Значение почвы или педосферы как важнейшего компонента биосферы Земли огромно. Без почвы не было бы жизни.
Педосфера – почвенный покров земной коры образованный природными условиями местности.
Ведь даже на райских островах, где говорят люди живут в сравнении с нами в блаженном безделии, должна быть земля, на которой растут пальмы, плодами которой эти люди питаются.
Характер поверхностного слоя
Характер и состав поверхностного слоя на каждом месте Земли связан с геологической основой, климатом и многими местными факторами.
Почва образуется из материнской породы скалистой основы путем выветривания, в котором играет роль не только климат и дождевые осадки, но также микроорганизмы. А поскольку этот процесс протекает достаточно медленно, то и значение почвы для человека велико. В сухом климате пустынь поверхностный слой образуется еще медленнее и быстрее уносится ветром, чем в условиях нашего умеренного климата. Влияет на это и .
Итак, что необходимо для образования плодородного слоя земли?
Так называемые латеритные почвы возникают в местах с тропическим климатом, а черноземы – это остатки древних межледниковых геологических периодов. Латеритные верхние поверхности характеризуются низким содержанием кремнезёма, но высоким содержанием алюминия и железа.
Существует еще множество других, на первый взгляд менее существенных факторов, влияющих на образование и значение почвы. Весьма важная роль принадлежит микроорганизмам, которые способны разложить нерастворимые составные части горных пород, например, кремний и базальт.
Для природы, собственно, совсем не трудно с помощью своих простых средств: воды, ветра, мороза и микроорганизмов - разложить, конечно в течение многих лет, стойкий, на первый взгляд неистребимый материал.
На известном вулкане Кракатоа в Индонезии всего за 45 лет возник слой почвы толщиной в 35 см. Сейчас на склонах некоторых вулканов крестьяне обрабатывают вулканический пепел через пять-десять лет после извержения и получают хороший урожай.
Почвоведы, изучающие поверхностный слой, рассматривают вертикальный срез. 
Большинство почв в разрезе составляют от десятков сантиметров до единиц метров и имеют:
- растительный остаток;
- гумус или перегной;
- материнская основа (гнейс, гранит, известняк, песчаник).
В природе структуру почвы видели многие. Для этого достаточно посмотреть в глубокую яму или на стену какого-нибудь карьера: глубоко, не выветренная скала и это выветривание заметно тем больше, чем ближе к пахотному слою оно находится. Выветривание возникло из-за воздействия ветров, осадков и времени. В зависимости от того, как в почвенном разрезе представлены материнские породы и каково содержание органических частей, различаются разные типы педосферы в том числе и по цвету: чернозем, серозем, краснозем, желтозем. Почвенный горизонт или профиль различается по составу в разных частях Земли.
Человек и поверхностный слой суши
Горные породы характеризуются как химическим, так и минералогическим составом. Точно так же можно характеризовать и каждый тип почвы с перечислением минералов и химических соединений, входящих в нее.
Однако самым существенным остается тот факт, что значение почвы в том, что это самая ценная горная порода, которую ничем нельзя заменить.
Несколько лет назад в реестр фундаментальных наук под номером 07 было включено почвоведение. Тем самым наконец-то были признаны самостоятельность и фундаментальность этой науки, предметом изучения которой является почва - особое царство природы, о котором еще в 1771 году профессор Московского университета М.И. Афонин на торжественном собрании университета сказал так: "Почва есть самое преизящнейшее Всевышнего существа творение".
Однако в России интерес к почвам, их особому свойству - плодородию появился задолго до того, как почвоведение стало наукой. Это было обусловлено особенностями географии, климата и экономики страны: огромные пространства, неблагоприятные климатические условия, характеризующиеся частыми жесточайшими засухами, аграрный характер производства. А.Н. Радищев писал: "Если кто искусством покажет путь легкий и мало издержестный к претворению всякой земли в чернозем, то будет благодетель рода человеческого". Многие известные ученые делали попытки разобраться в сложных вопросах почвообразования: М.В. Ломоносов, В.М. Севергин, М.И. Афонин, И.М. Комов, А.В. Советов. В частности, именно приход в 1859 году на кафедру агрономии Санкт-Петербургского университета Александра Васильевича Советова, первого в России доктора сельского хозяйства, и последовавший через два года перевод кафедры со второго философского факультета на физико-математический факультет способствовали повышению интереса к почвам. Значительная и наиболее существенная часть университетского курса лекций профессора А.В. Советова была посвящена почвам, что оказало большое влияние на формирование научных взглядов и интересов вначале студента, а затем молодого сотрудника кафедры минералогии В.В. Докучаева. Позже А.В. Советов как председатель 1-го отделения Вольного экономического общества занимался исследованиями в области сельскохозяйственного производства и привлек В.В. Докучаева к изучению почв.
Земля - "мать-кормилица" - так с любовью и уважением называют почву те, чьим трудом создается изобилиена столах и запасы в закромах. Как же сделать так, чтобы труд на земле приносил не только радость общения с природой, но и удовлетворение при виде богатого урожая? Как добиться максимальной отдачи от вложенного в землю труда и капитала и при этом не навредить ей, не снизить, но преумножить ее плодородие? - Об этом вы узнаете, прочитав эту книгу. Ее автор - доктор биологических наук профессор кафедры почвоведения и агрохимии Ростовского государственного университета Ольга Степановна Безуглова - в доступной и увлекательной форме изложила основы знаний о почве для садоводов - любителей, фермеров и просто владельцев приусадебных участков.
