text:
Ответственный редактор академик РАН Г.В. Добровольский
Рецензенты доктор биологических наук, профессор И.О. Карпачевский,
доктор географических наук, профессор А.Н. Геннадиев
Редактор издательства А.А. Фролова
Предисловие
Сегодня слова "охрана природы" и "экология" на устах всех жителей Земли. Но, увы, авторы публикаций по данной проблеме в основном пугают нас нависшей над человечеством экологической катастрофой или фиксируют очередное "жертвоприношение" природы техническому прогрессу и в меньшей мере объясняют причины экологических бед, и в еще меньшей степени обрисовывают реальные пути выхода из кризиса во взаимоотношениях человека с окружающей средой.
Указанные обстоятельства послужили доктору биологических наук Е.Д. Никитину и доктору философских наук Э.В. Гирусову стимулом для написания книги "Шагреневая кожа Земли".
О чем в ней речь и что может дать она читателю? Эта книга прежде всего об экологических функциях биосферы и почвы, еще не оцененной по достоинству и не изученной с должной глубиной и широтой. Эта книга также о внутренней жизни и удивительных свойствах почвы, о факторах и процессах, ее формирующих. Лейтмотивом "Шагреневой кожи Земли" звучит тревога за судьбу почвенного покрова планеты, с которым человечество до сих пор обращается неразумно, в результате чего почвенное богатство Земли неуклонно убывает, а экологический кризис в связи с этим становится все острее.
Авторы не только констатируют потери в биосфере и почвенном фонде мира и нашей страны, но и обосновывают систему рационального использования, охраны и восстановления почвенно-биологических ресурсов. При этом в книге удачно сочетается увлекательная подача материала, доступная широкой аудитории, с научной корректностью его изложения.
Книга окажется полезной всем, кому небезразлична судьба нашего дома. Ведь повествование идет не только о почве, но и о гармонии планеты, о здоровье биосферы и человека, а также об общих природных закономерностях, отчетливо проявляющихся в почве.
Академик Российской академии наук Г.В. Добровольский
Глава I. Раздумья над бальзаковским шедевром
Более полутора столетий назад мир обогатился знаменитым творением Оноре де Бальзака - его философским романом "Шагреневая кожа". Как и в любом выдающемся произведении, в романе великого французского писателя за судьбой одного героя отчетливо видны судьбы многих - тех, кто решил взять от жизни больше, чем она вознаграждает сама за честный и терпеливый труд.
Вспомним основную линию сюжета. Молодой человек маркиз Рафаэль де Валантен после трех лет упорных занятий наукой решил не тратить далее жизнь на одинокое искание истины. Он захотел зажить наконец-то на широкую ногу и явить свою оригинальность свету, надеясь, что тот заметит ее и оценит. Но наличные средства были так скудны, что Рафаэль все более и более погружается в долги, а выплыть из бескрайнего долгового моря становится уже невозможно. Несостоявшийся несчастный светский лев решает покончить жизнь самоубийством, но прежде, чем отправить себя в мир иной, он заходит в антикварную лавку. Старик-антиквар, узнав о черном замысле молодого человека, дарит ему чудесный талисман - шагреневую кожу. Таинственные слова, оттиснутые на талисмане, извещали о его назначении:
С недоверием и надеждой принимает Рафаэль дар мудреца-антиквара и при первой же возможности проверяет действенную силу таинственного подарка. Первое же задуманное им желание исполняется, но при этом шагреневая кожа сокращается.
Казалось бы, с этого момента в действиях Рафаэля должен произойти перелом. Ему надо было бы попытаться понять секрет шагрени, угадать, в каком случае она сохраняется в прежнем состоянии или почти не уменьшается. Но нет! Молодой человек продолжает все тот же губительный для него образ жизни. Предупреждения спасшего его старика оказались забытыми. А эти предупреждения звучат как пророчество прожигателям жизни всех времен: "Человек истощает себя безотчетными поступками, из-за них-то и иссякают источники его бытия. Все формы двух причин смерти сводятся к двум глаголам: желать и мочь"; "И что есть безумие, как не безмерность желания или же могущества?"
Как страшно звучат эти слова. Они похожи на приговор многим из нас, а возможно, и всему человечеству, если оно наконец по-настоящему не повернется лицом к грозящей ему основной беде - неуклонному разрушению среды своего обитания.
Достигнув небывалого могущества над природой, стремясь иметь от нее все, что пожелается, люди поставили себя в положение бальзаковского героя, причина трагедии которого - нежелание соразмерить свои хотения с имеющимися возможностями.
Действительно, ведь очень многие из нас - те же Рафаэли Валантены, хотим мы того или нет. Потому что мы хотя, как правило, и за сохранение окружающей среды, но при этом не желаем ограничивать себя в потреблении даров природы. Наши амбиции порой заглушают набат тревоги, который давно и все громче бьют экологи. Поэтому большая часть экологических программ пока остается на бумаге или на словах, а не воплощается на деле. Как и раньше, мы черпаем богатства недр, все чаще задевая ковшом за дно и края подземных кладовых. Как и раньше, мы загрязняем водный и воздушный океан. Как и прежде, мы убиваем и травим ни в чем не повинных наших меньших братьев, число видов которых сокращается с катастрофической скоростью. И что особенно трагично, поскольку это менее всего осознается современным человечеством, мы уничтожаем почвенный покров Земли, который фактически является ее шагреневой кожей, дарованной нам самой матушкой-природой.
Большинство из нас редко задумывается над тем, что само возникновение жизни на Земле и существование развитой биосферы связаны прежде всего с почвенным покровом земного шара. Лесные и травянистые просторы, населенные многоликим миром живых существ, залежи каменного угля, торфа, бокситов, постоянно текущие реки создавались при самом деятельном участии почвы.
А само становление первых земных цивилизаций? Разве оно мыслимо без освоения и успешного использования почвенного богатства? Это в полной мере понимали наши далекие предки, полагая, что из почвы "все возникло" и в нее "все обратится в конце концов" (Ксенофан, VI-V вв. до н. э.).
Современное человечество предпринимает отчаянные попытки осмыслить тяжелейшую экологическую ситуацию, в которой оно оказалось. Ясно, что без такого осмысления не только невозможно успешно пройти по дорогам спасения, но и нельзя даже отыскать их. Известные экоидеологи Печчеи, Маррей Букчин и др. не без основания связывают предотвращение экологической катастрофы не только с экономной тратой природных ресурсов, но и с нравственным очищением людей, с их покаянием перед природой за причиненное зло, с отказом от потребительской психологии вещизма.
Да, реальную жизнь вершат конкретные люди, наделенные вполне конкретной психологией, привычками, знаниями, навыками. И сколько бы мы ни уповали на благородные природозащитные призывы, как бы часто ни пугали людей растущими дырами в озоновом экране, человек будет себя вести так, как его приучили. И потому нравственно-экологическая переоценка ценностей абсолютно необходима. Только тогда люди смогут услышать нарастающий SOS страдающей природы. Большую помощь в том, чтобы мы новыми глазами взглянули на окружающий мир, ощутили надсадно бьющийся пульс измордованной природы, разглядели и познали ее чудесный талисман - шагреневую кожу Земли, может оказать бальзаковский шедевр. Бальзак достоверно и образно рисует два противоположных стиля жизни - духовно-нравственный (или экологически благодатный) и наслажденческо-потребительский (или экологически ущербный).
Посмотрим, какой из обрисованных Бальзаком путей жизни человека приятнее, эффективнее и одновременно выгоднее ныне живущему землянину и его окружающей среде, прежде чем перейти к изложению конкретного природоведческого материала книги. Попытаемся также провести параллель между обращением с шагренью Рафаэля Валантена и тем, как обращается с шагреневой кожей Земли современное человечество.
"Это невозможно!" - вскричал друг Рафаэля, когда тот рассказал ему о подвижнической жизни, которую он вел почти три года, занимаясь наукой и создавая свою теорию воли. И действительно, потомок древнего, но оскудевшего рода был предельно скромен в расходах, когда решил посвятить себя научным изысканиям (экологически благодатному пути). Получив в наследство от разорившегося отца всего тысячу сто франков, он распорядился ими очень экономно.
И более того, Рафаэль Валантен был счастлив, занимаясь наукой в снятой им в Париже дешевенькой мансарде. "Я прожил в этой воздушной гробнице три года, работал день и ночь, не покладая рук, с таким наслаждением, что занятия казались мне прекраснейшим делом человеческой жизни, самым удачным решением ее задачи. В необходимых ученому спокойствии и тишине есть нечто нежное, упоительное, как любовь. Работа мысли, идей, мирная созерцательность науки дарят нам неизъяснимые наслаждения, не поддающиеся описанию, как все то, что связано с деятельностью разума, неприметной для наших внешних чувств".
Напряженный подвижнический труд Валантена был ненапрасным. Разработанная им теория человеческой воли явилась заметным вкладом в науку и получила признание у знатоков. Будущее его как ученого могло сложиться вполне удачно. Тем более что женщина, наделенная всеми чертами совершенства, которой он намеревался посвятить свои достижения, была рядом - ею оказалась Полина - дочь хозяйки дома, где поселился Рафаэль. Но тщеславие и давняя мечта о богатой невесте (прекрасная Полина, увы, была бедна) круто изменили жизнь Валантена. Неожиданно перед ним предстал искуситель в лице прежнего приятеля Растиньяка - завсегдатая модного светского салона. И наш герой не устоял...
Нет нужды передавать постепенное падение Рафаэля. Достаточно констатировать итог его прыжка в свет: неудачная любовь к богатой графине Феодоре, разбитые иллюзии, бессмысленные кутежи, приведшие к огромным расходам, неоплатным долгам и в конечном счете к решению покончить жизнь самоубийством. Но... судьбе угодно было подарить ему шанс на спасение в виде шагреневой кожи.
Читая эту часть романа, где герой владеет волшебным талисманом, так и хочется крикнуть: "Что ты творишь - ведь больше тебя уже ничто не спасет!" И невольно рисуются аналогии между использованием шагрени Рафаэлем и тем, как обращается сегодня современное человечество с шагреневой кожей Земли.
Аналогия первая. Сделавшись обладателем чудесного талисмана, Рафаэль немедленно желает богатой, обеспеченной жизни. И он получает ее, поскольку неожиданно становится наследником многомиллионного состояния умершего дальнего родственника. Но Валантен замечает, что шагрень заметно уменьшилась после осуществления его желания. Теперь ясно, что дни его будут сочтены, если он и дальше будет опрометчиво тратить свой талисман. Однако он не в состоянии обуздать себя и лишь с содроганием следит, как тает и тает шагрень после удовлетворения его очередного желания.
То же происходит сегодня в мире с шагреневой кожей Земли - почвой. Обитатели планеты знают, что земельные ресурсы, удовлетворяющие их основные потребности, подвергаются безжалостной эксплуатации и сильно сокращаются, что чревато катастрофическими изменениями в биосфере. "Так, например, общие потери земель в США от застройки и индустриального использования, по данным Департамента земледелия, в год составляют около 1,4 млн га, из которых 400 тыс. га агрономически ценных. Столько же теряется ежегодно в странах Западной Европы, Китае, СССР, Африке, Австралии. В мире ежегодно утрачивается из биосферы до 20 млн га продуктивных почв. Поверхностный гумусовый горизонт этих территорий уничтожен физически или утрамбован в породу либо закрыт слоем асфальта, лишен жизни и отравлен. Растительность, почвенная фауна, микроорганизмы, биоэнергетика и биогеохимия сведены к минимуму.
Биосфера планеты утратила полностью значительную часть своего биоэнергетического и биогеохимического механизма. Дальше лишать среду нашего обитания главного экологического механизма существования будет слепотой и преступлением перед потомками" (Ковда, 1989, с. 8).
Однако слепота продолжается и положение к лучшему не меняется. Естественно, возникают вопросы: почему это происходит, почему земляне с завидным упорством и роковой методичностью продолжают расправляться со своей жизненной основой, почему призывы и мольбы экологов остаются без должного отклика? Причин, конечно, много. Некоторые весьма важные из них мы попытаемся выявить с помощью бальзаковского шедевра, поскольку он позволяет разглядеть еще одну аналогию - зла и жестокости, сохраняющуюся на планете от поколения к поколению.
Посмотрите, как ведет себя Рафаэль в конфликтной ситуации, в которую попадает по собственной вине на горном курорте. Он понимает, что в затеянной дуэли если он будет стрелять в противника, то убьет его, чем сильно сократит и без того недолгие дни оставшейся ему жизни. И тем не менее ради удовлетворения своего тщеславия он делает очередной безумный шаг. "Рафаэль, выстрелив наудачу, попал противнику в сердце и, не обращая внимания на то, что молодой человек упал, быстро вытащил шагреневую кожу, чтобы проверить, сколько стоила ему жизнь человека. Талисман был не больше дубового листочка".
А чем отличается человечество в этом вопросе от своего сына Валантена? Как показывает история, люди все время воевали, расплачиваясь за это слишком дорогой ценой. За 5 тыс. лет было всего 290 мирных лет и 15 тыс. больших и малых войн, унесших жизнь 4 млрд человек (Окружающая среда..., 1986).
А во что обходились и обходятся война и подготовка к ней? Например, подсчеты показывают, что если бы каким-то чудом удалось народам мира договориться и хотя бы 10-12 часов в день один раз в году не тратить деньги на вооружение, а сэкономленную сумму потратить на борьбу с малярией, от которой сегодня страдает более 1 млрд человек в 70 странах мира, то, как полагают медики, это тяжелейшее заболевание можно было бы полностью ликвидировать. Но положение существенно не меняется или меняется с трудом. Военно-промышленный монстр все еще продолжает изматывать человечество и пожирать его жизненно необходимые ресурсы. "Миллиарды и триллионы долларов, рублей, марок, йен, франков тратятся в мире не на охрану биосферы, а на новые виды вооружения, на военные конфликты, на военную индустрию, на военное хозяйство и военное обучение миллионов солдат... Разрушающее влияние современного милитаризма на биосферу планеты, на экологию человека и его здоровье и психику бесспорно" (Ковда, 1990, с. 7).
Где же выход? Неужели все так безнадежно? Такой вопрос вставал перед ищущим спасения героем Бальзака. Аналогичная проблема волнует миллионы ныне живущих обитателей Земли.
А выход, оказывается, есть. Но мимо него прошел Рафаэль Валантен, и в сторону от спасения пока шествуют миллиарды землян.
Видя, как неумолимо уменьшается талисман, какие только отчаянные шаги не предпринимает погибающий юноша. Он пытается увеличить площадь талисмана, расплющивая его под могучим гидравлическим прессом. Пробует воздействовать на шагрень химическими реактивами. Стремится подавить в себе желания, ведя одинокую, замкнутую жизнь в надежде впасть в анабиоз и одновременно усыпить шагрень, лишив ее способности сокращаться. Но все безрезультатно. Прихоти и желания полностью подавить не удается. Шагрень неумолимо тает.
И лишь в одном случае шагрень не изменилась в размере. Рафаэль загадал, чтобы ставшая богатой Полина полюбила его. ""Хочу, чтобы Полина любила меня!" - вскричал он наутро, с невыразимой тоской глядя на талисман. Кожа не двинулась - казалось, она утратила способность сокращаться. Она, конечно, не могла осуществить уже осуществленного желания". И действительно, Полина, полюбив Валантена еще в период его увлечения наукой, продолжала все это время хранить к нему глубокое чувство. И Рафаэль воспылал ответным чувством, узнав, что Полина стала баронессой и что отец ее вернулся из Индии не только с титулом барона, но и с немалыми миллионами.
Казалось, самая заветная мечта осуществилась - сам богат, невеста богата. Красивая жизнь наконец-то наступила. Живи и радуйся, радуйся и живи! Но талисман неумолим - он не прощает тщеславия.
Тогда в чем же спасение Валантена? Получается, что выхода для него нет и сопоставление судьбы бальзаковского индивидуума с судьбой ныне живущих землян неуместно? Да, так вполне могут резюмировать скептики и пессимисты. Но позвольте все же с ними не согласиться.
Как и следует ожидать от гениального писателя, Бальзак не подносит на блюдечке готовые рецепты на спасение. Их необходимо извлечь самим читателям из материала книги. А этот материал наглядно свидетельствует, что спасение для Рафаэля (а следовательно, и для нас с вами) имеет место быть. Самый первый прием спасения - не попадать вообще в гиблую ситуацию. Ну а ежели все-таки попал, то поначалу собери всю доступную информацию о проблеме и постарайся ее решать, ориентируясь на самые главные ценности человеческого бытия. Они всегда были, есть и останутся непреходящими и взаимосвязанными. Эти ценности - любовь и познание, очень емко выраженные в стихах географа и поэта Ю.К. Ефремова: "Люблю и знаю, знаю и люблю, и тем полней люблю, чем глубже знаю". И самое главное, человек, как правило, появляется на свет с глубокой врожденной потребностью к познанию и настоящей любви. И если бы Рафаэль именно на них сделал ставку, то ему вообще не потребовалось бы пользоваться талисманом.
Какие же экологические параллели с только что сказанным можно провести?
Главный вывод, который напрашивается, - это исключительная важность умения в любом деле (а в экологии тем более) выбрать верное направление действий, взять правильный тон.
Взять правильный тон - отрешиться от плена
Случайных ошибок, случайных страстей.
Взять правильный тон - и, быть может, измена
Пройдет стороной над судьбою твоей.
Взять правильный тон - жизнь прожить ненапрасно.
Года пролетают, как клин журавлей.
Брать правильный тон ежедневно, всечасно -
Свой челн провести сквозь туманы морей.
Но основная беда наша, как правило, заключается в неумении выбрать верное направление движения, в тугодумстве при поиске корректного решения задачи. Это в полной мере относится к проблеме взаимоотношений человека и окружающей среды.
Уже долгое время люди не могут определиться, как относиться к природе - как к справедливой матери человечества или как к слепой стихии, которую надо непременно преодолеть и видоизменять. За последние годы в обществе обозначилось движение за сохранение естественной природной среды, созданной длительной эволюцией планеты. Однако, как выясняется, среди ученых такой подход не принимается безоговорочно. Так, Ю.В. Олейников в работе "Экологические проблемы НТР. Социально-философский анализ" (1989) приходит к выводу, что общество должно выйти на новый этап развития, когда оно искусственно обеспечит экологические условия своего существования за счет косного вещества. При этом природное окружение человека может изменяться в широких пределах, вплоть до полного преобразования географической оболочки и биосферы Земли.
Вот вам и умозаключение! Значит, природа все-таки глупа, биосфера - примитив, не удовлетворяющий все возрастающих потребностей двуногого создания?
Тем, кто призывает к очередной переделке естественной среды обитания, не мешает лишний раз взглянуть, до чего мы допеределывались. И кроме того, явно невредно ознакомиться с тем, во что обойдется человечеству замена биосферы искусственной средой жизни. Например, В.Г. Горшков (1987) пишет, что поколениям, не пожелавшим спасти биосферу и прекратить ее дальнейшее разрушение (выдаваемое нередко за преобразование), придется взять на себя функцию по сохранению замкнутости круговоротов вещества в окружающей среде, на что должно расходоваться более 90 % общего энергопотребления.
Так что полное преобразование биосферы в непонятно какую сферу не просто неразумно, но еще и невыгодно, а по существу, губительно для царя природы. И при выборе пути, по которому шествовать далее человечеству, у здравомыслящего его представителя двух мнений быть не может. Шагать нам надо всем только дорогой согласия с природой, дорогой бережной траты дарованных нам естественных ресурсов, тропой любви и глубокого познания окружающего нас мира.
Ориентация на гармонию наших отношений с окружающей средой ясно выражена А.А. Гореловым: "Природу нельзя воспринимать как кладовую, из которой человек черпает в неограниченном количестве то, что ему необходимо, а возвращает отходы своей деятельности, до которых ему нет дела. Природа, конечно, не храм, которым остается лишь восторгаться, но и не только мастерская, а источник физической и духовной жизни человека, непреходящая ценность, имеющая для человеческого существования решающее значение" (1987, с. 28).
Многое нужно изменить в реальной практике нашего существования, в нашей индивидуальной и общественной психологии. Слишком долгое время она была подчинена в основном идее борьбы за существование. Но пришло время других ориентиров, о которых говорил еще В.В. Докучаев: "В мире царствует, к счастью, не один закон великого Дарвина - закон борьбы за существование, но действует и другой, противоположный закон - любви, содружества, сопомощи..." (1949, с. 325).
И этот закон необходимо распространить прежде всего на наши взаимоотношения с природой, в особенности с шагреневой кожей Земли, по-настоящему еще не оцененной, не ухоженной, не обласканной. Об этом метко высказался К. Чапек: "Человек, в сущности, совершенно не думает о том, что у него под ногами. Всегда мечется, как бешеный, и самое большее - взглянет, как прекрасны облака у него над головой, или горизонт вдали, или чудесные синие горы. И ни разу не поглядит себе под ноги, не похвалит: какая прекрасная почва!" (1961, с. 154).
Но тот же самый человек преображается, когда проявляет заботу хотя бы о маленьком клочке земли. "Надо иметь садик величиной с ладонь, надо иметь хоть одну клумбочку, чтобы понять, что у тебя под ногами. Тогда, голубчик, ты понял бы, что облака не так разнообразны, прекрасны и грозны, как земля, по которой ты ходишь. Тогда научился бы различать почву кислую, вязкую, глинистую, холодную, каменистую, засоренную. Тогда узнал бы, что персть бывает воздушная, как пирог, теплая, легкая, вкусная, как хлеб, и назвал бы ее прекрасной, как называешь женщин или облака" (Чапек, 1961, с. 155).
И, подытоживая сказанное выше, хотелось бы еще раз подчеркнуть, что один из важнейших принципов, на которых должна строиться жизнь человека, - это полноценное знание законов жизни естественной среды его обитания, где весьма ответственное и почетное место занимает почва - шагреневая кожа Земли.
Глава II. Земля - единый организм
Прочитав данный заголовок, читатель может подумать, что авторы назвали нашу планету организмом ради красного словца. Но это не так. И, готовя материал для книги, нам приходилось все больше убеждаться в справедливости мысли о единстве и общности законов, управляющих различными царствами природы.
Конечно, в своих представлениях авторы книги не достигли уровня Д. Дидро, считавшего, что и камни думают, только по-своему, по-каменному, или уровня болгарской целительницы Иванки, верящей, что любой камень живой и с ним можно обмениваться информацией и разговаривать. Но стало ясно: между живой и косной (неживой) природой нет такой резкой разницы, которая нам рисовалась в недавние времена. И правы были мыслители и ученые прежних эпох, взывавшие к целостностному восприятию мира. Исследования последних десятилетий подтвердили их правоту. Так, минералоги Д.П. Григорьев и Н.П. Юшкин (1983 г.) подчеркивают, что наукой раскрыты такие стороны строения и поведения минералов, которые раньше приписывались лишь биологическим объектам. К характерным чертам детищ минерального царства, роднящим их с живыми организмами, эти исследователи относят динамическое поведение минералов в меняющихся условиях, наличие сложных взаимосвязей между минералами и минералообразующей средой, подчиненность всеобщим законам развития, наследственность, способность накапливать и хранить генетическую информацию в виде компонентов структуры, существование регуляторных механизмов и др.
Сходство минералов с живыми организмами отмечается и другими исследователями. А книга Я.Е. Гегузина так и называется "Живой кристалл". В ней автор прямо говорит: "Люди, посвящающие свою жизнь кристаллу, часто воспринимают его живым... Вспомните поэтическую прозу поэта камня академика А.Е. Ферсмана, разговаривающего с обломком минерала как с живым существом, которое умеет прятаться от зоркого глаза искателя, а в ответ на обиду или несправедливость менять окраску - розовую на черную" (1987, с. 5).
И как не привести здесь проникновенное четверостишие Тютчева:
Не то, что мните вы, природа:
Не слепок, не бездушный лик;
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык...
Исследования минералогов последних лет подтвердили существование общих фундаментальных законов, согласно управляющих различными царствами природы. И глубоко прав был В.И. Вернадский, когда говорил, что "условия зарождения кристалла позволят выяснить нам общие физические основы, отвечающие форме законов, обусловливающих явления зарождения организма, т. е. жизни" (1979, с. 153).
Сходство биологического и минерального с неизбежностью доказывает, что познать окружающий нас мир и найти общий язык с ним можно, только опираясь на принципы единства всего существующего и на понимание живых организмов и самого человека как части биосферы. На это со всей определенностью указывал В.И. Вернадский, отмечавший, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны. В настоящее время мы имеем основания утверждать, что сама биосфера и вся Земля могут рассматриваться как глобальный организм, в котором все его компоненты постоянно взаимосвязаны и выполняют вполне конкретные функции, существенное нарушение которых приводит к дискомфорту планетарного организма и его болезни.
Последующие разделы книги посвящены изложению разрабатываемого нами учения об экологических функциях биосферы и почвенного покрова как узла планетарных связей. Именно знакомство с этими функциями убеждает нас в справедливости исходной посылки: Земля - единый организм.
"Кровь" Земли
В свое время выдающийся гидролог и почвовед Г.Н. Высотский назвал воду, содержащуюся в почве, ее кровью. С полным основанием мы можем именовать гидросферу нашей планеты кровью Земли. Сейчас уже однозначно доказано, что вода в жидкой и газообразной фазах оказывается главным действующим "лицом", приводящим в движение планетарнобиосферный организм и определяющим взаимодействие его различных компонентов.
Именно знакомясь с тем, как контактирует водная оболочка с другими составляющими биосферы (почвой, нижними слоями атмосферы, земной корой, живым веществом - совокупностью организмов планеты), мы убеждаемся в том, что все существующее на Земле завязано в одно целое. Особенно тесна связь водного и воздушного океанов. Поэтому охарактеризуем прежде всего основные атмосферные функции гидросферы, обратив внимание вначале на климатоформирующую роль водной оболочки, в первую очередь Мирового океана.
Удивительно, но факт, что, хотя воздушная оболочка Земли находится ближе к нашему светилу, аккумуляция солнечного тепла и последующая трата его на метеоролические процессы осуществляются главным образом гидросферой, а не атмосферой. Так, вклад Мирового океана в содержание тепла в воздухе примерно в 120 раз больше вклада самой атмосферы. Объясняется это просто: солнечное тепло поглощают и воздух, и вода, но общая масса водной оболочки во много раз больше воздушной. К тому же у воды сама способность аккумулировать тепло (ее теплоемкость) в 4 раза выше, чем у воздуха. Поэтому не случайно, что общее количество солнечной энергии, накапливаемой в течение года океаном, измеряется колоссальной величиной - 29,7 * 1019 ккал, что составляет почти 80 % всей радиации, достигающей поверхности Земли (36,5 * 1019 ккал). В результате Мировой океан оказался главным аккумулятором солнечного тепла на планете - в нем содержится 76-1022 ккал тепла, что многократно больше того количества тепловой энергии, которое ежегодно поступает от Солнца на Землю (Кан, 1982).
Гидросфера Земли определяет не только общую энергетическую подзарядку воздушной оболочки. От нее тесно зависят многие Конкретные метеорологические явления: осадки, облачность, перемещения воздушных масс и др. Воздушная среда, и прежде всего ее надокеаническая часть, вносит определяющий вклад и в возникновение экстремальных явлений. Ярким примером могут служить мощные тропические циклоны. Установлено, что циклоны средней силы только за сутки выделяют энергию, равную примерно 5*109 Дж, что эквивалентно энергии 500 тыс. атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки. За 10 дней существования такого циклона высвобождается энергия, достаточная для удовлетворения энергетических потребностей такой страны, как США, в течение 600 лет (Кан, 1982).
Природа тропических циклонов достаточно сложна, но одной из важных причин их зарождения оказывается повышенная температура верхнего слоя океана, определяющая количество пара, поступающего в атмосферу.
В отношении воздушной оболочки гидросфера выполняет еще одну важную функцию - она оказывается одним из регуляторов ее газового состава и во многом определяет содержание в воздухе кислорода, углекислого газа и других летучих компонентов. И опять на первое место по влиянию выходит Мировой океан, который, в частности, способствует сохранению оптимального содержания CO2 в атмосфере. Дело в том, что морская вода в состоянии связывать значительную часть избыточного количества углекислоты, в результате чего CO2 в океане оказалось в 60 раз больше, чем в атмосфере. Для благополучия биосферы данная способность океана имеет исключительное значение. Ведь если произойдет, например, двукратное увеличение CO2 в воздушной оболочке, то средняя температура поверхности Земли может вследствие парникового эффекта повыситься на 2-4 °C, что вызовет сильнейшее глобальные изменения климата. Произойдут таяние льда, подвижка природных зон и другие негативные явления.
Такая мрачная перспектива весьма реальна, если человечество не обуздает свой безумный норов. Но, увы, пока этого не происходит. По-прежнему в атмосферу в результате хозяйственной деятельности поступает избыток CO2 и других парниковых газов, а поверхность водной оболочки сильно загрязняется, что затрудняет ее нормальный газообмен с атмосферой. Масштабы загрязнения весьма значительны. Ежегодно в океан попадает порядка 6 млн т нефти и нефтепродуктов. А достаточно 25 млн т нефти, чтобы вся поверхность Мирового океана могла покрыться пленкой в одну десятую микрона (Залогин, 1983).
Водная оболочка играет значительную роль в эволюции атмосферы.
Появление сотни миллионов лет назад воздушной среды с высоким содержанием кислорода было связано вначале с фотосинтетическими морскими организмами, жизнедеятельность которых в течение многих миллионов лет способствовала накоплению огромных запасов кислорода в атмосфере и появлению в ней защитного озонового экрана. И сейчас эти организмы одни из основных поставщиков кислорода в атмосферу.
Не менее значительно и впечатляюще влияние воды на формирование почвенной оболочки (педосферы) и каменной оболочки (литосферы), в связи с чем обособляются педосферные и литосферные функции гидросферы. Среди этих функций выделяются размельчение, растворение и перемещение водными потоками веществ почвенной и каменной оболочек. Масштабы данных процессов поразительны. Достаточно сказать, что, по данным А.П. Лисицына, только реками ежегодно выносится с континентов более 25 млрд т вещества, мобилизованного на водоразделах. Кроме того, значительный объем работы по перемещению, измельчению и растворению твердого вещества выполняет Мировой океан за счет размывания берегов, донной эрозии, переотложения находящихся в нем осадков и др.
Указанные выше процессы значимы не только сами по себе. Они важны также тем, что создают предпосылки для проявления других ответственных функций водной оболочки, направленных на формирование полезных ископаемых, химических соединений и горизонтов педо- и литосферы и на поддержание взаимосвязей между ними.
Да, основательно потрудилась вода, чтобы на Земле возникли и существовали в развитой форме почвенная оболочка и литосфера. Но при этом она и сама не оказалась обделенной, поскольку в природе наблюдается принцип - долг платежом красен. Преобразуя почвы и породы, вода обогащалась выносимыми из них соединениями, которые накапливались в конечных водоемах стока, в морях и океанах.
В настоящее время в Мировом океане сосредоточилось более 46 миллионов миллиардов тонн минеральных веществ. Если распределить их ровным слоем по поверхности, то уровень материков повысится на 200 м. Поэтому не случайно мнение, что из океана человек может получать со временем почти все необходимые ему элементы (Федосеев, 1975).
Особняком стоят биологические функции гидросферы, проявление которых весьма многопланово: вода оказывается одной из важнейших сред жизни, участвует в построении тела живых организмов и поддержании обмена веществ в них, является фактором миграции и адаптации организмов. Теснейшая историческая связь живых организмов с водой закрепилась в их конституции и химическом составе. Как отмечал В.И. Вернадский (1987), "все организмы - и водные и наземные - представляют собой полужидкие, иногда жидкие водные коллоидные системы. Поэтому совершенно правильно с этой точки зрения определил их французский зоолог Р. Дюбуа как "оживленную" или одухотворенную воду".
Подтвержается ли эта мысль расчетами среднего содержания воды в живых организмах? Да, и блестяще! В рыбах и моллюсках до 76 %, а в медузах до 95 % воды, в наземных травянистых растениях ее до 85 %, в сухопутных крупных млекопитающих около 60 %. И тело человека также состоит в основном из "оживленной" влаги: в зависимости от возраста в нем находится 58-66 % воды, а в крови еще больше - 79 %. Содержание воды зависит также от пола - в женщинах ее больше, чем в мужчинах.
Кроме того, отмечена тесная зависимость химии живых организмов от химии гидросферы, которая особенно наглядно проявляется при сравнении солевого состава крови человека и океанической воды. Посудите сами. Хлора в нашей крови содержится 49,3 % от суммы растворенных солей, и в водах Мирового океана примерно столько же - 55,0 %. Практически одинаково содержание натрия: в крови 30,0 %, в морской воде 30,6 %. По другим элементам данные также близки: калия и кальция в крови соответственно 1,8 и 0,8 %, в океанической воде - 1,1 и 1,2 %; кислорода в крови 9,9 %, в воде 5,6 %. Не случайно кровь на вкус солоноватая.
Вода не только является важнейшим компонентом тела живых организмов, но и играет главную роль в их функционировании, индивидуальном развитии, поведении и эволюционном приспособлении. Так, необходимость поддерживать высокую влажность в дыхательных органах вынуждает животных, обитающих в неводных средах, вырабатывать специальные приспособления по сохранению влаги в организме. Ярким примером может служить образование хитинового покрова у насекомых, защищающего их от обезвоживания. Благодаря этому насекомые смогли освоить все среды обитания и стать самым многочисленным классом. Известно, что по числу видов (более 1 млн) они превосходят все другие классы животных, вместе взятые.
