Экосистемные функции почвы
Экологические функции почвы рассматриваются в контексте функций биосферы в целом.
Функция биосферы состоит в обеспечении жизни на Земле.
Фундаментальная функция почвы — создание в биосфере режима, обеспечивающего существование и воспроизводство живого вещества, т.
е. обеспечивающего сохранение жизни на нашей планете. Эта функция обусловлена как положением почвы в зоне контакта Земли с Космосом, так и ее положением на стыке живой и неживой природы нашей планеты. Почва — это базовый компонент биосферы, ее важнейший ресурс, она является и фактором и условием существования биосферы в целом. Педосфера возникла и развивалась на суше параллельно с возникновением жизни и становления биосферы, начиная с докембрия и особенно после девона, когда растения завоевали сушу. Почвы прошлых лет многократно погребались или разрушались геологическими процессами, современный почвенный покров имеет абсолютный возраст от столетий и нескольких тысячелетий до 1 — 2 млн лет. Педосфера — это общепланетарная биоэнергетическая и биогеохимическая система, обладающая способностью саморазвития.Фундаментальная функция почвы реализуется через обеспечение участия почвы в регулировании конкретных механизмов биосферных процессов, с которыми связано выполнение почвой ее основной глобальной функции. Функции почвенного покрова в биосфере уникальны, незаменимы. Все они взаимосвязаны, группировки их условны.
Многочисленные функции можно подразделить на две группы — глобальные и экосистемные. (Добровольский, Никитин, 1990). Глобальные функции отражают биокосную природу почвы, взаимосвязь почвы с другими природными средами планеты, с космическими процес- сами, отражают ведущую роль почв в формировании устойчивости функционирования биосферы. Среди экосистемных (биогеоценологических) функций почвы выделяют физические, химические, биологические и информационные.
Рассмотрим некоторые из экологических функций почвы и подчеркнем утилитарное значение отдельных из них.
Важнейшая функция почвы состоит в том, что она является областью концентрации живого вещества (концентрационная, аккумулирующая функция). Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В.И. Вернадский называл почву живой пленкой суши, а Б.Б. Полынов — оболочкой наибольшей плотности жизни. В грамме почвы содержатся миллиарды бактерий, сотни тысяч одноклеточных животных; обитатели почвы вносят основной вклад в разнообразие живых организмов на планете. Необходимые для живых организмов вода и элементы минерального питания, в доступной для них форме, концентрируются в почве в ходе процессов почвообразования. Создание биомассы растений, покрывающих планету, обеспечивается трофической функцией почвы. Почва обусловливает существование не только организмов, обитающих в этой экологической нише, но и других живых организмов, связанных с ней.
Биоэнергетическая функция почвы состоит в способности почвы запасать энергию. Почва является важнейшим условием фотосинтетической деятельности растений. Растения ежегодно фиксируют около п 1017 — 1019 ккал химически активной энергии (Ковда, 1985). Живое вещество неустойчиво, после отмирания быстро разрушается, минерализуется. Один грамм сухой биомассы при окислении производит 2 — 3 ккал тепловой энергии. Только небольшая часть образующегося продукта превращается в гумус, сохраняется в почве и обеспечивает ее биологическую продуктивность. Запас энергии в 1 г гумуса составляет 4,5 — 5 ккал. Почва удерживает в виде органических веществ (детрит, гумус) до п 1019— 1020 ккал энергии. То есть почвенно-растительные экосистемы удерживают и будут удерживать длительное время накопленную за миллионы лет энергию. На этом основании почву называют «энергетическим банком» планеты (Добровольский, Никитин, 1986). В гумусе почв покрова Земли накоплено столько же солнечной энергии, сколько во всей надземной массе растительности.
Эта энергия служит базой существования и деятельности растений, животных, микроорганизмов, является основой биологической продуктивности почв. Именно этот энергетический банк, например, многие века обеспечивает плодородие черноземов без пополнения его дополнительными элементами питания. Человек и современная цивилизация должны умело использовать этот энергетический ресурс.Почва обеспечивает постоянное взаимодействие большого геологического и малого биологического круговорота веществ. Выветривание горных пород, трансформация и перенос продуктов выветривания сопряжены с процессами биогенной миграции химических веществ. Биогеохимические циклы важнейших биофильных элементов (углерода, азота, кислорода) осуществляются через почву. Она действует как аккумулятор этих элементов. Почва проявляет себя как мембрана, способная избирательно отражать, поглощать либо пропускать и трансформировать энергетические и вещественные потоки.
Регулирующая функция почвы состоит в том, что почва регулирует состав атмосферы и гидросферы, состав произрастающих на ней растений. Способность почвы выполнять регулирующую функцию непосредственно связана с процессами перераспределения химических веществ между всеми компонентами биосферы. Газообмен между почвой и атмосферой поддерживает состав атмосферного воздуха. Прямое участие почвы в преобразовании состава воздуха во многом определяется микроорганизмами почвы. Почва влияет на динамику тепла и влаги в приземных слоях воздуха. Из почвы в атмосферу идет поток различных газов, включая «парниковые» (СО2, СН4, NxO). Одновременно идет поглощение почвой кислорода для поддержания окислительных процессов. Фотосинтез, связывание углекислоты, фиксация азота, эмиссия кислорода, водорода, денитрификация, десульфирование, дыхание, окисление и возврат части углекислоты в атмосферу — все эти процессы, свойственные почвенно-растительным экосистемам, определяют локальные и глобальные циклы веществ в атмосфере.
Почвенный покров активно участвует в гидрологических циклах на планете. Они включают целый ряд процес- сов. Почвы принимают влагу атмосферных осадков, конденсирует парообразную влагу. Водные запасы включаются в испарение и транспирацию. Эти процессы обеспечивают увлажнение приземного воздуха.
Влага, фильтрующаяся в глубь почвы, является растворителем многих компонентов почвенной толщи. Химический состав речных и грунтовых вод — это смесь подвижных продуктов почвообразования и выветривания.
Почвенная толща сорбирует и удерживает физиологически доступную растениям воду и растворенные вещества. Питая ими произрастающие на Земле растения, почва определяет и регулирует состояние последних.
2.2.