Вольное экономическое общество (ВЭО) было основано в 1765 году в Петербурге видными учеными-естествоиспытателями на средства крупных землевладельцев. Среди деятелей ВЭО прежде всего надо назвать А.Т. Болотова, А.И. Синявина, А.А. Нар-това, Д.И. Менделеева, А.М. Бутлерова, П.П. Семенова-Тян-Шанского. Общество организовывало конкурсы по политэкономическим и прикладным сельскохозяйственным и техническим проблемам, выставки, хозяйственные анкетные обследования, издавало научно-популярную литературу, и научные журналы в том числе, способствовало, помогая финансами, учреждению в 1899 году журнала "Почвоведение". Во многом именно благодаря деятельности ВЭО в России было начато практическое изучение почв. Летом 1882 года на средства ВЭО была организована комплексная почвенная экспедиция, руководство которой было поручено по рекомендации А.В. Советова В.В. Докучаеву. В этой и последующих экспедициях формируются и развиваются взгляды Докучаева на почву как особое естественнои сторическое тело природы. В этих же экспедициях воспитываются ученики и последователи Докучаева - складывается школа докучаевского почвоведения. Ее ученики получали знания не в аудиториях, а в поле, на разрезах, воочию убеждаясь во взаимосвязи, "целостности… и единстве всего существующего и живущего…". Они изучали связь почвы с климатом, растительностью, рельефом, усваивали стиль мышления своего учителя. Из этой научной школы вышли не только почвоведы, но и географы, геологи, ботаники. Среди них можно назвать ученых, ставших впоследствии основателями собственных научных школ, получивших мировое признание: В.И. Вернадского, Н.М. Сибирцева, Л.С. Берга, А.Н. Краснова, Г.Ф. Морозова, П.А. Земятченского, К.Д. Глинки.
Итогом этих экспедиций явился фундаментальный труд В.В. Докучаева, вышедший в том же 1883 году, когда состоялась защита диссертации, - "Русский чернозем" . Одна за другой выходят в свет статьи Докучаева, в которых он обосновывает самостоятельность почвы как естественноисторического тела, формулирует основные законы новой науки. Изучая почвы и факторы почвообразования: климат, почвообразующие породы, растительный и животный мир, рельеф на пространствах Средне-Русской равнины, в Предкавказье, Поволжье и горах Кавказа, он установил тесную связь между ними (рис. 1). Причем связь настолько тесную и закономерную, что, как писал Докучаев, зная почвы, можно предсказать климат и растительность, под воздействием которых формировалась эта почва, и наоборот. Итогом познания этих закономерностей явился открытый Докучаевым закон мировой зональности почв. Суть этого закона: распространение почв на Земле подчиняется в общих чертах закону природной широтной зональности и каждой природной зоне соответствует свой "зональный" тип почвы. В работе "К учению о зонах природы" В.В. Докучаев писал: "…раз все важнейшие почвообразователи располагаются на земной поверхности в виде поясов или зон, вытянутых более или менее параллельно широтам, то неизбежно, что и почвы наши - черноземы, подзолы и пр. - должны располагаться на земной поверхности зонально, в строжайшей зависимости от климата, растительности и пр." Наиболее четко эта закономерность проявляется на просторах Русской равнины, но выдерживается далеко не всегда. И Докучаев обращал внимание на наличие отклонений от схемы идеального широтного распределения почв на земной поверхности, объясняя возможность таких отклонений особенностями топографии и гидрологии. "Наша планета испещрена горами… и долами, материки изрезаны… морями, заливами, озерами, реками и пр., вызывающими иное распределение климата, осадков, теплоты, а вместе с этим и иное местное географическое распределение растительности и животных организмов". Поэтому каждая природная зона характеризуется не одним каким-то типом почвы, а определенным набором весьма многочисленных, сопряженных между собой, но генетически не связанных почвенных типов.
Рис. 1 Взаимосвязь почвообразующих факторов и почвы во времени
В.В. Докучаев, изучая факторы почвообразования и закономерности распределения почв, пришел к убеждению о неизбежности возникновения новой науки, предметом изучения которой станут соотношения и взаимодействия между живой и неживой природой. По мнению Докучаева, "наука будущего" охватит все основные разделы естествознания: геологию, климатологию, ботанику, зоологию, учение о человеке, а ядром этой науки будет почвоведение . Действительно, несколькими десятилетиями позже в России появилась такая наука - учение о биосфере. У ее истоков стоял выдающийся ученик Докучаева В.И. Вернадский.
Важную роль в формировании почвоведения сыграл и П.А. Костычев, современник Докучаева, заведующий кафедрой почвоведения Лесного института, его постоянный оппонент в научных дискуссиях. В своих трудах профессор Костычев уделял особое внимание роли организмов в формировании почв: высших растений, синтезирующих органическое вещество - источник гумуса в почвах, и микроорганизмов, его разрушающих. Главной задачей почвоведения Костычев считал исследование свойств почв, обеспечивающих плодородие, а среди факторов плодородия к важнейшим относил воду. Именно поэтому он разработал систему практических мероприятий по ослаблению влияния засух на черноземах.
Так, в результате огромной работы и горячих дискуссий Докучаева и Костычева в течение нескольких лет были заложены основы науки о почве. В познании почв и почвенного покрова планеты почвоведение широко использует достижения других естественных наук, в то же время теория и методология генетического почвоведения, созданная В.В. Докучаевым, явились плодотворной основой для формирования новых наук: ландшафтоведения, биогеохимии, биогеоценологии и др. (рис. 2).