Кратко рассмотрим общебиосферные и планетарные функции гидросферы. Водная оболочка прежде всего через круговорот воды осуществляет связь всех приповерхностных геосфер Земли (тропосферы, почвенной оболочки, земной коры и др.). Достигается это благодаря отмеченным ранее исключительным свойствам воды, на которые постоянно обращал внимание В.И. Вернадский: "Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных, геологических процессов. Нет земного вещества - минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не заключало. Все земное вещество - под влиянием свойственных воде... сил, ее парообразного состояния, ее вездесущности в верхней части планеты - ею проникнуто и охвачено" (1960, с. 16).
Кроме того, водная оболочка оказывается мощным аккумулятором поступающей солнечной энергии и регулятором теплового режима бисферы. Как отмечалось выше, особенно заметную роль здесь играет Мировой океан. Необходимо также отметить регулирование теплового режима биосферы мощными океаническими течениями, осуществляющими теплообмен между экваториальными и полярными широтами. Характеризуя данное явление, американский океанограф и метеоролог М. Мори отметил, что творец дал два великих назначения океану и воздуху - разделять влагу на поверхности Земли и смягчать сильные колебания климата в различных широтах (см.: Федосеев, 1975).
Водная оболочка выступает также в качестве одного из ведущих факторов трансформации и движения вещества и энергии геосфер. Конкретные проявления данной функции многообразны, но особенно наглядна рельефосозидающая деятельность гидросферы. Ведь весь лик земной поверхности формировался при том или ином участии воды, которая во многом определила образование не только микро- и макроформ, но и наиболее крупных феноменов - мегаформ рельефа Земли.
Решающая роль воды в рельефообразовании выявляется и при проведении сравнительного анализа, который показывает, что при полном отсутствии воды на планетах (Луна и Меркурий) или наличии ее не в жидкой фазе и в малых количествах (Венера и Марс) отмечается пассивное преобразование поверхности планет экзогенными процессами. Одно из следствий этого - доминирование кратерного рельефа, господствующего на Луне, Меркурии, Венере и преобладающего на Марсе. Причина здесь в том, что при отсутствии воды экзогенные процессы не в состоянии подавить эффект бомбардировки метеоритами данных планет, поверхность которых вот уже миллиарды лет украшена в основном пейзажами лунного типа.
Отметим также участие гидросферы в формировании геодезических полей Земли (гравитационного, магнитного и др.). Хотя основной вклад в данные поля вносят твердые оболочки Земли, в которых сосредоточено 99,97 % массы планеты, вклад воды также весом.
Вряд ли необходимо долго доказывать непреходящее значение воды в жизни человека и общества. Остановимся лишь на некоторых аспектах этой проблемы.
Характеризуя роль воды в существовании землян, отметим, что она служит одним из основных субстратов жизни, ресурсом промышленного и сельскохозяйственного производства, выполняет целебно-гигиеническую и эстетическую функции и т. д. Действительно, если взять промышленность, то фактически ни один сколько-нибудь крупный технологический процесс не обходится без широкого использования воды. Так, для выплавки 1 т стали ее требуется 250-330 м3, для получения 1 т бумаги - 550-730, а 1 т вискозного волокна - 470-1080 м3.
Исключительно водоемким оказывается и современное сельское хозяйство. Например, для получения 1 т хлопка-сырца тратится 4000-5000 м3 воды, 1 т риса - 5000-7000 м3. Поскольку с орошением выращиваются и многие другие культуры, сельское хозяйство оказалось главным потребителем воды - оно забирает около 80 % всех используемых человеком водных ресурсов Земли (Львович, 1986).
Богатым фактическим материалом можно проиллюстрировать и другие аспекты использования воды современной цивилизацией, подробно рассмотренные в работах А.Б. Авакяна, Б.С. Залогина, Р.К. Клиге, М.Н. Львовича и др. Наиболее разносторонне освещена роль Мирового океана, на долю которого приходится более 90 % запаса воды в гидросфере.
Из морской, а также из соленой озерной воды добывают в промышленных масштабах поваренную соль (около 7 млн т/год), а также магний, калий, бром, иод и др. В Японии уже получают "морской" уран. Энергия приливов питает многие приливные электростанции. Воды Мирового океана активно используются в качестве естественных путей сообщения между различными странами. Достаточно сказать, что морской транспорт обеспечивает свыше 95 % перевозок, связанных с мировой торговлей, и 80 % всего мирового грузооборота. Интенсивно используются биологические ресурсы океана, который дает человеку около 25 % белка животного происхождения.
Трудится гидросфера и на восстановление нашего здоровья благодаря целебному действию многих минеральных вод, благодаря благодатному воздействию на организм человека морской воды и климата побережий. Не случайно прибрежная зона - это главная здравница многих стран мира, самой природой созданная для лечения и отдыха людей. В последние десятилетия широкое развитие получил оздоровительный речной и морской туризм, охвативший различные уголки земного шара.
Итак, все, что существует в биосфере, прямо или косвенно обязано созидательной работе воды, генетически или функционально связано с деятельностью гидросферы. И хотя наша планета немыслима и без всех других геосфер, многогранная ценность и незаменимость водной оболочки особенно наглядны и бесспорны. Поэтому прогрессивное человечество так обеспокоено судьбой океана, судьбой пресных и других вод, ведь все развитие цивилизации (от становления до современной бурной эволюции) было постоянно связано самыми тесными узами с водой - животворящей влагой Земли.
Не случайно вода воспета поэтами, писателями, а среди художников существует даже особая школа маринистов. И глубоко прав был В.И. Вернадский, когда говорил: "Природная вода охватывает и создает всю жизнь человека. Едва ли есть какое-нибудь другое тело, которое бы до такой степени определило его общественный уклад, быт, существование" (1960, с. 17).
Назначение воздушного океана
Воздушная среда... Какова ее роль во взаимодействии с другими геосферами? На первый взгляд может показаться, что эта роль проста. Ведь неверно усвоенный со школьной скамьи образ атмосферы как механической смеси ограниченного числа газов с их постоянным процентным содержанием мешает воспринимать воздушную оболочку такой, какая она есть на самом деле. А она весьма сложна не только по строению и динамике, о чем уже говорилось, но и по своим функциям. Кратко охарактеризуем их.
Среди гидросферных функций воздушной оболочки следует прежде всего назвать обеспечение ею круговорота воды на Земле. Ведь без динамичной атмосферы не было бы вечно длящегося водообмена между океаном и континентами, не было бы повторного выпадения осадков в результате конденсации и превращения в дождь влаги, образовавшейся за счет местного испарения.
Велика роль воздушной оболочки и как источника для гидросферы водорастворимых газов, в первую очередь CO2 и O2. Значение этого процесса трудно переоценить. Так, растворение кислорода в водоемах - важнейшее условие существования в них высокоорганизованных форм жизни, прежде всего разнообразных представителей царства рыб.
Кроме газов, атмосфера передает водной оболочке твердое вещество, попадающее в воздушные слои в результате ветровой эрозии почв, а также деятельности человека. Особенно в значительном количестве эоловая взвесь поднимается с земли во время пыльных бурь, которые могут приводить к колоссальному перемещению материала воздушным путем.
Наиболее ощутимо поступление эоловой взвеси в водоемы в засушливых районах. По данным А.П. Лисицына (1978), в аридных зонах северной части Тихого океана вклад привнесенного ветром вещества в формирование донных океанических осадков составляет: кремния, алюминия, кобальта, марганца - 2-20 %, железа и рубидия - 10-60 %, а хрома, меди, цинка, мышьяка - 60-100 %. О масштабах переноса над океаном твердого материала воздушными потоками говорит такой факт: в 1903 г. на территории Англии выпало 10 млн т красной пыли, перенесенной из Северо-Западной Африки. Движение этой пыли сопровождалось значительными выпадениями ее непосредственно на водную поверхность океана.
К числу несомненно важнейших функций атмосферы следует отнести передачу ею водной оболочке частично измененной солнечной радиации. Поглощенная гидросферой энергия нашего светила оказывается главным движителем многообразных процессов: динамики океанических масс, испарения, обеспечения жизнедеятельности водных организмов и др.
Педосферные и литосферные функции воздушной оболочки также весьма представительны. Атмосфера оказывается главным регулятором водно-теплового режима почв, является фактором физического выветривания и измельчения горных пород и их преобразования. Достойно пристального внимания и то, что атмосфера служит важным источником вещества для формирования почв, пород, полезных ископаемых. Достаточно сказать, что главнейший компонент почвенного гумуса - это углерод воздуха, усвоенный вначале растениями. Углерод атмосферы активно включается также в формирование ряда геологических пород и полезных ископаемых (карбонатные отложения, торф, каменный уголь, нефть и др.).
Следует особо отметить, что интенсивная хозяйственная деятельность во многом изменила педосферные и литосферные функции воздушной оболочки. Так, в связи со сведением естественного растительного покрова, с распашкой земель и осушением болот на огромных площадях все меньше остается почв и ландшафтов, аккумулирующих атмосферный углерод. В результате этого атмосфера все менее эффективно выполняет привычную для нее роль поставщика углерода для гумусообразования, торфообразования, формирования биомассы лесов. Не отданный вовремя углерод начинает накапливаться в воздушной оболочке, что усугубляется поступлением в нее углекислого и угарного газов в результате сжигания человеком созданных планетой горючих ископаемых.
Биологические и ноосферные функции атмосферы. Мы слились с воздушной оболочкой, ее окружение для нас естественно и логично. Особенно велика значимость атмосферы для высших форм жизни. Так, человек без воздуха может обходиться в тысячи раз меньше времени, чем без воды и пищи.
Одновременно атмосфера является энергетическим источником частично преобразованной солнечной радиации и поставщиком строительного материала для живых организмов в виде углерода, кислорода, водорода, азота и т. д. Тело человека по вещественному составу, по данным В.И. Вернадского (1987), на 65 % состоит из кислорода, на 18 % из углерода, на 10 % из водорода, на 2,5 % из азота. На остальные элементы (а их несколько десятков - Р, К, Na, Cl, S, Fe, Mg и др.) приходятся доли процента, лишь содержание кальция составляет 1,4 %.
Кроме того, атмосфера выполняет важнейшую роль защитного экрана от "жесткого" космического излучения. Эту функцию берет на себя прежде всего озоновый экран, расположенный в стратосфере на высоте 20-40 км. Формируется он вследствие поглощения молекулами 02 солнечного излучения и перехода их в возбужденное состояние при тройных соударениях, в результате чего образуется озон - O3. Но общая масса озона очень мала. Если весь рассредоточенный в стратосфере озон собрать воедино, то из него можно образовать вокруг Земли только небольшую сплошную озоновую пленку (приведенный слой) толщиной лишь около 0,3 см.
Концентрация озона зависит от общего содержания в атмосфере кислорода и газообразных примесей, способных проникать в стратосферу и вступать в реакции с озоном, в ходе которых он расходуется. Особое беспокойство вызывают периодически появляющиеся "дыры" в озоновом экране над Арктикой и Антарктикой.
Полагают, что наибольший вред озоновому слою наносят газы группы фреонов, широко применяемые во многих холодильных установках. Значительную опасность представляет и закись азота (N2O), в изобилии попадающая в атмосферу при нерациональном использовании азотных удобрений. При существующих способах внесения азот удобрений усваивается растениями лишь на 15-25 %, все остальное уходит в почву, попадает в гидросферу и воздушную оболочку.
Так что техногенный этап в развитии общества вызвал деградацию не только непосредственно окружающей нас среды, но и воздушных слоев, отстоящих от поверхности Земли на десятки километров. Понятно, с какой тревогой должны мы относиться к дальнейшему загрязнению воздушного океана. Прекратить этот губительный процесс, не дать разрушить важнейшие экологические функции атмосферы - одна из главнейших задач нынешнего дня. Нельзя ни на минуту забывать, что жизнь в современных ее высокоорганизованных формах сложилась в кислородной атмосфере, т. е. в воздушной оболочке сегодняшнего типа, история развития которой во многом предопределила характер биологической эволюции Земли.
В заключение отметим общепланетарные функции атмосферы, которая является пограничной зоной между космическим пространством и планетой и обеспечивает обмен веществом и энергией между ними, снабжает другие геосферы многими соединениями и частично трансформированной солнечной радиацией, является фактором смены геологических эпох (бескислородная, малокислородная и кислородная эпохи, ледниковый период, межледниковый и др.).
Заканчивая раздел о назначении воздушного океана, подчеркнем, что рассмотрение функций атмосферы, как и описанных выше функций водной оболочки, приводит к неизбежному главному выводу: Земля в целом по типу связей составляющих ее компонентов - единый организм. Действительно, каждое звено биосферы прямо или косвенно завязано со всеми другими звеньями и благополучно существовать без них не может.
Фундамент биосферы
Обрисуем экологическую роль литосферы и ее значение в жизни других приповерхностных сфер Земли. Под таким углом зрения каменная оболочка планеты изучена явно недостаточно, поскольку интерес к ней был. в основном практический: добыть как можно больше разнообразных полезных ископаемых, мало заботясь о том, что в конце концов с ними станется и что будет с окружающей средой в результате нещадной эксплуатации земных недр. И в этом человек основательно преуспел, внушительный результат - многие и многие миллиарды тонн ежегодно копаемого, добываемого, перевозимого вещества литосферы. Ведь в расчете на одного жителя Земли это составляет около 30 т в год.
Естественно, что такие масштабы горной добычи не остались бесследны для биосферы, особенно для ее почвенного покрова. И что весьма симптоматично, все более тяжелая болезнь распространяется на саму геологическую среду. Об этом говорят известные отечественные и зарубежные ученые, об этом свидетельствуют и конкретные исследования, например разработки С.В. Николаева (1989 г.) по выделению ценных геологических объектов и их экстренной защите от дальнейшей эксплуатации. В связи со сказанным становится ясным, насколько важно уяснение экологических функций литосферы. Дадим им самую общую характеристику (детальное освещение - дело будущего).
При взаимодействии с водной оболочкой литосфера выполняет весьма ответственные гидрологические функции. Она является источником и приемником воды глобальных влагооборотов, фактором передвижения текучих вод, с одной стороны, поглощает свободную воду с помощью вторичных минералов, а с другой - опять ее высвобождает в ходе метаморфизации рыхлых отложений. Значимость гидрологических функций литосферы удобнее всего показать на примере ее влияния на движение текучих вод. Возьмем речную сеть Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин. Мало кто из нас задумывается над тем, что сам рисунок гидрографической сети, а вместе с ним и ландшафтные особенности этих регионов в значительной или решающей степени предопределены строением и динамикой земной коры в пределах данных территорий.
Известно, что Западная Сибирь - это край болот и озер, которых здесь больше, чем в аналогичных широтах Европейской территории страны.
Лесная зона здесь на 50 % занята заболоченными ландшафтами. Почему это происходит? Ответ, как правило, простой: Западно-Сибирская равнина - слаборасчлененная и пониженная. В связи с этим речной сток на ней замедленный, оттого она и сильно заболочена. Действительно, данная причина весьма важна, но она не единственная, не меньшее значение имеют общие особенности геологического строения данного региона, в силу которых главные реки - Обь, Енисей - направлены в одну сторону, что является важнейшей дополнительной причиной переувлажнения территории. На Восточно-Европейской равнине магистральные реки текут в различных направлениях, что способствует более быстрому ее освобождению от избытка вешних и дождевых вод.
А особенности сложения пород? Разве можно сбрасывать со счетов этот фактор? Ведь западносибирские грунты склонны в большей степени задерживать влагу вследствие своей повышенной слоистости, длительной промерзаемости и ряда других особенностей.
Когда мы анализируем ситуацию с водой в том или ином регионе, мы должны в полной мере учитывать разностороннее влияние литологии. Это влияние порой весьма неожиданно. Взять, например, современные неотектонические движения земной коры. Долгое время считалось, что заметные их проявления следует ожидать в горных и предгорных районах, а жители равнинных регионов о них могут забыть и спать спокойно. К сожалению, это утверждение справедливо лишь частично, поскольку, как выясняется, неотектоника вездесуща и человеку никак нельзя забывать о ней, особенно при строительстве различных сооружений.
Поучительный урок преподнесла Западная Сибирь. Обнаружилось, что в силу относительной геологической молодости данная территория испытывает значительные вертикальные движения. Так, А.Д. Панадиади (1974) указывает, что район Барабы заметно приподнимается, причем с неодинаковой скоростью - на западе 4,6 мм в год, а на востоке 19-23,6 мм. Это необходимо в полной мере учитывать при строительстве мелиоративных систем и не устраивать каналы с юго-запада на северо-восток, так как приданный им уклон будет со временем уменьшаться.
Проявление неотектоники на Западно-Сибирской равнине приходилось наблюдать одному из автором, и, надо сказать, зрелище это незабываемое.
В один из августовских дней 1968 г. при подлете на вертолете к очередной точке полевых исследований на правобережье Оби, проводимых почвоведами совместно с геологами МГУ В.М. Семеновым и В.Н. Коломенской, мы вдруг увидели обширное белоснежное пространство. Все прильнули к иллюминаторам. "Это снег", - крикнули новички. И некоторые стали доставать теплую одежду - в Сибири мало ли что может быть? Но каково же было наше удивление, когда, совершив посадку, мы обнаружили под собой белоснежный кварцевый песок дна бывшего озера, вода из которого совсем недавно была спущена в результате локального восходящего движения поверхностного слоя земной коры.
Можно еще много говорить о тесной зависимости гидрологических особенностей территории от строения и динамики ее литогенной основы, но ограниченный объем книги не позволяет это сделать. Поэтому отметим лишь весьма важный аспект проблемы - явную недооценку негативных последствий антропогенных изменений литосферы, связанных с добычей полезных ископаемых, с закачкой воды в скважины и др. Так, замечено, что при нерегламентированном нагнетании воды в скважины на большую глубину в горизонты, где находятся рассолы, могут происходить местные замлетрясения (Львович, 1986).
Важное значение литосферы в жизни воздушной оболочки состоит в том, что она пополняет ее газообразными соединениями, особенно во время извержения вулканов, передает тепловую энергию недр, влияет на динамику воздушных масс при их взаимодействии с поверхностью Земли, является фактором эволюции атмосферы.
И конечно, огромный интерес представляет роль литосферы в формировании и жизни почв. Основной материал по данной проблеме систематизирован в специальном учебном пособии Е.М. Самойловой "Почвообразующие породы" (1992). Здесь же мы отметим, что по отношению к почве литосфера (прежде всего поверхностный слой земной коры) выступает как универсальный фактор почвообразования, основной источник вещества почв, фактор их эколого-генетического разнообразия, регулятор механической и химической денудации почвенного профиля. Следует также обратить внимание на трудный путь признания почвоведами тесных родственных уз почвы с материнскими породами.
На протяжении развития почвоведения как науки наблюдалась прямо-таки парадоксальная ситуация. Суть парадокса - в шараханье из одной крайности в другую без видимых на то оснований. Вначале отношение почвоведов к материнским почвообразующим породам было более чем уважительным, а агрогеологическая школа почвоведов фактически только с ними и связывала пространственное разнообразие почв. Затем произошла корректировка чрезмерной привязанности агрогеологов к породе, закончившаяся перегибом в другую сторону - признанием в качестве главного почвообразователя другого фактора - климата (климатическое почвоведение) и почти полным забвением роли геологического фактора. К настоящему времени благодаря работам А.А. Роде, В.В. Пономаревой, В.А. Ковды, В.О. Таргульяна, М.А. Глазовской, Г.В. Добровольского, В.М. Фридланда, В.Д. Тонконогова, Б.П. Градусова, П.Н. Чижикова, Ф.Р. Зайдельмана, Л.О. Карпачевского, С.В. Зонна и других почвоведов положение в столь важном деле, как признание значимости вклада материнской породы в формирование основного разнообразия почв, в значительной мере выправлено.
Завершая краткий обзор основных экологических функций литосферы, отметим ее колоссальную общебиосферную и планетарную роль. Ведь каменная оболочка является фундаментом биосферы, источником материала и энергии для глобальных круговоротов, фактором эволюции и существования живых организмов, узловым структурно-динамическим компонентом планеты. В сформулированном А.Б. Роновым геохимическом принципе сохранения жизни отражена теснейшая зависимость живого от динамики литосферы и геологической активности планеты в целом:
"Жизнь на Земле и других планетах, при прочих равных условиях, возможна лишь до тех пор, пока эти планеты активны и происходит обмен энергией и веществом между их недрами и поверхностью. С энергетической смертью планет неизбежно должна прекратиться и жизнь" (1980, с. 78).
Функции мира живых организмов
Мир живого... Фактически все, что сейчас существует и происходит на земном шаре, в той или иной мере прямо или опосредованно связано с деятельностью организмов, их прошлой и современной жизнью. По-настоящему вклад биомира в развитие биосферы оценил В.И. Вернадский (1987), им же было успешно использовано понятие биогеохимических функций живого вещества. Первейшее значение Владимир Иванович придавал участию организмов в формировании химического состава приповерхностных геосфер, особенно нижней части воздушной оболочки - тропосферы. Так, он подчеркивал, что тропосфера не есть астрономическое явление, а есть планетное явление, созданное живым веществом. Все основные газы тропосферы и более высоких слоев атмосферы - N2, O2, H2S, СН4... и их количественные соотношения - результат суммарного действия живого вещества.
Исследования последних десятилетий доказывают справедливость основных установок В.И. Вернадского и, более того, дают нам основания идти дальше и утверждать, что, по существу, ничто на Земле не минует влияния живого. Даже процессы, идущие в недрах планеты - за пределами земной коры, связаны с биомиром, так как они подпитываются энергией, освобождающейся при погребении в глубокие слои биогенных продуктов. Перечислим основные экологические функции живых организмов.
Весьма очевидны по своей важности атмосферные и гидросферные функции биомира, который осуществляет биогенизацию и регулирование состава водной и воздушной оболочек, заметно воздействует на динамику нижних слоев воздуха, участвует в перераспределении и трансформации атмосферных осадков и регулировании поверхностного и речного стока. Значимость данной группы функций покажем на следующем примере.
Атмосферные осадки... Многие из нас, слушая метеопредсказания о выпадающих на почву осадках, полагают, что Земля получила столько влаги, сколько пролилось дождя. Увы или, напротив, к счастью, дело обстоит намного сложнее, а потому интереснее. Во-первых, целительную дождевую воду старательно ждут биоперехватчики в лице трав, деревьев и кустарников. Первые порции дождя, особенно в засушливые дни, жадно поглощаются листовой поверхностью. Далее вступают травянистые стебли и деревянистые стволы, растительный опад и напочвенная подстилка, которые также стремятся зарядиться влагой. В результате, если дождь небольшой, самой почве мало что останется. Растительность выполнит функцию перераспределителя атмосферных осадков. Например, лесной полог задерживает до 30 % всех выпадающих на него осадков.
Но растительный покров не только активно перераспределяет, но и существенно трансформирует химический состав атмосферных осадков. Так, исследованиями Л.B. Медведева, Т.Е. Шитиковой, В.А. Алексеенко (1986), выполненными в южной тайге на Валдае, показано, что воды, стекающие с крон и стволов деревьев, значительно отличаются от исходных осадков, падающих на древостой. С одной стороны, эти воды обогащаются многими химическими компонентами. В них возрастает содержание калия, органического углерода и т. д. Причем рост этот различен - в 3-20 раз в кроновых водах и в 5-60 раз - в стволовых. С другой стороны, из осадков, падающих на лес, древостой извлекает недостающие ему элементы - в наибольшей степени азот, а также натрий и хлор. Исследователи приходят к выводу: "Вымывание десятков кг/га*год органических соединений придает кроновым и стволовым водам качественно новые свойства химически и биологически активных растворов, включающихся в процессы биорегуляции, почвообразования и геохимического транспорта веществ. Не менее важно химическое взаимодействие леса и осадков и для самого древостоя. Поглощение из осадков необходимых элементов питания и выделение с помощью омывающих осадков ряда элементов, в том числе избыточных и вредных продуктов обмена веществ, являются одним из важнейших механизмов саморегуляции леса, в частности его пищевого режима" (Медведев и др., 1986, с. 52).
Педосферные и литосферные функции живых организмов проявляются в том, что организмы являются ведущим фактором почвообразования и постоянно подзаряжают почвенное плодородие, оказываются агентом биохимического выветривания и преобразования пород и минералов, служат материальным источником для формирования органогенных полезных ископаемых. Отличительная особенность данных функций - теснейшая связь с жизнью почв, потому их конкретные проявления разумнее рассмотреть в следующей главе настоящей книги.
Общебиосферные и планетарные функции биомира выражаются в том, что живые организмы - это решающий фактор возникновения и сохранения развитой биосферы, основной механизм перевода материи в особое активное состояние, порождающее ошеломляющее разнообразие ее форм. Кроме того, биомир формирует энергетический банк планеты, стимулирует динамику геосфер и их компонентов и поддерживает полноценную жизнь на Земле. Из всего перечисленного поясним вклад живых организмов в возникновение и сохранение развитой, весьма сложноорганизованной биосферы.
Как и отчего возникла биосфера, благодаря каким обстоятельствам приобрела устойчивость и способность к прогрессивной эволюции, по каким законам живет и функционирует и почему до сих пор прощает человечеству эксперименты над собой? На все эти вопросы ответы пока в стадии созревания. Но одно весьма важное обстоятельство начинает достаточно отчетливо проясняться. Суть его в том, что биосфера со всеми ее важнейшими атрибутами (за вычетом того, что в ней натворил человек) создана прежде всего всем миром живых организмов в результате упорной работы на протяжении около 4 млрд лет. Да, именно столько трудились организмы над своим детищем - биосферой. Это, в частности, доказывается тем, что наиболее древние осадочные породы в Гренландии возрастом 3,8 млрд лет содержат следы биологической активности, а в кремнях возрастом 3,5 млрд лет в Австралии отмечены строматолиты и микрофоссилии трихомных микроорганизмов.
То, что биосфера со всеми составляющими (водной оболочкой, тропосферой, почвой и т. д.) есть в первую очередь порождение живых организмов, подчеркивал В.И. Вернадский: "Жизнь, живое вещество как бы само создает себе область жизни. Это характерная организованность нашей планеты" (1987, с. 225). Следует особо подчеркнуть, что область жизни не строится отдельной группой или отрядом живых существ, а созидается всей их совокупностью, всем биологическим миром Земли, представленным чрезвычайно разнообразными видами, у каждого из которых есть своя неповторимая экологическая функция, свое узаконенное эволюцией место на планете. Из признания этих убедительных установок следует, к прискорбию, весьма удручающий вывод: если человечество, даже перестав далее загрязнять среду, будет продолжать уничтожение биологических видов, оно неизбежно угробит сложноорганизованную биосферу, превратив ее в "биопримитив", неспособный произвести бесплатно воду, воздух и пищу нужного качества, так как в биосфере исчезнут необходимые "специалисты" различных профилей.
Справедливость сделанного заключения обосновывается не только общими рассуждениями, но и рядом доказанных теоретических и фактических положений. Так, уместно сослаться на универсальный принцип американского математика-теоретика Джона фон Неймана, согласно которому если уровень сложности и организованности системы становится расположенным ниже определенного минимума, то это приводит к ухудшению ее качества. И напротив, превышение минимального уровня создает условия для самообеспечения и совершенствования системы (см.: Моисеев, 1990).
Так что сохранение видов, скорости исчезновения которых стали катастрофическими, - это не просто сбережение детищ биологической эволюции, это прежде всего спасение пригодной для жизни естественной среды обитания человека.
В этой связи коснемся ноосферных функций живых организмов - их роли в жизни землян. Эти функции впечатляют даже при беглом знакомстве с ними, ведь биомир не только создает жизнепригодную для человечества среду обитания, но и снабжает его необходимыми ресурсами, является условием сохранения здоровья людей, фактором эстетического и нравственного развития человека, источником познания законов природы.
Особая роль принадлежит зеленым фотосинтезирующим растениям, дарящим нам и здоровый воздух, и вкусную пищу, и прочее, и прочее, и прочее. Не случайно В.И. Вернадский подчеркивал: "Весь животный мир, и человек в том числе, взятый в целом, требующий для своей жизни свободного кислорода, является придатком хлорофилльных организмов. Без них он не мог бы существовать. Хлорофилльные растения являются автотрофным живым веществом. В отсутствие их наземный животный мир позвоночных должен был бы исчезнуть" (1987, с. 223).
А проблема питания! Ведь благодаря растениям и получаемым из них продуктам человечество не просто не умирает с голоду, а приобретает возможность развития, комфортного житья. Например, полкилограмма хорошего хлеба - это больше чем наполовину удовлетворенная суточная потребность человека в белке, углеводах, витаминах групп В и Е, различных минеральных и балластных веществах. Как здесь не вспомнить слова К.А. Тимирязева о хлебе как выдающемся достижении людей, полученном ими благодаря наличию на земле зеленого золота: "Многим ли, действительно, приходила в голову мысль, что ломоть хорошо испеченного пшеничного хлеба составляет одно из величайших изобретений человеческого ума, одно из тех эмпирических открытий, которые позднейшим научным изысканиям приходится подтверждать и объяснять. В самом деле, из сотен тысяч растений, населяющих Землю, нужно было найти то, которое представляет наилучшее сочетание неизвестных веществ (белков и углеводов), соединенных в органах растений, легко собираемых и сохраняемых" (цит. по: Тышкевич, 1985, с. 7).
Растения не только кормят, но и уже тысячи лет лечат человека. Г.Л. Тышкевич (1985) сообщает, что в Древнем Египте репчатый лук имел не только пищевое, но и лекарственное назначение. Луковицы почитались как амулеты, которые носили воины для храбрости и чтобы не заболеть, особенно во время долгих военных походов. Луковицы содержат настолько сильные фитонциды, что амулеты, изготовленные из них, способны были предохранить человека от возбудителей тяжелых заболеваний. Аналогично использовался и чеснок. Египтяне не только употребляли его в пищу, но и натирались им (это же делали наши предки во время вспышек чумы и холеры). Чеснок наряду с луком входил в обязательный рацион легионеров Древнего Рима. Широко использовался он и в России, куда был завезен из Византии в IX-X вв. Жевание дольки чеснока в течение 3-4 мин убивает бактерии в полости рта.
К сожалению, современный человек борется со своими болезнями в основном порошково-микстурно-таблеточным методом, зачастую забывая нацело о достижениях народной медицины.
И конечно нельзя не сказать хотя бы несколько слов о бесспорном влиянии биомира на эстетическое и нравственное развитие людей и их творческую деятельность. Живая природа является главным учителем, воспитателем человека, а во многих случаях и соавтором выдающихся творений ума и сердца. Пушкин, Тургенев, Толстой, Левитан, Есенин, Пришвин... Когда мы произносим эти имена, в нашем воображении рисуется не только тот или иной гений русской культуры, но и милая одухотворенная русская природа, во многом создавшая и долгие годы питавшая творчество своих великих сыновей.
Один только небольшой исторический пример: тихий древнерусский городок Плёс на берегу Волги с великолепными зелеными холмами и березовыми рощами. Ведь именно он и его окрестная изумительная природа вдохновили Левитана на создание бессмертных творений. Только за три летних приезда (1880-1890 гг.) художник создает здесь 200 картин и этюдов. Упомянем некоторые из этих полотен: "После дождя. Плёс", "Вечер. Золотой Плёс", "Над вечным покоем", "Золотая осень. Слободка", "Березовая роща", "Осень. Мельница. Плёс". Вы обратили внимание, что в названии ряда картин упомянуто место, где они создавались? И это не случайно. Художник бесспорно чувствовал и считал, что памятник русской природы Плёс - его верный вдохновитель, соавтор и друг.
Вот мы и подошли к окончанию главы "Земля - единый организм". Были приведены разнообразные факты и доказательства теснейшей взаимосвязи атмосферы, литосферы, гидросферы, мира живых организмов и невозможности их существования друг без друга. Это бесспорный аргумент целостного устройства нашей планеты. Но экологические функции одного из важнейших компонентов биосферы - почвы оказались нерассмотренными. И сделано это умышленно. Почва является узлом планетарных связей, а потому ее роль в жизни природы уместно рассмотреть особо.
Глава III. Планетарная роль почвы
Знаем ли мы почву, понимаем ли ее значение в жизни природы и общества, достаточно ли бережем ее и ценим? Многие скажут: в общем-то знаем, какие у нее особенные тайны - она же рядом, шагу нельзя ступить, не соприкасаясь с ней.
Да, близость к нам того или иного природного тела или явления действительно помогает составить о нем определенное представление. Но эта же близость таит в себе опасность слишком упрощенного понимания окружающего мира. Дарвин отмечал наличие в научном познании закона перспективы, согласно которому, для того чтобы лучше рассмотреть то или иное явление в целом, нужно отойти от него на определенное расстояние.
Известный историк почвоведения А.А. Ярилов обратил внимание на то, что чем ближе к интересам человека "стоит та или иная область предметов или явлений внешнего мира, тем позже она становится достоянием научной мысли", а потому "во много более неблагоприятных условиях находилось изучение почвы", с которой "человека связывали во все моменты его существования самые тесные, неразрывные узы" (цит. по: Б.А. Никитин, 1981, с. 5).
Научное изучение звезд, столь далеко находящихся от нас, началось значительно раньше, чем систематическое познание почвенного слоя Земли. И хотя первые сведения о некоторых свойствах почв появились еще до новой эры, как самостоятельная наука почвоведение оформилось лишь на рубеже XIX и XX вв.
