Алексей Целлариус - Я познаю мир. Живой мир

В основе любой экосистемы лежит необходимость синтезировать живое вещество (продукция) и необходимость его разлагать (деструкция). Кроме того, экосистеме, как и отдельному организму, желательно иметь некоторый резерв, «жировой» запас, чтобы не рассыпаться при малейшем ухудшении условий. Есть ещё одна важная работа, без которой экосистема существовать не может, – регуляция и контроль. Что интересно, каждая группа организмов участвует одновременно в нескольких процессах, и это придает системе дополнительную цельность и устойчивость. А как же с неэффективностью совмещения профессий, можете спросить Вы. Но дело–то в том', что здесь специализация идет в разных, непересекающихся плоскостях. Если вернуться к огороду, то ваше здоровое и могучее пищеварение характеризует вас как деструктора. А ваша способность сидеть при прополке грядок часами на солнцепеке и умение отличать ботву морковки от чертополоха характеризует вас как регулятора. Одно другому совершенно не противоречит.

Когда произносят слово «земля», в воображении обычно встает не наша планета, а теплый комок темного грунта, пронизанный тонкими корешками. Эта земля, почва, важнейшая часть любой наземной экосистемы. Вообще, почва, она в значительной степени «сама по себе». Её изучает особая наука – почвоведение, она рассматривается как особое природное тело, особая система. Почва состоит из частиц горных пород, воды, живых существ (в основном микроорганизмов) и сложных органических молекул – гумусных веществ. Совокупность минеральных «песчинок» и облепляющих их гумусных веществ называется гумусом. Гумус – совместный продукт жизнедеятельности живых существ и сложных химических реакций, идущих в почве.

Далеко не в каждой почве есть гумус. Гумус – «вершина» деятельности деструкторов. Если деструкторов недостаточно или их деятельность нарушена, гумус не образуется, он заменяется другими органическими составляющими почвы. Тогда вместо нормальной почвы может возникнуть, например, торф.

image l:href="#image37.png"

Строение почвы:

Ао – подстилка; А – гумусный (перегнойный) горизонт; В – горизонт вмывания; С – материнская порода

Все элементы почвы тесно связаны, то есть почва может рассматриваться как особая экосистема, точнее – особый тип экосистем. Эта экосистема, вероятно, древнейшая экосистема Земли. Принято считать, что жизнь возникла в океане. Но очень может быть, что колыбелью жизни были грунтовые растворы, насыщенные минеральными веществами и органическими продуктами вулканических извержений. И уже оттуда, из грунта, первые формы жизни проникли в океаны. Так или иначе, но почвы (или, по крайней мере, палеопочвы) возникли почти одновременно с возникновением жизни.

Да, многоклеточные организмы появились, скорее всего, на теплом мелководье. Но когда первые растения и животные начали завоевывать сушу, они столкнулись не с мертвой пустыней, а с этим необыкновенным природным телом – почвой.

Современные наземные экосистемы – это сложные конструкции, их разные этажи имеют разный возраст, и всё это здание покоится на фундаменте невообразимой древности – почве. Конечно, не надо думать, что соседний сосновый бор растет на почве, образовавшейся четыре миллиарда лет назад. В каждом конкретном месте почва зарождается, развивается, живет и, рано или поздно, умирает (или перерождается). И современные почвы уже совсем не те палеопочвы, что возникли на Земле вскоре после формирования твердой земной коры. Хотя бы потому, что надстройка верхних этажей включала перестройку нижних. Но это совершенно не мешает почве сохранять древние черты. Так, в основе навороченного «мерседеса» явственно проглядывает конструкция древней повозки – четыре колеса на двух осях и лежащий на них кузов. И, кстати, древнее далеко не всегда значит примитивное. Иногда наоборот, это значит доведенное до совершенства и прошедшее проверку временем.

При смешивании гумусовых веществ с минеральными компонентами почвы образуется гумус – сложная система органических веществ и минеральных частиц. Именно гумус придает почвам темную окраску. Состав и свойства гумуса зависят от химического состава минеральной части почвы, от температуры, от наличия в почве воды и кислорода, от того, какие организмы–гумификаторы могут жить, и живут, в таких условиях. Зависят свойства гумуса и от того, какие мертвые вещества поступают в почву. Гумификация хвои дает совершенно другой результат, чем гумификация луговых трав или дубовой листвы. Кстати, имейте в виду, что почва – это не только «земля». Подстилка – слой отмерших стеблей и листьев – это тоже часть почвы, её верхний горизонт.

Гумус – удивительная субстанция. Гуминовые кислоты – это на самом деле не какие–то определенные органические кислоты, а сложные полимеры, с кольцевыми участками, боковыми цепями, с непостоянным составом и структурой, которые имеют кислую реакцию. Гумусовые вещества «облепляют» и склеивают минеральные частицы, придавая почве комковатую структуру. Некоторые виды гуминовых кислот растворяют минеральные частицы. Огромные сложные молекулы гумусовых веществ удерживают на своей поверхности молекулы воды, сохраняя определенную влажность почвы. Но самое интересное другое. Гумус захватывает из почвенного раствора и удерживает разнообразные вещества. В частности, захватываются и удерживаются гумусом искусственные минеральные удобрения. Если концентрация каких–либо веществ в почвенном растворе увеличивается, гумус активно их захватывает, снижая насыщенность раствора. Если концентрация уменьшается – гумус отдает захваченные запасы, восстанавливая её. Это называется буферными свойствами почвы. И чем больше в почве гумуса, тем больший запас необходимым растениям и микроорганизмам веществ он удерживает, тем больше плодородие почвы и тем труднее такую почву истощить и погубить. Но трудно – не значит невозможно. Сельские хозяева многих стран и народов губят почвы последовательно и весьма успешно. Мало кому приходит в голову, что почва – в сельском хозяйстве такое же средство производства, как станки, доменные печи или бетономешалки в промышленности. Разница лишь в том, что почвы даются каждому народу Богом или судьбой только один раз, и, будучи уничтоженными, восстанавливаются столетиями. Или не восстанавливаются вообще.

Хотя запасы многих веществ абиотической среды кажутся неисчерпаемыми, существует множество элементов, необходимых для жизни, но присутствующих и экосистеме в весьма ограниченном количестве, в частности микроэлементы. Очень часто именно эти элементы ограничивают массу живого вещества в экосистеме. Тепла, влаги, питательных веществ может быть я изобилии. Но если не хватает, скажем, йода, масса биоты рано или поздно придет в соответствие с доступным количеством именно этого элемента.