Рис. 2 Место почвоведения в системе наук
Что такое почва
Первое научное определение почвы тоже принадлежит В.В. Докучаеву: "Почва - это те дневные или близкие к ним горизонты горных пород (все равно каких), которые были более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов - живых и мертвых, что и сказывается известным образом на составе, структуре и цвете таких образований". В этой формулировке Докучаев сделал акцент на факторах - почвообразователях, тем самым утверждая ее самостоятельность как природного образования. П.А. Костычев остался верен себе и в определении почвы, уделив главное внимание роли организмов: "Мы прежде всего выделяем верхний слой земли до той глубины, до которой доходит главная масса корней, и называем этот слой почвой". Емкое, поэтичное определение почвы принадлежит В.И. Вернадскому: "Почва - благородная ржавчина Земли". В четырех словах определения ученому удалось сказать очень многое. Назвав почву "ржавчиной Земли", ученый указал путь ее образования из литосферы под влиянием геофизических оболочек планеты: атмосферы, биосферы и гидросферы. При этом продукт переработки первозданных горных пород ("ржавчина" - почва) обладает благородством, то есть способностью рождать благо, производить урожай растений. Особое значение такому качеству почвы, как плодородие, придавал и другой крупный ученый-почвовед - академик В.Р. Вильямс. Он писал: "Когда мы говорим о почве, мы разумеем рыхлый поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений".
В книге доктора биологических наук, профессора кафедры почвоведения и агрохимии Ростовского государственного университета О.С.Безугловой в доступной форме изложены обширные сведения по минеральным, органическим и бактериальным удобрениям, в том числе новейшим. Дана система диагностики питания растений. Особый интерес представляют главы, посвященные гуминовым удобрениям, биодобавкам и стимуляторам роста растений, восполняющие явный недостаток информации по этим группам соединений для широкого круга читателей, в том числе и студентов.
Итак, внешний облик почвы, ее свойства и плодородие определяются теми факторами почвообразования, под влиянием которых она сформировалась. Морфология почвы отражает ее внутренние свойства, и поэтому почвовед уже в поле на основании изучения морфологических свойств почвы может сделать предварительное заключение о качестве почвы. Одним из наиболее важных морфологических признаков почвы является ее окраска (цвет). Об этом ее свойстве читателям "Соросовского Образовательного Журнала" поведал Д.С. Орлов . Важно, что уровень плодородия почвы тесно коррелирует с окраской: темные почвы обычно характеризуются более благоприятными для жизнедеятельности растений условиями, чем светлые. Связано это с количеством и качеством почвенного органического вещества - гумуса, так как именно гумус чаще всего обеспечивает темный цвет почвы. Однако не менее важным для формирования почвенного плодородия является и наличие хорошо выраженной водопрочной структуры. Структура почвы - это те отдельности (комочки), на которые она самопроизвольно распадается в состоянии оптимальной влажности. Размер, форма, такие внутренние свойства этих отдельностей, как механическая прочность и водопрочность, во многом определяются количеством и качеством органического вещества в почвах. Работами С.А. Захарова было показано, что все многообразие форм структурных отдельностей можно свести к трем основным типам: кубовидному, призмовидному и плитовидному. Кубовидный тип структуры характеризуется примерным равенством горизонтальной и вертикальной осей отдельностей. Кубовидные структуры в природе характеризуются высокой устойчивостью, и почвенные структурные отдельности этого типа не являются исключением из этого общего правила. Для верхних горизонтов плодородных почв характерна именно такая структура, так как она обеспечивает благоприятные для растений водно-воздушные свойства. Другие типы структур неспособны противостоять размывающему действию воды, а плитовидные отдельности известны и своей крайне низкой механической прочностью. Именно поэтому с агрономической точки зрения структурными являются только почвы, обладающие кубовидной структурой, но для диагностики почв важно учитывать особенности структуры независимо от ее способности обеспечивать растения необходимыми для нормальной жизнедеятельности условиями. И наиболее общие закономерности здесь такие. Очень часто процесс почвообразования включает явления вымывания (элювиирования) веществ из верхней части профиля и накопления (иллювиирования) их в средней или/и нижней части почвы. Такой сценарий почвообразования характерен для почв, формирующихся в условиях избыточного количества влаги и свободного дренажа. Причем элювиирование обычно сопровождается формированием структуры плитовидного типа, а иллювиирование - призмовидного типа.
Одним из наиболее заметных следствий почвообразовательного процесса является дифференциация изначально однородной материнской породы на генетические горизонты - слои, различающиеся окраской, структурой и другими морфологическими свойствами. Лабораторные исследования убеждают в том, что эти горизонты характеризуются своеобразием биологии минералогического и химического состава и особенностями физических свойств.