И не случайно многие достижения современной почвенной науки остаются известными лишь узкому кругу ученых, в связи с чем общее представление о почве остается упрощенным и нередко однобоким. Так, если спросить образованного человека, незнакомого с современным почведением, что такое почва и каково ее назначение, то ответ будет односторонним, примерно таким: почва - это верхний слой земли, обладающий плодородием и кормящий растения. Долгое время подобное определение почвы было весьма распространено и в науке, ибо в нем отражена самая важная функция почвы - способность снабжать живые организмы суши необходимыми элементами питания. Но шли годы. Усложнялось не только учение о почве, но и связи общества с природой. Все меньше оставалось свободной земли, пригодной для обычного земледелия, все шире покрывалась она густой сетью дорог, городами и поселками. И вот настало наше время, когда возник вопрос: а можем ли мы и дальше распахивать и застраивать планету без ущерба для ее благополучия? Мнения разделились.
Одни высказывались: можем, полагая, что дело лишь за капиталовложениями, и если они будут, то допустимо практически полное освоение всех районов суши с приемлемыми климатическими условиями. Другие ученые пришли к выводу об опасности для земли сплошной распашки и повсеместной эксплуатации ее верхнего слоя. Выяснилось, что почва не только является объектом сельскохозяйственного использования, но и играет первейшую роль в поддержании различных круговоротов вещества и энергии на планете. Выяснилось, что экологические функции почвенной оболочки столь же важны и многообразны, как и других сфер Земли, и что нарушение их чревато тяжелыми последствиями для биосферы.
По-настоящему стало ясно и то, что почва играет огромную роль в жизни общества. Вся история развития земной цивилизации свидетельствует о том, что само возникновение человеческой культуры было во многом связано с возникновением и развитием культуры земледелия, позволившей перейти от простого собирательства и потребления даров природы к сознательной обработке почвы. Ранние цивилизации возникали и набирали силу прежде всего там, где были не только благоприятные климатические условия, но и плодородная земля и имелся опыт обращения с ней.
Все большее признание стало получать значение почвы как весьма информативного объекта научного познания, поскольку в этой тоненькой пленке Земли сходятся и перекрещиваются разнообразные природные процессы и вряд ли найдется другое естественное тело, столь насыщенное разными типами взаимодействий компонентов природы. Почва - область пересечения царств растений, животных, минералов и др. В почвенной оболочке планеты сфокусированы общие природные закономерности, раскрытие которых имеет исключительное значение для теории естествознания и создания объективной научной картины мира.
Прежде чем перейти к раскрытию планетарной роли почвы, осветим ее функции в масштабах отдельных биогеоценозов.
Заботливая мать биогеоценозов
Когда у нас появляется возможность выбраться, а вернее, вырваться на природу, спасаясь от назойливых городских забот, мы предаемся блаженству общения с прекрасным, созерцая полевые цветы и раскидистые кроны деревьев, вкушая пряный аромат трав, наслаждаясь симфонией звуков живой природы. При этом даже мысль в голову не приходит отвесить низкий поклон почве, дарующей жизнь и кормящей нас, как заботливая мать. Это и понятно. Такой вежливости нас не обучили, а с настоящим вкладом почвы в жизнь сообществ растений и животных не ознакомили. Постараемся хотя бы частично заполнить данный пробел. Для этого осветим сначала почвенные биогеоценотические функции, разумея под ними участие почвы в жизни элементарных единиц биосферы - биогеоценозов, представляющих собой единство живых организмов и среды их обитания на небольших однородных территориях.
Прежде всего отметим функции почвы, обусловленные ее физическими свойствами. Почва - жизненное пространство, пригодное для вполне комфортного существования различных групп наземных организмов. С почвой теснейшим образом связано подавляющее большинство растений, значительная часть тела которых (корневая система) размещена в земле. Установленно, что вещество корней составляет от 20 до 90 % общей биомассы растений. В весовых единицах это весьма внушительная величина. Так, во влажных тропических лесах корневая масса превышает 1 тыс. ц/га. В хвойных и лиственных лесах она составляет 800 ц/га, в степях - 250, в арктических тундрах - 80 и даже в пустынях - 30 ц/га. Важно отметить, что больше всего растения "спрятаны" в почву в тундре и сухой степи, где корни составляют 70-90 % общей растительной массы. Это говорит о том, что в экстремальных условиях (при недостатке тепла и влаги) растения стремятся разместиться в основном в почвенном слое, отличающемся большей стабильностью микроклимата.
Активно используют почву как среду жизни различные микроорганизмы. При этом содержание микробных клеток в 1 г почвенного мелкозема зачастую выражается поистине астрономической величиной и может превышать 25 млрд.
Всесторонне используют почву как среду обитания и животные. Из беспозвоночных в почве живут простейшие, плоские и круглые, а также кольчатые черви, моллюски, тихоходки, членистоногие и др. Среди почвенных позвоночных имеются представители амфибий, рептилий, млекопитающих и даже рыб.
Необходимо обратить внимание на то, что более 90 % зоомассы экосистем суши сосредоточено в почве, так как хотя наземные животные, как правило, и превосходят по весу обитателей почвы, но они гораздо реже встречаются и потому сильно уступают по общей массе. Вообще, это не единственный случай, когда мелкие организмы в совокупности заметно превосходят по тому или иному показателю значительно более крупные. Еще Линней подсчитал, что в тропиках потомство трех мух может съесть труп лошади быстрее, чем лев.
Почва выполняет также функцию жилища и убежища для многих животных, сооружающих в ней свои подземные квартиры. Наиболее яркие представители - грызуны: обыкновенная полевка, малый и желтый суслик, сурок, хомяк и др. Норы грызунов нередко имеют сложное устройство и значительные размеры. У серого сурка они могут простираться в длину на 15-20 м и в некоторых случаях проникать вниз на глубину до 8 м. Жилища обитателей почвы не лишены комфорта. Например, бурундук устраивает себе многокомнатную уютную квартиру, где, кроме камеры для гнезда, имеются кладовые для запасов и уборные. Основное жилище зверек выстилает сухой травой, заботится о нем, ибо здесь он ночует, впадает в зимнюю спячку, выводит свое потомство. Норы и ходы грызунов могут располагаться очень густо. Так, площадь ходов, которые делают кроты в лесных почвах, порой достигает 1/3 площади лесов.
Строят жилища в почве и многие беспозвоночные. Свои гнезда сооружают здесь роющие осы. Сложные постройки делают термиты, у которых гнездо может уходить на глубину до 12 м. Используют почву в качестве жилища муравьи.
В отношении плотности застройки почва - это особое, по выражению В.В. Докучаева, царство природы, которое может не уступать современным густонаселенным городам. Очень важно знать те требования, которые предъявляют подземные жители к почве как к жилищу, для того чтобы более глубоко понять ее экологию и избежать неприятностей при ее хозяйственном освоении, В качестве примера можно указать на случаи массового размножения грызунов в антропогенно измененных ландшафтах, а именно - сусликов в Беларуси, Эти животные были выпущены в районах, где они никогда не обитали. Животные прижились, быстро размножились и вскоре стали серьезными вредителями сельского хозяйства, В результате потребовались дорогостоящие мероприятия по истреблению расплодившихся грызунов.
Нежелательные явления могут возникнуть при постройке гидротехнических сооружений. Так, затопление подземных жилищ грызунов при строительстве каналов и водохранилищ может вызвать массовые миграции зверьков.
Представляет интерес и опорная функция почвы, благодаря которой растения сохраняют вертикальное положение, противодействуя силе тяжести и ветру. Если эта функция почвы недостаточна, растения начинают испытывать трудности в закреплении своих корневых систем. Например, в районах распространения вечной мерзлоты нередко растет так называемый "пьяный лес", где многие деревья сильно наклонены, изогнуты или повалены из-за слабой связности почвенного мелкозема.
Немаловажное значение имеет и функция почвы как резерва (депо) семян и других зачатков. Изучение данной функции помогает понять некоторые на первый взгляд странные явления в жизни сухопутных организмов. Так, известно, что многие вырубки быстро зарастают, несмотря на отсутствие значительного привноса семян со стороны, причем появляются растения, казалось бы, нехарактерные для данного участка. Этот парадокс объясняется тем, что в почве существует запас семян различных растений, которые могут сохранять всхожесть десятилетиями и в случае подходящих условий активно прорастать.
Выделяется также группа функций почвы, связанных с ее химическими и биохимическими свойствами. В этой группе основной является функция почвы как источника питательных элементов и соединений, изучению которой посвящено наибольшее число работ.
Хотя часть влаги и элементов питания растения получают воздушным путем, именно почва оказывается для них главным источником пищи; Кроме воды, они получают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу, железо, марганец, медь, молибден и другие необходимые элементы питания. Поэтому знание закономерностей поглощения растениями химических элементов - важное условие разработки передовых систем земледелия, обеспечивающих высокие урожаи.
В полноценном почвенном питании растений существуют определенные ограничения. Растения не в состоянии использовать из почвы все формы питательных элементов. Основным рационом оказываются элементы, находящиеся в растворенном или обменном состоянии в виде ионов, хотя в некоторых опытах и отмечалось усвоение корнями сложных соединений: аминокислот, антибиотиков и др. Поэтому далеко не все почвы, богатые валовыми запасами питательных элементов, в состоянии полностью удовлетворить пищевые запросы растений. Преимущество оказывается на стороне почв, характеризующихся оптимальным соотношением основных их свойств: достаточным (но не избыточным) содержанием тонкодисперсной илистой фракции и гумуса, обеспечивающих поддержание необходимого фонда доступных элементов, благоприятным соотношением тепла и влаги и др.
Для успешного питания растений важное значение имеет соотношение доступных элементов в почве, поскольку поступление одного элемента в растительный организм часто зависит от концентрации другого в связи с явлениями антагонизма и синергизма ионов. Указанные явления учитываются в практике. Так, чтобы снизить в кормовых культурах содержание молибдена, который нередко накапливается в токсичных для животных количествах, в качестве удобрения можно применять соединения меди, заметно уменьшающей благодаря эффекту антагонизма доступность молибдена.
Сложность процесса почвенного питания растений оказывается одной из причин больших трудностей при получении высоких гарантированных урожаев. Прежде всего приходится решать проблему химической гармонии растений и почв, поскольку их состав очень сильно различается. Примерные подсчеты свидетельствуют о том, что концентрация растворимого азота в почвах по сравнению с культурными растениями в среднем ниже почти в 500 раз, фосфора и калия - в 20 раз, магния и кальция - в 3-4 раза. Другие элементы могут себя вести по-иному. Так, концентрация железа в почвах в 6 раз выше, чем в растениях. Необходимо постоянное регулирование в почве доступных растениям элементов питания.
Другая почвенная функция, тесно связанная с только что рассмотренной, - это функция депо элементов питания, энергии и влаги. Ее основное назначение - снабжать живые организмы элементами питания в случае израсходования наиболее легкодоступных запасов. В почвенное депо входят соединения, законсервированные в аморфных и кристаллических минералах, в скоагулированных гумусовых кислотах, а также соединения и влага глубоких горизонтов и др.
Благодаря почвенному депо живые организмы успешно существуют и в периоды, когда наблюдается перерыв в поступлении в почву влаги, тепла, удобрений, растительного опада. О больших возможностях этого депо убедительно свидетельствуют опыты на Ротамстедской опытной станции в Англии, где в течение 100 лет выращивались культуры, под которые не вносились какие-либо удобрения (выполнялись лишь правила передовой обработки почв). Урожай пшеницы составлял около 14 ц/га.
Существенной, но слабо изученной является почвенная функция стимулятора и ингибитора биохимических и других процессов. Действие данной функции связано с тем, что живые организмы выделяют в почву разнообразные продукты метаболизма: белки, аминокислоты, антибиотики, витамины и другие, активизирующие или угнетающие (ингибирующие) их жизнедеятельность.
С данной функцией нередко связаны многие важные явления в жизни биогеоценозов (экосистем суши). Примером может служить почвоутомление, когда наблюдается снижение биомассы растений, несмотря на обеспеченность почвы элементами питания и благоприятные условия климата. Причины почвоутомления различны: ухудшение водно-воздушного режима почвы из-за неправильной ее обработки, увеличение засоренности посевов сорняками и, что весьма существенно, накопление выделений растений и микроорганизмов. Нередко отмечается угнетение растительных организмов под действием корневых выделений. Самоугнетение отмечено у гваюлы, костра безостого. У древесных пород отмечалось угнетающее влияние одного вида на другой. Например, на дуб отрицательно действуют выделения сосны, осины, вяза. Возможно, однако, и положительное влияние выделений одних организмов на развитие других. Так, отмечается в основном благоприятное взаимовлияние сосны и лиственницы. Нередко имеет место и безразличное отношение растений как к собственным, так и к чужим выделениям. Так, пшеница, ячмень, кукуруза, картофель не страдают от собственных корневых выделений.
Выделения живых организмов могут действовать также опосредованно, путем изменения pH почвы и доступности элементов питания. Выделяемые растениями и микроорганизмами кислотные продукты, а также их внеклеточные ферменты оказываются важным фактором усвоения элементов питания из труднодоступных соединений.
Знание рассматриваемой функции почв существенно не только для теории, но и для практики. Учет активаторно-ингибиторных процессов почвы позволяет успешнее решать проблему структуры посевов. Одновидовые посевы и посадки малоперспективны. Например, отмечено, что в чистых ельниках за 2-3 поколения бонитет может упасть со II, III до IV, V классов. Ряд исследователей обращают внимание на большую производительность специальных смешанных посевов и посадок, в которых благодаря подбору видов с положительным взаимовлиянием и учету сезонной и суточной изменчивости корневых выделений имеет место более полное использование почвенного плодородия. Этому способствует прежде всего то, что питательные вещества, выделяемые корнями одного вида, не вымываются из почвы, а перехватываются корнями другого вида, с иным ритмом поглотительно-выделительной деятельности. Перехваченные вещества оказываются дополнительным источником пищи и играют роль активизатора биохимических процессов в почве.
Следует, однако, обратить внимание на то, что успешное выполнение данной функции почвой возможно лишь при определенном соотношении всех ее свойств. Так, динамика влажности почвы во многом определяет обмен корневыми выделениями. Этот обмен возможен в широком диапазоне почвенной влажности (от 25 до 90 % полной влагоемкости), но наиболее активно он протекает при влажности около 70 %.
Некоторые важные функции почвы контролируются в основном ее физико-химическими параметрами. К таким функциям относится поглощение (сорбция) тонкодисперсного вещества, поступающего из атмосферы, с боковым и грунтовым водными потоками, с растительным опадом и др. Поглотительная способность почвы существенно зависит от дисперсности мелкозема, увеличиваясь по мере утяжеления механического состава. Но и в легких почвах ее масштабы велики. Благодаря сорбированию почвенно-растительным покровом соединений, поступающих с осадками и пылью, возможно успешное произрастание растительности даже на очень бедных землях. Примером могут служить высокоствольные сосновые леса на кварцевых подзолах, состав которых более чем на 90 % представлен кремнеземом.
Сорбционная функция имеет большое значение и в жизни культурных растений. Ее влияние может быть двояким. Положительные эффекты обусловлены тем, что благодаря поглотительной способности элементы питания защищены от быстрого вымывания из почвы. Негативные явления связаны с переводом части элементов в труднодоступные формы, что приводит к снижению эффективности удобрений.
В целом работу сорбционной функции можно оценить положительно, особенно в случае ненарушенных экосистем. Однако при неправильном обращении с землей поглотительная способность почв может причинить большие неприятности земледельцу, например вследствие накопления в мелкоземе ряда вредных элементов и соединений (свинца, ртути и др), которые могут попадать с промышленными отходами и сточными водами небытового происхождения.
Преимущественно с физико-химическими свойствами связана и сорбция мелкоземом микроорганизмов, обитающих в почве или попадающих в нее.
Экологическое значение данной функции весьма велико, так как в случае ее отсутствия большая часть микроорганизмов выносилась бы из почв с нисходящим током влаги. Исследования показали, что бактериальные клетки некоторых микроорганизмов сорбируются естественной почвой более чем на 90 %. Сорбированные микроорганизмы сохраняют свою жизнедеятельность. Это является одним из доказательств справедливости высказываний, что способность сорбироваться - приспособительный признак, возникший у многих микроорганизмов в процессе эволюции.
В самостоятельную группу вычленяются информационные функции почв. Среди них выделяется функция сигнала для сезонных процессов, контролируемая периодически изменяющимися параметрами почвы: водным, тепловым, пищевым режимами и др.
Роль почвенной влаги как регулятора сезонного развития растительных организмов особенно ярко проявляется в районах недостаточного увлажнения, где смена фаз развития многих растений диктуется изменениями водообеспеченности почв. В качестве примера можно привести сокращение активного вегетационного периода у эфемеров и эфемероидов и приуроченность его к тому непродолжительному времени, пока почвы достаточно увлажнены. Жизнедеятельность почвообитающих животных в засушливых аридных районах также во многом зависит от увлажненности почв. Так, развитие яиц у ряда беспозвоночных происходит лишь при определенной влагообеспеченности почвенных горизонтов, в которых они находятся.
Одним из решающих факторов сезонного развития растений зачастую оказывается температура почвы. Так, на более холодных участках европейской северной тайги рост ели задерживается на несколько недель. Температура почвы может не только определять продолжительность вегетационного периода, но и влиять на течение ряда физиологических процессов. При значительном понижении температуры почвы наблюдается падение интенсивности поглощения растениями влаги. Особенно замедляется водопотребление, когда температура воды приближается к 4 °C, поскольку при этой температуре вода обладает наибольшей плотностью и вязкостью. Полагают также, что снижение температуры почвы может сопровождаться ослаблением фотосинтеза и дыхания растений. Все это позволяет понять, почему при освоении северных почв важным мероприятием является их тепловая мелиорация.
Одной из фундаментальных информационных функций является почвенная память. Из всех компонентов биосферы почва обладает наибольшей способностью к накоплению информации о природной среде и ее изменениях. В этой связи особенно важно изучение летописи природы, записанной почвой. Однако "процедура" эта весьма сложна, поскольку, как считают В.О. Таргульян, И.А. Соколов (1976), ее можно сравнить с чтением книги, в которой на одних и тех же страницах вольготно писали многие авторы, каждый писал о своем, но все они дополняли, исправляли и частично зачеркивали друг друга; страницы этой книги перепутаны, а часть их утеряна. Следует, однако, отметить, что познание информации, заложенной в почве, вполне реально при условии разработки специальных методов ее расшифровки и сохранения в ненарушенном состоянии полигенетических почв с наиболее полной записью природных событий.
Выделяется также группа целостных функций почвы, определяемых сочетанием многих ее свойств и процессов. При реализации данных функций в пределах биогеоценозов почва обычно выступает как единое целое. Так, почва осуществляет необходимую трансформацию энергии и веществ (находящихся или попадающих в биогеоценоз), сущность которой состоит в оптимальном преобразовании почвообразовательным процессом соединений, поступающих с растительным опадом, из атмосферы, с грунтовыми водами, а также в ходе выветривания материнских пород.
Заслуживает внимания санитарная функция почвы, характеризующаяся разнообразным проявлением. Прежде всего она обеспечивает освобождение поверхности почвы от отходов жизнедеятельности организмов в результате их минерализации почвенными микробами. Важная роль данной функции состоит также в том, что почва ограничивает или подавляет развитие в ней болезнетворных микроорганизмов, в силу чего в незагрязенных почвах они встречаются редко. Однако они часто попадают в почву с фекалиями, со сточной жидкостью, с навозом, хозяйственными отбросами. Поскольку загрязненные почвы на определенное время могут представлять эпидемиологическую опасность, важно знать сроки самоочищения их от болезнетворных микроорганизмов. Самоочищение почвы от возбудителей бруцеллёза, чумы, туляремии происходит довольно быстро - обычно за 1-2,5 мес. Возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма, некоторые фитопатогенные микроорганизмы сохраняются более длительное время. Особенно устойчив возбудитель сибирской язвы, который в гумусовых горизонтах почв скотомогильников может сохраняться в течение нескольких десятков лет.
Одним из факторов, определяющих размеры зоны загрязнения, является механический состав почвы. В легких почвах эта зона обычно значительно больше, чем в суглинистых. Поэтому безопасное расстояние от источника загрязнения для колодцев на песчаных почвах равнинных районов может составлять несколько сот метров. Сходные различия обнаруживаются и по вертикали. Глубина проникновения патогенных микроорганизмов в песчаных почвах в несколько раз больше, чем в суглинистых, и достигает 4 м и более.
Характеризуя противоэпидемиологические свойства почвы в целом, можно сказать, что она оказывается барьером против широкого распространения инфекций и бактериального загрязнения грунтовых вод и грунтов.
Еще один аспект санитарной функции почв связан с разрушениями почвенными микробами токсичных продуктов обмена в прикорневой зоне, что является важным условием нормального существования живых организмов. В опытах, в которых производилась стерилизация почвы, растения испытывали угнетение даже при полном обеспечении их элементами питания.
В регулировании жизни биогеоценозов функция защитного экрана проявляется в способности ненарушенной почвы сглаживать резкие колебания водообеспеченности. Это достигается прежде всего благодаря впитыванию и фильтрации почвой выпадающих атмосферных осадков, что позволяет избегать застаивания воды во время снеготаяния и ливневых дождей и предотвращать с помощью почвенных запасов влаги чрезмерную летнюю сухость приземных слоев воздуха и гибель растений во время засух.
Наиболее интегральной функцией является почвенное плодородие, которое определяется взаимодействием всех свойств почвы и охарактеризованных выше функций. Долгое время почвенное плодородие трактовалось упрощенно и связывалось с ограниченным числом почвенных свойств. Современные достижения науки свидетельствуют о необходимости комплексного подхода к вопросам повышения плодородия почвы и его регулирования. Недоучет какого-либо фактора или функции может приводить к напрасной трате удобрений, рабочего времени и техники.
Кроме охарактеризованных, в последнее время Л.O. Карпачевским, Б.Г. Розановым и др. выделены и описаны дополнительные биогеоценотические функции почвы.
Перейдем к рассмотрению глобальных функций почвы.
От чего зависит круговорот воды в природе?
По праву гидросферу Земли можно назвать царицей нашей планеты. К сказанному ранее добавим, что водная оболочка представляет собой область исключительно динамичных во времени и в пространстве процессов. Жители различных широт ежедневно могут наблюдать движение и изменение отдельных ее компонентов. Плавные и бурные течения рек, морской прибой и шторм, дожди и снегопады - все это явления, в основе которых лежат движения водных масс. Удивительные свойства воды (высокая подвижность, способность растворять многие соединения, способность обратимо переходить из жидкого в твердое или газообразное состояние) позволяют ей стимулировать самые различные природные процессы и управлять ими.
Но все владыки всегда зависели и будут зависеть от своих подчиненных. Это относится и к воде. Оттого так важно изучение всех факторов, определяющих динамику водных масс в ландшафтном, региональном и общепланетарном масштабе. Среди этих факторов почетное место занимает почва. Оценивая ее гидрологическую роль, В.И. Вернадский еще в 1934 г. подчеркивал, что огромное значение в истории воды имеют почвенные растворы, облекающие, за исключением пустынь, всю сушу и являющиеся основным субстратом жизни. Однако в дальнейшем влияние почвы на гидросферу долгое время всерьез не исследовалось, и только в последние годы этому вопросу вновь стало уделяться внимание.
Можно со всей определенностью сказать, что почва выполняет ряд весьма существенных гидрологических функций, среди которых в первую очередь выделяется трансформация атмосферных осадков в почвенно-грунтовые воды.
Кроме обеспечения самой возможности просачивания осадков в грунтовую толщу, почва во многом определяет химизм грунтовых вод, поскольку атмосферная влага, взаимодействуя с почвой, заметно изменяет свой первоначальный состав. В зависимости от конкретных свойств почвы химические изменения осадков различны. Так, при фильтрации через бедные солями торфянистые почвы тундры и подзолистые почвы тайги вода обогащается значительным количеством органического вещества и в малой степени солями. Иная картина наблюдается при фильтрации воды через черноземные, каштановые, солонцовые почвы, которые заметно пополняют ее солями. При прохождении через почву существенно изменяется и газовый состав атмосферных осадков, прежде всего в них резко снижается количество кислорода и заметно возрастает содержание углекислоты.
Следует, однако, подчеркнуть, что, несмотря на тесную зависимость динамики и концентрации грунтовых вод от свойств почвы, для объективного объяснения их изменчивости необходимо учитывать и другие факторы: особенности климата, состав материнских пород, рельеф и др.
При объяснении современной динамики грунтовых вод необходимо учитывать влияние на их формирование хозяйственной деятельности человека. Так, вносимые в почву удобрения могут попадать и в подземные воды, нередко загрязняя их. Сильное антропогенное изменение атмосферных осадков способно существенно отразиться на химизме грунтовых вод.
Другой гидрологической функцией является участие почвы в формировании речного стока и водного баланса. Прежде всего от почвы зависит соотношение поверхностного и грунтового стока в реки. В случае развитых структурных почв, способных легко впитывать атмосферные осадки, поверхностный сток в равнинных регионах имеет обычно подчиненное значение, а пополнение грунтовых вод осуществляется успешно. Когда же водопроницаемость почв недостаточна, создаются предпосылки для усиления поверхностного стока, что может вызвать ряд неблагоприятных последствий: активизацию эрозии, длительные паводки весной и сильное обмеление рек в засушливый период. Поверхностный сток в отличие от грунтового носит резко выраженный пульсирующий характер. За короткие промежутки времени в реки могут поступать огромные массы воды, а затем нередко наблюдаются длительные перерывы в поверхностном водоснабжении речной сети. Грунтовое питание гораздо более выровненное и потому более надежное.
Соотношение поверхностного и грунтового стока во многом зависит также от промерзаемости почв, характера растительности, рельефа и т. д. В случае сильно увлажненных почв их глубокое промерзание может вызвать усиление поверхностного стока в связи с закупоркой пор кристаллами льда, что нередко наблюдается в Западной Сибири. При промерзании сухой почвы водопроницаемость мелкозема не снижается. Резко уменьшается поверхностный сток, когда почвы покрыты хорошо развитым растительным покровом. Например, в лесу по сравнению с полем сток на поверхности почвы ничтожно мал. Это связано не только с тем, что благодаря более благоприятным физическим свойствам целинных лесных почв инфильтрация влаги в них в 2-3 раза выше, чем на полях, но и с водозадерживающими свойствами густой растительности.
Участие почвы в формировании водного баланса Земли отмечалось рядом исследователей. По М.И. Львовичу (1986), основные составляющие водного баланса Земли за год следующие: осадки над Мировым океаном 79,2 %, над сушей 20,8 %; испарение с поверхности океана 86,2 %, с поверхности суши 13,8 %; речной сток 7,0 %. Общее количество осадков за много лет в среднем равно испарению и составляет для всего земного шара около 580 тыс. км3 в год.
Характерной особенностью является быстрое обновление и восстановление запасов воды в почве. Если полное возобновление запасов Мирового океана осуществляется примерно за 3 тыс. лет, а подземных вод за 5 тыс. лет, то для почвенной влаги этот срок равен 1 году. Поэтому, несмотря на довольно скромный объем воды в почве по сравнению с ее содержанием в других компонентах гидросферы, роль ее в общепланетарном круговороте влаги велика. Так, от почв в значительной мере зависят суммарное испарение с поверхности суши и баланс не только грунтовых, но и других типов подземных вод. Почва во многом определяет образование даже непосредственно не связанных с ней растворов, какими являются "возрожденные" воды, образующиеся в разогретых слоях земной коры за счет выделения Н2O из водосодержащих минералов при действии на них высокой температуры. Объясняется это просто. Вещество, образовавшееся в самой верхней части литосферы, под воздействием почвообразовательного процесса приобретает ряд новых свойств, в том числе способность к удержанию значительного количества воды. При попадании в зоны земной коры с повышенной температурой (в местах ее опускания) соединения, богатые связанной Н2O, аккумулированной при почвообразовании и выветривании, начинают ее терять. Потери могут быть очень велики. Так, гипс при полном превращении в ангидрид на каждую тонну выделяет 210 кг свободной воды.
Другой аспект в проблеме водного баланса связан с его регулированием путем воздействия на различные составляющие, в том числе на почвенное звено.
Современные исследования показывают, что водный баланс Земли характеризуется рядом направленных изменений. Одна из тенденций - постепенное увеличение объема воды в океане и сокращение ее запасов на континентах. Имеются данные, что ежегодно воды Мирового океана пополняются более чем на 500 км3 за счет сокращения водных запасов на суше. Одна из важных причин снижения обводненности суши - резко возросшее водопотребление человеком. Расчеты показывают, что главным водопотребителем оказывается сельское хозяйство, которое львиную долю воды тратит на орошение почв, что приводит к повышению испарения с поверхности суши. Безвозвратные потери воды за счет испарения в результате хозяйственной деятельности к 2000 г. могут превысить 5 тыс. км3 (Клиге, 1985).
В связи с этим центральной проблемой в деле оптимизации водного баланса Земли оказывается воздействие на почвенное звено. Но конкретные мероприятия, связанные с решением задачи регулирования глобального баланса влаги, сопряжены с большими трудностями. Одним из эффективных способов оптимизации водного баланса является оптимальная залесенность. Однако некогда густо покрытая лесом планета продолжает терять лесные массивы. Если несколько сот лет назад леса занимали 7200 млн га, то в середине XX в. их общая площадь уже не превышала 4000 млн га. Поэтому ближайшая гидрологическая задача для многих стран - увеличение лесных посадок.
Одна из гидрологических функций почвы заключается в том, что она выступает и как фактор биопродуктивности водоемов за счет приносимых почвенных соединений. На важность этой функции указывал еще Б.Б. Полынов, подчеркивая, что соединения, вынесенные из почвы, при поступлении их в моря и океаны встречают многочисленных потребителей в лице морских животных и растений. Дальнейшие исследования подтвердили справедливость этих высказываний. В частности, установлено, что наивысшая биологическая продуктивность в Мировом океане приурочена к зоне контакта морских и речных вод, обогащенных вымытыми из почв и кор выветривания соединениями. Из этих соединений морские организмы активно извлекают кальций, магний, калий, а также кремний, фосфор и другие элементы. Особенно интенсивно потребляется кальций, который входит как составной элемент в скелеты морских животных, в раковины и панцири, слагающие после отмирания организмов мощные толщи подводных осадков.
К гидрологическим функциям относится способность почвы благодаря своей огромной активной поверхности перехватывать значительную часть вредных соединений и элементов на пути их движения в водоемы, т. е. выполнять роль геохимического барьера. Наибольших масштабов этот перехват достигает в почвах аккумулятивных ландшафтов, к которым относятся поймы. Но и на водоразделах имеются отдельные участки, успешно выполняющие эту роль. Количество задержанных вредных соединений может быть значительным. Так, при исследовании техногенно загрязненных районов было установлено, что в некоторых дерново-подзолисто-глеевых и перегнойно-глеевых почвах пониженных аккумулятивных элементов ландшафта содержится в 10-100 раз больше тяжелых металлов, чем в почвах водоразделов.
Нередко, спасая водоемы от отравления, почвы сами становятся непригодной средой обитания. Особенно это касается почв с повышенной способностью к аккумуляции вредных соединений. Возникает проблема выявления таких почв, чтобы при посевах сельскохозяйственных культур избегать потенциально опасных земель. Следует также отметить, что, несмотря на большие возможности почвенного покрова как защитного барьера акваторий, он во многих случаях уже не справляется с этой функцией из-за сильно возросших антропогенных нагрузок на природу.
Опасность техногенного загрязнения почв и водоемов усугубляется длительным пребыванием многих вредных соединений в среде, которое нередко измеряется многими годами и десятилетиями. Например, до сих пор в окрестностях Хиросимы и Нагасаки почвы содержат повышенное количество продуктов радиоактивного распада.
Почва и воздушный океан
Воздушный океан - самая непостоянная и изменчивая сфера Земли. Нередко всего лишь за несколько часов могут происходить резкие изменения погоды. Воздушные массы из теплых широт могут быстро проникнуть на север, а холодный полярный воздух - распространиться к югу. 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 зависит от почвенного покрова Земли. Однако накопленные факты говорят о том, что такая зависимость существует, причем формы ее многообразны.
По значению в первую очередь выделяется влияние почвы на состав атмосферы. Связано это прежде всего с постоянной деятельностью почвенных микроорганизмов, а также с высокой пористостью (достигающей 60 % и более) и биохимической активностью почвы, облегчающими обмен почвенного и атмосферного воздуха - дыхание почвы. Дыхание - обязательное условие нормальной жизни почв. Масштабы его поразительны и достигают 1-4 тыс. л/га за час. В верхнем горизонте непереувлажненной почвы воздух может полностью обновляться за 1 ч. Водоемы лишены такой возможности, газообмен в них с такой скоростью немыслим.
Воздействие почвенного дыхания на состав газовой оболочки связано с существенным отличием 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.
С почвой тесно связан и круговорот различных газообразных элементов. Так, в круговороте азота на почву выпала важная миссия возврата этого элемента из атмосферы в состав литосферы путем фиксации его с помощью почвенных микроорганизмов. В результате образуются не только запасы нитратов и нитритов в самой почве, но и богатые залежи натриевой селитры.
С участием почвенных микроорганизмов осуществляется удержание водорода и углеводородов и тем самым ограничивается попадание их 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 - важное условие улучшения ее состава.
