Роль литосферы в биосфере

Нельзя не видеть, как в великий круговорот веществ в природе, в биохимические циклы вовлекаются почвенно-растительным покровом суши десятки миллионов тонн таких минеральных веществ, как соединения фосфора, кальция, калия, серы, кремния, магния. Именно вода, углекислота, соединения азота и фосфора, предоставляемые растениям почвенным покровом, являются созидателями живого вещества эти циклически накапливаются созидателями живого вещества - биомассы урожая. В ходе почвообразовательных процессов вещества эти циклически накапливаются в верхних, гумусовых горизонтах плодородных почв.

Так, являясь продуктом биосферы, почвенный покров выступает важнейшим звеном в ее биогеохимическом механизме. Педосфера с ее гумусовой оболочкой как биоэнергетическая и биогеохимическая система обладает способностью саморазвития, саморегуляции и управления, обеспечивая незаменимые условия существования растений, животных, микроорганизмов и воспроизводства биомассы живого вещества.

Эти особенности земли - почвенного покрова и создают плодородие в биосфере. А благодаря плодородию почвенно-экологических систем, способности воспроизводить биомассу и приспосабливаться к изменениям физических факторов окружающей среды они стали основой жизнедеятельности человека, появившегося в биосфере, а затем и экономического развития человеческого общества (производство продовольствия, натурального сырья, энергии).

Так почвенный покров превратился в главную экологическую нишу в биосфере. Ведь по крайней мере все наземные растения (первично продуцирующие биомассу), а также растительноядные и плотоядные животные суши, не говоря уже о бесчисленных и вездесущих микроорганизмах, в основном являются обитателями почв. Они живут на ней или в ней, оставаясь здесь посмертно. И человечество не составляет исключения - метаболиты (продукты обмена веществ) организма человека, останки его неразрывно связаны с землей.

Именно в экологических системах почвы обеспечивают водное, минеральное и газовое питание растений, их рост и фотосинтетическую активность. Производимые же углеводы, жиры и белковые соединения, химически связанная энергия биомассы растительного происхождения становятся начальным звеном пищевых цепей «растения - животные - микроорганизмы». Благодаря этому приводятся в движение биогеохимические круговороты химических элементов - их потоки в экосистемах, в ландшафтах в целом, в масштабах континентов, планеты.

Представляется, что почвенный покров в саморазвитии как бы стремится увеличить до известных пределов мощность своих горизонтов, запасы подстилки и гумуса, содержание биогенных химических элементов, а тем самым и уровень плодородия. В этом проявляется одно из фундаментальных свойств живого на Земле.

Важнейшей функцией почвенного покрова (педосферы) является стабильное обеспечение благоприятных условий для существования и воспроизводства жизни на планете во всем разнообразии ее форм. И в этом отношении почвенный покров сравним с защитным экраном жизни озоновым слоем стратосферы.

Так или иначе, дальнейшее антропогенное разрушение, деградация, истощение почвенного покрова (которые ныне происходят со скоростью 150 тыс. кв. км в год!), замещение его непродуктивными территориями будут неизбежно сопровождаться неблагоприятными для существования жизни изменениями гидрологического, теплоэнергетического, геохимического и атмосферно-климатического режимов, могут вызвать катастрофические сдвиги во всей биосфере. И прежде всего можно ли забывать, что почвенно-растительный покров важен для нас" как производитель кислорода, оптимального состава пригодного для дыхания воздуха, биологически чистой воды.

Например, газово-атмосферная функция почвенного покрова выполняет в биосфере важнейшую роль поддержание оптимального современного климата (водно-теплового режима). И повсеместное восстановление лесов, травянистых лугов, обогащение почв гумусом, повышение биопродуктивности в земледелии позволят, в частности, обеспечить нормализацию содержания углекислого газа в атмосфере, предотвратить рост его концентрации. Ведь биомасса лесов и трав, гумусовые горизонты почв, торфяники, подводные почвы, сапропели, древние болотные и дельтовые почвы, послужившие основой образования каменного угля, прослоев погребенных масс мелкозема и древних гумусовых горизонтов, вывели из атмосферы прошлых геологических эпох огромные количества углекислоты, обогатив воздух кислородом с помощью растений.