На рис. 3 и 4 показаны почвенные профили чернозема и подзола. Чернозем, зональная почва луговых и разнотравно-типчаково-ковыльных степей, характеризуется очень высоким уровнем природного плодородия. Растительность степей накапливает большую фитомассу, которая при ежегодном отмирании становится источником для синтеза специфического почвенного органического вещества - гумуса. С растительным опадом в почву ежегодно поступает от 600 до 1400 кг/га азота и зольных веществ, в то время как с опадом хвойных лесов в почву поступает только 40-300 кг/га этих элементов. В гумусе, как в кладовой, до поры до времени хранятся элементы питания, в том числе азотистые соединения. Минеральные соединения азота, как известно, все без исключения характеризуются высокой растворимостью в воде, и природа выработала защитный механизм, позволяющий предотвратить потери азота путем связывания его в органическом веществе почвы. Именно процессу аккумуляции гумуса обязан чернозем своей окраской и зернистой структурой, относящейся к кубовидному типу, обеспечивающей благоприятный водно-воздушный режим. Отсутствие процессов элювиирования и иллювиирования в отношении большинства соединений обеспечивает монотонное убывание интенсивности темной окраски с глубиной, хотя наиболее легкорастворимые соединения выносятся нисходящим током влаги на глубину наибольшего промачивания почвы. Подтверждением этому является наличие в черноземах на некоторой глубине скоплений мелких конкреций белого цвета - "белоглазки", - представляющих собой стяжения карбонатов кальция (см. рис. 3).
Рис. 3. Строение профиля чернозема. Буквами обозначены генетические горизонты: А 1 - гумусово-аккумулятивный, В 1 - переходный, В 2 - горизонт гумусовых затеков, ВС - переходный, С - материнская порода
Подзол - почва, сформировавшаяся под хвойным лесом. Особенности климата обусловливают преобладание осадков над испаряемостью и обеспечивают промывание почвенной толщи фильтрующейся влагой. Причем влага эта, пройдя предварительно через слой лесной подстилки и растворив накопившиеся в полуразложившемся хвойном опаде органические кислоты, приобретает кислотные свойства и обеспечивает протекание гидролиза минералов, составляющих почвенную массу (оподзоливание). Продукты гидролиза током влаги распределяются в нижележащей толще почвенного профиля, а в верхней его части обособляется белесый обесструктуренный горизонт элювиального генезиса, масса которого напоминает золу (см. рис. 4).
Рис. 4. Строение профиля дерново-подзолистой почвы: А 1 - гумусово-аккумулятивный горизонт, Е-подзолистый (элювиальный) горизонт, ЕВ - переходный горизонт, В - иллювиальный горизонт, С-материнская порода
Горизонт характеризуется однородным химическим составом, он на 80-99% состоит из кремнезема. Это обеспечивает практически полное бесплодие слоя, что хорошо иллюстрирует строение корневой системы ели, растущей на подзоле: отсутствие элементов питания в почвенной массе горизонта делает излишним развитие корней в этом слое (рис. 5, а). Бурая лесная почва формируется также под влиянием промывного водного режима, но в условиях более теплого климата под пологом широколиственного леса с примесью хвойных пород. Листовой опад содержит значительно больше таких химических элементов, как Ca и Mg, они нейтрализуют органические кислоты продуктов разложения опада, и это предопределяет отсутствие или слабое проявление оподзоливания в этой почве. Отсюда сравнительно однородный химический состав и более благоприятные условия для развития корневой системы ели (рис. 5, б).
Рис. 5. Особенности строения корневой системы ели в подзоле (а) и бурой лесной почве (б)
Размеры статьи не позволяют рассказать хотя бы вкратце о наиболее распространенных почвах, так как разнообразие факторов почвообразования, их различное сочетание в природных условиях дают огромное количество разновидностей почв на земном шаре. На Почвенной карте мира, составленной по заданию ФАО-ЮНЕСКО в масштабе 1: 5 000 000 в 1974 году, было выделено 106 почвенных единиц (примерно соответствующих понятию "тип почв"). На карте, составленной в 1987 году, нанесено уже 144 почвенные единицы (типа). Новая почвенная карта, составленная для электронного атласа мира "Человек и земля" содержит 178 почвенных единиц. Расширение списка происходит как за счет детализации легенд, некоторого уточнения классификационных схем, так и за счет изучения национальных почвенно-картографических материалов. Особенно значительные изменения внесены в изображения тропических областей Африки и Южной Америки.
Роль почвы в природе
Почвенный покров образует одну из геофизических оболочек Земли - педосферу. Основные гео-сферные функции почвы как природного тела обусловлены положением почвы на стыке живой и неживой природы. И главная из них - обеспечение жизни на Земле. Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В результате почвообразования именно в почве концентрируются жизненно необходимые организмам вода и элементы минерального питания в доступных для них формах химических соединений. Таким образом, почва - условие существования жизни, но одновременно почва - следствие жизни на Земле.
Запасание энергии - следующая общая функция почвы. Почва является важнейшим условием фотосинтетической деятельности растений. Этим путем аккумулируется на Земле колоссальное количество энергии. В.А. Ковда приводит такие данные. В форме топлива, пищи, кормов ежегодно на земном шаре расходуется примерно 7 10 12 кВт ч этой энергии. Еще 16,2 10 12 кВт ч человечество сжигает в виде ископаемого топлива (угля, нефти, газа, торфа), созданного в прошлые геологические эпохи также, по-видимому, растениями. Другие источники энергии (реки, ветер, ядерное топливо) дают неизмеримо меньше энергии. И в настоящее время и, вероятно, еще долго в будущем именно система почва - растения - животные будет главным поставщиком трансформированной энергии Солнца человечеству. Живое вещество неустойчиво, после отмирания организмов оно быстро разрушается, минерализуется, и только небольшая часть его превращается в почве в гумус и надолго сохраняется, обеспечивая нормальное функционирование почв в биосфере.