Необходимо, однако, отметить, что чрезмерное снижение количества углерода в атмосфере нежелательно, поскольку оно может вызвать ослабление фотосинтеза и похолодание климата вследствие снятия парникового эффекта от CO2. Поэтому большое значение имеют процессы возврата углерода в атмосферу, в которых почва принимает участие путем частичного возврата 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 систематического возврата его в воздушный океан - выполняется одно из условий нормального функционирования основных оболочек Земли.
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. Так, пахотные черноземы отражают всего 5-7% солнечной радиации, в то время как исходные бурые суглинки - 18-19 %, пахотные подзолы и солончаки - соответственно до 30 и 35 %. Распашка и освоение почв приводят к тому, что поверхность Земли по отражательным способностям становится все более пестрой, что усиливает изменчивость тепло-обеспеченности приповерхностных слоев воздушной оболочки.
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 на землю. Хотя осадки, образующиеся за счет испарения с суши, 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 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. Сведение лесов и широкая распашка земель, вызывавшие усиление поверхностного стока, заметно ослабили водорегулирующую способность почв, что привело к снижению общей увлажненности многих районов земного шара и нарушению водного баланса. Чаще стали наблюдаться экстремальные явления - засухи, наводнения и др.
Снижение устойчивости современного климата требует самого пристального к себе внимания. М.И. Будыко (1977) отмечает, 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 глобальными последствиями. Необходимы тщательное изучение всех причин возможного нарушения современного климата и учет всех факторов, от которых он зависит, в том числе и климатообразующей роли почв.
Почва является также источником поступления твердого вещества и микроорганизмов 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 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 их 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 имеют положительный характер. Так, мелкие твердые частицы служат центрами конденсации паров влаги и способствуют выпадению дождей. В жарких районах запыленность атмосферы снижает поступление солнечного тепла к поверхности Земли, уменьшая тем самым ее перегрев.
Однако чрезмерное поступление твердого вещества в атмосферу, которое сейчас нередко наблюдается в связи с активным вмешательством человека в природные процессы, 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.
Большой интерес представляет поступление в атмосферу микроорганизмов. Английский исследователь Ф. Грегори, обобщивший материалы по данной проблеме в монографии "Микробиология атмосферы" (1964), отмечает, что источником большей части бактерий 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 т. д., однако почвенный источник рассматривается как основной.
Состав микрофлоры воздуха разнообразен. 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, воздушная оболочка Земли далеко не механическая смесь газов, имеющая повсюду одинаковый состав. В процессе длительной эволюции она превратилась в важную среду обитания многочисленных видов 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. Согласно гипотезе Аррениуса, возможно даже проникновение спор некоторых организмов в космическое пространство.
Оживление литосферы
Известно, что под литосферой понимается верхняя твердая оболочка Земли, представленная различными минералами. Ее нижняя граница находится на глубине от нескольких километров в глубоководных зонах океанических областей до сотни километров в континентальной части планеты.
Рассматривая конкретные формы влияния почвообразовательного процесса на литосферу, следует отметить, что верхняя часть литосферы - кора выветривания (область наибольшего разнообразия и сложности био-геохимических процессов) теснейшим образом связана с жизнью покрывающей ее почвы.
Почва оказывается главным поставщиком активных соединений, которые преобразуют монолитные породы в мелкозем коры выветривания на глубину до 100 м и более. Именно в результате почвообразовательного процесса образуются основные агенты выветривания - гумусовые кислоты, простые органические кислоты, биогенные щелочи и др. Они в сочетании с физическим выветриванием (растрескиванием пород при колебаниях температуры) и деятельностью микроорганизмов и являются главным двигателем процесса корообразования. Кроме того, благодаря почве обеспечивается проникновение в различные горизонты коры выветривания атмосферной влаги. Так создаются предпосылки для образования подвижного фонда химических элементов, участвующих в различных природных процессах.
Кроме того, выветривание приводит к резкому возрастанию (в тысячи раз) доли раздробленного тонкодисперсного вещества, обладающего огромной активной поверхностью, на которой развертываются разнообразные физико-химические процессы.
В ходе преобразования литосферы почва выполняет и другую важную функцию, являясь источником вещества для образования минералов. Так, мобилизованный при почвообразовании из кристаллических решеток первичных минералов кремнезем может в дальнейшем выпадать из раствора, образуя гель, переходящий постепенно в опал - халцедон - вторичный кварц.
Известны также новообразования коагелей глинозема (алюминия), коллоидального гидроксида железа, минералов, содержащих фосфор, марганец, а также легкорастворимых солей, глинистых минералов и др.
Велика роль почвы в формировании и эволюции пород. Осадочные породы континентов тесно связаны с почвенной оболочкой, поскольку масса вещества, идущая на их образование, прошла через почвообразовательный процесс. И морские осадочные породы в определенной мере сопряжены с почвенным покровом Земли. Во-первых, тонкодисперсное твердое вещество, изъятое из почвенной оболочки водными потоками, частично достигает морей и океанов. Во-вторых, растворимые элементы, мобилизованные при почвообразовании и попавшие в морские водоемы, могут поступать в отложения в результате осаждения или после предварительного их извлечения морскими организмами, скелеты которых - раковины и панцири, как отмечал Б.Б. Полынов, слагают мощные толщи подводных осадков.
Прямо или косвенно почвенная оболочка Земли влияет и на формирование полезных ископаемых, в частности болотной и озерной руды, обогащенной железом, марганцем и другими элементами. Кроме того, массы торфа в случае погребения на значительную глубину в зонах опускания земной коры превращаются постепенно в различные виды угля.
В коре выветривания может происходить формирование полезных ископаемых и за счет высвобождения из исходной породы самородных металлов и устойчивых минералов.
Почвообразование оказывает определенное воздействие и на жизнь более глубокой части литосферы благодаря энергетическому обмену между различными ее слоями.
Почвенный покров Земли выполняет по отношению к литосфере и функцию защитного барьера, охраняющего ее от чрезмерной эрозии.
В случае нарушения почвенного покрова происходит ускоренная эрозия поверхности, которая может привести не только к полному уничтожению плодородного слоя, но и к принципиальному изменению направленности процессов в верхней части литосферы. Характерной особенностью данных процессов является то, что в движение вовлекается не только грубый материал массивных пород, но и химические элементы, мобилизованные из кристаллических решеток. Одно из условий данной мобилизации - химическое выветривание материала под действием различных почвенных агентов.
При ускоренной эрозии мелкозем подвергается механическому сносу с поверхности Земли. Последствия этого процесса самые различные: чрезмерное заиление водоемов, снижение доступных элементов питания для наземных и водных организмов, уменьшение исходного материала для минералов и полезных ископаемых. На последнее обстоятельство обратил внимание Н.М. Страхов, который показал, что если химическая дифференциация вещества на поверхности. планеты выражена слабо, то образование полезных ископаемых в верхних слоях земной коры подавлено. Особенно это заметно в полярных районах, скованных льдами, где нет сколько-нибудь ценных полезных ископаемых, кроме таких элементарно простых, как строительные материалы.
В связи с широким хозяйственным освоением почвенного покрова во взаимоотношениях почвы и коры выветривания наметились существенные изменения. Прежде всего произошло значительное ослабление противоэрозионной функции почв. Распашка земель и уничтожение естественной растительности на обширных пространствах привели к резкому возрастанию сноса с поверхности Земли огромного количества мелкозема в моря и океаны. Причем во многих случаях сносу подвергались не только верхние плодородные слои почвы, но и более глубокие горизонты, вплоть до материнской породы. Антропогенная эрозия в XX в. достигла грандиозных размеров и превысила 10 млрд т вещества в год. По мнению некоторых исследователей, она составляет не менее 50 % общей денудации суши. Отрицательные последствия приняли общепланетарный характер, поскольку эрозия не только приводит к существенному снижению почвенного плодородия, но и может вызвать негативные изменения в процессах развития литосферы в связи с нарушением исторически сложившихся взаимосвязей ее с почвенной оболочкой Земли.
Экологические функции биосферы и почвы
Все изложенное выше неоспоримо свидетельствует о том, что мы имеем дело с проявлением фундаментального закона бытия - закона полифункциональности систем существующего мира, эффективно работающего в биосфере и ее составляющих: гидросфере, тропосфере, почвенной оболочке и др. Особенно разнообразны явления полифункциональности в почве, которая является центром пересечения взаимосвязей различных геосфер, центром, без успешной работы которого невозможна согласованная, скоординированная деятельность важнейших органов биосферы и составляющих ее биогеоценозов. В этой связи необходимо в полной мере учитывать фундаменальность, многообразие и тесную взаимозависимость функций биосферы в целом.
Среди этих функций при взаимодействии биосферы с внешними косными оболочками выделяются блокировка жесткого космического излучения, диспергация и трансформация метеоритного вещества, резкое снижение метеоритной бомбардировки поверхности планеты, ограничение отдачи земного вещества в космическое пространство. При взаимодействии с косными внутриземными оболочками биосфера участвует в процессе их снабжения сложноорганизованным веществом, в энергетической подзарядке внутриземных геосфер, а также в трансформации эндогенного вещества Земли. И конечно, особую значимость в этих явлениях имеет почвенный покров планеты. Биосфера выступает как жизнепригодная среда обитания, является одним из факторов эволюции цивилизации и источником материальных ресурсов для техногенеза, оказывается условием гармоничного развития людей.
Необходимо обратить внимание на недостаточную разработанность соотношения биосферных и ноосферных процессов и на упрощенное понимание известного выражения В.И. Вернадского о "переходе биосферы в ноосферу", которое, по Вернадскому, отнюдь не означает потерю биосферой ее качественной определенности и замену ее другой антропогенной оболочкой, как это звучит в высказываниях некоторых исследователей. Значительно чаще В.И. Вернадский говорил о ноосфере как об особом состоянии биосферы, сохранение которой он считал важнейшим условием благополучия земной цивилизации. В его трудах, по существу, шла речь об изменении характера отношения человека к природе, о необходимости перевода его на разумные научные основы. Поэтому корректнее говорить о гармонизации взаимодействий в системе "биосфера-ноосфера" или в системе "общество-природа".
Как уже говорилось, современные исследования и расчеты показывают, что если общество разрушит естественную среду своего обитания - биосферу - и заменит ее искусственной, то оно будет вынуждено тратить львиную долю энергии на поддержание необходимых условий своего существования. Биосфера же обеспечивает человека условиями и средствами существования бесплатно.
Сохранение биосферы Земли и ее экологических функций - важнейшая стратегическая задача человечества, поскольку без данной сложнейшей интегральной оболочки немыслимы не только высшие формы жизни, но и благополучие всей планеты. Ведь по отношению к планете в целом биосфера и ее составляющие, особенно почва и биомир, выполняют роль связующего звена, объединяющего различные геосферы, обеспечивающего устойчивость планеты в ее взаимодействии с космосом и являющегося условием прогрессивной эволюции Земли.
Необходимо со всей определенностью подчеркнуть, что сохранение биосферы, формировавшейся многие миллионы лет, - самая важная на сегодня задача, требующая незамедлительных скоординированных деяний всего человечества. Одной из важнейших предпосылок успешного решения данной проблемы является дальнейшая разработка учения об экологических функциях биосферы и ее компонентов, основы которого в общедоступной форме изложены в данной книге.
Глава IV. Почва - удивительное изобретение природы
Мысль, высказанная мудрецами еще в древности - "удивительное рядом с нами", - в полной мере относится к предмету нашего исследования - почве с ее исключительным обилием тесно взаимодействующих экологических функций. В последнее время все большему числу ученых становится ясным, что полученные знания о своеобразии почвы как особой природной системы необходимо сделать всеобщим достоянием. Естественно, для этого архиважным оказывается общедоступное изложение на научной основе современных представлений о различных сторонах жизни почвы в целом.
О своеобразии почвообразования
Как же появляется почва? Благодаря чему из безжизненных каменных глыб образуется плодородный слой, на котором произрастают сотни тысяч видов растений и в котором обитают многочисленные живые существа?
Впервые научный ответ на этот вопрос дал основоположник почвоведения выдающийся естествоиспытатель В.В. Докучаев, который рассматривал почву как результат взаимодействия исходных горных пород, климата, растительности и других почвообразователей.
Говоря о своеобразии почвообразования, важно подчеркнуть, что оно представляет собой сложное переплетение весьма различных по своей природе процессов. Здесь и тончайшие биохимические реакции, и физическое разрушение материнских пород под действием колебаний температуры, и стадийные трансформации минералов, и образование почвенных агрегатов и их разрушение, и многое, многое другое.
В.И. Вернадский отнес почву к специфическим биокосным телам природы, наиболее существенная особенность образования которых - равноправное взаимодействие живой и косной материи.
Интересны в данном отношении работы В.Р. Волобуева, объясняющего разнообразие почвообразования на земном шаре определенным сочетанием органо-минеральных реакций, характерных для собственно почвообразовательного процесса.
Исключительная сложность почвообразования выражается во многом. Прежде всего - в наличии большого числа противоположно направленных процессов, одновременно участвующих в формировании тех или иных свойств почвы. Так, М.А. Глазовская (1972) выделяет такие пары диаметрально противоположных процессов: поглощение живыми организмами элементов из почвы и выделение ими в почвенный раствор различных соединений, разложение органических остатков и образование гумуса, разрушение первичных минералов и создание вторичных и др.
"Противоречивость" почвообразования выражается также в разной длительности процессов, ответственных за формирование отдельных свойств почвы. Такие процессы имеют, по выражению В.О. Тургульяна и И.А. Соколова, разные характерные времена - сроки, необходимые для возникновения зрелого признака или свойства почвы. Причем различия времен весьма значительны. Так, почвенные растворы претерпевают существенные изменения очень быстро - в течение месяцев, а иногда и дней; горизонт растительного опада и подстилки образуется или видоизменяется также довольно скоро - за несколько лет или десятилетий. Зрелый минералогический профиль почв формируется обычно десятки и сотни тысяч лет, а выветривание наиболее устойчивых минералов, таких, как кварц, циркон, рутил, может длиться миллион лет.
Принципиальная особенность почвообразования заключается и в том, что разнообразные элементарные процессы, формирующие почву, характеризуются исключительной концентрацией в пространстве и поэтому почвы отличаются повышенной информативностью. Действительно, если взять небольшой комочек почвы и проанализировать, можно обнаружить много интересного из жизни почвы. Особенно информативны микроморфологические исследования почвенных горизонтов. В крохотном поле микроскопа видны и результаты выветривания обломков горной породы, и преобразование растительного опада, и перемещение тонких частичек по порам и трещинам, и следы деятельности почвообитающих животных, и масса других интереснейших событий. Все это помогает разобраться в современной и прошлой жизни почвы и определить условия ее формирования.
Способность почвы "запоминать" события, происходящие как в живой, так и в неживой природе, накопление и сохранение этой информации - важная черта почвообразовательного процесса.
Из истории почв
История почвы, как и других компонентов природы, тесно связана с общей эволюцией планеты. Когда появились первые почвы и как видоизменялся почвенный покров земного шара, можно понять лишь на основе знания истории развития Земли. А она непростая и разгадана далеко не полностью.
Нередко летопись нашей планеты уподобляют 10 томам по 500 страниц в каждом. Одна страница соответствует 1 млн лет. Человек по-настоящему научился читать пока лишь события десятого тома, начиная с палеозойской эры, наступившей 570 млн лет назад. Что же было до этого на протяжении более 4 млрд лет, остается в основном в области догадок.
Принято считать, что Земля как планета сформировалась около 4,6 млрд лет назад. В то далекое время ее поверхность представляла собой темно-серую безжизненную равнину. Но в недрах уже шли грандиозные геологические процессы, так как только за счет распада имевшихся радиоактивных элементов планета получила в 5-6 раз больше тепла, чем теперь. Внутренний разогрев Земли вызвал расплавление, перемешивание и расслоение ее вещества. Наиболее легкие газообразные компоненты, высвобождаясь из недр, скапливались в околоземном пространстве, образуя первичную атмосферу, в которой преобладали метан, аммиак и в меньшей степени водород, а также пары воды, двуокись и окись углерода при практически полном отсутствии свободного кислорода. Конденсация паров воды постепенно привела к образованию первичных водных бассейнов. В результате процессов выплавления начал формироваться базальтовый слой земной коры, в котором прежде всего накапливались элементы с небольшим атомным весом. В современной коре больше всего содержится кислорода - 49,13 %, затем кремния - 26,0 % и алюминия - 7,45 %. На долю железа приходится 4,20 %, кальция - 3,25 %, натрия - 2,40 %, калия - 2,35 %, магния - 2,35 %, водорода - 1,0 % (Гаврилов, 1986).
Первая стадия геологического развития Земли, продолжавшаяся 500-700 млн лет, получила название лунной, поскольку в то время земной шар был во многом подобен Луне. О почве еще не могло быть и речи, так как первые живые организмы, без которых невозможно почвообразование, появились примерно 1 млрд лет спустя после зарождения планеты. Но на поверхности Земли уже, по-видимому, был материал экзогенного происхождения, во многом похожий на современный лунный грунт. Принципиальная возможность образования первых примитивных почв (предпочв, полупочв) появилась с момента возникновения клеточных организмов (около 3,5-3,8 млрд лет назад). Однако еще длительное время суша продолжала оставаться слабо насыщенной жизнью. Лишь в конце силура, около 400 млн лет назад, в прибрежных болотистых равнинах возникли предпосылки для появления псилофитовидных растений.
В девонский период происходит дальнейшее развитие процесса почвообразования. На суше появляются плауновидные, папоротниковидные и первые семенные растения.
Особенно благоприятные условия для формирования развитого растительного и почвенного покрова складываются в каменноугольный период, начавшийся 345 млн лет назад и длившийся 65 млн лет. Теплый и влажный климат господствует в это время на значительных пространствах планеты, которая покрывается дремучими лесами из гигантских древовидных плаунов, хвощей и папоротников, чьи стволы достигали 30-40 м в высоту и 2 м в поперечнике. О характере преобладающих почв того времени мы можем лишь делать предположения. По-видимому, многие из них были в чем-то сходны с почвами современных мангровых зарослей болотистых побережий тропических морей.
Последующие периоды развития сопровождались усложнением природной обстановки. Появлялись новые растения, животные, почвы и ландшафты. Континенты постепенно приобретают очертания, близкие к современным.
Особый интерес представляет последняя, кайнозойская эра геологического развития Земли, начавшаяся около 66 млн лет назад и характеризующаяся существенным изменением климатической обстановки на Земле. За последние 60 млн лет имело место неуклонное падение среднегодовой температуры. Еще несколько миллионов лет назад в большинстве районов земного шара был теплый климат. Например, на территории современной Украины и Средней Азии господствовали саванны с характерными для них почвами. Однако в четвертичный период, продолжающийся последние 2 млн лет, отмечается неоднократное лихорадочное снижение и повышение температуры с общей тенденцией к снижению.
Грандиозные оледенения охватывают Северное полушарие. Ледяной чехол мощностью до 3,5 км покрывает современную территорию Англии, Польши, Германии, Украины, Валдая. Край ледника спускался до Волгограда, а по Днепру проникал южнее Днепропетровска. Эпохи покровного оледенения сменялись эпохами потепления и таяния льдов. Сейчас мы живем в межледниковье, продолжающееся около 10 тыс. лет. За это время оформились современные природные зоны и наблюдаемый ныне почвенный покров Земли.
Особенностью многих наблюдаемых ныне почв является их молодость на фоне слабоустойчивых реликтовых признаков. В высоких широтах, где имело место покровное оледенение, существенно изменившее поверхность Земли, преобладают почвы, возраст которых не более 10 тыс. лет или даже 5-7 тыс. лет. Они образовались после таяния льдов и деградации подземной мерзлоты. В средних широтах значительно более зрелые почвы, так как здесь обновление почвенного покрова в результате оледенения и тектонического поднятия происходило ограниченно - преимущественно в горных и предгорных областях. В низких тропических и экваториальных широтах, не подвергшихся оледенению, распространены наиболее древние почвы, многим из которых сотни тысяч и миллионы лет.
Говоря об основных этапах развития географической среды и почвенного покрова Земли, необходимо отметить ускорение естественной эволюции и сокращение времени, необходимого для перехода от одной стадии к другой. Чтобы нагляднее себе это представить, используем тот же прием 10 томов летописи Земли, о которых говорилось выше, но с помощью волшебного кино. Фильм идет 1,5 ч, на каждый том приходится 8 мин смотрового времени. Самый первый, весьма ответственный этап зарождения Земли из сгустков космической пыли и газов длится сравнительно недолго - всего несколько минут. Львиная же доля времени - 70 мин - приходится на формирование основных компонентов планеты: литосферы, атмосферы, океанов, первых живых организмов. Однако на наиболее насыщенный событиями 10-й том (последние 500 млн лет), как и на первый, приходится немного времени - около 20 мин. Поэтому мы едва ли смогли бы заметить рост горных стран и их исчезновение, изменение площади суши и моря, эволюцию животных и растений. Человек бы находился на экране всего 2 с. Для зрителей кино он так и остался бы существом с длинными волосами и дубинкой, так как современных людей и окружающую их среду - леса, пашни, города - нельзя было бы просто заметить, поскольку вся основная история цивилизации, насчитывающая 5-6 тыс. лет, уложилась бы в 1/200 долю секунды. Однако именно с этим весьма кратковременным периодом развития планеты связаны наиболее глубокие изменения в почвенном покрове Земли и в природе в целом.
Необыкновенные свойства почв
Какими же наиболее важными свойствами обладают реальные, наблюдаемые нами почвы? Что общего между ними?
Начнем прежде всего с внешнего облика, или морфологии, почв. Если мы рассмотрим главные почвы нашей страны - тундровые, подзолистые, черноземные, каштановые, сероземы, красноземы и др., то при всем разнообразии их строения обнаружим ряд общих черт, которые и будут характеризовать наиболее существенные архитектурные особенности почвенного тела.
Первая важная особенность - это обособление сверху вниз в любой почве нескольких генетических горизонтов, различающихся по цвету, сложению, структуре и другим признакам. Основных горизонтов обычно три. Как они возникают? В разное время по-разному отвечали на этот вопрос. Так, в отношении подзолистых почв под хвойными лесами в XIX в. высказывалось мнение, что их бурые нижние слои намного древнее верхнего белесого подзолистого горизонта, который образовался после последнего оледенения в результате выпадения обогащенного кремнеземом вещества из вод растаявших льдов.
В настоящее время доминирует другая точка зрения. Принято считать, что в большинстве почв, развитых на геологически однородных отложениях, подзолистый (элювиальный) горизонт А2 может формироваться практически одновременно с нижележащим (иллювиальным) горизонтом В в результате синхронно идущих процессов выноса подвижных соединений из горизонта А2 и частичного закрепления их в горизонте В, под которым располагается материнская порода (горизонт С). В большинстве других почв также выделяется три основных генетических горизонта, подразделяемых на подгоризонты.
Такое строение почвы - один из показателей ее системной троичной организации, которая в природе - широко распространенное явление. Так, у высших растений можно также выделить три главные составные части - корень, стебель, листья; у высших животных - туловище, голову, конечности. В принципе трехслойная структура и у многих тел неживой природы. Например, среди основных геосфер нашей планеты выделяются земная кора, мантия, ядро.
Почвенные горизонты не являются просто соседями. Они постоянно взаимодействуют, определяя тем самым многие взаимные изменения и свойства. Поэтому, если преобразуется один горизонт, постепенно трансформируются другие и вся почва в целом. Причем нередко наблюдается несоответствие морфологических и химических изменений горизонтов. Так, если распахать целинную сильноподзолистую почву и начать ее окультуривание (внесение извести, навоза, посев трав и др.), то вскоре химические свойства данной почвы существенно изменятся в благоприятную сторону, в то время как внешне, за исключением пахотного горизонта, она останется почти той же. Поэтому нельзя оценивать ее агрономическое состояние только по данным полевых наблюдений. Необходимы систематические полные агрохимические, биологические и другие виды обследований всей почвы, иначе можно впасть в ошибку.
Почвенные горизонты внутри себя неоднородны, они состоят из отдельных комочков - структурных агрегатов, конкреций и других компонентов, что свидетельствует о наличии нескольких уровней организации почвенного материала. Б.Г. Розанов выделяет шесть таких уровней: атомарный, кристалломолекулярный, агрегатный, горизонтный, профильный и уровень почвенного покрова территории. Полноценное изучение почвы предполагает ее исследование на всех уровнях.
Из других важнейших особенностей отметим существенно иное состояние вещества в почве по сравнению с исходными массивно-кристаллическими породами. Породы, вышедшие на поверхность Земли при образовании гор, представляют собой монолитные глыбы, взаимодействующие с внешней средой лишь внешними гранями. Вся остальная их часть надежно законсервирована в толще породы и может пребывать практически без изменения миллионы и даже миллиарды лет.
Иное дело почвы. В ходе почвообразования и выветривания происходит раздробление и измельчение первоначальных глыб и образуется новый тонкодисперсный материал. В результате вещество полноразвитых почв представляет собой отдельные комочки и микроскопические сгустки, общая суммарная поверхность которых может достигать колоссальных величин. Так, если измерить поверхность всех граней частичек, находящихся в 1 г тяжелосуглинистой почвы, которыми она может взаимодействовать с попавшей в нее водой, то получится площадь около 100 м2. Это более чем в 100 тыс. раз больше поверхности кубика гранита или другой монолитной горной породы весом в 1 г.
Колоссальное увеличение активной поверхности в почвенном мелкоземе по сравнению с исходным веществом открывает качественно новые возможности для течения физико-химических и химических процессов, которые в почве различаются принципиально большими скоростями, разнообразием и концентрацией в единице объема. Поэтому не случайно Б.Б. Полынов считал, что в результате почвообразования и выветривания материя переходит в иное, более активное состояние, характерная особенность которого - резкое увеличение количества коллоидов. Коллоиды обладают рядом удивительных свойств: громадной активной поверхностью, способностью к обменному поглощению газов, молекул, ионов, к обратимому и необратимому застудневанию, набуханию и сжатию в зависимости от влажности и других причин.
Роль коллоидов в жизни природы и почв исключительно велика. В органическом мире они являются материальной основой всех жизненных процессов, поскольку входят в состав протоплазмы - полужидкой слизистой коллоидной массы. Фактически живые организмы почти целиком построены из коллоидов с различным содержанием воды. В неживой природе область проявления коллоидного состояния вещества весьма обширна - от космических пространств до глубоких частей каменной оболочки Земли, что убедительно показано в фундаментальной монографии Ф.В. Чухрова "Коллоиды в земной коре" (1955). Почва по содержанию коллоидов занимает промежуточное положение между телами косной и живой природы. Обычно в почвенном мелкоземе 15-25 %, а в некоторых случаях 40-60 % коллоидов по весу.
Возрастание содержания коллоидов в ряду исходные горные породы - почвы - живые организмы есть закономерное следствие эволюции природных процессов по пути их интенсификации, которая оказывается невозможной без раздробления первичного материала и резкого увеличения общей площади активного взаимодействия. Можно привести немало примеров тесной зависимости скорости и результативности того или иного процесса от степени "помола" исходных продуктов. Так, по данным Л.О. Карпачевского (1981), скорость разложения микроорганизмами растительного опада в лесу снижается в несколько раз, если он предварительно не обработан и не измельчен почвообитающими беспозвоночными животными, которые играют роль превосходной мельницы. Например, общая поверхность хвоинки, попавшей в подстилку, после измельчения ее почвенными орибатидами увеличивается в 10 тыс. раз. Человек также испытывает на себе действие отмеченной общей закономерности. Так, из грибов, высушенных целиком, белки усваиваются организмом на 65 %, а в случае мелкоизмельченных грибов усвоение достигает 90 %.
Кроме специфической размерности слагающих почвенную массу частиц, для почвы характерно и особое соотношение фазовых состояний вещества. Если в массивно-кристаллических породах вещество представлено почти нацело твердой фазой, то в почвах одновременно, часто на равноправных началах, присутствуют твердая, жидкая и газообразная фазы. Это оказывается возможным прежде всего благодаря оструктуренности и трещиноватости почвы, делающим ее пористым телом. Поры и трещины в почвах занимают обычно 40-60 % общего объема и заполнены воздухом и водой.
Для почвы характерно также наличие разнообразных органических и минеральных соединений, возникающих главным образом в результате почвообразовательного процесса. Ими являются прежде всего основные составляющие почвенного гумуса - гуминовые кислоты и фульвокислоты - высокомолекулярные соединения, которые, по мнению Д.С. Орлова (1974), следует рассматривать как особый класс химических веществ. В почве также содержатся различные органические продукты выделения и разложения растений и животных: белки, углеводы, жиры, лигнин, воск, смолы, органические кислоты (щавелевая, янтарная, муравьиная, уксусная, лимонная и др.). Эти соединения являются важным поставщиком материала для гумусообразования.
Органическое вещество играет исключительную роль в жизни почв. Оно определяет многие составляющие почвообразовательного процесса (растворение минералов, оструктуривание мелкозема, обменное поглощение химических элементов), а также является источником энергии и питательных соединений для живых организмов, связанных с почвой.
Своеобразны состав и характер изменения минералов почвы. Основной особенностью является разрушение первичных минералов исходных пород и образование вторичных минералов, прежде всего глинистых.
Перечисленные особенности строения и состава почвы в значительной мере обусловливают и важнейшие ее свойства. Среди них в числе первых отметим способность чутко реагировать на изменения окружающей среды, изменяться и приходить в соответствие с ней, что возможно прежде всего благодаря влаго- и теплопроводности почвенных горизонтов. В результате жизненные ритмы почвы во многом сходны с другими природными ритмами, например климатическими. Это оказывается весьма важным обстоятельством, поскольку согласованность изменения почв и других компонентов ландшафта обеспечивает их взаимосвязь и устойчивость. От этого особенно зависит благополучие высших растений, часть которых находится в воздушной среде, а часть - в почвенной.
В ходе длительной эволюции растительные организмы приспособились не только к перепадам тепла, влаги, освещенности, но и к самому порядку изменения этих важнейших составляющих условий существования. Причем, если изменения воздушной и почвенной среды оказываются в явном несоответствии, растения находятся в угнетенном состоянии, их видовое разнообразие уменьшается, а в экстремальных условиях наблюдается обеднение или полное исчезновение высшей растительности.
Говоря о чуткой реакции почв на колебания внешней среды, следует отметить, что эта реакция не является мгновенной и полностью адекватной. Она отличается постепенностью и плавностью, поскольку для почвы характерно другое важное свойство - буферность, т. е. способность сглаживать резкие перепады своей влажности, температуры, обеспеченности элементами питания при сильных изменениях климата и других факторов. Эта тенденция к определенному постоянству внутренней среды (гомеостаз почвы) оказывается возможной благодаря наличию в почвенном мелкоземе запасов воды, энергии, подвижных химических соединений, которые могут выполнять функцию регуляторных механизмов. Так, в сильную жару перегрев почвы блокируется испарением почвенной влаги, которое связано с затратами энергии. В результате даже в пустынях Средней Азии температура почв в знойный полдень обычно не поднимается выше 28 °C, в то время как поверхность камней раскаляется до того, что от соприкосновения с ней можно получить ожог.
Буферность почвы имеет исключительное значение для благополучия связанных с ней организмов. По мнению некоторых ученых, она сыграла весьма важную роль в процветании покрытосемянных растений, наиболее продвинутых в эволюционном отношении.
Перечисленные основные свойства почвы делают ее сложноорганизованной функционально-динамической системой, способной успешно осуществлять многочисленные экологические функции, рассмотренные ранее, среди которых особое место занимает почвенное плодородие, зависящее от совокупности свойств и взаимодействия функций почвы.
Глава V. Извечные почвообразователи
Как известно, В.В. Докучаев выделял пять факторов почвообразования: почвообразующие породы, живые и отмершие организмы, климат, возраст страны и рельеф. В современном почвоведении добавляются еще антропогенный и другие факторы.
Рассмотрим вклад основных факторов в формирование почвенного профиля. Проблема эта для почвоведения давняя и в то же время вечно молодая, ибо до сих пор не утихает спор, какой фактор для почвы главнее и как вообще она меняется в зависимости от изменения окружающей среды. Еще несколько десятилетий назад ведущим назывался климат. Считалось, что он чуть ли не единственный определяет границы природных и почвенных зон. При этом полагалось, что каждой зоне соответствует свой единый зональный тип почвы, для которого предполагалась однотипность хозяйственного использования на всей территории его распространения.
Концепция зонального типа почв сыграла определенную положительную роль, но позднее претерпела существенную трансформацию. Первыми возмутителями спокойствия оказались почвоведы, изучавшие почвенный покров бескрайних просторов Сибири: Н.А. Ногина, К.А. Уфимцева, О.В. Макеев, Е.М. Наумов, Н.А. Караваева, И.М. Гаджиев, В.М. Корсунов и др. Они вскрыли принципиально большее разнообразие почвенного покрова лесной зоны и выделили в ней новые генетические типы почв. Почвоведам стало легче дышать, а работа пошла с большим интересом, энтузиазмом и с большей отдачей. Исчезла необходимость считать все почвы лесной зоны подзолистыми, в том числе те, в которых не было осветленного горизонта. Ведь раньше даже если специалист, выкопавший разрез на водоразделе в сибирском хвойном лесу, не обнаруживал под лесной подстилкой горизонта А2, он все равно был вынужден с неизбежной методичностью и обреченностью нарекать почву подзолистой. Того требовала классификация. Правда, если в профиле отсутствовал обособленный осветленный горизонт А2, а имелись лишь отдельные белесоватые пятна, то почву разрешалось относить к особой группе - слабоподзолистых. Ну а если даже и пятнышек осветления не обнаруживалось, то почва получала загадочное название "скрытоподзолистая".