Возобновима ли земля как ресурс для развития человечества?

Земельные ресурсы прежде всего незаменимы. Не в наше время, ни в обозримой перспективе почвенный покров не может быть искусственно заменен. Но это хрупкий ресурс, легко истощающийся в процессе хозяйственного использования, если оно нерационально.

Конечно, почвенный покров обладает способностью к самовосстановлению в природных циклах биосферы. Как и сама жизнь, процессы образования почв обладают большой приспособляемостью, способностью к самосохранению, развитию и расширенному воспроизводству живого вещества. Однако как ресурс для хозяйственного использования почва практически невозобновима: самовосстановление ее немыслимо в сроки, соизмеримые с ускоряющимися темпами экономического развития человечества.

Современный почвенный покров с этой точки зрения - долгожитель. Хотя в целом он довольно «молод» (в геологическом смысле), возраст его охватывает период от столетий и нескольких тысячелетий до 1 - 2 миллионов лет. К сожалению, об этой истине приходится напоминать и сегодня, когда буквально на протяжении жизни одного поколения все заметное убывает исконное плодородие таких лучших в мире наиплоднейших земель, как черноземы. А ведь потенциал их накапливался на протяжении тысячелетий доземледельческого периода. Не случайно в свое время эталоном плодородия почв был выбран кубический метр воронежского чернозема - наши плодороднейшие земли являются поистине бесценным даром природы. Во всем мире площади черноземов составляют ныне 300 миллионов гектаров, в том числе в нашей стране - 190 миллионов.

Но и с появлением земледелия почвы восполняли свое плодородие, когда «уставшие» земли оставались под залежь, под пары, забрасывались - не все было распахано. Земли восполняли свое плодородие, а крестьянин с сохой, лошадью и коровой как бы вписывался в естественный ход событий, в природные круговороты веществ и энергии. Урожай биомассы распределялся и потреблялся в основном там же, где и производился, а не отчуждался от почвы практически полностью, как теперь. Также содержание и выпас скота, осуществлявшиеся тем же землепашцем, происходили в условиях замкнутой агроэкологической системы.

С появлением и ростом промышленности, урбанизации и городского населения промышленно развитых стран отчуждение урожаев становится тревожным фактором: биомасса в виде отходов и остатков во все большей мере накапливается и минерализуется там, где она утрачивается безвозвратно для сельскохозяйственного оборота, да и почв природных экосистем. А при выращивании зерновых, зернофуражных, технических культур, кормов, картофеля возвращается почве в лучшем случае половина того, что изъято с урожаем.

Такая тенденция имеет глобальный характер в наше время. Вмешательство человека в энергетические балансы в биосфере уже сказывается в уменьшении на суше запасов биомассы и энергии, связанной в почве. Сокращение площади лесов, сжигание древесины, минерализация навоза, подстилок, опада и разрушение гумуса почв - все это уменьшило энергетические ресурсы экосистем на 25 - 50 процентов. Но выросло поступление энергии в окружающую среду за счет использования, прежде всего ископаемого топлива, а также гидроэнергии. Однако это не возместило потери энергии истощенных и разрушенных почв, а интенсивность эрозии, которая за минувшие полстолетия выросла почти на порядок, может увеличиться вдвое.

Эрозионное разрушение, выдувание, смыв поверхностного почвенного горизонта и с ним гумуса, азота, фосфора, калия в реки и океаны особенно чреваты сокращением плодородия земельных ресурсов. Вместе с тем, если учитывать эти обстоятельства, основываться в земледелии и, прежде всего в мелиорации на знаниях природных закономерностей, действовать умело и осторожно, по принципу «не повреди», продуманно и точно, как в медицине, имеющей дело с живым организмом, то производительная способность - плодородие почв будет расти.