Третья глобальная функция почвы - обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ, так как биогеохимические циклы элементов, в том числе таких важнейших биофилов, как углерод, азот, кислород, осуществляются через почву. Эти элементы в разной форме и в разных соотношениях участвуют в синтезе органического вещества растениями. Затем они проходят сложный цикл превращений в почве, и часть продуктов поступает в атмосферу и гидросферу. Тем самым почва участвует в процессе регулирования состава атмосферы и гидросферы. Это четвертая глобальная функция почвы.
Пятая глобальная функция почвы - регулирование биосферных процессов, в частности плотности и продуктивности живых организмов на земной поверхности. Почва обладает не только плодородием, она имеет и свойства, лимитирующие жизнедеятельность тех или иных организмов. Не случайно зарождение древних цивилизаций происходило в тех регионах нашей планеты, где естественное плодородие почв особенно велико. Таким образом, почва - основное средство производства и объект труда в сельском хозяйстве, а ее распределение - причина острых социальных конфликтов.
Роль почвы в жизни и деятельности человека
Почве принадлежит важная роль и в природной среде обитания человека. Прежде всего потому, что почва - основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов. Международные декларации и соглашения по проблемам природопользования ("Всемирная стратегия охраны природы", "Всемирная почвенная хартия", "Основы мировой почвенной политики") утверждают значение почвы как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли. Поэтому вопросы землепользования затрагивают комплекс сложных проблем социально-экономического характера: вопросы земельной собственности, земельного законодательства, земельного права, экономической оценки земель и т.д.
По отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль - протекторную. Обладая способностью поглощать и удерживать в себе различные загрязняющие вещества, в том числе и радионуклиды, связывая их химическим и физическим путем, почва тем самым служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление этих соединений в природные воды, растения и далее по пищевым цепям в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении небезграничны, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому все чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления людей.
Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль. Некоторые заболевания, причины которых ранее были неизвестны, связаны с определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических элементов, нарушением их соотношения. Наиболее широко известными примерами из этой области являются заболевания щитовидной железы (зоб и базедова болезнь), поражения зубной эмали (кариес и флюороз), но их список очень велик и продолжает расширяться. Так, имеются сведения о связи с особенностями почвенного покрова и онкологических заболеваний. Изучение онкологами географического распространения рака желудка показало, что в Тунисе, Египте, Афганистане заболеваемость раком желудка значительно ниже, чем в Англии, Франции, США. Клинические исследования позволили предположить повышенный риск этого заболевания с недостаточным содержанием магния в пище (следовательно, в воде и почвах), а также с нарушением соотношения в почвенном растворе между ионами Са, Mg, Mn. Эта закономерность была подтверждена на примере Ростовской области в совместной работе почвоведов (В.В. Акимцев) и онкологов (З.М. Митлин).
Такие заболевания по предложению А.П. Виноградова были названы эндемическими, а территории с аномальным содержанием химических элементов - эндемическими провинциями. В.В. Ковальский составил карту биогеохимических зон и провинций СССР . На ней он выделил районы распространения ряда заболеваний человека и животных, обусловленных биогеохимическими свойствами почв и вод. Разгадка возникновения эндемических болезней позволила выработать меры нейтрализации этих явлений.
Почвы заселены мириадами микроорганизмов. Некоторые из них выделены из почв и используются для изготовления ценных лечебных препаратов - антибиотиков. В составе почвенной микрофлоры содержатся и патогенные формы, вызывающие тяжелые заболевания, например возбудители столбняка (b. tetani), сибирской язвы (b. antracis), злокачественного отека (b. oedematis maligni) и некоторые др. Некоторые болезни человека и животных связаны с животными, живущими только в определенных почвенных условиях. Например, грызуны и насекомые, живущие в песчаных и супесчаных почвах полупустынь и сухих степей, переносят такие болезни, как туляремия, чума.
Таким образом, многие важные вопросы медицины и ветеринарии не могут быть решены без учета особенностей почвенного покрова. Именно поэтому в 1986 году была организована рабочая группа "Почвы и геомедицина" в рамках Международного общества почвоведов. Это создало предпосылки для выделения особого раздела в почвоведении - медицинского.
Есть еще одна область деятельности человека, где учет свойств почв и почвенного покрова в целом совершенно необходим. Почвы обладают различными инженерно-геологическими свойствами. Долговечность деревянных, металлических и бетонных конструкций, фундаментов зданий и их стен зависит от химического состава почвенно-грунтовых вод и взаимодействия между материалами сооружений и почвой. Строительство дорог, аэродромов так- же опирается на научные положения почвоведения, так как свойства почв определяют долговечность покрытий этих сооружений.
Заключение
Современное состояние почвенного покрова нашей страны неудовлетворительное и продолжает ухудшаться. Это следует из официальных данных. 40 млн га представлены низкоплодородными засоленными и солонцовыми почвами, 26 млн га переувлажнены и заболочены, 5 млн га загрязнены радионуклидами, из 186 млн га сельскохозяйственных угодий около 60 млн га эродированы, в некоторых южных районах России (например, в Калмыкии) идет опустынивание. Для преодоления дальнейшего развития деградации почв, в том числе знаменитого русского чернозема - национального достояния страны, необходимы меры по их защите, и прежде всего совершенствование земельного законодательства. Немаловажную роль должно сыграть и воспитание уважительного отношения к земле-почве, и начинать эту работу надо еще в школе. Мировое сообщество уже пришло к пониманию этого. В США разработан проект "Global Project", одной из задач которого является объединение ученых, учителей школ и школьников для включения почвоведения в школьные программы. В 1997 году уже более 5 тыс. школ из 64 стран мира зарегистрировались для участия в этом проекте. Хочется верить, что на родине почвоведения также поймут всю важность этой инициативы.