Наряду с концепцией строгой зональности были и крайние суждения, в которых вообще отрицалась объективность существования природных и почвенных зон.
С течением времени острота дискуссии спала - зоны сохранились и на картах, и в научных трудах, но сильно обогатились новыми типами почв. Увеличилось и число учитываемых факторов почвообразования.
В результате родилась новая научная концепция - множественности зональных типов почв и факторов почвообразования. Некоторые положения данной концепции рассматриваются ниже.
Климат и почвы
Жаркий летний день накалил землю, обжег раскидистые кроны деревьев, упрятал в тень все живое. Природа, утомленная борьбой со зноем, ждала спасительного дождя, пребывая почти без движения. Но упали первые капли, прошел живительный ливень, и все вокруг ожило, наполнилось щебетанием птиц, хлопотливой работой муравьев и насекомых. Каждый из нас не раз был свидетелем подобного метаморфоза природы. А короткие сумрачные дни поздней осени и зима с ее вьюгами, трескучими морозами? Как они не похожи на весеннее или летнее погожее время. Сколько динамики, непрерывных перемен вносит в жизнь природы и почв климат Земли! Поэтому уже на заре возникновения почвенной науки уделялось большое внимание влиянию климата на почвы.
Еще в классических работах В.В. Докучаева климат рассматривался как один из важнейших факторов пространственной и временной динамики почв, которая объяснялась сильной изменчивостью климата и постоянным взаимодействием почв с его основными компонентами - теплом и влагой.
Изменчивость климата вызвана несколькими причинами. Главная из них - шарообразность поверхности нашей планеты, в связи с чем солнечные лучи падают на нее в различных широтах под разным углом, принося с собой неодинаковое количество тепла. В результате с севера на юг отчетливо выделяется несколько различных климатических поясов. Соответственно климатическим поясам (в первую очередь в пределах равнинных территорий) обособляются природные зоны, характеризующиеся особой растительностью, животным миром, почвами, грунтовыми водами.
Характер изменения почв по зонам удобнее всего проследить на примере Русской равнины, которая раскинулась от берегов Северного Ледовитого океана до теплого Черного моря.
В наиболее северных районах Русской равнины господствуют в основном тундровые ландшафты. Солнечные лучи здесь как бы скользят вдоль земной поверхности, слабо согревая охлажденную землю. Растительность и постоянно обитающие в тундре животные малочисленны и бедны по видовому составу. Почвы не обеспечены элементами питания, так как почвообразовательный процесс малоактивен и незначительно преобразует исходный материнский субстрат.
При недостатке солнечной энергии выветривание горных пород идет слабо, в связи с чем в почвах, как правило, мало содержится тонкодисперсного материала, обеспечивающего поглощение и сохранение в доступной для растений форме элементов питания. Поэтому многие растения испытывают голодание, что, в свою очередь, приводит к нарушению нормального обмена веществ у травоядных животных, питающихся неполноценной пищей.
Бедность тундровых почв вызвана не только малой активностью почвообразовательного процесса. Другая причина заключается в частой переувлажненности почвенно-грунтовой толщи из-за незначительного испарения выпадающих осадков, что опять-таки связано с недостатком тепла. В результате многие почвы тундры перенасыщены водой, холодные. В таких почвах очень медленно идут процессы передвижения растворов и извлечения из минералов различных химических элементов, за исключением железа, марганца и некоторых других.
Своеобразие почв тундры, конечно, не объясняется только названными причинами. Не менее важное значение имеет и история развития тундры. Тундра - одна из наиболее молодых природных зон на Земле. Долгое время поверхность здесь была покрыта мощным ледяным чехлом, который растаял лишь около 10 тыс. лет назад, т. е. совсем недавно по геологической шкале времени. Поэтому рельеф тундры очень молодой, реки мало углубили свое русло и плохо дренируют окружающую местность, что способствует ее заболачиванию и переувлажнению. К аналогичным последствиям приводит и наличие в большей части тундры горизонта вечной мерзлоты, которая, по мнению некоторых исследователей, сохранилась еще со времени последнего оледенения.
Совершая путешествие к югу от суровых, но неповторимых по своеобразию и красоте тундровых ландшафтов, мы постепенно вступаем в царство тайги, которая некогда была дремучей и непроходимой.
Количество осадков в тайге по сравнению с тундрой значительно увеличивается, достигая на юго-западе 600-700 мм в год, но одновременно снижается заболоченность территории, так как благодаря большому количеству тепла испарение выпавших осадков заметно возрастает. И кроме того, большая по сравнению с тундрой зрелость и пересеченность рельефа благоприятствуют стоку избыточных вод в ручьи, озера и реки. Улучшение природных условий, и в первую очередь климатической обстановки, приводит к ярко выраженному преобразованию ландшафта, резкому возрастанию биомассы растительных сообществ, значительному увеличению видов растений и животных, отчетливому усилению почвообразовательного процесса.
Почвы тайги имеют хорошо развитый профиль. В наиболее типичных из них выделяются: хорошо выраженный горизонт лесной подстилки мощностью около 5 см, белесый подзолистый горизонт мощностью 10-20 см, переходный горизонт, серия бурых горизонтов с хорошо выраженной структурой, постепенно переходящих на глубине около 2-3 м в материнскую породу.
Плодородие подзолистых почв, так же как и тундровых, невелико, но причины здесь существенно иные. Значительная напряженность почвообразовательного процесса в тайге в силу более благоприятных биоклиматических условий способствовала сильному преобразованию материнского субстрата, разрушению и изменению минералов, вовлечению огромного количества растворенных химических соединений в биологический круговорот, выносу органического вещества, химических элементов и тонкодисперсного глинистого вещества за пределы почвенного профиля. Поэтому для увеличения плодородия распаханных подзолистых почв тайги требуются внесение органических удобрений, травосеяние и строгое соблюдение правил передовой агротехники. Предстоит еще большая работа по окультуриванию таежных почв, сельскохозяйственное использование которых во многих районах недостаточно эффективно.
Еще сравнительно недавно тайга считалась однообразным зеленым морем, раскинувшимся на огромном пространстве. Современное природоведение уже не может согласиться с подобным суждением. Тайга, подразделяемая на северную, среднюю и южную, сейчас рисуется нам как сильно изменчивый во времени и в пространстве природный феномен.
Разница между почвами различных частей тайги значительна, и агрономическая ценность ее пахотных земель далеко не одинакова. Об этом, в частности, свидетельствует сельскохозяйственное использование перегнойно-торфяных почв, развитых на низинных торфах в средней тайге Русской равнины. Низинные торфа богаты запасами питательных элементов. Однако при освоении их в районе средней тайги под Сыктывкаром оказалось, что они быстро утрачивают эффективное плодородие и начинают нуждаться в удобрениях. Одна из основных причин этого заключается в недостаточной обеспеченности средней тайги теплом, в связи с чем разложение торфа и поступление из него в растения элементов питания происходят медленными темпами.
При дальнейшем движении на юг подзолистые почвы таежных и хвойно-широколиственных лесов постепенно сменяются почвами лесостепи - серыми лесными и оподзоленными, выщелоченными, а также типичными черноземами.
Лесостепь и ее почвы во многих отношениях уникальны. Почвы лесостепи относятся к наиболее плодородным. На них получают при соблюдении требований рациональной агротехники высокие урожаи зерновых, сахарной свеклы, кукурузы, подсолнечника. Высокое плодородие почв в первую очередь объясняется благоприятными климатическими условиями данной зоны, ее обеспеченностью как теплом, так и влагой. Значительное количество солнечной энергии способствует энергичной минерализации растительного опада и быстрому высвобождению из отмерших корней, листьев и других органических остатков зольных элементов, которые быстро вовлекаются в биологический круговорот. Большую роль играет также сбалансированность водного режима этих почв благодаря отсутствию резкого преобладания осадков над испарением и незначительному оттоку растворов за пределы почвенного профиля. В силу этого в почвах лесостепи в отличие от подзолистых таежных почв потеря элементов питания с нисходящим током влаги незначительна.
Как и в случае тундровых и таежных почв, своеобразие почв лесостепной зоны определяется не только спецификой климатических условий. Многие особенности почв лесостепи связаны со своеобразием структуры былых естественных растительных сообществ, которые здесь отличались многочисленностью видов и сложностью состава. Благодаря имевшему место повсеместному распространению трав, для которых характерно, как правило, преобладание подземной биомассы над наземной и быстрое отмирание вегетативных органов, в почвы лесостепи постоянно поступало огромное количество органических остатков, что, несомненно, явилось одной из причин накопления в них большого количества гумуса и элементов минерального питания.
Высокое плодородие почв лесостепной зоны Русской равнины определяется также богатым составом материнских пород, представленных здесь, как правило, лёссовидными отложениями.
В степной зоне, непосредственно прилегающей с юга к лесостепи, лето еще теплее, зима короче, а снег на полях лежит недолго, прикрывая землю маломощным непостоянным слоем. Степные ландшафты получают во время вегетационного периода больше тепла. Но одновременно в них значительно снижается число дождливых дней и снегопадов, в результате чего оптимальное соотношение тепла и влаги, имевшее место в лесостепи, нарушается. Почвы и растительность начинают испытывать недостаток в воде. И хотя черноземы обыкновенные, а также темно-каштановые и каштановые почвы обладают значительным плодородием, приемы сохранения влаги являются необходимым условием получения на них высоких устойчивых урожаев. Очень важно также в степи сохранение от развевания ветром снежного покрова на полях и соблюдение правил почвозащитной системы земледелия, предохраняющей почву от эрозии, потери влаги и элементов питания.
Полупустыни и пустыни, сменяющие степи, являют собой пример скудных пространств, обожженных палящим солнцем. Здесь не только бедная растительность, но и малопродуктивные почвы, на которых в естественных условиях земледелие почти невозможно. Но как преображается пустыня, если умело наполнить ее влагой! Какое разнообразие фруктов, овощей, зерновых и технических культур выращивают на правильно орошаемых землях засушливых районов! Поэтому пустынная зона рассматривается как важный резерв для производства сельскохозяйственной продукции.
При дальнейшем движении к югу мы постепенно переходим от умеренного пояса к субтропическому, а затем к тропическому. Ландшафты и почвы данных поясов в гораздо большей степени обеспечены теплом, что в случае достаточного количества осадков делает эти пространства благодатным краем. Не случайно истоки земной цивилизации были приурочены прежде всего к субтропикам, откуда она постепенно распространялась на север.
Даже краткое знакомство с тем, как влияют климатические условия на своеобразие почвенного покрова различных природных зон, свидетельствует о тесной зависимости свойств почв от особенностей климата. Поэтому большое значение приобретает всестороннее изучение динамики климата и его влияния на различные стороны почвообразовательного процесса.
Разнообразие климата на Земле не ограничивается только его изменением с севера на юг. Не менее значительно меняется климат с запада на восток, что приводит к отчетливой смене в этом направлении почв, растительности и других компонентов ландшафта.
Пространственная изменчивость почвенного покрова обусловлена не только крупными изменениями климата. Большое значение имеет также неоднородность климатических условий на более ограниченных территориях: в долинах рек, на водораздельных пространствах, в различных частях одного и того же ландшафта.
Климат Земли характеризуется сильной изменчивостью и во времени. Лишь в районах Северного и Южного полюсов, где круглый год свирепствуют морозы, да в экваториальных широтах, где не прекращается лето на протяжении большей части года, более или менее одинаковая погода. На всей же остальной территории планеты происходят непрерывные сезонные изменения климата, постоянно преобразующие лик Земли. Почвы чутко реагируют на эти изменения и в течение года испытывают непрерывные метаморфозы.
В холодный период в большей части почв умеренного пояса почвообразовательный процесс затухает. Но если раньше считалось, что почва в морозные месяцы находится в состоянии полного покоя, то сейчас мнение изменилось. Получены данные, говорящие о том, что и при отрицательных температурах в почвах происходят изменения: подтягиваются из нижних незамерзших горизонтов растворы к верхней обледенелой части, передвигается почвенная влага в парообразном состоянии. В районах лютого холода - в тундре, сибирской тайге - часто наблюдаются пучения и деформации почв из-за сдавливания их ледяным чехлом замерзших горизонтов. Особенно заметна активность почв в зимний период там, где зима мягкая. В этих условиях почвообразовательный процесс может быть достаточно напряженным в течение круглого года. Яркий пример тому районы влажных широколиственных лесов умеренного пояса и субтропиков.
Много неожиданного в жизнь почв вносит изменчивость климата по годам. Даже простое наблюдение за состоянием погоды в какой-нибудь одной местности, но в разные годы говорит о том, что двух одинаковых лет практически не бывает. Более детальные исследования свидетельствуют о постоянной ритмической изменчивости климата и об отчетливом проявлении 2-3, 5-6, 11, 22, 30-35, 89-90-летних и других климатических циклов. С каждым климатическим циклом происходят значительные сдвиги в почвообразовательном процессе, заметно меняются многие свойства почв.
Нет почвы без живого
Взаимодействие почв и живых организмов - основной стержень почвообразовательного процесса, один из главных факторов развития биосферы и эволюции жизни на Земле. Посмотрим, как же влияют на почву обитающие в ней микроскопические и видимые глазом существа.
Микробное население почв давно признано мощной фабрикой по переработке поступающих в почву органических остатков и значительному изменению ее минеральной части.
Всем хорошо знакома великолепная картина осеннего листопада, покрывающего землю разноцветным ковром отжившей свой недолгий век листвы. Но что стало бы с лесами, полями и лугами, если бы весь образующийся из года в год растительный опад только накапливался, не претерпевая изменений? В этом случае поверхность Земли за короткое время оказалась бы забитой отходами жизнедеятельности организмов, и жизнь на планете в конце концов оказалась бы невозможной. Подвергая разрушению и минерализации поступающие в почву и на ее поверхность органические остатки, микроорганизмы тем самым предохраняют ландшафты от самозагрязнения и гибели.
Но этим не ограничивается работа маленьких санитаров. В ходе разрушительной деятельности микроорганизмы выступают и как строители, как поставщики ценнейшего материала, пригодного для питания многих видов живых существ. Этот материал образуется за счет разложения растительного опада под действием выделяемых микроорганизмами продуктов жизнедеятельности. В процессе этого разложения из органических остатков высвобождается или синтезируется заново ряд соединений, пригодных для построения тканей молодых, развивающихся организмов. Это аминокислоты, углеводы, различные соли и другие соединения.
Благодаря разносторонней и напряженной деятельности микроорганизмов оказывается возможным многократное участие в биологическом круговороте одних и тех же химических элементов. Многие биологи и почвоведы считают, что многократное повторное участие химических элементов в биологическом круговороте является одним из условий сохранения жизни на Земле, так как запасы доступных минеральных элементов, необходимых для осуществления функций жизни на нашей планете, небесконечны. И если бы химические элементы только потреблялись и не возвращались вновь в биологический круговорот, жизнь в конце концов могла бы прекратиться.
Существенное значение для почвообразовательного процесса имеет деятельность микроорганизмов, ее исключительный динамизм во времени и в пространстве. Особенно велики сезонные колебания активности микроорганизмов. Например, в средней полосе микроорганизмы претерпевают метаморфозы от почти полного бездействия в течение холодного времени года до чрезвычайно бурной жизни в погожие весенние дни, когда почва хорошо прогрета солнечными лучами, но еще не утратила влаги, накопившейся в ней за осень и зиму. В летнее время микроорганизмы живут непостоянно и пребывают в состоянии почти полного покоя в засушливые дни или же развивают бурную деятельность в дождливый период. Осенью во многих почвах умеренного пояса микроорганизмы бывают особенно активны. На первый взгляд это может показаться несколько странным. Но многое становится понятным, если принять во внимание, что в осеннее время почвы обогащаются свежим растительным опадом, влагой обильных дождей и еще сохраняют тепло, накопленное за лето.
Многообразны и пространственные изменения в почвенном микромире. Уже в пределах профиля одной какой-нибудь почвы мы сталкиваемся с непостоянством в расселении микроорганизмов по генетическим горизонтам. Максимум бактерий, грибов, актиномицетов приурочен к верхнему гумусовому слою и подстилке. С глубиной происходит резкое уменьшение численности микробов. Однако в некоторых микрозонах почвы, приуроченных главным образом к ходам корней, содержание микроорганизмов может быть высоким и в нижних горизонтах. Так, в выщелоченном черноземе на глубине 2,5 м было обнаружено в среднем 34 тыс. микроорганизмов, а по ходу корней деревьев на той же глубине насчитывалось более 2 млн микроорганизмов на 1 г почвы, т. е. в 60 раз больше.
Неравномерность расселения микрофлоры в пределах почвенного профиля обусловливает большую пестроту многих биохимических свойств почв и процессов, происходящих в них.
Перейдем к вопросу о связях почв с высшей растительностью, которые отличаются сложностью, разнообразием, наличием многих загадок и тайн; познание их интересно любому естествоиспытателю. Подавляющая часть растений произрастает там, где есть почвы. В своей эволюции и в расселении по Земле мир растений оказался неразрывно связанным с миром почв. Эта связь всегда была двусторонней, ибо почва и растительность непрерывно воздействуют друг на друга. Влияние растительности на почвы многопланово и зависит от ряда особенностей зеленого царства.
Одной из основных особенностей биомассы растений является ее постоянное обновление, в результате чего в почву и на ее поверхность ежегодно поступает большое количество разнообразного растительного опада. В ходе его преобразования в почве образуются биохимически активные соединения, некоторые минералы и, конечно, гумусовые кислоты - один из главных агентов почвообразовательного процесса.
Высшие растения оказывают также большое влияние на почву через свою корневую систему. Хорошо известна роль корней в формировании структуры почвы. Во многом благодаря разрыхляющей и структурообразующей деятельности корневых систем почва приобретает способность впитывать и запасать атмосферные осадки, а также экономно расходовать их на испарение. Большой положительный эффект от механического разрыхления почвы корнями связан с сильной разветвленностью корневых систем многих растений, с наличием у них многочисленных тонких корневых волосков. Например, у травянистых растений общая длина корней может достигать поразительных размеров: при сплошном покрове она составляет около 1 км, а при одиночном стоянии - до 70-80 км на растение. Высшая растительность задерживает на своей поверхности атмосферные осадки. Значительная часть этих осадков испаряется, не достигая почвы: другая часть поступает в почву, претерпев определенные изменения состава.
Растительный покров поглощает также большое количество солнечного излучения, поступающего на поверхность Земли. Особенно много поглощают тепла и влаги лесные массивы. Это обстоятельство служило основанием для критических высказываний по поводу благотворного влияния лесов на ландшафт. Однако в настоящее время преобладают сведения, говорящие о том, что лес в большинстве случаев положительно влияет на различные компоненты ландшафта. Лесные массивы уменьшают переохлаждение и перегрев воздушной оболочки, увеличивают внутренний влагооборот ландшафтов, регулируют сток талых вод, препятствуют развитию ветровой и водной эрозии. Установлено также положительное влияние многих видов древесных пород на свойства почв.
Большое значение имеют процессы взаимодействия почв и обитающих в них животных. Особенно велика почвообразующая роль беспозвоночных животных. Среди различных форм воздействия беспозвоночных на почву следует прежде всего назвать их разрыхляющую и структурообразующую деятельность. В процессе передвижения беспозвоночные, особенно дождевые черви, перемешивают огромное количество мелкозема. Так, дождевые черви могут переработать до 50-380 т/га почвы ежегодно. Муравьи способны на протяжении 8-10 лет перемешать весь почвенный слой, в котором они живут. Разрыхляющая деятельность беспозвоночных приводит к тому, что почва приобретает высокую порозность, благоприятствующую впитыванию атмосферных осадков и поступлению достаточного количества кислорода. Велика роль беспозвоночных в создании водопрочных агрономически ценных агрегатов. Питаясь растительным опадом, они обязательно заглатывают какое-то количество почвенных частиц, которые можно обнаружить в кишечнике ногохвосток, кивсяков, дождевых червей и других представителей почвенной фауны. При выбрасывании наружу почвенный мелкозем, перемешанный с переработанными растительными остатками и выделениями кишечника, приобретает агрегированность и повышенную устойчивость к разрушению. Количество экскрементов, содержащих почвенные частицы, может быть значительным. Например, у кивсяков в условиях лесных полос степной зоны оно достигает примерно 700 кг/га за один вегетационный период.
Заметное влияние оказывают беспозвоночные животные на физикохимические и химические свойства почв. Выделяемые ими экскременты не только оструктуривают почвенные частицы, но и заметно обогащают почву рыхлосвязанными гуматами, подвижными формами азота, фосфора, калия. Беспозвоночные животные могут также изменять реакцию почвы. Такая способность отмечена у муравьев, которые нейтрализуют кислую реакцию почв.
В отличие от беспозвоночных роль позвоночных животных в почвообразовании менее значительна. Но и она ощутима. Так, землерои в некоторых случаях могут выталкивать в верхние почвенные горизонты с глубины 10-200 см мелкозем, в котором железа, алюминия, кальция и других элементов содержится больше, чем их поступает с опадом растений. Кроты в лесу с дерново-подзолистыми почвами на некоторых участках ежегодно выносят с глубины 10-40 см на поверхность до 19 т/га мелкозема, малые суслики в глинистой пустыне с глубины 40-200 см выносят до 1,5 т/га мелкозема.
Итак, влияние живых организмов на жизнь почв многообразное, глубокое и постоянно действующее.
Что под почвой?
Ослабление почвообразовательного процесса с глубиной приводит к постепенному переходу почвы в материнскую породу. Но где происходит этот переход, какова мощность почвенного профиля? Эти вопросы, несмотря на свою кажущуюся простоту, до сих пор окончательно не решены. Вопрос о нижней границе почвы - один из наиболее дискуссионных в почвоведении.
На заре возникновения почвоведения как науки под почвой обычно понимали лишь самый верхний, обогащенный перегноем слой Земли, предмет постоянных забот земледельца. В дальнейшем В.В. Докучаев и его ученики стали считать почву сложным природным телом, состоящим из горизонтов А и В, постепенно переходящих в материнскую породу С. Мощность почв в условиях умеренного климата принималась равной 1-1,5 м.
В настоящее время все большее число исследователей считают, что нижняя граница почвы проходит на значительно большей глубине, например в подзолистых почвах на глубине 3-4 м. Вопрос о пространственных границах почвы имеет большое научное и практическое значение. От его решения во многом зависит получение полноценной информации о всей почвенной толще, а не об одной ее верхней части.
Как влияют материнские породы на почвообразовательный процесс? Еще В.В. Докучаев рассматривал горные породы как один из важнейших факторов почвообразования. В настоящее время имеется много интересных наблюдений, говорящих о том, что почвы чутко реагируют на свойства материнского субстрата. Так, если мы заложим почвенные разрезы под одним и тем же хвойным лесом, но на разных породах (например, на флювиогляциальном песке, карбонатной морене и шунгитовом сланце), то увидим сильно различающиеся между собой почвы, каждая из которых будет относиться к самостоятельному генетическому типу.
Хорошая подборка монолитов этих почв имеется в Музее землеведения МГУ. Она наглядно демонстрирует тесную зависимость почвообразования от свойств материнской породы. Примечательно, что таежные почвы, сформированные на богатых шунгитовых сланцах, как по внешнему виду, так и по физико-химическим свойствам имеют много общего с черноземами.
Но почвы различаются не только когда формируются на различных генетических типах пород. К настоящему времени установлено, что и при почвообразовании на родственных материнских породах, например на кислых алюмосиликатных рыхлых отложениях, но различного механического состава, могут развиваться почвы с большим разнообразием свойств и признаков.
К сожалению, сильное влияние почвообразующих пород на свойства почв не всегда принимается во внимание при проведении мелиоративных и агротехнических мероприятий. Так, были случаи, когда заболоченные песчаные почвы в лесной зоне осушали по той же методике, что и суглинистые переувлажненные земли. В итоге желаемый результат не был достигнут. Более того, песчаные земли после сброса грунтовых вод в ряде случаев стали давать более низкие урожаи, чем до осушения. Последующие исследования показали, что песчаные земли, слабо накапливающие атмосферную влагу, нельзя полностью лишать грунтовых вод. Последние надо опустить до оптимальной глубины.
Тесно зависят почвы от подстилающих слоев. Если по мере ослабления почвообразовательного процесса с глубиной почва заменяется не породой, из которой она образовалась, а отложениями иного генезиса, почвообразование может претерпевать значительные изменения. Так, в Подмосковье в сухих борах нередко встречаются песчаные почвы с монотонным бурым профилем. Развиваются они на рыхлых однородных песках большой мощности. Если же песчаные отложения подстилаются на некоторой глубине (1-2 м) слабоводопроницаемыми моренными суглинками, почвы могут выглядеть по-другому. В верхней части их профиля обнаруживается хорошо выраженный белесый подзолистый горизонт, обусловленный усилением подзолообразовательного процесса в связи с лучшей водообеспеченностью песчаных почв, подстилаемых мореной. Во многих случаях подстилание песчаных почв суглинистыми породами в лесной зоне повышает их плодородие. В естественных условиях на них произрастают более продуктивные леса, а при сельскохозяйственном освоении они дают более высокие урожаи.
Не менее заметно меняются свойства почв при их формировании на суглинистых породах, подстилаемых песчаными отложениями. На первый взгляд может показаться, что в этом случае почвы будут терять быстрее атмосферную влагу, чем когда вся почвенно-грунтовая толща сложена только суглинистым материалом. Однако ряд данных говорит о другом. Подстилание суглинистой почвы песчаным наносом часто замедляет отток выпавших атмосферных осадков за пределы почвенного профиля из-за разрыва водопроводящих капилляров на контакте суглинка и песка. В результате суглинистые почвы, подстилаемые песками, могут оказаться более увлажненными, чем почвы, развитые на однородных мощных суглинистых отложениях. Это обстоятельство представляет научный и практический интерес.
Таким образом, влияние материнских и подстилающих пород на почвообразование многосторонне и отражается на основных свойствах почв. Это влияние не во всех случаях одинаково. В зависимости от климатических условий, рельефа, характера растительного покрова, возраста местности оно может ослабевать или усиливаться, изменяться, по форме и содержанию. Любой фактор почвообразования не действует изолированно, а находится в теснейшем взаимодействии со всеми другими факторами. Поэтому нельзя заранее сказать, какое изменение вызовет в почве то или иное отдельное явление. Например, широко распространено мнение, что обогащенность материнской породы кальцием и магнием способствует увеличению содержания в почве гумуса. Однако известны случаи, когда на меловых отложениях в степной зоне формируются черноземы с меньшим содержанием гумуса, чем черноземы, развитые на лёссовидных породах. Это наблюдается, когда из почв, развитых на меловых породах, происходит усиленный отток влаги в силу тех или иных причин: трещиноватости пород, значительной расчлененности рельефа. В этих случаях в почвах сокращается прирост биомассы и усиливается минерализация органических остатков, так как более сухие почвы, как правило, лучше прогреваются. Следовательно, роль и значение любого фактора почвообразования, в том числе и влияние материнских пород, могут быть правильно поняты лишь при условии полного и разностороннего анализа почвообразовательного процесса в целом.
Еще о факторах
Свойства и жизнь почв теснейшим образом зависят не только от рассмотренных выше факторов почвообразования, с которыми они находятся в непосредственном взаимодействии. Среди многообразных связей почв с окружающей средой важное место занимают процессы обмена веществом и энергией с такими огромными по масштабам образованиями, как околоземное космическое пространство, Мировой океан, земная кора, недра нашей планеты.
Процессы, происходящие в космическом пространстве, влияют на жизнь почвенного покрова планеты. Помимо солнечных лучей, непрерывно на планету идут мощные потоки космического излучения, состоящего из протонов, нейтронов и других частиц. Основными источниками космических лучей являются взрывы сверхновых звезд, происходящие в нашей Галактике, повторяющиеся через миллионы лет, периодические вспышки на Солнце и др.
Непрерывно воздействуя на поверхность планеты в течение всей истории ее развития, космическое излучение оказало существенное влияние на эволюцию биосферы и ее почвенного покрова, на что давно указывал В.И. Вернадский. В настоящее время многие ученые также считают, что поток космических частиц - свидетелей бурных процессов в глубинах космического пространства - вызывает значительные изменения во многих земных явлениях.
Почвы и живые организмы, расположенные в верхней части планеты, подвергаются особенно сильному воздействию космического излучения. Отмечена способность протонов и нейтронов стимулировать радиоактивный распад многих элементов, вызывать мутационные изменения наследственности живых организмов.
Другими факторами, заметно влияющими на почвообразовательный процесс, являются метеорное вещество и космическая пыль. Общее количество метеорно-космического вещества, выпадающего на Землю, по данным разных исследователей, варьирует от 1*104 до 13*106 т в год (Ковда, 1985). Эти цифры не так уж велики, но если учесть, что почвообразовательный процесс длится многие миллионы лет, то станет понятным, какое количество космического вещества прошло через почвенную пленку Земли, оказав определенное воздействие на ее состав и процессы, происходящие в ней.
Большое влияние на почвообразовательный процесс могут оказывать современные неотектонические движения земной коры. В некоторых районах под действием неотектоники в течение жизни одного человека могут происходить сильные изменения в ландшафтах и почвенном покрове.
Почвы также могут испытывать и заметное влияние огненного дыхания планеты - ее многочисленных вулканов. В районах активного вулканизма на поверхность Земли поступает огромное количество вулканического пепла, на котором развиваются специфические вулканические почвы. По своему облику некоторые из этих почв напоминают слоеный пирог - так много в них различных слоев пепла и засыпанных им погребенных почвенных горизонтов. Несмотря на то что в местах активного вулканизма почвы периодически засыпаются пеплопадами, плодородие их высокое, поскольку вулканический пепел - это богатое минеральное удобрение, способное давать прибавку урожая в 2 раза и более. Поэтому невзирая на опасность, которую несут с собой вулканы, люди во многих странах стремятся освоить каждый клочок плодородной вулканической земли, селясь зачастую у самого основания вулканов.
Мы видим, насколько тесно зависит почва не только от факторов, принимающих непосредственное участие в почвообразовании, но и от явлений природы, зарождающихся в недрах нашей планеты или в глубинах далекого космоса. Познание роли этих явлений в почвообразовательном процессе - одна из новых интересных страниц почвенной науки.
Заканчивая главу об извечных почвообразователях, следует еще раз напомнить, что из-за ограниченности объема книги были рассмотрены далеко не все факторы почвообразования, в число которых входят также грунтовые воды, вечная мерзлота, снос и поступление вещества при боковой эрозии, влияние реликтового почвенного профиля на современный профиль, деятельность человека и др.
Всевозрастающее внимание вызывает антропогенный фактор, проявления которого весьма разнообразны, а изученность явно недостаточна. Можно смело утверждать, что эта проблема в ближайшие десятилетия останется одной из ведущих как для почвоведения, так и для ряда смежных наук, ибо степень изменения человеком биосферы и почвенного покрова Земли давно уже перешла грань разумного.
Глава VI. Нарушение гармонии
Как же обращается человек со своей кормилицей, с кожей Земли и узлом связей биосферы и всей планеты? В словарях русского языка, да и не только русского, вряд ли можно найти слово, которое могло бы точно и образно выразить то реальное воздействие, которое почва испытала за время существования людей. Такие эмоциональные выражения, как "бездумное", "бесхозяйственное" и даже "варварское" обращение с землей, оказываются уже недостаточными, чтобы коротко и экологически точно определить уровень отношения к почве человечества. Более правильным будет назвать это отношение преступным.
Да! Обращение землян с почвой иначе, как экологическим преступлением против живущих и будущих поколений, не назовешь. Ведь уже потеряно около 4 млрд га почв, и скорость потерь не снижается, хотя судьба людей напрямую зависит от судьбы почвы.
Причины антропогенного разрушения и деградации почв различны. К ним относятся изъятие и разрушение почв под воздействием промышленности и строительства. Это отвод земель под различные промышленные и бытовые объекты; прокладка и эксплуатация дорог и трубопроводов; добыча полезных ископаемых; промышленные и бытовые отходы; водохранилища, переброска вод, строительство гидромелиоративных сооружений; аварии на промышленных и других объектах.
Другим расхитителем почвенных богатств оказывается само сельское хозяйство. Несовершенное использование удобрений и пестицидов, животноводческие стоки, применение тяжелых сельскохозяйственных машин, несоблюдение противоэрозионных мероприятий, монокультура, перевыпас, переосушение, с одной стороны, и переполив, с другой стороны, - вот неполный перечень врагов почвенного покрова на селе. Ущерб от ошибок в сельском хозяйстве огромен. По данным В.А. Ковды (1989), только из-за несовершенных способов полива в мире за историческое время подверглись вторичному засолению и оказались непригодными для использования около 120-150 млн га. В бывшем СССР из 20 млн га орошаемых земель засолилось и утратило плодородие около половины.
Свою лепту вносит и нерациональное ведение лесного хозяйства. Неблагоприятное воздействие на землю оказывают трелевка по поверхности почвы, использование тяжелых лесоуборочных машин, лесные пожары, нерегламентированное применение химикатов и др.
Грозную опасность для биосферы и ее почвенного покрова представляют военные действия и подготовка к ним, истощающие людские и природные ресурсы и интенсивно загрязняющие биосферу и почву. Подсчитано, что до 40 % загрязнения окружающей среды обусловлено отходами военной промышленности, проведением учений, использованием боевой техники и др. (Добровольский, Никитин, 1990).
