огромное количество видов. Например, более 90% насекомых, этой самой представительной группы животных, на долю которой приходится примерно половина всех видов животных Земли (более одного миллиона), в своей жизнедеятельности так или иначе связаны с почвой.
Не менее примечателен и тот факт, что в почве сосредоточена большая часть зоомассы наземных ландшафтов суши. Подсчеты показали, что совокупность животных, обитающих на поверхности Земли, заметно уступает по общему своему весу совокупности почвообитающих животных.
То, что почва выполняет функцию жизненного пространства, необходимо учитывать при разработке теоретических и практических вопросов. Так, следует помнить о том, что застройка и хозяйственное освоение крупных земельных массивов может приводить к существенным изменениям в почвенном мире живых существ — вызывать гибель или миграцию многих видов. Например, за последние десятилетия отмечено значительное продвижение на север некоторых землероев степной зоны в связи со сведением лесов.
Другой важной биогеоценотической функцией почв является функция жилища, благодаря которой почва оказывается не просто вместилищем живых существ, но и благоустроенным домом, защищающим от переохлаждения в холодное время и перегрева в жаркие дни. Этому способствует тот факт, что температура и влажность воздуха в почве подвержены менее резким колебаниям, чем на поверхности Земли.
Это свойство почвы оказывается особенно полезным для животных, обитающих в пустыне, с ее резкими суточными и сезонными перепадами температуры.
Нерациональное землепользование приводит не только к ухудшению баланса питательных элементов и водного режима почв, но и делает их плохим жильем, малопригодным для обитания ряда организмов.
К первой группе биогеоценотических функций почв относится также опорная функция, которая позволяет растениям сохранять вертикальное положение, быть устойчивыми и противодействовать силе тяжести.
Значение этой функции пока учитывается не достаточно. В то же время полноценные знания о ней, вероятно, помогут полнее понять многие явления в жизни растений и животных.
Особую группу образуют биогеоценотические функции почв, связанные с химическими и биохимическими ее свойствами. Здесь следует назвать функцию почв как источника элементов питания. Это одна из наиболее важных и хорошо известных функций почв. От нее прямо или косвенно зависит существование подавляющей части живых организмов, так как химические элементы почвы идут на постройку тканей растений и многих микроорганизмов, принимают участие в сложнейших биохимических процессах.
В качестве самостоятельной следует выделить функцию депо влаги, элементов питания и энергии. Сущность этой функции состоит в том, что в почве имеется резерв названных компонентов, который используется организмами при израсходовании наиболее легкодоступных запасов. В почвенное энергетическое и пищевое депо входят минеральные соединения, законсервированные в кристаллических решетках и скоагулированных гумусовых кислотах, подвижные соединения и влага, находящиеся в глубоких горизонтах и др.
Наличие депо обеспечивает существование организмов, несмотря на периодически возникающие перерывы в поступлении в почву влаги, тепла, растительного опада, удобрений. Оно залог устойчивости почвенного плодородия и поддержания необходимых условий существования живых организмов суши. В случае, когда почвенное депо невелико, в снабжении организмов часто наступают резкие перебои. На таких почвах могут существовать в основном виды, приспособленные к резким колебаниям гидротермического и пищевого режима почв. Примером почв со слабо развитым депо являются таежные почвы на однородных мощных песках, занятых неприхотливой обыкновенной сосной.
К этой группе относится также почвенная функция стимулятора и ингибитора ряда биохимических процессов, протекающих в почве.
Эта функция осуществляется благодаря содержанию в почве биологически активных соединений, которые усиливают или ослабляют многие биохимические процессы, протекающие здесь. В этой связи заслуживает внимания идея советского исследователя Е. П. Троицкого о том, что почва может рассматриваться как ферментативная система.
Следующая разновидность почвенных биогеоценотических функций обусловлена тем, что почва представляет собой тонкодисперсную систему, обладающую поверхностно-активными силами, возникающими на границе раздела почвенных коллоидов и окружающей их водно-воздушной среды. Благодаря этим силам почва способна задерживать многие соединения, поступающие в нее с атмосферными осадками и пылью. Лабораторные опыты с фильтрованием коллоидальных растворов через почвенные колонки показали, что подавляющая часть фильтруемых соединений задерживается уже в верхних слоях почвы.