Об авторе
Ольга Степановна Безуглова, доктор биологических наук, профессор кафедры почвоведения и агрохимии Ростовского государственного университета. Область научных интересов - генезис почв, химия почв, биогеохимия. Автор более 100 работ, в том числе двух монографий.
Почвенный покров Земли кажется нам обычным и вечно существующим в природе. Однако это не так. Природа создавала почву в течение 4,5 миллиардов лет! Основой для образования почвы послужили продукты выветривания горных пород. Выветривание - это сложный процесс, результат совместного действия многих физических, химических и биологических факторов. Видео 37.
Условно это отражено в формуле: Горные породы + Солнце + воздух + вода + живые организмы = почва.
Процесс почвообразования никогда не прекращается, конечно, он идет и в наши дни, но очень медленно. Почва находится в постоянном процессе развития - формирования или разрушения.Длительность процесса образования почвенного покрова Земли обусловлена многими факторами. На образование почвы требуются многие тысячелетия. В то же время нерациональное природопользование, губительное для почвы, может уничтожить ее всего за несколько лет.
Как Вы думаете, следует почву отнести к возобновляемым, или невозобновляемым природным ресурсам? Можно ли дать однозначный ответ на этот вопрос?
Благодаря почвенному покрову Земли обеспечивается жизнь растений, животных и человека. Почва - важнейший компонент всех наземных экологических систем Земли и сама является уникальной экосистемой (см. подробнее темы 2 и 3). Она осуществляет связи живых организмов с литосферой, атмосферой и гидросферой. Почва - это объект изучения отдельной науки - почвоведения. Родоначальник почвоведения - выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев. В Петербурге находится Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева, который является одним из крупнейших в мире музеев почвенно-экологического профиля. В музее можно получить ответы на вопросы - Что такое почва? Как она образуется? Что на этой почве растет? Кто в этой почве живет? Музей является хранителем богатейшей коллекции почв из различных природных зон мира.
В настоящее время ученые выделяют около ста типов почв. Почему существуют разные типы почв?
Многобразие почв связано, разумеется, с многообразием условий, в которых они формировались. Особенно большое значение имеют климат и свойства тех пород, из которых образовалась почва.
Рассмотрите рисунок и сравните чернозем, дерново-подзолистые и тундровые подзолистые почвы.
Знаете ли Вы, какие типы почвы характеры для Вашей местности? В почве имеется нескольких слоев, связанных между собой. Видео 38. Среди них различают коренную породу, которая подвергается выветриванию при выходах ее на поверхность, и материнскую, из которой формируется верхний слой почвы. Нижележащий слой называется подпочвой.
Уникальное свойство почвы - плодородие. Именно оно обеспечивает существование жизни на Земле. Плодородие почвы обусловлено содержанием в ней гумусных веществ (гумуса). Гумус - это скопление органических веществ, которые образовались при гниении растительных и других остатков живого. Он придает почве черный цвет и обеспечивает рост и развитие растений (т.е. жизнь на Земле). Чем больше в почве гумуса, тем она плодороднее. Больше всего гумуса содержится в черноземных почвах. Видео 39.
Из чего состоит почва?
Примерно 50% пространства в почве занимает воздух, заполняющий промежутки между твердыми частицами. Около 45% массы почвы приходится на долю минеральных веществ, около 5% - на долю органических веществ. Однако эти сведения о составе почвы не дают настоящего представления о ней.
Мы привыкли думать, что почва мало населена, что основная масса живых организмов находится на ее поверхности. Но это совсем не так! Для многих животных она является средой обитания. Все знают, что в почве живут и дождевые черви, и личинки насекомых, и сами насекомые. Почва служит местом гнездования и строительства жилищ для многих птиц и других животных. Расчеты ученых показывают, что масса живого в почве составляет? массы живых обитателей лесов и более? массы живого степной растительности.
Установлено, что чем меньше размеры организмов, тем больше их число в почве. Так, в 1 м 3 почве находится несколько десятков миллионов червей и насекомых. А в 1 грамме почвы содержится более миллиона простейших микроорганизмов. В целом количество почвенных микроорганизмов на Земле ученые оценивают приблизительно в один миллиард тонн! Однако значение живых организмов в почвенных процессах определяется не их массой, а той огромное работой, которую они совершают. Видео 40.
Мы не замечает работу почвенных бактерий, которые непрерывно перерабатывают отмирающие части растений и других организмов. Но если бы она прекратилась, поверхность Земли была бы завалена этими остатками. Трудно представить, что было бы с нашей прекрасной Планетой через какие-нибудь сто лет! А дождевые черви, как известно, питаясь, заглатывают почву. Если в одном гектаре почвы обитает около 140 тысяч дождевых червей, то их масса составляет 500 кг! А это значит, что за один год они пропускают через свой организм около десяти тонн почвенной массы!
В чем заключается биосферная функция почвы?
Важно понимать, что для характеристики почвы недостаточно знать ее состав. Научное знание о почве связано с пониманием того, что она представляет собой сложное природное тело, имеющее определенное строение(структуру). Будем помнить: Почва - это не механическая смесь различных веществ. Почва - это сложнейшая система взаимодействия минеральных, органических веществ и живых организмов.
Благодаря их взаимодействию почва выполняет свои биосферные функции. Но, повторим, оно обеспечивается не только составом, но и строением почвы.