Даже из приведенного краткого перечня можно сделать вполне обоснованный вывод, что над почвенным покровом и биосферой нависла многоликая экологическая опасность, которая может привести к необратимой деградации плодородного почвенного слоя Земли и его многочисленных незаменимых экологических функций. Рассмотрим наиболее злостные причины деградации почв подробнее.
Оскальпирование Земли
Одна из известных книг о злодеяниях человека по отношению к своей планете названа "Оскальпированная Земля" (см.: Дорст, 1968). И это вполне оправданно. Уничтожая почвенно-растительный покров, современные люди уподобляются первобытным индейцам, но с одной, весьма принципиальной разницей. Индейские воины снимали скальп с поверженного врага, а ныне живущие земляне скальпируют свою собственную планету, породившую и кормящую их.
Некоторые читатели, возможно, обвинят автора в чрезмерной экспрессии, но факты, как говорится, вещь упрямая. Антропогенная эрозия почв достигла катастрофических размеров, причем за последние десятилетия наблюдается четко выраженная тенденция к ее усилению. Так, если в 20-х годах XX столетия глобальный эрозионный снос вещества с поверхности суши составлял 3 млрд т в год, то к 60-м годам он уже утроился, а начиная с 70-х годов превысил 24 млрд т (Ковда, 1985). И в настоящее время эрозия продолжает буйствовать на земном шаре. В мире, в том числе в нашей стране, от эрозии страдает до 70-80 % сельхозугодий. Нет ни одного региона, где эрозионные процессы, многократно усиленные неразумным обращением человека с почвой, не нанесли бы колоссального ущерба сельскому и всему народному хозяйству.
Потери урожая от эрозии ощутимы во всех природных зонах, что связано прежде всего со снижением биологической продуктивности эродированных земель. Например, урожай картофеля на слабосмытых дерново-подзолистых почвах составляет 70 % урожая на несмытых почвах, а на сильносмытых - 40 %; урожай пшеницы на слабосмытых черноземах составляет 80 %, на среднесмытых - 50, а на сильносмытых - лишь 30 % урожая, получаемого на неэродированных черноземах.
В настоящее время наука значительно продвинулась в понимании негативных последствий от различных эрозионных явлений.
Эрозия не только непосредственная причина падения плодородия почв, но и фактор повреждения посевов, посадок, дорог; она усиливает засухи и снижает репродуктивность водоемов, ухудшает условия водоснабжения городов и сел, осложняет эксплуатацию ГЭС и оросительных каналов и т. д.
Разрушительная работа эрозии приводит к глобальному ухудшению условий жизни организмов и общему сокращению жизнепригодного пространства на континентах. Кроме того, отмечается уменьшение вклада почвы в биологический круговорот веществ на суше и усиленное вовлечение почвенного материала в геологический круговорот.
Оскальпирование Земли приводит также к тому, что почвенно-растительный покров все слабее выполняет такие важнейшие глобальные функции, как связывание газов атмосферы (N2, CO2, и др.) и аккумуляция солнечной энергии с последующей их передачей в глубокие горизонты земной коры в местах формирования мощных осадочных пород. В результате исторически сложившаяся сбалансированность геологических процессов нарушается. А.Б. Ронов (1980) подчеркивает, что будущее планеты прямо зависит от способности недр питать атмосферу диоксидом углерода. Без постоянной подпитки этим газом воздушная оболочка может за короткий срок лишиться CO2, что чревато тяжелейшими последствиями для биосферы.
Нарастание негативных процессов в биосфере неизбежно, если человек не изменит варварского обращения с природными ресурсами, в особенности с землей. К сожалению, на сегодня негативные тенденции антропогенных изменений, деградации и прямого уничтожения почвенного покрова продолжают расти. В конце XX в. ежегодно почвенная оболочка мира лишается почти 8 млн га в связи с изъятием площадей под поселки и другие объекты. Около 5 млн га земель подвергается деградации при обработке и использовании, а 200-300 млн га испытывают частичное опустынивание.
Удары по биосфере в связи с очередным сдиранием отдельных участков ее кожи - почвенного покрова планеты - суммируются с травмами, наносимыми ей нерациональным использованием почв. Эродированные, опустыненные и загрязненные земли не просто резко снижают свою урожайность, они еще существенно слабее выполняют свои биосферные экологические функции.
Таким образом, оскальпирование Земли чревато как уроном в сельском и лесном хозяйстве, так и разбалансировкой глобальных круговоротов вещества и энергии, а также потерей биосферой своей устойчивости и благоприятных условий обитания живых организмов. Потому борьба за сохранение почв и защита их от эрозии - это не только вклад в повышение урожайности полей, это прежде всего вклад в сохранение естественной среды обитания, без которой нормальное существование и развитие человека и общества невозможны.
Для того чтобы более успешно противостоять антропогенной деградации почв, необходимо знать основные законы развития деградационных процессов.
Первое, на что следует указать, - это повсеместность распространения эрозии. Она опасна при освоении любого участка суши, и опасность эта тем больше, чем ниже естественное плодородие почв, чем больше открыта ее поверхность для прямого действия поверхностных вод и ветров, чем сильнее нагрузка от почвообрабатывающих орудий и слабее соблюдаются требования биологического земледелия.
Второе: при освоении почв в случае отсутствия специальных эффективных мер противоэрозионной их защиты антропогенная эрозия намного обгоняет допустимую естественную почвенную эрозию. Естественная эрозия, в той или иной мере проявляющаяся в целинных почвах, как правило, укладывается в доли миллиметра сносимого почвенного слоя в год, что позволяет ненарушенным почвам сохранять свой профиль в течение столетий и тысячелетий. В результате же антропогенной эрозии почвы, лишенные естественной растительности и распаханные вдоль склонов, лишаются гумусового горизонта за 10-15 лет и даже быстрее - за 3-5 лет. Общий смыв почвенного плодородного мелкозема достигает огромных размеров. Так, если со склонов с ненарушенной естественной растительностью выносится водами 1-2 т/га растворенных и взвешенных почвенных веществ, то снос с распаханных склонов составляет 10-15 т/га, а в отдельные периоды выпадения ливневых осадков - 20-30 и даже 50-75 т/га.
Различные почвы в пределах одной и той же зоны имеют различный порог допустимой эрозии. По данным А.Н. Геннадиева, М.И. Герасимовой, В.В. Пацукевич (Геннадиев, 1990), почвы лесной зоны характеризуются следующими нормами допустимой эрозии: подзолистые - 0,15 мм/год, дерново-подзолистые - 0,25, буроземы - 0,50 мм/год. Почвы степной зоны имеют такие показатели: черноземы типичные - 0,45 мм/год, черноземы обыкновенные - 0,40, темно-каштановые - 0,25 мм/год. Отсюда с неизбежностью вытекает заключение о необходимости учитывать в значительно большей степени неодинаковую противоэрозионную устойчивость различных почв одной и той же зоны и не поддаваться соблазну схематизированных зональных систем землепользования.
Поскольку противоэрозионная стойкость почвы в различных частях одной и той же зоны неодинакова, обрабатывать ее следует по-разному. Это, к сожалению, не было учтено в период освоения целинных земель в Казахстане. Большая засушливость местного континентального климата явилась причиной того, что сухие почвы казахстанских степей после их распашки подверглись интенсивному развеванию и резко снизили свое плодородие. В дальнейшем внедрение почвозащитной обработки почв без оборота пахотного слоя помогло уменьшить эрозию почв во вновь освоенных районах.
Были также предприняты попытки внедрить почвозащитную систему в других районах страны, однако при этом возникло много непредвиденных трудностей, проистекавших часто из-за шаблонного применения системы Т.С. Мальцева без учета местных условий. На это обращает внимание Н.К. Шикула в книге "Человек и Земля" (1988). Он подчеркивает, что хотя Т.С. Мальцев и предупреждал, чтобы его систему не копировали слепо, а внедряли с учетом местных условий, однако по всей стране - и в засушливом Заволжье, и в Предкарпатье, где выпадает 800 мм осадков, - производственная проверка была проведена по единой методике. А ведь в Предкарпатье система обработки почвы должна быть совершенно другой, иными должны быть и технологические операции, и время их применения.
Загрязнение и отравление почв
Поистине грозную опасность для почв и всей биосферы представляет загрязнение земной поверхности промышленными и бытовыми отходами, транспортом, удобрениями и пестицидами, веществами, извлеченными из недр Земли при добыче полезных ископаемых, отходами животноводства и другими продуктами современной цивилизации.
Почему же эта опасность столь велика? Причин здесь несколько. Побочные продукты техногенеза, как правило, чужды современной биосфере и ее почвенному слою, а потому не вписываются в естественный биологический круговорот. Это приводит к тому, что земли в случае значительной концентрации загрязнителей начинают резко снижать свое плодородие и выдавать урожай неудовлетворительного качества, потребление которого чревато серьезным ущербом для здоровья людей и сельскохозяйственных животных.
Загрязнение биосферы и ее почв с полным основанием можно назвать бомбой замедленного действия, поскольку многие продукты техногенеза с трудом выводятся из них и имеют тенденцию к накоплению в связи с действием мощных сорбционных (поглотительных) механизмов почвы. Эти механизмы возникли в ходе эволюции биосферы. Они определили высокую эффективность биологических круговоротов веществ, которые в естественных условиях замкнуты более чем на 90 % и обеспечивают многократное участие одних и тех же элементов в создании биологической продукции суши. Но эти же самые сорбционные силы при неразумном обращении с землей жестоко наказывают, если о них забывают. А это на практике происходит сплошь и рядом при использовании минеральных удобрений.
Одному из авторов как-то пришлось принять участие в дискуссии по использованию минеральных удобрений в сельском хозяйстве. Один из выступавших - председатель колхоза - заявил, что, если бы у него была возможность, он бы зафосфатил почвы своего хозяйства лет на 20 вперед, поскольку запасы месторождений фосфора на Земле ограниченны. Энтузиаст зафосфачивания почв впрок не знал, что от этой процедуры эффективное плодородие почв на самом деле не повысится и, кроме того, произойдет нарушение сбалансированности элементов, ухудшится качество природных вод, куда попадет часть избыточного фосфора. Об этом приходится специально говорить, так как упомянутый случай не единичный. И не потому ли наряду с почвами, испытывающими дефицит фосфора, появляются обширные площади земель, где он внесен в неумеренных количествах?
В Трудах VIII Всесоюзного съезда почвоведов приводились такие данные: с 1981 по 1985 г. в РСФСР площадь пахотных земель с очень низкой, низкой и средней обеспеченностью подвижными фосфатами сократилась на 8053 тыс. га, но параллельно произошло увеличение площадей с зафосфаченными почвами на 1448 тыс. га. За это же время площадь с дефицитом обменного калия сократилась на 3894 тыс. га, а с очень высоким его содержанием увеличилась на 683 тыс. га (Иоселев, Стокозов, 1989). Наряду с этим в отдельных регионах (в Западной и Восточной Сибири) увеличились площади с очень низким и низким содержанием калия - соответственно на 32,3 и 27 тыс. га. То есть налицо нерациональное использование удобрений, приводящее в одних случаях к загрязнению ими почв, а в других к недобору получаемого урожая из-за недостаточного их внесения.
Серьезную опасность представляют пестициды. По данным ЮНЕП, за 1 год в мире отравляются пестицидами около 1 млн человек, причем от 5 до 20 тыс. из них умирают (Ковда, 1989). Кроме того, данные препараты вызывают гибель птиц и полезных насекомых, в том числе пчел и шмелей. Последнее обстоятельство отражается на урожайности полей, поскольку основной доход от пчел получается не от меда, а от их работы как опылителей посевов.
Грозный враг почв - тяжелые металлы, попадающие в них различными путями: в качестве примесей с минеральными удобрениями, в результате воздушного загрязнения промышленными газообразными отходами, при поливах сточными водами, при внесении органических осадков этих вод и др. Особенно значительные концентрации тяжелых металлов отмечаются в землях, прилегающих к металлургическим промышленным предприятиям. Например, по данным Г. Хефлинга (1990), вблизи свинцовоплавильного завода в Норденхаме (ФРГ) почва в радиусе 750 м вокруг завода содержала свинца в 250 раз больше допустимой нормы. И даже в 12 км от предприятия содержание элемента было значительно выше нормы. Накопление тяжелых металлов в почвах может приводить к их отравлению и выпадению из землепользования. Причем "ремонт" (лечение) отравленных почв весьма дорогостоящая процедура, далеко не всегда завершающаяся успехом. Так, попытки оздоровить зараженное химикатами поле площадью 0,8 га в окрестностях Дармштадта (ФРГ) обошлись в 60 тыс. марок, причем выращивание сельскохозяйственной продукции на восстановленном участке оказалось проблематичным.
XX столетие породило новый вид загрязнений и отравления почв - радиоактивный. Ежегодно в мире происходит до 15 утечек в окружающую среду радиоактивных материалов АЭС, что пагубно сказывается на почвах, воде, пище, здоровье человека. Ядерная катастрофа на Чернобыльской АЭС нанесла огромный ущерб людям, народному хозяйству, биоценозам и почвам.
Говоря о факторах загрязнения, нельзя не указать на негативное действие на почвенный покров свалок, которые не только выводят значительную часть земель из сельскохозяйственного оборота и биосферы, но и загрязняют прилегающие к ним территории, включая почвы и грунтовые воды. Борьба с отходами, загрязняющими биосферу и почву, представляет серьезнейшую проблему для человечества.
Что стало с биосферой
Безудержная эксплуатация богатств Земли, особенно почвенно-биологических ресурсов, естественно, не осталась бесследной для общего состояния биосферы. Страдания, причиненные ей, можно сравнить с тяжелейшей болезнью, вызванной сразу несколькими факторами: обширным сдиранием кожи (разрушение почвенного покрова), общим отравлением организма (загрязнение окружающей среды), перерождением целых органов (деградация природных зон), выпадением и омертвением отдельных тканей (вымирание видов живых организмов, почв и экосистем).
К сожалению, подлинный ущерб, нанесенный и наносимый биосфере, до сих пор в полном объеме не подсчитан. Не дана и объективная научная его оценка. И самое главное - не произошло пока массовое осознание последствий. Человечество озабочено в основном проблемами повышения общего жизненного уровня и устранения опасности военных пожаров. К этому добавляются вопросы борьбы с антропогенным загрязнением среды. Спора нет - все это жизненно важно для блага цивилизации. Но названные трудности в принципе разрешимы при условии постоянной борьбы с ними. А вот другие, еще более определяющие судьбу землян проблемы находятся пока в стадии затянувшейся постановки. Связано это прежде всего с тем, что пока что воспринят только урон, причиненный морфологии биосферы (и то далеко не в полном объеме). Ущерб же, нанесенный функционированию, динамике и прогрессивной эволюции биосферы, все еще находится в стадии обсуждения.
До конца не осознано, что современная биосфера Земли не только испытывает деградацию отдельных компонентов, но и приходит в состояние разбалансировки исторически сложившихся круговоротов и общего качественного перерождения, все последствия которого трудно предсказать.
Рассмотрим основные доказательства справедливости данного суждения.
С наступлением техногенного этапа в развитии общества изменения биосферы по ряду показателей приняли характер, во многом противоположный ее естественному ходу развития. Так, если для естественной эволюции биосферы характерно поступательное расширение области жизни в геологических масштабах времени, то современные ее антропогенно обусловленные трансформации приводят к исключению из активного функционирования огромной площади биосферных компонентов.
Другой пример связан с изменениями (противоположными естественным) запасов живого вещества на суше и в океане. Известно, что в результате эволюции континенты стали выполнять роль планетарного накопителя биомассы. Антропогенные воздействия на суше привели к уменьшению банка живого вещества, а в гидросфере - к его увеличению вследствие эвтрофирования водоемов (произошло упрощение структуры сообществ и массовое развитие в них водорослей). Как отмечает В.Г. Горшков (1987), биомасса суши сократилась, а биомасса океана увеличилась примерно на одну треть.
Особую тревогу вызывает перерождение живого вещества планеты, почв и ландшафта в целом. Процесс антропогенного снижения видового разнообразия, уже приведший к исчезновению сотен видов, продолжается. А.В. Яблоков и С.А. Остроумов указывают, что "не менее 25-30 тыс. видов высших растений, т. е. около 8-10 % общего числа описанных видов сосудистых растений на планете, находятся под угрозой уничтожения или могут в ближайшее время оказаться в критическом состоянии" (1985, с. 77). Под угрозой исчезновения находятся тысячи видов животных, и, что особенно нежелательно, скорость исчезновения видов живых организмов в настоящее время возрастает. По данным Международного союза охраны природы, в 80-х годах настоящего столетия ежегодно исчезал один вид или подвид животных, ежедневно погибал один вид растений. В 90-х годах реально исчезновение одного вида растений ежечасно. Одновременно появляются новые, нежелательные формы организмов в результате их приспособления к новым антропогенным факторам. "Драматизм подобных процессов, - отмечает эколог X. Вайнцирль, - заключается в том, что мы, очевидно, утратили представление о времени. Я опасаюсь, что наш мозг слишком мал, наши мысли чересчур мимолетны, чтобы осознать это потрясающее состязание со смертью. В ФРГ к 2000 г. исчезнет половина всех животных и одна треть растений, которыми мы могли любоваться еще летом прошлого года" (цит. по: Олдак, 1983, с. 12). Высказывание исключительно тревожное, но, к сожалению, основанное на реальных фактах.
Подытоживая, можно сказать, что в настоящее время природа находится в "прединфарктном" состоянии, из которого необходимо экстренно искать выход. И одно из важнейших условий предотвращения трагедии - гармонизация отношений человека с природой, особенно с ее почвенным покровом.
Глава VII. Сохраним почву - сбережем жизнь на планете
Как мы знаем из истории, судьба народов самым тесным образом всегда была связана с состоянием их кормилицы - почвы. Те народы, которые плохо "понимали" почвы и не смогли сберечь их плодородие, обрекали себя на нищенское существование, а во многих случаях - на вымирание. И напротив, расцвет государств часто был следствием разумного обращения с землей и накопления знаний о ней.
Яркий пример - Древний Рим. И.А. Крупеников (1981) отмечает, что уровень, которого достигли знания о почвах в Древнем Риме, весьма значителен и даже удивителен для эпохи со слабым развитием производительных сил. Ведение сельского хозяйства на основе накопленного опыта сторицей окупало себя. Римляне в период расцвета получали высокие по тому времени урожаи пшеницы - до 15 ц/га. В средневековой Европе урожаи в течение нескольких столетий были в 3-4 раза ниже. Успехи же Рима в садоводстве и виноградарстве оказались недостижимыми для феодальной Европы в течение более чем тысячи лет.
Выход из средневекового состояния и достаточно быстрый взлет развития для многих европейских государств в определяющей степени были связаны с совершенствованием земледелия и ростом урожайности полей.
Однако подъем урожайности за последнее столетие начал слишком дорого обходиться биосфере и ее почвенному покрову. Чрезмерное насыщение полей минеральными удобрениями и пестицидами, применение тяжелых сельскохозяйственных машин усугубили и без того плохую общую экологическую обстановку на планете. В этой связи возникла острая необходимость в максимальном снижении урона, наносимого окружающей среде сельским хозяйством, и в реализации путей рационального использования земель. Рассмотрим данную проблему применительно в основном к нашей стране.
Земледелец разумный
Задним умом человек был крепок всегда. Сейчас любому мыслящему землепользователю все более очевидно, что большинство сельскохозяйственных бед было порождено недостаточным учетом конкретных свойств эксплуатируемых земель, слабой заботой об их сохранении и восстановлении. Извлекая уроки из прошлого и планируя будущее хозяйствование на земле, необходимо в первую очередь разобраться в характере главного объекта труда - почвы. Сделать это вполне реально, поскольку за последние годы проведено немало исследований, позволяющих по-новому взглянуть на почву и выделить в ней ряд фундаментальных свойств, которые необходимо в полной мере принимать во внимание при определении путей рационального сельскохозяйственного использования земель.
Прежде всего следует иметь в виду пространственно-временную изменчивость почв. Эта особенность проявляется в высокой пестроте почвенного покрова, в сильных различиях почв, формирующихся в пределах одной и той же зоны, но в неодинаковых физико-географических районах.
Установление высокой пространственной изменчивости почв привело к выделению их новых генетических типов. Если в период становления докучаевского почвоведения выделялось порядка 10 типов почв, то сейчас их насчитывают сотни. Естественно, что каждая почва, а тем более относящаяся к особому типу или подтипу, требует специфических приемов сельскохозяйственного использования.
Положение о множественности генетических типов в каждой природной зоне обусловило разукрупнение природных зон в схемах районирования. Например, таежную область Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин предложено рассматривать как состоящую из двух подобластей - восточноевропейской и западносибирской, включающих 6-7 родственных широтно-меридиональных таежных зон. Сельскохозяйственное использование земель должно вестись с максимальным учетом природных особенностей соответствующей зоны, физико-географического района, конкретной территории, конкретного поля.
Необходимо помнить, что любая многообещающая, в том числе интенсивная, технология неприменима на огромных территориях. А.М. Рябчиков и К.Г. Тарасов пишут: "В нашей стране имеются хозяйства, где урожайность пшеницы при интенсивной технологии достигает 60 ц/га. При распространении этой технологии на весь административный район урожай снижается до 40 ц/га, а на всю область - до 20 ц/га" (1986, с. 8).
Практический учет специфики местных условий должен опираться на совершенные теоретические основы земледелия. При этом системы земледелия должны быть как минимум трехуровневыми - зонально-регионально-ландшафтными.
И кроме того, в полной мере необходимо принимать в расчет временной фактор. Ведь одна и та же земля, взятая в разные годы, будет разной по ряду агрономических показателей. Однако этот важнейший аспект до сих пор весьма слабо осмыслен. Так, при разработке стратегии использования почв их продолжают разграничивать по грубой схеме, например на зоны избыточного и недостаточного увлажнения. Сколько нарушений в регулировании водного режима почв было допущено в результате такого предельно схематизированного разграничения! Ведь если лесную территорию Европейской части страны отнесли к избыточно влажной, то тем самым облегчили обоснование и широкое распространение технологий осушения болот без двойного водорегулирования. Зачем сберегать воду и тратить средства на дорогостоящие мелиоративные системы с двойным водорегулированием, если воды в зоне и так в избытке? Но при этом совершенно упускается из виду, что и в так называемой избыточно влажной зоне Нечерноземья более чем достаточно случается летом засушливых периодов. А если растение не получает в течение недели нужного количества влаги, то оно страдает, что сказывается на будущем урожае. Поэтому не случайно в опытах по регламентированному дождеванию посевов трав на корм скоту в Подмосковье была получена прибавка зеленой массы более чем в 2 раза.
Отнесение целых регионов к зонам недостаточного увлажнения на практике также сказалось во многих случаях отрицательно. Так, одному из авторов приходилось лично наблюдать в степном колхозе загубленные участки орошаемых черноземов. Хозяйство заставили централизованно поливать поля, несмотря на протесты агронома и председателя, доказывавших, что из-за близости засоленных грунтов полив не уместен. Не послушали. В результате более 400 га плодородных земель было превращено в солончаки.
Шаблонный подход, игнорирование специфики почв конкретного района, хозяйства, участка - одна из главных причин недостаточной эффективности мероприятий по повышению урожайности полей в различных регионах. Так, по данным Л.Н. Каретина (1990), в Тюменской области из-за недостаточного учета особенностей различных почв неэффективно использовалось органическое удобрение в виде торфа. Негативным являлось внесение торфа в чистом виде в высоких дозах независимо от типа почв. Это приемлемо для малогумусных почв, но ни агрономически, ни экономически не оправдано для высокогумусных почв. Во многом аналогичную картину данный автор отмечает и по известкованию, проводившемуся без должного учета свойств различных почв и охватывавшему не только кислые подзолистые, но и нейтральные черноземные почвы. И это делалось несмотря на то, что еще Д.Н. Прянишников отмечал, что уже при слабокислой реакции и степени насыщенности основаниями более 70-75 % известкование малоэффективно или неэффективно.
В решениях VIII Всесоюзного съезда почвоведов, состоявшегося в августе 1989 г. в Новосибирске, отмечалось: "Основными причинами медленного прироста урожайности сельскохозяйственных культур являются: фактическое игнорирование в земледелии страны особенностей почвенного покрова различных природных зон и ландшафтов, недооценка большой пространственной разнородности почв и их динамики по годам, шаблонный подход к севооборотам, удобрениям, агротехнике, мелиорации, орошению и осушению" (Резолюция..., 1989, с. 4). Ясно, что без построения систем земледелия на основе полных и глубоких знаний о реальной пространственно-временной изменчивости почв рациональное эффективное использование земель невозможно.
Другая существенная особенность почвы, которую необходимо в полной мере принимать в расчет, - это незамкнутость потоков веществ, их трансформация и значительная аккумуляция в почвенном профиле и подпочве. Недоучет этой особенности почвы может приводить к существенным отрицательным последствиям. Так, из-за расточительного использования удобрений значительная часть их выносится из почвы поверхностными или почвенно-грунтовыми водами. По данным В.Н. Башкина (1986), в регионах интенсивного земледелия лишь около половины азотных удобрений аккумулируется в агробиогеоценозах, а 40-50 % азота в дальнейшем может попадать в грунтовые воды.
Велики также потери фосфора. Несмотря на то что этот элемент в биосфере находится в дефиците, в 80-х годах попадало в водоемы более 10 млн т фосфора в год в результате хозяйственной деятельности, прежде всего вследствие нерационального применения минеральных удобрений.
Чтобы существенно снизить потери удобрений, необходима соответствующая технология их внесения, в полной мере учитывающая открытость потоков вещества в почвах, особенно с промывным и полупромывным водным режимом. На VIII Всесоюзном съезде почвоведов рекомендовалось "осуществление во всех почвенно-климатических зонах страны экономных способов внесения удобрений (локальное, ленточное и др.) по потребности растений, исключение применения удобрений при помощи авиации, а также внесения агрохимикатов по снегу" (Резолюция..., 1989, с. 9).
Необходимо исключить погоню за большими урожаями путем внесения сверхвысоких доз азотных удобрений (75-100 кг/га азота и более) и гербицидов (15-20 кг/га и более), поскольку это приводит к загрязнению окружающей среды, отравлению почв и урожая и к непроизводительной трате рабочего времени и техники.
Другой бич, наказывающий земледельца и потребителя сельскохозяйственной продукции, - это аккумуляция в почвах (вследствие их высокой поглотительной способности) тяжелых металлов и токсических соединений, которые накапливаются в почвенных горизонтах при длительном применении минеральных удобрений и при использовании сточных вод и их осадков. Зарубежными учеными установлено, что за последние 70 лет в результате применения фосфорных удобрений содержание кадмия, присутствующего в них в виде микропримеси, возросло в почвах в 10 раз. Это с особой остротой ставит проблему качества удобрений и регулярного "отдыха" почв от агрохимикатов.
Нельзя не сказать о применении для удобрения почв различных отходов промышленности и городского хозяйства, что, как правило, ведет к плачевным результатам. Примером может служить использование сточных вод в сельском хозяйстве. При рекламировании сточных вод для орошения полей обычно ссылаются на то, что это не только источник увлажнения, но и удобритель почв биофильными элементами. При этом опускаются два важнейших обстоятельства. Во-первых, современными методами очистки невозможно довести сточную воду до нужной кондиции, а потому она и после очистки содержит различные загрязнители. Как справедливо отметил М.Л. Львович (1986), когда в сточной воде содержатся сотни различных загрязнителей, трудно найти методы, которые позволили бы полностью от них избавиться. Во-вторых, и те несовершенные способы очистки, которые на сегодня существуют, далеко не во всех случаях реализуются, а если и применяются, то с очень серьезными нарушениями и отклонениями от заданных параметров.
К аналогичным последствиям приводит и применение в качестве удобрения городских отбросов и осадков сточных вод. По данным Дж. Кука (1970), овощи, выращенные на почве, в которую был внесен осадок сточных вод, содержали в 2-4 раза больше меди, никеля, цинка.
Часто забвению предается важнейшее условие рационального использования почв - поддержание на должном уровне физических свойств и режимов корнеобитаемого слоя. Особое значение имеют оптимальные структурное состояние и плотность сложения. Необходимо помнить, что в результате переуплотнения продуктивного слоя почвы ходовыми системами сельхозмашин плотность почвы возрастает до 1,5-1,8 г/см3. Это снижает урожайность зерновых в среднем на 20 %, уменьшает эффективность удобрений на 40 %, повышает суммарный расход горючего на 18 %.
Особое значение приобретает реализация требований экологического земледелия. Как это ни прискорбно, но приходится признать, что сельское хозяйство, выполняя благороднейшую задачу обеспечения людей хлебом насущным, ведется в основном без учета экологии. В результате блага, которые оно приносит, обходятся очень дорого и чреваты серьезными последствиями для биосферы. Такой вывод со всей определенностью следует из многих работ. Академик РАСХН В.Г. Минеев в монографии "Агрохимия и биосфера" ссылается на суждение известного немецкого ученого Кнанера, которое уместно привести в связи с обсуждаемой проблемой: "С точки зрения экологии следует прекратить дальнейшее разрушение элементов ландшафта, сократить применение гербицидов и инсектицидов в результате последовательного применения методов интегрированной защиты растений, вводить виды культурных растений, поставляющих энергию, применять такую технику производства, которая позволила бы использовать аграрно-экономическую систему без ущерба для экологии, так как введение современных машин и орудий ведет не только к успеху в производстве продукции, но и несет в себе значительный экологический риск" (1984, с. 228).
Необходимо не только поддержать большинство практических рекомендаций ученого, но и обратить внимание, что они построены на принципах экологического земледелия, стержневой направленностью которого является получение необходимой сельскохозяйственной продукции без ущерба для биосферы и слагающих ее компонентов. При таком подходе, естественно, по-новому воспринимаются обрабатываемые почвы - не только как объект сельскохозяйственного труда, но и как важнейший компонент биосферы со своими многочисленными незаменимыми экологическими функциями.
Первейшей заповедью экологического земледелия должен быть принцип: урожай высокий получай, а биосферу и окружающую среду не разрушай, ибо дальше разрушать уже некуда.
Какие же пути ведут к реализации экологического земледелия на практике? Их несколько. Во-первых, это поддержание плодородия почв на нужном уровне за счет оптимизации естественных почвообразовательных процессов. Это прежде всего гумусообразование, в связи с чем оптимизация гумусного состояния обрабатываемых почв - задача первоочередная. Решаться она должна комплексно. Наиболее действенное средство - регулярное внесение органических удобрений, и прежде всего навоза. При систематическом внесении навоз оказывает благотворное влияние на почву: увеличивает содержание в ней гумуса, улучшает ее физико-химические свойства (емкость поглощения, буферность и др.), способствует росту численности полезных микроорганизмов и дождевых червей, улучшает структуру почвы.
Особая роль навоза состоит в том, что он является главным средством внесения в почву питательных веществ, взятых из нее сельскохозяйственными растениями. Полагают, что из всего количества веществ, выносимых с урожаем, в навоз может переходит до 50 % азота, 60 % оксида калия и 40 % оксида фосфора. Кроме того, навоз содержит биофильные микроэлементы и биологически активные соединения. Как здесь не вспомнить В.Р. Вильямса и Д.Н. Прянишникова, ратовавших за максимально эффективное использование навоза - этого бесплатного комплексного удобрения. Вильямс говорил даже о развитии специального навозного животноводства, предназначенного не столько для производства мяса, сколько для получения эликсира полей - навоза.
Но парадоксы нашего времени безграничны. И вот мы наблюдаем, как эликсир плодородия нередко оказывается еще одним злом биосферы. Ведь не внесенный вовремя и неправильно хранящийся навоз разлагается и загрязняет воздушную оболочку газообразными недоокисленными соединениями, которые, попадая в нее, тратят на свое дальнейшее окисление и без того сокращающиеся запасы кислорода атмосферы. А животноводческие стоки, попадающие в реки? Это уже не удобрение, а яд для пресной воды.
Максимальное и эффективное использование навоза - важная эколого-сельскохозяйственная задача. Однако, как справедливо подчеркивает С.С. Сдобников (1989), использование навоза и его дозировка должны быть конкретизированы применительно к возможностям хозяйства, составу культур севооборота, особенностям почв. Приходилось наблюдать, как избыточные дозы навоза вместо положительного действия вызывали негативные эффекты, например полегание зерновых культур. Так что точный расчет нужен всегда и во всем, и чем более действенное средство мы применяем, тем точнее и осмотрительнее нужно быть при его использовании. Это относится и к навозу.
Но пока что большинство хозяйств сталкивается не с избытком навоза, а с его недостатком. В пересчете на подстилочный навоз за последние годы в стране вносилось 3,4 т органических удобрений на 1 га пашни, для поддержания же бездефицитного баланса гумуса в почвах необходимо как минимум 6,5 т.
Возникает вопрос: где взять столько навоза? Специалисты-аграрники считают, что надо привлекать все резервы материалов для компостирования, сделать навоз не отходом, а продукцией животноводства, установить на него стандарты и цены.
Далеко не в полной мере используются и другие ресурсы органических удобрений: торф, солома, птичий помет, сидераты. Причем применяемая технология несовершенна. Например, существует практика удобрения полей чистым торфом, что дает весьма малую эффективность, так как его необходимо пропустить предварительно через фермы или использовать для приготовления компостов.
В требования экологического земледелия входит и использование для защиты растений биологических средств, которые, к сожалению, применяются в существенно меньшем объеме, чем химические. Да и сами химические средства защиты применяются часто нерационально. В частности, нарушаются оптимальные сроки применения пестицидов и принципы локального их использования. В то же время один только строгий учет фаз развития вредителей позволяет сократить применение химических средств защиты на 30-40 %.
