Александр Челноков - Экология городской среды

Биологические свойства определяются наличием различных живых организмов, прежде всего в пахотном (поверхностном) слое почвы.

Почва состоит из хорошо выраженных слоев, обычно различающихся по цвету, которые называются почвенными горизонтами. Почвенный горизонт образуется и развивается в результате сложнейшего взаимодействия растений, животных, микроорганизмов и элювинированных (выветренных) горных пород.

По специфическим свойствам и химическому составу выделяют три основных почвенных горизонта:

• перегнойно-аккумулятивный горизонт – самый верхний, темноокрашенный, богатый гумусом, содержащий основную массу корней растений, почвенных животных и микроорганизмов;

• горизонт вымывания – в нем накапливаются, аккумулируются и преобразуются вещества, поступающие из верхнего горизонта;

• материнская порода – материал ее постепенно преобразуется в почву.

Горизонты почв, отличающиеся по свойствам, формируют вертикальный почвенный профиль.

Мощность почвы характеризует степень близости подстилающей материнской породы – подпочвы, влияющей на распространение корней.

Почва как природное образование создавалась тысячелетиями. Например, возраст черноземов и темно-каштановых почв составляет 2500–3000 лет; светло-каштановых, серых и бурых лесных – 800-1000 лет; торфяно-глеевых, горно-луговых, лугово-каштановых – 500–800 лет; подзолистых почв – 1500 лет.

Процесс почвообразования тесно связан с физическим и химическим выветриванием горных пород. При выветривании горных пород создается элювий – кора выветривания различной мощности, состава, условий залегания и степени влажности. В этом длительном процессе, кроме физических и химических факторов, важную роль играют также биологические факторы.

Кора выветривания является исходным субстратом для почвообразования, который начинается с момента поселения на этом субстрате микроорганизмов. В результате жизнедеятельности микроорганизмов извлекаются минеральные компоненты из субстрата и выделяются органические кислоты, что создает условия для поселения пионеров растительности – лишайников. Не требовательные к условиям жизни лишайники продолжают функционировать и обогащать подстилающие минеральные горизонты органическими соединениями. На обогащенной питательными веществами почве заселяются высшие растения и животные. В результате их жизнедеятельности в почве постепенно накапливаются специфические органические вещества, обеспечивающие ее плодородие, в частности – гумус.

Почва характеризуется водным, воздушным, тепловым режимом, структурой, химическим составом. В ней поселяются разнообразные живые организмы, размещаются корневые системы растений. С увеличением возраста почва значительно изменяется под воздействием факторов почвообразования. Развитые почвы формируются только при воздействии высших растений. Без фитоценозов и биоценозов нет почвы, и только фитоценоз меняет абиогенные физические и химические свойства почвы, формируя ее плодородие. С возрастом часто уменьшается количество карбонатов в почве, щелочная среда может переходить в кислую, увеличивается содержание органических веществ. Почва – это субстрат, из которого растения получают практически все необходимые им вещества.

Городскую территорию с разнообразными категориями земель необходимо рассматривать как единую целостную систему, в которой присутствуют и активно взаимодействуют все природные и антропогенные среды (вода, воздух, грунты, горные породы, растительность, животные, человек). В этой системе почва является базовой составляющей, обеспечивающей продуктивность системы, ее функционирование, устойчивость и биоразнообразие.

Почвы урбанизированных территорий являются важным фактором экологического и санитарного состояния городов.

Роль почвы в городе существенная и разнообразна. Главными экологическими функциями городской почвы являются ее пригодность для произрастания зеленых насаждений, способность сорбировать в себе загрязняющие вещества и препятствовать их проникновению в почвенно-грунтовые воды и в виде пылей в атмосферу города. Однако в крупных промышленных городах происходит значительная деградация экологических функций городских почв (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Трансформация и деградация экологических функций городских почв (Добровольский, 1997)

В городах антропогенное воздействие становится преобладающим над естественными факторами почвообразования, формируя в новых экологических условиях специфические типы почв и почвоподобных тел. Городские почвы существенно отличаются от естественных почв по морфогенетическим признакам и физико-химическим свойствам. Для них характерно нарушение привычной последовательности в расположении почвенных горизонтов; отсутствие такого важного биогеоценотического экранного слоя, как лесная подстилка; накопление строительно-бытового мусора и загрязняющих техно- и биогенных веществ; формирование специфической биоты; высокая щелочность; измененность водного и температурного режимов. При достаточной обеспеченности городских почв основными элементами питания растений лимитирующими факторами почвенного плодородия являются высокие значения pH, переуплотненность почвенной структуры, загрязнение несвойственными веществами и элементами.

Формирование городских почв происходит в процессе развития на насыпных грунтах и на культурном слое, а также вследствие изменения естественных почв.

В пределах города выделяют почвы: естественные природные; поверхностно преобразованные естественные (урбопочва); глубоко преобразованные (урбаноземы ); поверхностно гумусированные искусственно созданные почвы-грунты (урботехноземы). В табл. 2.2 приведена классификация городских почв, характерных для европейской части СНГ.

Естественные ненарушенные почвы сохраняют нормальное залегание горизонтов естественных почв, хотя их можно только условно относить к этой категории почв из-за неизбежного присутствия в них разного рода загрязняющих веществ. В городах они приурочены преимущественно к городским лесам и лесопарковым территориям, расположенным в черте города.

Группу собственно городских почв образуют антропогенные глубоко преобразованные почвы, которые подразделяются на две группы:

• физически преобразованные почвы, в которых произошла физико-механическая перестройка профиля (урбозем, культурозем, некрозем, экранозем);

• химически преобразованные почвы, в которых произошли значительные хемогенные изменения свойств и строения профиля за счет интенсивного химического загрязнения как воздушным, так и жидкостным путем (индустризем, интрузем).