Почва состоит из очень мелких частиц. В пленке воды, обволакивающей почвенные частицы, живут микроскопические организмы. Более крупные поселяются между частицами почвы, как в пещерах. И те, и другие составляют с почвой единое образование. Тем, что живут на поверхности частиц, необходим воздух, а те, что находятся внутри частиц, способны жить без воздуха.
Питание, дыхание и все другие процессы жизнедеятельности живых организмов приводят к множеству изменений в составе почвы. При этом они вовлекают в эти процессы вещества, содержащиеся в воздухе и растворенные в воде, а сами выделяют образовавшиеся в процессе их жизнедеятельности новые вещества.
Таким образом, почва выполняет свою биосферную функцию как конечного звена, обеспечивающего создание всей биомассы Планеты.
Разрушение почвы может происходить как в результате природных процессов, так и под влиянием нерациональных действий человека.
Разрушение почвенного покрова на месте рубки леса
Такие природные процессы, как наступление ледников, извержение вулканов, образование гор, землетрясения, ураганы, смерчи или наводнения, не могут не влиять на состояние земной коры и на процессы почвообразования. Но естественная эрозия почвы(разрушение и снос верхних наиболее плодородных слоев в результате действия воды и ветра) - это медленный непрерывный процесс, одновременно с которым формируется новый почвенный слой. В отличие от естественной,антропогенная эрозия почвы вызвана вмешательством человека в природную среду в хозяйственных целях. Нерациональное использование полей и пастбищ, вырубка леса, осушение водоемов и тому подобное - все это может уничтожить плодородие почвы за очень короткий срок.
Например, первые поселенцы в Америке так нещадно эксплуатировали землю, что за 100 лет погубили 20% пахотных земель. Почва также разрушается вследствие заболачивания, опустынивания.
Горькое свидетельство безоглядной эксплуатации человеком природы - это и пустыни Северной Африки, и Прибалтийские дюны, и эродированные пространства в Австралии, Пакистане, в Индии и Канаде. Только в европейской части нашей страны насчитывается до 2 миллионов оврагов, которые образовались в основном вследствие распашки земли. Ежегодно земельные угодья теряют слой плодородной почвы, на создание которого природа затратила тысячи лет. Почвоведы называют эрозию настоящей трагедией.
Ученые считают, что для сохранения экологической устойчивости территории в каждой природной зоне должно соблюдаться определенное соотношение пашен, пастбищ и лесов. Так, например, в лесостепи, по исследованиям В.В. Докучаева, лесов должно быть 10-18%. Сейчас из-за чрезмерной распашки их осталось значительно меньше.
По современным данным человечество уже утратило за исторический период около 2 млрд. га некогда плодородных земель, превратив их в антропогенные пустыни. Это больше, чем площадь всей современной пашни в мире, составляющей 1,5 млрд. га.В конце ХХ века стало очевидным, что деградация почв приобрела угрожающие размеры и является одной из основных угроз глобального экологического кризиса. Это особенно тревожно, если учесть, что, последним оценкам, в мире насчитывается более одного миллиарда голодающих, то есть каждый шестой житель планеты. А это значит, что сейчас страдают от голода и истощения больше людей, чем когда бы то ни было в истории человечества, в то время как плодородие почв и площадь пригодных для сельского хозяйства земель сокращаются.
Мы когда-нибудь задумываемся над тем, что в нашей жизни значит почва? Пожалуй, очень редко. Нам кажется, что, поскольку почва - это не цветок, не насекомое, не зверь, что с ней может случиться? Так и будет всегда лежать под ногами. А вместе с тем всемирно известный эколог Жан Пьер Дорста сказал: "Почва - наш самый драгоценный капитал. Жизнь и благополучие всего комплекса наземных биоценозов, естественных и искусственных, зависит, в конечном счете, от тонкого слоя, образующего самый верхний покров Земли".
Недооценивая роль этого величайшего природного богатства, человечество ставит под угрозу само свое существование.
Охрана почвы от ее разрушения, борьба с уменьшением ее плодородия - важнейшая экологическая проблема, требующая безотлагательного пристального внимания мирового сообщества.