Все большее число специалистов считают, что приоритетными средствами борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур должны стать комплексная и особенно биологическая их защита, повышение общей культуры земледелия, максимально полный учет местных почвенно-климатических особенностей. Нельзя надеяться, что каким-нибудь одним средством можно победить сорняки, болезни и вредителей посевов. Лишь создание специальных систем борьбы с каждым конкретным вредителем конкретной культуры в конкретном хозяйстве может принести желаемый успех. Системы эти сложные и многокомпонентные, причем нарушение в каком-то одном звене резко снижает эффективность системы в целом и приводит к напрасной трате ресурсов. Так, несоблюдение севооборотов зачастую сводит на нет борьбу с вредителями.
Попытки решать проблему повышения урожая только за счет внесения агрохимикатов опасны еще и потому, что они резко снижают численность и видовое разнообразие почвообитающих организмов, работающих на урожай, прежде всего полезных микробов и дождевых червей. В опытах установлено, что дождевые черви способствуют увеличению в почве гумуса, обменного кальция и калия. В результате может существенно увеличиваться урожай: озимой ржи - до 15 %, ячменя - до 25, клевера красного - до 45 %. И все это без разрушения почв и природной среды. Поэтому сейчас все большую актуальность приобретает разработка конкретных приемов увеличения численности и видового разнообразия дождевых червей на полях. Одним из приемов является сохранение среди пашни небольших участков с естественной растительностью - резерватов для этих и других полезных организмов.
Самостоятельным звеном рационального использования почвенного покрова является реализация принципов гармоничного землеустройства территории, чему до сих пор не уделяется должного внимания.
Защита и восстановление жизненной основы
Как реально защитить землю от опасности, которой подвергает ее с различных сторон человек? Эта задача до самого последнего времени воспринималась явно упрощенно, и когда речь заходила об охране почв, то в основном имелась в виду защита их от ветровой и водной эрозии, а также от химического загрязнения. Специальный анализ проблемы охраны почв показал, что это весьма многоплановая задача, в которой выделяется несколько уровней.
Первый уровень - защита почв от прямого их уничтожения и полной гибели. Укажем некоторые из путей, ограничивающих и предотвращающих прямое уничтожение почвы.
Кроме необходимости установления объективной цены на землю, должны строго действовать правовые ограничения на отведение новых земель под строительство промышленных, дорожных и других объектов, максимально ограничиваться или запрещаться открытые разработки полезных ископаемых, внедряться такие технологии застройки, которые наиболее экономно используют почвенное пространство.
Каждому строителю и архитектору нужно постоянно помнить, что почва - особое, четвертое, по образному выражению В.В. Докучаева, царство природы, незаменимый фундамент биосферы, насыщенный разнообразными необходимыми организмами. Ведь в 1 г почвы может содержаться несколько миллиардов микроорганизмов, поддерживающих благополучие биосферы.
Для восстановления пострадавших почв используют рекультивацию. Успешное проведение рекультивационных работ - один из важных способов реального сохранения почвенного покрова. К сожалению, планы по рекультивации в полном объеме не выполняются. В 80-х годах суммарная площадь всех типов нарушенных земель в стране, подлежащих рекультивации, составляла более 2 млн га, более 2/3 из них расположено в наиболее освоенных и благоприятных для сельского хозяйства районах.
Второй уровень охраны почвенного покрова - защита освоенных и используемых почв от качественной их деградации. От какой же деградации приходится прежде всего защищать землю? Уже многие столетия злейшим врагом земледельца является эрозия почв. Большая часть пахотных почв в той или иной мере поражена эрозией и нуждается в противоэрозионных и восстановительных мероприятиях. Но далеко не везде и не всегда понимаются необходимость таких мероприятий и выгода от их применения.
С.С. Сдобников (1989) приводит поучительные факты роста урожайности в хозяйствах, реализующих почвозащитные мероприятия. Например, в подмосковном совхозе "Каширский" благодаря противоэрозионной защите почв было приостановлено развитие оврагов, в 10-20 раз снижен сток воды с полей, существенно повысилась продуктивность угодий. Урожайность зерновых с 11 ц/га (в 1961-1965 гг.) возросла до 23,2 (1980-1982 гг.) и затем до 36 ц/га (1983-1987 гг.); сбор сена многолетних трав увеличился до 58,8 ц/га, кормовых корнеплодов - до 552 ц/га.
Борьба с эрозией - одна из первоочередных задач для земледельческих районов страны, особенно в местах с пересеченной местностью и в зонах неустойчивого увлажнения: лесостепной, степной, полупустынной и др.
Но для того чтобы добиться успеха в борьбе с водной и ветровой эрозией (дефляцией), необходимо знать основные ее закономерности и четко сформулировать принципиальные установки системы противоэрозионных мероприятий, помогающие ориентироваться в море разнообразных эрозиоведческих рекомендаций и выбирать из них наиболее действенные.
Первая заповедь не поразит нас своей новизной (но она тем не менее постоянно забывается): противоэрозионные мероприятия должны быть комплексными и в полной мере учитывать специфику местных условий. Вторая заповедь: ясно представлять главные задачи мероприятий по защите почв от эрозии. Эти задачи следующие: 1) уменьшение силы воздействия факторов эрозии почв и предотвращение их действия; 2) максимальная защита растительностью поверхности почв от эродирующих агентов и сокращение времени взаимодействия с ними; 3) увеличение противоэрозионной стойкости почв; 4) своевременное и полное восстановление эродированных земель.
Другой фактор качественной деградации почв, которому долгое время не уделялось должного внимания, - нерациональное осуществление водных мелиораций. Печальные примеры - орошение черноземов и осушение торфяных болотных почв.
Многочисленные исследования, проведенные в различных районах и обобщенные в монографии "Орошаемые черноземы" (1989) под редакцией Б.Г. Розанова, показали, что орошение неблагоприятно влияет на черноземы.
И.П. Карабецкий (1990) на основе исследований, проведенных в Молдове под руководством В.Г. Унгуряну, пишет, что химические и физические показатели плодородия орошаемых черноземов претерпевают чаще всего негативные изменения и ухудшаются по сравнению с богарными черноземами. Исследователь приходит к выводу, что при проведении всего комплекса современных агротехнических мероприятий можно добиться и без орошения высокого уровня эффективного плодородия черноземов и получать на них высокие урожаи зерновых (60-70 ц/га и более). Орошение же, причем строго дозированное, небольшими порциями, должно быть подстраховочным (дополнительным к естественному увлажнению) приемом регулирования водного режима черноземов и применяться далеко не во всех случаях.
Однако на практике в орошаемом земледелии сплошь и рядом применяется шаблонный подход. Орошение ведется, исходя из теоретических соображений, а не по фактическому дефициту влажности. Это приводит к переполивам, подъему грунтовых вод и к другим неблагоприятным побочным эффектам.
Много ударов приняла на себя почва и при проведении другого вида водных мелиораций - осушения заболоченных земель, где распространеннейшим злом явилась пересушка почв, особенно легкого механического состава, которые, в свете данных Ф.Р. Зайдельмана и других ученых, вообще во многих случаях не должны подвергаться коренным водным мелиорациям.
Ущерб, причиняемый водными мелиорациями, побуждает к строгому соблюдению требований охраны ландшафтов и почв при осуществлении водно-мелиоративных мероприятий. Эти требования включают: 1) по возможности отказ от спрямления русел рек при строительстве осушительных систем и регулировании речного стока; 2) недопустимость сплошного осушения заболоченных земель (так, весьма нежелательно осушение верховых болот, питающих истоки рек гумидной зоны); 3) необходимость максимального учета деформации просадочных лёссовых пород, в которых в основном размещаются оросительные системы, и т. д. (Экзарьян, 1989).
Завершая краткое рассмотрение деградации почв при проведении водных мелиораций и мер защиты от нее, отметим необходимость пересмотра стратегии дальнейшего развития орошения и осушения. Не отрицая в принципе целесообразности данного вида мелиораций при соблюдении, конечно, всех природо- и почвоохранительных требований, подчеркнем важность комплексности их осуществления с соответствующим выделением средств. Ведь еще недавно на водные мелиорации выделялось ежегодно более 90 % отчисляемых на мелиоративные мероприятия средств, а на остальные 35-40 видов мелиораций - лишь несколько процентов. И это при том, что весь земельный фонд нуждается только в 10 % водных мелиораций.
Важнейшим аспектом предотвращения качественной деградации почв оказывается защита их от химического, биологического и радиоактивного загрязнения. Последнее оказалось новой грозной опасностью для почв, поскольку многие попавшие в почву радиоактивные изотопы вследствие ее мощных сорбционных сил могут сохраняться в ней десятилетиями.
К особому уровню охраны относится предотвращение негативных структурно-функциональных изменений освоенных почв. К сожалению, в работах по охране земель явно недооценивается важность профилактики их негативных изменений. Эта профилактика должна представлять собой целую систему опережающей защиты почв от деградации. Важными компонентами этой системы являются: регулирование пищевого, воднотеплового и газового режимов почвы, поддержание на должном уровне ее биохимической активности и сохранение полноценной почвенной биоты, оптимизация физического состояния почв и предотвращение их обесструктирования, уплотнения и др.
Решение всего комплекса профилактических мер по предотвращению почвенных болезней одновременно позволяет успешно справляться и с задачей получения качественной сельскохозяйственной продукции. Решение же проблемы качества урожая - это один из действенных механизмов удовлетворения потребностей населения в здоровой пище. Подсчитано, что если бы удалось поднять белковость пшеницы на полях страны только на 1 %, то это позволило бы дополнительно прокормить 16 млн человек в год (Авдонин, 1982).
Качество овощей напрямую зависит от оптимизации пищевого режима почв. В работе В.А. Борисова (1990) по овощеводству в поймах Нечерноземья показано, что избыточное азотное питание овощных культур вызывает ухудшение структуры урожая, приводит к растрескиванию кочанов и корнеплодов, снижает содержание сухого вещества и сахаров, вызывает избыточное накопление небелкового и нитратного азота, способствует сильному развитию болезней овощей в период зимнего хранения. Применение калийных и органических удобрений (навоз, сидераты) существенно улучшало товарные и биохимические качества овощей, а также способствовало повышению их устойчивости к болезням при хранении.
Существует еще один важный аспект недопущения функционального расстройства почв при использовании агрохимикатов - это предотвращение отравления почвообитающих организмов.
Разумная система применения удобрений и пестицидов (биоцидов) способствует поддержанию на должном уровне не только пищевого режима, но и активности биоты почв. Защита почв от загрязнения агрохимикатами - важное условие сохранения здоровья почв и окружающей среды. Многие аспекты такой защиты получили научное обоснование (Г.В. Добровольский, Л.A. Гришина и др.). Так, стало ясно, что одно из основных условий охраны почв и ландшафтов от загрязнений пестицидами - это создание менее токсичных и менее стойких соединений, уменьшение доз их внесения и др.
Но, увы, требования по рациональному использованию пестицидов во многих случаях нарушаются, что ведет к функциональным расстройствам и болезням почв и биоценозов и к загрязнению окружающей среды. Наиболее часто наблюдаются: превышение или занижение дозировки биоцидов (неучет того, что в отличие от удобрений пестициды эффективны лишь в сравнительно узких рамках доз), проведение сплошной обработки посевов препаратами вместо выборочной, нарушение установленных сроков обработки, несоблюдение требований защиты людей и животных при применении биоцидов.
Обязательным звеном действенной охраны земель является своевременное восстановление деградированных освоенных почв. Почва ведь должна не только неустанно трудиться на урожай, но и получать "очередной отпуск" в случае потери ею плодородия, загрязнения и отравления токсикантами. Заботливый хозяин должен постоянно помнить, что с переутомленного, а тем более с заболевшего работника толку мало. Его нужно вначале накормить, напоить, дать возможность восстановить силы.
Восстановление деградированных земель складывается из нескольких этапов: 1) постановка точного диагноза патологии почв; 2) снятие дальнейшего действия факторов, вызвавших их деградацию; 3) временное исключение ряда деградированных земель из активного хозяйственного использования; 4) биологизация почв и восстановление устойчивости их плодородия с последующим включением в сельскохозяйственное рациональное использование при условии строгого контроля за их состоянием.
Каковы же основные пути возвращения земле утраченной силы? В наиболее общем виде можно наметить два таких пути - комплексный агротехнический и естественно-природный. В первом случае "лекарем" почв выступает заботливый хозяин, во втором - сама природа. О том, что человек в состоянии вылечить землю и поддерживать ее плодородие на высоком уровне, свидетельствуют высокие урожаи в передовых опытных хозяйствах и на личных приусадебных участках. Например, в опытном учхозе "Самарский" Днепропетровского СХИ урожай озимой пшеницы по занятым парам регулярно составляет 45-50 ц/га без орошения. Одна сотка у старательного дачника дает в 13 раз больше продукции, чем среднее колхозное поле. В конце 80-х годов личные хозяйства, занимая лишь около 3 % общей используемой в сельском хозяйстве площади, давали примерно 20 % общей продукции растениеводства и 30 % продукции животноводства (Агрономический комплекс, 1990). Ясно, что развитие добротного хозяйствования в государственном секторе и расширение личных хозяйств - путь восстановления и сохранения силы земли и получения так необходимой качественной сельскохозяйственной продукции в нужном нам количестве. Эти задачи вполне могут быть решены.
Действенный, но мало используемый путь восстановления утраченной силы земли с последующим получением на ней высоких урожаев - это лечение почвы естественными почвообразовательными процессами на многолетних залежах. Такой путь спасителен для многих почв, особенно для черноземов. В Музее землеведения МГУ имеется наглядная натурная экспозиция, показывающая эффективность восстановления на залежах деградированных степных почв. Выделяется несколько этапов восстановления степи различной продолжительности: мягкие залежи без дернины (бурьянистая - 1-2 года, пырейная - 5-7 лет), твердые залежи с дерниной (тонконоговая - 3-5, типчаковая - 10-15 лет), целина (ковыльная степь).
Отметим еще один уровень охраны почв - сохранение естественных и освоенных высокобонитетных и "опытных" почв. Этот уровень охраны включает: а) резервирование целинных почв; б) полное соблюдение требований охраны почв особо охраняемых территорий; в) исключение части освоенных редких и эталонных почв из хозяйственного использования и восстановление их естественного состояния; г) соблюдение особого режима использования и охраны высокобонитетных и "опытных" почв; д) организация новых комплексных и почвенных (а также агропочвенных) заказников, заповедников, памятников природы.
Особая охрана земель (заповедование ландшафтов и почв) тесно связана с вопросами рационального использования и поднятия биологической продуктивности полей. Данный вывод опирается, в частности, на положение работы В.А. Алехина о значении заповедников для народного хозяйства. Вот что он писал: "Степной заповедник, помимо того, что он дает возможность видеть те природные ландшафты, с которыми связана вся история русского народа, он, кроме того, позволяет глубоко заглянуть в самую жизнь степи, в те сложные взаимоотношения, которые существуют между степным растительным ковром, с одной стороны, и почвой, строением поверхности, животным миром и пр. - с другой... Чернозем - наше богатство, наш капитатал - образовался за счет степной растительности, но как это происходит? Какие растения здесь имеют особое значение? Как восстановить утраченные ценные свойства чернозема при длительной распашке? Можно поставить еще ряд вопросов, но основное состоит в том, что, изучая степные заповедники с их ненарушенными отношениями, мы сможем восстановить, поднять плодородие земель, истощенных распашкой. Несомненно, что поднять чернозем мы сможем лишь в тесной связи с целинной растительностью, а поднимание чернозема - это прямой шаг к поднятию урожайности" (цит. по: Чибилев, 1990, с. 182).
Красная книга почв
Для реализации особой охраны почв необходимо юридическое обоснование - наличие Красной книги особо ценных почв, к которым следует относиться как к комплексному естественноисторическому живому музею. Рассмотрим некоторые теоретические и практические аспекты этой серьезной проблемы.
Известно, что Красная книга - документ исключительной важности, в который заносят объекты, подлежащие особой охране в связи с реальной угрозой их исчезновения или сильной деградации. К ним относятся редкие виды растений и животных, типичные экосистемы, уникальные геологические, палеонтологические и другие объекты. Но сегодня мы имеем лишь Красную книгу растений и животных. Красные же книги исчезающих экосистем, почв и геологических образований находятся лишь в стадии своего создания, что существенно тормозит сбережение многих "произведений" природы, оказавшихся не защищенными специальной охранной грамотой. Одна из причин слабого продвижения в данном вопросе - явно недостаточное осознание значимости всех детищ эволюции Земли. Отношение к неживой природе следует довести до уровня почтительного отношения к живым организмам, по поводу которых справедливо считают, что "любой вид - это уникальное чудо, подобное произведениям искусства, которое мы с благоговением храним в музеях" (Биология охраны природы, 1983).
Почвы не меньшее чудо природы, требующее бережной заботы. Необходимо сохранить разнообразие естественных почвенных разностей и включить в Красную книгу те, которые находятся под угрозой исчезновения.
Потребность в эталонных почвах связана в первую очередь с необходимостью проведения сравнительного анализа процессов, происходящих в целинных и освоенных землях. После окультуривания почвы продолжают оставаться под воздействием естественных факторов почвообразования. Знать, какие изменения в пахотных землях вызываются человеком, а какие природой, необходимо для выработки оптимальных систем земледелия и максимального использования почвенного плодородия, не только созданного трудом людей, но и постоянно возобновляемого естественным почвообразовательным процессом.
Естественное плодородие почвы при правильном обращении с ней может сохраняться на достаточно высоком уровне в течение очень длительного времени, что было доказано уже упоминавшимися всемирно известными опытами на Ротамстедской станции. Недооценка естественного почвенного плодородия во многом объясняется малочисленностью соответствующих исследований, которые в освоенных районах трудно проводить из-за ограниченности эталонных целинных почв, особенно в степях и лесостепях, почти сплошь распаханных и застроенных.
Несомненная практическая польза от заповедных почв и в том, что благодаря им отчасти реализуется оптимальное чередование обрабатываемых земель с целинными и залежными, позволяющее последним выполнять роль поставщиков полезных микроорганизмов и беспозвоночных животных, которые постоянно гибнут на полях в связи с повышенной антропогенной нагрузкой.
Можно привести много и других убедительных доводов в пользу создания Красной книги почв. Люди с критическим складом ума могут возразить: а зачем это делать - ведь в уже существующих ныне заповедниках есть и почвы. Да, есть, но далеко не все, которые необходимо непременно сохранить. И причина здесь прежде всего в том, что подавляющая часть заповедных территорий выделялась для защиты растений и животных, а почвы в них попадали постольку поскольку. В результате многие исчезающие почвенные разности в них не попали.
Как практически решить проблему создания Красной книги почв? Прежде всего необходимо составить список почв, попавших в уже существующие особо охраняемые территории. Далее, установить, какие исчезающие почвы, не оказавшиеся в заказно-заповедной сети, нуждаются в экстренной защите, и занести их в Красную книгу. Затем выделить наиболее представительные участки исчезающих почв и добиваться для них особого режима охраны.
Необходимо также оговориться, что в особом обращении и охране нуждаются не только эталонные и редкие целинные почвы, но и высокобонитетные освоенные земли и почвы опытных участков, которые являются, по выражению И.А. Крупеникова, моделью высокого плодородия.
Для целинных и слабо измененных человеком почв, попавших в Красную книгу, главной формой охраны должно быть соблюдение режима заповедников, специализированных заказников, памятников природы и почвенно-биосферных резерватов. При организации заповедника всякая хозяйственная деятельность прекращается; в остальных случаях могут быть разрешены только те виды деятельности, которые не связаны со сколько-нибудь заметными воздействиями на почву (охота, умеренный сбор ягод и грибов, заготовка кормов и лекарственных растений).
В отношении освоенных почв, занесенных в Красную книгу, наиболее широко распространенной формой охраны вначале должна стать организация агропочвенных заказников общего режима. На территории таких заказников исключается строительство промышленных и жилищно-бытовых объектов, мероприятия по защите среды от загрязнения проводятся в полном объеме. Обработка земель и возделывание сельскохозяйственных культур допускаются только при условии действительного соблюдения всех мероприятий, предотвращающих эрозию и различные виды деградации почв.
Что же конкретно делается сейчас по созданию Красной книги и особой охране почв и чем могут помочь специалисты и общественность в решении этой задачи?
К настоящему времени получены уже первые результаты по выявлению особо ценных почв, подлежащих сохранению. Так, в Молдове И.А. Крупениковым и работающими с ним специалистами выделены редкие почвы (почвы-раритеты), нуждающиеся в заповедниках. Это ксерофитнолесные черноземы в гырнецовых дубравах, уникальные бурые лесные почвы под буком и дубом в Высоких Кодрах, слитые черноземы, лесолуговые почвы в поймах. Еще реально спасти эти редкие почвы, поскольку их можно найти на сохранившихся участках леса, где они еще не испытали заметного воздействия человека. Нужно лишь выделить подходящие участки этих почв и включить их в сеть особо охраняемых территорий.
И в других регионах есть свои уникальные и особо ценные почвы, сохраняющиеся на малых ограниченных участках, представленных зачастую в виде отдельных пятен. В любой момент они могут быть уничтожены стройкой или искорежены плугом. Как важно помнить о таких почвах почвоведам, составляющим крупномасштабные карты для землеустроительных целей, с тем чтобы выделить участки редких почв и рекомендовать сохранить их! И как важно, чтобы руководители хозяйств с должным вниманием отнеслись к этим рекомендациям!
Редкие целинные почвы очень часто оказываются высокоплодородными. В этом случае уцелеть им без специальной помощи практически невозможно. Ведь царь почв - целинный чернозем как зональное образование уже практически не существует; целинные каштановые, серые лесные, равнинные субтропические почвы - тоже; очередь настала за бурыми лесными, дерново-подзолистыми и другими типами почв. В результате карта естественноисторических почвенных зон, которую показывают на занятиях студентам, превратилась в страницу дней минувших. Нам могут возразить: "Что вы сеете панику? Если всю степную зону распахали, это не значит, что она исчезла, - пахотные-то земли остались". Остаться-то остались, но в каком виде! Пахотные почвы - это уже другие почвы, и все большее число почвоведов относят их к особым типам, очень часто уступающим по своему плодородию естественным аналогам. Яркий пример - все тот же целинный чернозем.
И затем нельзя ни на минуту забывать, что назначение матушки-земли не только кормить человека. У почвы есть масса важнейших других экологических функций, без успешного осуществления которых благополучие биосферы немыслимо. А целинные почвы эти функции, как правило, выполняют более успешно, и, что самое главное, целый ряд биосферных функций почва может выполнять, только оставаясь в естественном состоянии. Сберегая почвы, созданные природным почвообразовательным процессом, мы не только сохраняем эталоны для сравнения при решении различных научных и практических задач, но и оставляем для биосферы ее важнейший, ничем не заменимый компонент, ее фундамент и опору.
Но чтобы осуществить реальную особую охрану земель, в ряде случаев придется изымать часть площади из прямого сельскохозяйственного использования в целях возрождения зональных почв. В Молдове уже поставлен вопрос об организации эталонных заповедников широко распространенных почв, ценных в агрономическом отношении. Но сложность оказалась в том, что земли эти почти сплошь распаханы. Поэтому под такие заповедники, которые в Молдове должны охватить основные подтипы черноземов - типичные, выщелоченные, обыкновенные, карбонатные, намечено изъять небольшие площади пахотных земель в целях возрождения черноземов. Это позволит проводить сопоставление освоенных почв с целинным стандартом, прогнозировать позитивные и негативные изменения в плодородии и в отдельных экологических функциях черноземов. В результате выиграет и сельское хозяйство, и окружающая среда, поскольку не только будут даны более обоснованные рекомендации по рациональному использованию земель, но и природа получит поддержку в лице возрожденных естественных почв и ландшафтов, так необходимых ей.
Важным этапом создания Красной книги и реализации особой охраны почв является выделение почвенных объектов повышенной значимости, претендентов на включение в заповедную сеть. Такая работа проводится в Казахстане, Калмыкии, Оренбургской области. Кроме того, она начата почвоведами, присоединившимися к биологам и геологам МГУ, подготовившим карты ценных биологических, геологических и комплексных объектов Москвы и Московской области. Благодаря этому при составлении генерального плана развития столицы и прилегающих к ней районов они были исключены из территорий предстоящей застройки и освоения.
У почвоведов и у всех, кому дорога земля, есть возможность гораздо более широко и действенно выступить в защиту почв. В этом им может помочь то обстоятельство, что при Российском обществе почвоведов организована рабочая группа по созданию Красной книги почв, одна из задач которой - оказание методической и консультативной помощи по особой охране почвенных объектов. Группой разосланы обращения к различным подразделениям с призывом включиться в работу по созданию Красной книги почв и выделению особо ценных почвенных объектов с составлением на них специальных паспортов, которые следует высылать в Почвенный институт им. В.В. Докучаева (Москва, 109117, Пыжевский пер., 7, Е.Б. Скворцовой).
Вернуть долги Земле в виде очищения рек и озер, в виде очищения почвы от химического и радиоактивного загрязнения, защиты ее от эрозии и др. - задача номер один. Пока биосфера еще в состоянии восстановить с помощью человека свои утраченные по его же вине позиции. Дальше оттягивать настоящую помощь природе - экологическое преступление.
Надежды на то, что люди сумеют в нужном количестве искусственно получать необходимые пищевые продукты, пока беспочвенны. Сохранение, восстановление и бережное использование природы должно стать главной целью и нормой деятельности всего хозяйственного механизма цивилизации и каждого человека в отдельности. Без этого с задачей не справиться. Однако, как было отмечено на VIII Всесоюзном съезде почвоведов, к сожалению, пока "отсутствует единая общегосударственная почвенная служба, отсутствуют специалисты-почвоведы в главном звене землепользования, т. е. в колхозах, совхозах и других предприятиях-землепользователях, продолжает существовать межведомственная разобщенность землеустроительных, мелиоративных, агрохимических, почвенно-изыскательских организаций. Ученые-почвоведы слабо привлекаются к разработке важнейших документов по урегулированию земельных отношений в стране, что, несомненно, отрицательно сказывается на их качестве" (Резолюция..., 1989, с. 6). Особенно большое значение должна иметь единая общегосударственная почвенная служба, обеспечивающая своевременную выдачу рекомендаций по рациональной эксплуатации почв, по защите от эрозии, загрязнения и особой их охране.
Глава VIII. Здоровье Земли - здоровье и благополучие человека
Вот мы и подошли к заключительной главе "Шагреневой кожи Земли". Все, что было сказано ранее, все приведенные факты и суждения в унисон говорят об одном и том же: благополучие цивилизации невозможно без сохранения биосферы, почвенной оболочки и всех других ее составляющих, а потому отношения с ними человеку надо строить на равноправных началах. В этой связи возникает необходимость разобраться в существе проблемы взаимоотношений человека и среды обитания.
Незаменимость естественноисторической биосферы, целинных почв и ландшафтов
Концепция незаменимости для человека естественноисторической биосферы, целинных почв и ландшафтов признается отнюдь не всеми. Об этом, в частности, свидетельствуют материалы сборника "Философия техники в ФРГ" (1989). Так, автор статьи "Техника как противоположность природы" Г. Рополь, совершенно справедливо ратуя за взлет экологического изобретательства, тем не менее прямо заявляет, что "идеологическая надстройка экологического движения в существенной своей части несостоятельна и вводит в заблуждение... люди останутся и должны остаться... повелителями природы" (с. 203). Автор убежден, что на пути к процветанию человек "может сделать Землю пригодной для жизни, лишь если сумеет всесторонне одомашнить природу" (с. 221). Правда, Г. Рополь вполне разумно оговаривается, что для этого требуется большая полнота наших знаний и особенно выработка системности знания.
С утверждениями допустимости полного преобразования биосферы во благо человечества выступают и некоторые отечественные философы, отмечая, правда, что такое преобразование должно осуществляться на основе глубокого всестороннего знания биосферы и последствий ее изменения. Но вот беда: такого знания пока нет и в ближайшее время, к сожалению, не предвидится, ибо слишком сложным и малоизученным оказался уникальный космический феномен - биосфера Земли.
О недостаточной изученности сложных природных систем, и в первую очередь биосферы, говорят наши экологи и философы. Обращается внимание на то, что решение социальных проблем теперь на каждом шагу натыкается на недостаточное знание природных процессов. Более того, в условиях современной социально-экологической ситуации при всех достижениях естественных наук слишком мало пока известно о законах функционирования сложных природных систем, вплоть до биосферы в целом (Гирусов, Ширкова, 1989).
Ну а коли подлинное целостное знание отсутствует, то предложения о полном преобразовании биосферы звучат, как минимум, необоснованно. Это, вероятно, осознают и многие из увлеченных коренной переделкой природы, поэтому свои призывы приобщить биосферу к прогрессу нередко подкрепляют ссылками на высказывания В.И. Вернадского о переходе биосферы в ноосферу - область разумной деятельности человека. В связи с этим мы считаем необходимым отметить следующее.
В.И. Вернадский приступил к разработке понятия ноосферы в конце своей жизни, так и не успев дать ему однозначное определение и развернутую трактовку. Действительно, в некоторых случаях им употреблялось словосочетание "переход биосферы в ноосферу". Но значительно чаще, а самое главное, гораздо более аргументированно им развивается тезис не о переходе биосферы в ноосферу, а о том, что ноосфера есть современное состояние биосферы, причем пока еще слабо изученное и недостаточно осмысленное: "Ноосфера - последнее из многих состояний эволюции биосферы в геологической истории - состояние наших дней. Ход этого процесса только начинает нам выясняться из изучения ее геологического прошлого в некоторых своих аспектах" (Вернадский, 1987, с. 304). "Мы живем в исключительное время в истории нашей биосферы, в психозойскую эру, когда создается новое ее состояние - ноо... и когда геологическая роль человека начинает господствовать в биосфере и открываются широкие горизонты его будущего развития" (Там же, с. 250). Таким образом, ноосфера, по В.И. Вернадскому, - это биосфера, измененная разумной деятельностью людей.
Вернадский с оптимизмом смотрел на будущее ноосферной стадии развития биосферы. Но при этом он строго оговаривал условия позитивных изменений биосферы человеком, включая устранение войн и бездумное уничтожение дикой природы. "В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление" (Там же, с. 302).
Итак, научно обоснованных теорий целесообразности и возможности замены биосферы на другую природную среду нет. Напротив, в подавляющем большинстве публикаций ученых-природоведов доказывается, что сохранение исторически сложившихся круговоротов вещества и энергии в биосфере, ее эволюционно возникшей качественной определенности и специфичности является условием благополучного развития цивилизации в будущем.
Поэтому разрабатываются концепции равноправного существования природы и общества, что находит отражение в таких понятийных конструкциях, как "общество-природа", "биосфера-ноосфера" и др.
В.Г. Горшков (1987) выделяет три области биосферы в ее взаимодействиях с человеком: I - стационарная, II - разрушающаяся (экологически запрещенная), III - климатически запрещенная. Им показано, например, что осуществляемое до сих пор сжигание ископаемого топлива приходится на II область - экологически запрещенного взаимодействия человека и природы. "Биосфера в этой области разрушается, теряет способность поддерживать замкнутость круговоротов, что приводит к изменению состояния окружающей среды. При длительном пребывании в области II человечеству придется взять на себя функцию по сохранению замкнутости круговоротов вещества и предотвращению ухудшения состояния окружающей среды" (Там же, с. 299). Как уже говорилось выше, сама возможность осуществления обществом этой функции остается проблематичной. Но если даже такая возможность и окажется достижимой, то ее реализация будет исключительно дорогостоящей, так как, по расчетам В.Г. Горшкова, "99 % общего энергопотребления и всех трудовых затрат должно расходоваться на поддержание замкнутости биогеохимических круговоротов" (с. 289). В биосфере же стабилизация окружающей среды осуществляется автоматически и бесплатно. Так что сохранение биосферы, созданной в результате эволюции планеты в течение долгих миллионов лет, является основной задачей современного рационального природопользования.
Жизненная потребность землян в естественноисторической биосфере с неизбежностью предполагает не только сохранение всех ее компонентов (целинных почв, естественных биоценозов и т. д.) в виде отдельных точек, пятен и лоскутков, но и сбережение, и восстановление ее на представительных, доминирующих площадях нашей планеты. Однако реальное решение данной задачи требует принципиального пересмотра традиционного потребительского отношения к природе со стороны всех обитателей Земли, и особенно со стороны лиц, принимающих решения. На последнее обстоятельство справедливо обращает внимание М.Я. Лемешев в книге "Пока не поздно... Размышления экономиста-эколога" (1991). Он призывает обеспечить полноценными экологическими знаниями не только молодежь, но и высшие эшелоны управления и законодательства.
В связи с необходимостью массового экологического образования как обязательного этапа на пути к сохранению и восстановлению здоровья Земли и человека особое значение приобретает знание истории отчуждения людей от природы.
Отрыв от природы и его преодоление
Что значит для каждого из нас мир природы? Всегда ли мы глубоко осознает свою неразрывность с ней, невозможность жизни без нее? Понимаем ли животворящую силу Земли для развития человечества и формирования личности? Наверное, понимаем, но не всегда и далеко не все.
Обычно доминирует довод: естественную среду нужно сохранять, потому что она обеспечивает необходимые условия нашего существования. И к этому, как правило, добавляется: разрушать и загрязнять среду нельзя еще и потому, что дары Земли в этом случае оскудеют и станут плохого качества, что вредно для организма. То есть отчетливо выражен материально-медицинский аспект - весьма важный, но недостаточный.
