Евгений Никитин - Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

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.

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. км 3в 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 Н 2O 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 Н 2O, 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.