РОЛЬ ПОЧВЫ В ЖИЗНИ И ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА Почве принадлежит важная роль и в природной среде обитания человека. Прежде всего потому, что почва — основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов. Международные декларации и соглашения по проблемам природопользования («Всемирная стратегия охраны природы», «Всемирная почвенная хартия», «Основы мировой почвенной политики») утверждают значение почвы как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли. Поэтому вопросы землепользования затрагивают комплекс сложных проблем социально-экономического характера: вопросы земельной собственности, земельного законодательства, земельного права, экономической оценки земель и т.д. По отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль — протекторную. Обладая способностью поглощать и удерживать в себе различные загрязняющие вещества, в том числе и радионуклиды, связывая их химическим и физическим путем, почва тем самым служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление этих соединений в природные воды, растения и далее по пищевым цепям в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении небезграничны, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому все чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления людей. Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль. Некоторые заболевания, причины которых ранее были неизвестны, связаны с определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических элементов, нарушением их соотношения. Наиболее широко известными примерами из этой области являются заболевания щитовидной железы (зоб и базедова болезнь), поражения зубной эмали (кариес и флюороз), но их список очень велик и продолжает расширяться. Так, имеются сведения о связи с особенностями почвенного покрова и онкологических заболеваний. Изучение онкологами географического распространения рака желудка показало, что в Тунисе, Египте, Афганистане заболеваемость раком желудка значительно ниже, чем в Англии, Франции, США. Клинические исследования позволили предположить повышенный риск этого заболевания с недостаточным содержанием магния в пище (следовательно, в воде и почвах), а также с нарушением соотношения в почвенном растворе между ионами Са, Mg, Mn. Эта закономерность была подтверждена на примере Ростовской области в совместной работе почвоведов (В.В. Акимцев) и онкологов (З.М. Митлин). Такие заболевания по предложению А.П. Виноградова были названы эндемическими, а территории с аномальным содержанием химических элементов — эндемическими провинциями. В.В. Ковальский составил карту биогеохимических зон и провинций СССР . На ней он выделил районы распространения ряда заболеваний человека и животных, обусловленных биогеохимическими свойствами почв и вод. Разгадка возникновения эндемических болезней позволила выработать меры нейтрализации этих явлений. Почвы заселены мириадами микроорганизмов. Некоторые из них выделены из почв и используются для изготовления ценных лечебных препаратов — антибиотиков. В составе почвенной микрофлоры содержатся и патогенные формы, вызывающие тяжелые заболевания, например возбудители столбняка (b. tetani), сибирской язвы (b. antracis), злокачественного отека (b. oedematis maligni) и некоторые др. Некоторые болезни человека и животных связаны с животными, живущими только в определенных почвенных условиях. Например, грызуны и насекомые, живущие в песчаных и супесчаных почвах полупустынь и сухих степей, переносят такие болезни, как туляремия, чума. Таким образом, многие важные вопросы медицины и ветеринарии не могут быть решены без учета особенностей почвенного покрова. Именно поэтому в 1986 году была организована рабочая группа «Почвы и геомедицина» в рамках Международного общества почвоведов. Это создало пре
Это незаменимый элемент земной поверхности, благодаря которому существование растительных и животных организмов (а также микроорганизмов) становится возможным.
Взаимодействие здесь двойственное: всего живого не было бы без почвы, но сама почва является результатом жизнедеятельности этих организмов. Почва составляет одну из планетарных оболочек, которую принято называть педосферой.
Почва и круговорот веществ. Благодаря специфической смеси почвенных элементов, воды, воздуха и органических компонентов происходят процессы переработки, разложения и трансформации множества химических соединений.
Благодаря этому появляется возможность осуществлять питание в первую очередь для растений, и косвенно для животных и человека.
Каково значение почвы в природе?Значение почвы в природе можно разделить в зависимости от ее функций, основные из которых следующие:
- Концентрация энергетических запасов благодаря обеспечению процессов жизнедеятельности растений и осуществлению ими фотосинтеза (а следовательно и образованию многих полезных ископаемых).
- Создание взаимодействия между малым и большим круговоротами веществ — биологическим и геологическим.
- Осуществление регулирования основных процессов в биосфере — регуляции продуктивности живых организмов и плотности их заселения на поверхности планеты.
- Участие во взаимосвязанном процессе регулировки атмосферного и гидросферного составов.
- Обеспечение нормальных процессов жизнедеятельности земных организмов.
- Экологическая роль — участие в функциональности экосистемы и как составная часть биогеоценоза.
- Важная роль в сложных механизмах функционирования и регулирования атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы и этносферы.
Значение почвы в жизни человека
Самим своим существованием почва обеспечивает возможность для жизни человеку и другим живым организмам. Почва и человек неразрывно связаны друг с другом. Не зря первыми эффективными технологиями человеческой цивилизации были земледелие и животноводство — то есть по сути, максимальные способы использования земельных ресурсов.
Энергетическая функция
Почва создает условия для жизни растений, которые преобразуют солнечную энергию методом фотосинтеза в органическую. Постепенно растения и другие органические остатки превращаются в уголь, нефть, газ, торф, тем самым создавая гигантские резервуары энергии для человеческой цивилизации.
Почва — активный участник круговорота органических и геологических компонентов. Такие важнейшие структурные элементы как азот, кислород и углерод проходят процессы преобразования с помощью почвы. Путем сложных трансформаций эти химические элементы как высвобождаются в гидросферу и атмосферу, так и становятся источником органического синтеза для растений.
Очень важно чтобы в состав почвы входили необходимые для нормального функционирования человеческого организма минеральные элементы.
Естественная регуляция популяций
Скопление растительных и животных организмов (а также человека) всегда происходит в тех областях планеты, где почвы наиболее плодородны, а климат благоприятствует жизни. И наоборот — почвы с низким плодородием снижают возможности существования на них флоры и фауны, тем самым регулируя численность определенных видов и популяций.
В социальном отношении роль почвы проявляется в том, что высокоурожайные земли становятся причиной территориальных конфликтов между странами и народами.
Почва как средство производства
Несомненно, почва является ценным средством для производства сельскохозяйственной и животноводческой продукции. Всегда следует учитывать важность сохранения экологического состояния почвы при проведении различных агротехнических работ и организации видов производств, сопряженных с выделением токсинов и сточных вод в окружающую среду.
От состояния почвы напрямую зависит будущее жизни на планете. Кроме того, грунт необходим для создания жилищ и дорог.
Защитная функция почвы
Почва не только дает жизнь, но и обезвреживает опасные для жизни человека и животных вещества. Это и вредные химические соединения, и радиоактивные вещества, и опасные бактериальные и вирусные возбудители. Все эти компоненты накапливаются в почве и постепенно утилизируются.
Однако, буферный запас прочности почвы не безграничен, и если он будет постоянно превышаться, она перестанет справляться со своими протекторными функциями.