Явно слабее проявляется, а зачастую и полностью отсутствует духовный аспект в объяснениях значимости природы в развитии общества и отдельной личности. Это во многом, как нам представляется, связано с тем, что почти с начала становления европейской культуры тема природной среды заняла, увы, подчиненное место. И если она как-то и присутствовала, то в основном в качестве фона, на котором разворачивались различные исторические события или проявлял себя отдельный мыслящий индивидуум.
"А как же выразительные наскальные рисунки древних? - спросите вы. - Там-то природа присутствует в лице своих четвероногих представителей". Да, конечно, наскальная живопись отразила неразрывность людей и их матери - Земли. Но и в ней тем не менее природа показана как нечто подчиненное, добываемое, уничтожаемое. Ведь, как правило, нарисованы не просто наши меньшие братья, а животные, на которых идет упорная охота.
С возникновением первых крупных государств потребительское отношение к окружающей природе усилилось, что, естественно, отразилось в философских, художественных произведениях и ь научных трактатах. Внимание в основном концетрировалось на образе человека в различных его ипостасях, действиях и в их результатах.
Точка отсчета - Древняя Греция и Древний Рим. Аристотель - наиболее крупная фигура из античных мыслителей - хотя и считал познание существующей природы несомненной предпосылкой всякого знания, тем не менее представлял окружающий человека мир как пассивную материю.
Второстепенное место было уготовано матери человечества и в науке. Ведь чем, если не этим, можно объяснить тот факт, что непосредственно соприкасающаяся с человеком природа, без которой он просто не смог бы существовать, становилась объектом серьезного исследования в последнюю очередь. И то, что у древних греков получили наибольшее развитие не биология и почвоведение, а математика и механика, - тому подтверждение.
Областью древней культуры, где природа выглядела представительно, к счастью, оказалась мифология. Почтительное отношение мифологии к природе проявилось прежде всего в соединении богов-олимпийцев и естественных стихий. Зевс - бог грома и молний, Деметра - богиня плодородия Земли, Посейдон - властитель стихий морских, Гефест - бог огня. Таким образом, могущество божественных сил оказывается в прямой зависимости от сил природных.
Другой пример уважительного отношения к природе - сохранение в древнегреческой мифологии элементов тотемизма. Это обнаруживается в некоторых эпитетах богов: совоокая Афина, волоокая Гера, а также в мифах, где боги являются в образе животных. Но если основной чертой тотемизма была вера в сверхъестественную связь и родство человека и животных, реже растений или явлений природы, то в мифологии генеалогия людей связана с актами творения антропоморфных богов, царствующих над всем миром.
В целом в античное время центром внимания был человек с его разнообразной деятельностью.
В период средневековья отрыв человека от матушки-природы возрастает и утверждается идеология второстепенности земной жизни человека.
В эпоху Возрождения, принесшего освобождение от многих догм средневековья, изменились господствующие идеи о сущности и предназначении людей. Человек стал признаваться частью природы, но, конечно, лучшей его частью. Причем произошел определенный сдвиг в восприятии среды обитания - она стала анализироваться с большей полнотой и детальностью. Натурфилософия Ренессанса - серьезное преодоление средневековой отрешенности на пути построения объективной единой картины мира.
В последующее время продолжало неуклонно нарастать признание значимости природы для человечества. В XX в. природоведческое "пробуждение" коснулось не только ученых и отдельных государственных деятелей, оно начало охватывать различные слои населения. Однако до всеобщего подлинного экологического прозрения еще далеко, ибо слишком долго культура, наука, система образования и воспитания не уделяли должного внимания окружающей среде, особенно почве. Именно почва зачастую испытывала на себе безразличное или даже пренебрежительное отношение, поскольку считалось, что она все снесет, все стерпит.
Воспитывать бережное отношение к окружающей природе нужно начиная со школы, но, к сожалению, школьные программы пока не впитали в себя в должном объеме накопленную в науке основную экологическую премудрость, а наиболее слабым звеном по-прежнему является освещение знаний о почве. Это вынужден был признать Т.В. Кучер в пособии для учителей "Экологическое образование учащихся в обучении географии" (1990): "Опыт экологического образования показал, что в ходе обобщения знаний о взаимодействии горных пород, воздуха, вод, почв, растений и животных выявляется недостаточная осведомленность учащихся о почвах. Поэтому целесообразно обратить внимание учащихся на этот компонент природы" (с. 24).
Призыв педагогов и природоведов к комплексному экологическому образованию, в котором должное внимание необходимо уделить и почве, несомненно, следует активно поддерживать.
Природа и этногенез
Наукой накоплен обширный материал, свидетельствующий о теснейшей зависимости от природы не только текущей жизни человека, но и всего антропогенеза и этногенеза. Уместно привести ряд подтверждений этого положения из книги Л.H. Гумилева "Этногенез и биосфера Земли" (1990).
Автор этого оригинального труда подчеркивает, что этнос (народ, народность, нация, племя) "мы имеем право... рассматривать как систему социальных и природных единиц с присущими им элементами. Этнос - не просто скопище людей, теми или иными чертами похожих друг на друга, а система различных по вкусам и способностям личностей, вмещающей географической среды, этнического окружения, а также определенных тенденций, господствующих в развитии системы" (Гумилев, 1990, с. 103).
Такое социально-природное понимание этноса приводит Л.H. Гумилева к неизбежному выводу о необходимости сохранения народами биосферы в собственных же интересах, поскольку при разрушении вековечных связей с природной средой и почвой страдает и гибнет не только природа, но и этнос: "Биосфера, способная прокормить людей, не в состоянии насытить их стремление покрыть поверхность планеты хламом, выведенным из цикла конверсии биоценозов. В этой фазе этнос, как Антей, теряет связь с почвой, т. е. жизнью, и наступает неизбежный упадок. Облик этого упадка обманчив. На него надета маска благополучия и процветания, которые современникам представляются вечными, потому что они лелеют себя иллюзией о неисчерпаемости природных богатств. Но это - утешительный самообман, рассеивающийся после того, как наступает последний, и на этот раз роковой, фазовый переход" (Там же, с. 432).
На многочисленных исторических примерах Гумилев показывает, что многие народности, города и поселения приходили в упадок, если не умели найти общего языка с природой, если в своих преобразованиях окружающей среды не учитывали их последствий. Ярким примером может служить древний Вавилон - город с почти миллионным населением, который стал приходить в упадок, когда в VI в. до н. э. по совету пришлых египтян была неверно проведена крупномасштабная мелиорация почв. Вдобавок к уже существующей продуманной оросительной системе был сооружен выше Вавилона канал, оросивший крупные массивы земель за пределами речных пойм. Это была роковая ошибка, так как Евфрат потек медленнее и влекомые им ил и песок стали в избытке оседать в оросительной системе. В результате усилилось вторичное засоление почв и земледелие перестало быть рентабельным. Вавилон стал постепенно хиреть, и к началу новой эры от него остались руины, в которых еще ютилось скромное поселение иудеев, затем исчезнувшее.
Печальную историю гибели Вавилона Л.H. Гумилев заканчивает следующими словами: "Нет, не следует думать, что любая мелиорация почв губительна. Она становится таковой лишь тогда, когда она не продумана, местность не изучена и последствия не учтены. А это в древности (и не только в древности. - Е.Н.) бывало тогда, когда за дело брались люди чужие, пришлые. Им было некогда изучать, надо было сразу действовать... и вот результаты! Иначе действуют люди, принадлежащие к этносу, который составляет часть вмещающего ландшафта. Они при его перестройке работают, не вступая в противоречие с ходом природных процессов. Тем самым создается устойчивый биоценоз, где для растений, животных и людей находятся свои экологические ниши" (Там же, с. 433).
Да, найти человеку свою экологическую нишу на Земле, не разрушив при этом биосферу, - значит решить главную задачу цивилизации.
Об общих природных закономерностях
Гармоничный мир живой и неживой природы, созданный в процессе долгой эволюции, живет по определенным законам, которые необходимо знать человеку.
Одна из наиболее фундаментальных природных закономерностей - непрерывность движения и изменения в природе. Эта мысль на первый взгляд может показаться банальной, так как движение в окружающем мире и его изменение в пространстве и во времени никем не отрицаются, поскольку смены и обновления в природе и обществе совершаются непрерывно. Но нередко в сознании человека природные объекты представляются статичными, например горы, холмы, долины, которые на глазах одного поколения внешне не меняются. Так рождается миф о наличии статичности в природе, который в свое время блестяще опроверг великий Докучаев.
Доказывая изменяемость всего существующего, В.В. Докучаев приводит рассказ арабского аллегорического путешественника Кидца.
"Однажды, - говорит он, - я проходил по улицам весьма древнего и удивительно многолюдного города и спросил одного из жителей, давно ли основан он?
- Действительно, это великий город, - отвечал горожанин, - но мы не знаем, с какой поры он существует.
Пятьсот лет спустя я снова проходил по тому же самому месту и спросил крестьянина, косившего траву на месте прежней столицы, давно ли она разрушена?
- Странный вопрос! - отвечал он. - Эта земля никогда ничем не отличалась от того, как ты теперь ее видишь!
- Но разве прежде не было здесь богатого города? - сказал я.
- Никогда, - отвечали мне, - по крайней мере, мы никогда его не видели, да и отцы наши нам ничего об этом не говорили.
Возвратившись еще через пятьсот лет, Кидца нашел море на том же месте, а на берегу его толпу рыбаков, которые на вопрос: "Давно ли земля эта покрылась водою?" - ответили, что это место всегда было таким же морем, как теперь..." (1949, с. 163).
Далее Докучаев пишет, что, "к сожалению, наши органы, да и вообще природа человека и действительная продолжительность его жизни таковы, что в громаднейшем большинстве случаев мы не замечаем самих процессов, а удивляемся только результатам, приписывая их нередко случайности, различного рода катастрофам и пр." (Там же, с. 164).
То, о чем образно писал Докучаев, в наши дни объясняется в природоведении с помощью понятия характерного времени, смысл которого заключается в том, что все предметы окружающего нас мира обязательно изменяются, но время изменения у каждого из них свое. Есть клетки бытия с коротким периодом изменения, например растущие ежегодно на огороде капуста и другие овощи. Но имеются объекты мира, где обновление и изменение затянуты на многие годы и века. Так, Вернадский обращал внимание на то, что почти каждый уголок суши был когда-то под морем или под другим водоемом, но длился процесс перехода водных территорий в сухопутные обычно тысячи и миллионы лет. Этот закон разновременного изменения всего существующего можно наблюдать и на человеке.
Кроме разновременного, разноскоростного развития явлений окружающего мира и нас самих, имеет место и другой закон динамики, смысл которого в том, что все существующее участвует в нескольких видах движения и изменения. Так, любой землянин перемещается вместе со своей планетой вокруг Солнца. Кроме того, он вертится с Землей вокруг ее оси.
А какой букет движения вещества и энергии в самом человеке? Здесь и ежесуточное многоразовое питание, и выделение экскрементов, здесь и постоянные акты дыхания, и биение сердца, здесь и высшая нервная деятельность, и многое другое. И все эти виды движения неоднородны, изменчивы в пространстве и во времени. Взять, например, наш сон. Раньше его считали сплошь ровным покоем. Но выяснилось, что сон - неоднородный динамический процесс, за время которого происходит порядка 4-5 подъемов и спадов частоты биотоков мозга, отражающих изменение его состояния во сне. За ночь бывает 3-5 недолгих сновидений, дающих основной вклад в восстановление сил. Установлено, что если каждый раз будить человека в момент сновидений, то, несмотря на достаточную общую продолжительность сна, через 5-7 дней у него может наступить расстройство здоровья.
Осложнения и потери в нашей жизни происходят во многом оттого, что мы пренебрегаем общими законами, которым она подчиняется. Человек, как правило, с непонятным упорством делает одни и те же по сути ошибки. Уроки личной и общей истории весьма слабо усваиваются им.
Особенно много повторяющихся ошибок случается в обращении людей с биосферой и ее почвенным покровом. Вспомним хотя бы освоение европейцами почв Северной Америки и освоение нами казахстанской целины.
Английский ученый Н. Гудзон (1974) приводит такие данные. Переселенцы из Европы, приехавшие в Северную Америку, осваивали земли по привычной им системе земледелия, непригодной для местных условий. И, освоив 167 млн га пахотного земельного фонда, 20 млн га полностью разрушили, а на 80 млн га потеряли более половины или четверти верхнего плодородного слоя. Иными словами, оказались сильно поврежденными около 75 % земель. Важнейшая причина этой беды, сильно подорвавшей здоровье ландшафтов и почв, - недоучет специфики местных условий, игнорирование закона повышенной изменчивости и чувствительности природы и ее компонентов.
Но вот наступила середина XX в., и ошибка фактически повторилась при освоении целинных сухих казахстанских степей. Применяемая пахота с оборотом пласта, распространенная в более влажных районах, оказалась недопустимой и неразумной в засушливых степях, где резко возрастает опасность ветровой эрозии почв. В результате были сильно эродированы многие массивы земель.
Поумнело ли человечество на указанных ошибках? Усвоило ли оно общие законы, по которым живут природа и человек и которые определяют их благополучие? Очень хотелось бы сказать - да! Но факты, к сожалению, пока не позволяют сделать этого. Достаточно указать на беспощадное уничтожение лесов. Ведь только тропических лесов в год вырубают на площади, примерно равной территории Англии. Если этот процесс не приостановить, то одно из легких планеты - тропические леса как зональное образование - может исчезнуть с лица Земли, В случае дальнейших вырубок лесов здоровье Земли будет подорвано окончательно, и на ней станет просто нечем дышать.
Поэтому борьба на сохранение и восстановление здоровья биосферы и ее почв есть фактически борьба за выживание цивилизации и всех нас. И в этой схватке за жизнь крайне важно вооружиться экологическими знаниями. Одна из основ таких знаний - уяснение общих природных закономерностей.
Биосфера и здоровье человека
Что можно сказать утешительного и обнадеживающего в заключительном разделе "Шагреневой кожи Земли"? Есть ли у современных землян реальные шансы избежать участи, постигшей бальзаковского героя? В состоянии ли ныне живущее человечество преодолеть экологический кризис и в конечном счете спастись? Ответы на эти вопросы могут быть положительными, но при соблюдении вполне конкретных условий.
Одно из таких условий, как уже отмечалось, - подлинное экологическое прозрение людей, заставляющее их жить и действовать в соответствии с истиной: хочешь блага для себя - обеспечь благополучие окружающей среде.
К сожалению, эта очевидная истина долгие годы не принималась во внимание при разработке стратегий использования природных ресурсов и сохранения здоровья населения. Они существовали как бы сами по себе. Однако в последние годы лед тронулся и наметилось явное их сближение. Об этом, в частности, говорится в книге "Методологические проблемы экологии человека" (1988). Большинство ее авторов настойчиво проводят мысль о прямой зависимости здоровья населения от качества окружающей среды, дальнейшее ухудшение которой вследствие неразумной деятельности людей должно квалифицироваться как экологическое преступление против нынешнего и будущего поколений. Это и понятно, ведь уже сегодня более 70 % всех заболеваний связано с неблагоприятным состоянием среды обитания и недостатком кондиционных продуктов питания.
Современный человек, особенно живущий в крупных промышленных городах, фактически постоянно пребывает в состоянии стресса, подвергаясь действию различных отрицательных факторов. Наибольшая опасность возникает, когда действуют одновременно несколько неблагоприятных факторов. Так, учеными Киевского НИИ общей и коммунальной гигиены установлено, что на заболеваемость детей сильно влияют загрязнение воздуха окисью углерода и городской шум. При этом в случае увеличения звукового дискомфорта с 8 до 20 % уровень общей заболеваемости возрос в 1,4 раза, но если имело место еще и увеличение загрязненности воздуха, то заболеваемость возрастала почти в 2 раза при том же звуковом дискомфорте.
Дальнейшее широкомасштабное техногенное изменение биосферы недопустимо, ибо создаваемая при этом среда обитания уступает по санитарно-гигиеническим показателям неизмененной природе и во многом противоположна ей. В связи с этим особое значение приобретает гигиеническая оценка различных компонентов биосферы. И если в отношении воды, воздуха, пищевых биологических ресурсов такая оценка в значительной мере разработана, то в отношении почвы успехи куда более скромные. По существу, гигиеническая роль почвы лишь начинает осознаваться, хотя здоровье населения напрямую зависит от почв и качества выращенного на них урожая.
Не случайно В.А. Ковда подчеркивал, что там, где распространены плодородные почвы, люди отличаются более крепким здоровьем и среди них встречается больше долгожителей.
Большое значение для здоровья человека, кроме общего плодородия почв, имеет содержание в них микроэлементов. Как недостаточное, так и избыточное содержание ряда микроэлементов может вызывать определенные заболевания. Так, общепризнано, что базедова болезнь тесно связана с иодной недостаточностью. Эта болезнь нередко наблюдается в районах, почвы и воды которых имеют пониженное содержание иода. Повышенное количество стронция может привести к уровской болезни, рахиту, ломкости костей. Возрастание фтора может в отдельных случаях вызвать флюороз зубов, учащение заболеваний периферической нервной системы, выпадение волос, гастриты.
Проблема потери здоровья из-за чрезмерной обогащенности почв рядом микроэлементов приобретает все большую остроту в связи с химическим и радиоактивным загрязнением почв. Поэтому так актуально выращивание экологически чистой продукции за счет биологического земледелия, когда применение агрохимикатов полностью исключено или сведено к минимуму.
Природа в целом наградила человека удивительно выносливым и стойким организмом. Важно умело его поддерживать и не отрываться от естественной среды обитания. Общение с природой, ее красотами, периодический уход от городский суеты в поля, леса и перелески спасают индивидуума от нервных срывов и серьезных болезней, делают его жизнь более содержательной и интересной.
В случае возникновения заболевания наиболее действенными системами лечения оказываются те, которые основаны на широком использовании природных факторов. Это убедительно показано П.Г. Царфисом в его книге "Силами природы, разумом врача" (1989).
Можно предложить следующий комплекс повседневных жизненных правил, выполнение которых человеком будет способствовать сохранению его здоровья и благополучия:
1. Постоянно радоваться, что тебе дарована жизнь, и ощущать себя счастливым, когда на время отступили проблемы.
2. Строить свою жизнь на основе общих законов жизни природы и человека: стремление к гармонии, развитию, справедливости.
3. Стремиться к большому, но удовлетворяться тем, чего добиваешься настойчивым трудом.
4. Стремиться к развитию в нравственном, физическом и психическом отношении.
5. Помнить, что основа благополучия и здоровья - это дающая удовлетворение деятельность, наличие близких людей, необходимые условия жизни, включая постоянный контакт с природой.
6. Быть вечным студентом, стремиться постигать не только свою профессию, но и основы других наук, искусств и ремесел. Помнить, что мы можем жить не менее 150 лет и что наше угасание начинается с прекращения развития.
7. Никогда не забывать, что важнейшее условие эффективной жизни - правильное решение возникающих задач, с тем чтобы это способствовало достижению главной цели в жизни.
8. Строить повседневную деятельность на принципах научной организации труда и соблюдения своего наиболее эффективного ритма жизни.
9. Своевременно восстанавливать затраченные силы естественными средствами: полноценным сном, оптимальной двигательной активностью, общением с природой, продуманным питанием.
Важнейшее условие успешной борьбы с заболеваниями - их постоянная профилактика, которая заключается в соблюдении указанных выше девяти принципов. При возникновении состояния пониженного тонуса, предболезни и первых признаков начинающейся болезни необходимо сразу же прервать действие факторов, вызвавших их, оптимизировать условия и мобилизовать защитные силы организма. Необходимо добиваться своевременного и полного излечения острых и подострых заболеваний, не допуская их перехода в хронические, широко используя целебные природные факторы.
Приведенная система принципов здоровья и благополучия человека не может быть осуществлена без оптимизации всего комплекса условий, определяющих нашу жизнь. Такой подход можно назвать полнокомплексным. Его необходимо широко внедрять в теорию и практику медицины, где все больший вес должны приобретать природные (физические) методы лечения, мобилизующие в отличие от лекарственных препаратов внутреннюю способность организма к самоизлечению и выздоровлению.
Об этом, в частности, свидетельствуют высказывания П.Г. Царфиса: "Надо иметь в виду, что лекарственные вещества выполняют как бы заместительные функции, восполняют то, что организму не хватает для осуществления жизнедеятельности, интенсифицируя при этом метаболические процессы и подавляя различные функции адаптивных систем, в то время как физические методы лечения способствуют выработке эндогенных "лекарств" и обновлению органов и тканей, укреплению здоровья и повышению производительности труда" (1989, с. 50).
Итак, целостный полнокомплексный подход к сохранению здоровья подразумевает рациональный образ жизни и высокую нравственность личности. Об этом, в частности, убедительно свидетельствуют трактаты по тибетской медицине. А наука эта весьма мудра, ибо опирается на концепцию целостного организма, благополучие которого зависит не только от его внутренней гармонии, но и от здоровья окружающей среды, в том числе почвы, поскольку различные жизненные процессы могут нормально проявлять себя "только при известных условиях и материалах, как то: при теплоте, свете, пространстве, воздухе, воде и твердых веществах из почвы" (Бадмаев, 1991, с. 33).
Упоминание почвы во врачебной науке Тибета для нас имеет особое значение, так как лишний раз подтверждает мысль о том, что планета наша - единый организм. Ничто на ней не создано случайно - все имеет определенное назначение и выполняет вполне конкретные роли и обязанности. И если человечество не желает своей погибели, оно должно вписаться в извечные законы природы, не разрушая ее гармонии и заботясь о всех ее составляющих, включая почву - эту неизменную основу жизни на Земле.
Заключение
""Шагреневая кожа Земли" прочитана. Какая же главная мысль проводится в ней? - спросит читатель. - Какие основные практические выводы следуют из нее?"
На первый вопрос можно ответить так: нельзя сохранить какую-либо органически целостную систему (а биосфера относится именно к таким системам), не сберегая ее составляющих. Но сегодня люди забыли о необходимости сохранения важнейшего компонента биосферы - почвы. Они забыли, что человечество подобно Антею: оно цело до тех пор, пока не утратило настоящей связи с землей. Отрыв от земли, пренебрежение ее нуждами подвергают землян смертельной опасности.
Всегда надо помнить, что планета наша названа в честь ее тонкого, дарующего и сохраняющего жизнь слоя, исключительно легко ранимого и чувствительного. Сохраняя и восстанавливая почвы, мы тем самым оставляем и для себя, и для своих потомков возможность дальнейшего существования, возможность дальнейшей прогрессивной эволюции земной цивилизации.
Ответ на второй вопрос можно изложить в виде основных принципов рационального землепользования.
Первый принцип: помнить, что наша планета уже утратила по вине людей колоссальные площади почв. Поэтому нужно делать все возможное, чтобы не допустить дальнейшего их уничтожения. В различных сферах землепользования данное правило можно реализовать так. При строительстве делать ставку на реконструкцию застроек на уже использованных площадях; в случае невозможности избежать отведения новых земель под строительство добиваться максимально эффективного использования территории с причинением минимального ущерба ландшафтам и почвам. Это достигается за счет возведения более высоких сооружений, строительства зданий на сваях с сохранением под ними почвенно-растительного покрова и др. При добыче полезных ископаемых сохранению почв способствуют закрытые способы разработки месторождений, локализация хвостохранилищ, своевременная и полная рекультивация нарушенных земель. В области сельского, лесного хозяйства и огородничества необходимо добиваться увеличения отдачи от уже вовлеченных в использование земель и избегать освоения оставшихся целинных и залежных почв.
Второй принцип: предотвращать дальнейшее загрязнение биосферы и почв, помня о способности их накапливать различные загрязнители (особенно химические и радиоактивные). Решить данную задачу можно за счет широкомасштабного внедрения экологически чистых технологий, повышения культуры использования удобрений и увеличения доли биологического земледелия, делающего ставку на севообороты, внесение качественных органических удобрений, биологические способы защиты от вредителей, высокосортный семенной материал, поддержание в почве необходимого количества дождевых червей и др.
Третий принцип: строить свои взаимоотношения с естественноисторической биосферой на принципах равноправного сосуществования. Призывы "одомашнить" всю природу и подвергнуть ее коренной переделке не могут служить стратегическим ориентиром человеческой деятельности. Следует сберечь все, что еще осталось от естественной природы, и восстановить на представительных площадях разрушенные экосистемы и природные зоны.
Четвертый принцип: создать экономические, технологические и нравственно-правовые предпосылки осуществления природоохранных рекомендаций, реализовывать полноценное экологическое образование и воспитание специалистов и населения.
Изложенные краеугольные принципы рационального землепользования могут быть сведены к четырем главным заповедям: не разрушай и не загрязняй природу, обращайся с ней на равных и создавай экономические и культурные предпосылки ее спасения. А спасение природы - самая важная задача, которая когда-либо вставала перед человечеством. Сумеет ли нынешнее поколение приблизиться к ее решению, смогут ли государства и народы объединиться в общем деле сохранения Земли обетованной - нашей уникальной планеты? Шансы осуществить глобальные экологические программы пока имеются. Но времени на их воплощение остается все меньше и меньше. Люди, не заговорите, не заболтайте сверхпроблему современности - спасение биосферы и ее почвенного покрова - шагреневой кожи Земли!
Литература
Авдонин Н.С. Агрохимия. М.: Изд-во МГУ, 1982. 343 с.
Агрономический комплекс: Стат. сб. М.: Агропромиздат, 1990. 200 с.
Бадмаев П. Основы врачебной науки Тибета. М.: Медицина, 1991. 160 с.
Башкин В.Н. Эколого-агрохимические проблемы применения азотных удобрений: Автореф. дис.... д-ра биол. наук. М., 1986. 40 с.
Биология охраны природы. М.: Мир, 1983. 430 с.
Борисов В.А. Рациональная система применения удобрений в интенсивном овощеводстве: Автореф. дис.... д-ра с.-х. наук. Пущино, 1990. 37 с.
Будыко М.И. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977. 327 с.
Вернадский В.И. История минералов земной коры // История природных вод. Л., 1934. Т. 2. 405 с.
Вернадский В.И. Избранные сочинения. М.: Изд-во АН СССР, 1960. Т. 4. 651 с.
Вернадский В.И. Живое вещество. М.: Наука, 1979. 357 с.
Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1987. 339 с.
Воронин А.Д. Основы физики почв. М.: Изд-во МГУ, 1986, 250 с.
Гаврилов В.П. Путешествие в прошлое Земли. М.: Недра, 1986. 143 с.
Гегузин Я.Е. Живой кристалл. М.: Наука, 1987. 190 с.
Геннадиев А.Н. Почва и время: модели развития. М.: Изд-во МГУ, 1990. 227 с.
Гирусов Э.В. Система "общество - природа". М.: Изд-во МГУ, 1976. 165 с.
Гирусов Э.В., Ширкова И.Ю. Экология и культура. М.: Знание, 1989. 63 с.
Глазовская М.А. Почвы мира. М.: Изд-во МГУ, 1972. 231 с.
Горелов А.А. Человек и природа: пути гармонизации: Автореф. дис... д-ра филос. наук. М., 1987. 45 с.
Горшков В.Г. Границы устойчивости биосферы // Изв. Всесоюз. геогр. о-ва. 1987. Т. 119, вып. 4. С. 289-300.
Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Лосев К.С. Земля в опасности // Изв. Рус. геогр. о-ва. 1992. Т. 124, вып. 4. С. 305-316.
Грегори Ф. Микробиология атмосферы. М.: Мир, 1964. 371 с.
Гудзон Н. Охрана почв и борьба с эрозией. М.: Колос, 1974. 304 с.
Гумилев Л.Н. Этногенез и биосфера Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 526 с.
Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука, 1990. 260 с.
Докучаев В.В. Избранные сочинения. М.: Сельхозгиз, 1949. Т. 3. 446 с.
Дорст Ж. До того как умрет природа. М.: Прогресс, 1968. 415 с.
Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв. М.: Изд-во МГУ, 1987. 304 с.
Залогин Б.С. Океан человеку. М.: Мысль, 1983. 206 с.
Иоселев Л.Г., Стокозов И.П. Позитивные и негативные изменения эффективного почвенного плодородия пахотных земель РСФСР за годы одиннадцатой пятилетки // Тез. VIII Всесоюз. съезда почвоведов. Новосибирск, 1989. Т. 3. С. 12.
Кан С.И. Океан и атмосфера. М.: Наука, 1982. 144 с.
Карабецкий И.П. Изменение свойств черноземов Молдавии в условиях орошения: Автореф. дис.... канд. биол. наук. М., 1990. 24 с.
Каретин Л.Н. Почвы Тюменской области. М.: Наука, 1990. 283 с.
Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. М.: Лесн. пром-сть, 1981. 261 с.
Клиге P.K. Изменение глобального водообмена. М.: Наука, 1985. 248 с.
Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 263 с.
Ковда В.А. Патология почв и охрана биосферы планеты. Пущино, 1989. 50 с.
Крупеников К.А. История почвоведения. М.: Наука, 1981. 328 с.
Кук Дж. У. Регулирование плодородия почвы. М.: Колос, 1970. 520 с.
Кучер Т.В. Экологическое образование учащихся в обучении географии. М.: Просвещение. 1990. 127 с.
Лемешев М.Я. Пока не поздно... Размышления экономиста-эколога. М.: Молодая гвардия. 1991. 240 с.
Лисицын А.П. Проблемы океанской седиментации. М.: Наука, 1978. 392 с.
Лопухин Ю.М. О науке, творчестве и здоровье. М.: Знание, 1991. 190 с.
Львович М.И. Вода и жизнь. М.: Мысль, 1986. 254 с.
Медведев Л.В., Шишкова Т.Е., Алексеенко В.А. Трансформация жидких атмосферных осадков древостоями южной тайги // Структура и функционирование экосистем южной тайги. М., 1986. С. 26-55.
Методологические проблемы экологии человека. М.: Наука, 1988. 193 с.
Минеев В.Г. Агрохимия и биосфера. М.: Колос, 1984. 246 с.
Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М.: Молодая гвардия, 1990. 34 с.
Никитин Б.А. Плодородие почвы, его виды и методы оценки. Горький: ГСХИ, 1991. 84 с.
Никитин Е.Д. Роль почв в жизни природы. М.: Знание, 1982. 47 с.
Никитин Е.Д. Берегите почву. М.: Знание, 1990. 64 с.
Окружающая среда и мир на планете. М.: Наука, 1986. 98 с.
Олдак П.Г. Равновесное природопользование: Взгляд экономиста. Новосибирск: Наука, 1983. 128 с.
Олейников Ю.В. Экологические проблемы HTP: Социально-философский анализ: Автореф. дис.... д-ра филос. наук. М., 1989. 40 с.
Орлов В.И. Анализ динамики природных условий и ресурсов. М.: Наука, 1975. 275 с.
Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв. М.: Изд-во МГУ, 1974. 332 с.
Орошаемые черноземы. М.: Изд-во МГУ, 1989. 239 с.
Панадиади А.Д. Проблема мелиоративного устройства нечерноземной зоны. М.: Колос, 1974. 286 с.
Резолюция VIII Всесоюзного съезда почвоведов. Пущино, 1989. 11 с.
Ронов А.Б. Осадочная оболочка Земли. М.: Наука, 1980. 79 с.
Рополь Г. Является ли техника философской проблемой // Философия техники в ФРГ. М.: Прогресс, 1989. С. 203-221.
Рябчиков А.М., Тарасов К.Г. Географический подход к оценке влияния сельского хозяйства на окружающую среду // Вестн. МГУ. Сер. 5. География. 1986. No 5. С. 8-15.
Самойлова Е.М. Почвообразующие породы. М.: Изд-во МГУ, 1992. 220 с.
Сдобников С.С. Расширенное воспроизводство плодородия почв. М.: Знание, 1989. 63 с.
Сорохитин О.Г., Ушаков С.А. Прохождение Луны и ее влияние на глобальную эволюцию Земли. М.: Изд-во МГУ, 1989. 106 с.
Торгульян В.О., Соколов И.А. Структурный и функциональный подход к почве: почва - память и почва - момент // Математическое моделирование в экологии. М.: Наука, 1976. С. 17-34.
Тышкевич Г.Л. Растения в биосфере и жизни человека. М., 1985. 55 с.
Федосеев Н.А. История изучения основных проблем гидросферы. М.: Наука, 1975. 270 с.
Хефлинг Г. Тревога в 2000 году. М.: Мысль, 1990. 270 с.
Царфис П.Г. Силами природы, разумом врача. М.: Высш. шк., 1989. 146 с.
Чаклин А.В. География здоровья. М.: Знание, 1986. 150 с.
Чапек К. Год садовода. М.: Гослитиздат, 1961. 219 с.
Человек и Земля. М.: Агропромиздат, 1988. 300 с.
Чибилев А.А. Лик степи. М.: Мысль, 1990. 192 с.
Чухров Ф.В. Колоиды в земной коре. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 671 с.
Шоба С.А. Морфогенез почв лесной зоны: Автореф. дис... д-ра биол. наук. М., 1988. 47 с.
Экзарьян В.Н. Охрана окружающей среды. М.: МГРИ, 1989. 77 с.
Яблоков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы. М.: Наука, 1985. 175 с.
Яншин А.Л., Мелуа А.И. Уроки экологических просчетов. М.: Мысль, 1991. 430 с.
Ясаманов Н.А. Современная геология. М.: Наука, 1987. 190 с.