Почва может активно адсорбировать не только коллоидальный материал, но и молекулярно-растворимые соединения, многие из которых переходят в состояние обменного поглощения на поверхности тонкодисперсной коллоидальной фазы почв. Адсорбционная способность почв пока еще недостаточно учитывается в почвоведении и практике. В то же время имеются отдельные работы (В. В. Пономарева и др.), говорящие о том, что благодаря удержанию почвенно-растительным покровом соединений, поступающих с атмосферными осадками и пылью, организмы могут существовать на почвах с низким естественным плодородием, например подзолах, развитых на бедных кварцевых песках.
Адсорбционная функция почв выражается не только в захвате почвой поступающих в нее соединений, но и в удержании на поверхности коллоидных частиц почвенных микроорганизмов. Эта деятельность почвы имеет важное значение, так как не будь ее, большая часть микроорганизмов, по-видимому, уносилась бы за пределы почвенного профиля с нисходящим током влаги. Учет способности почв к адсорбции микроорганизмов помогает полнее понять многие стороны почвообразовательного процесса. В частности, адсорбционной функцией может быть объяснено заметное увеличение в некоторых подзолистых почвах численности микроорганизмов в средней и нижней части профиля, обогащенной тонкодисперсным материалом.
Большой интерес представляют биогеоценотические функции почв, связанные с ее информационными свойствами. В последнее время почва все чаще рассматривается как информационная система, способная передавать населяющим ее биоценозам информацию о состоянии среды обитания.
Советские исследователи Д. И. Берманд и С. С. Трофимов рассматривают почву как память, в которой зафиксирована программа возможностей функционирования связанных с почвой биоценозов, так как процессы и свойства почвы представляют, по их мнению, механизм, возникший в результате адаптации биоценозов к окружающей среде. Интересно мнение советских исследователей В. О. Таргульяна и И. А. Соколова о почве как двуедином теле, состоящем из почвы-памяти — комплекса устойчивых свойств и признаков, возникающих в ходе всей истории развития почвенного тела, и почвы-момента — совокупности наиболее изменчивых свойств почвы, ее состояния в современный этап развития.
Благодаря информационным свойствам почва может давать своего рода сигналы для ряда сезонных биологических процессов. Так, в условиях северной тайги европейской части СССР ведущим фактором пробуждения роста корней в ельнике чернично-зеленомошном является температура почвы. В связи с этим на более холодных затопляемых талыми водами почвах рост ели задерживается на 10—20 дней, несмотря на то что температура воздуха благоприятствует вегетации. Кроме температуры, в качестве сигналов, регулирующих сезонное развитие, может выступать также водный и солевой режим почв.
Другой функцией, основанной на информационных свойствах почвы, является почвенная функция пускового механизма некоторых сукцессии растительного покрова.
В качестве самостоятельной группы выделяются биогеоценотические функции почвы, основанные на ее целостных свойствах и процессах, включающих в себя систему взаимосвязанных частных свойств и процессов. В этой группе в числе первых называется почвенная функция трансформации вещества и энергии, поступающих в биогеоценозы или находящихся в них. Благодаря этой функции во многом осуществляется такой грандиозный по своим масштабам процесс, как преобразование первоначально почти бесплодных горных пород поверхностного слоя литосферы в пригодный для жизни многочисленных видов организмов субстрат.
К этой же группе следует отнести такую важную функцию почв, как функцию буферного и защитного экрана биогеоценозов Земли, предохраняющего их от разрушающего действия эрозии, ухода биологически ценных газообразных соединений в атмосферу, потери элементов питания с нисходящим током влаги, резких колебаний температуры и влажности и т. д.
Важной, но пока еще недостаточно изученной функцией почв является ее роль фактора эволюции организмов суши Земли.
Итогом возникновения и взаимодействия между собой всех функций является то, что почва в конечном счете стала важнейшим условием существования жизни на Земле. Можно сказать, что жизнь на континентах планеты в ее современной форме была бы невозможна без развитого почвенного покрова, как оказалось бы невозможным существование почвенной оболочки Земли в случае уничтожения растительного мира или мира почвообитающих животных и микроорганизмов. Возникнув в ходе единого процесса становления и развития биосферы, эти природные феномены стали неразрывными в своем дальнейшем существовании и эволюции.