Ирина Волкова - Экологическое почвоведение

Однако анализ обратных связей в системе почва – факторы является не единственной задачей учения об экофункциях почвы, не менее важно изучение внутренней жизни и функционирования почвенных систем в их взаимодействии со всеми звеньями природных комплексов. Из постановки данной проблемы выросла вторая неотъемлемая часть учения – функции почв в наземных экосистемах (биогеоценозах). Классификация биогеоценотических функций почв разработана Е. Д. Никитиным и развивалась в работах Л. О. Карпачевского [27], С. В. Зона [26] и др.

Синтез двух частей, составляющих проблему экологических функций почв, – биоценотических и глобальных и разработка их классификации придали проблеме статус фундаментальной, а ее разработка была оценена ведущими почвоведами как создание учения об экологических функциях почвы, которое продолжает развиваться в силу комплексности и сложности задач, стоящих перед ним. Анализ взаимодействия почв с геосферами Земли и выяснение роли каждой оболочки в общем благополучии планеты показали, что почвенное звено в данном взаимодействии оказывается одним из центральных, так как появляется все больше доказательств исключительного значения почвы в нормальном функционировании приповерхностных оболочек Земли. Доказано, что без полноценного почвенного покрова было бы невозможно возникновение и существование современной биосферы. По словам В. А. Ковды, почва является ее незаменимым компонентом. По мнению ряда ученых, почва явилась местом зарождения жизни и важнейшим фактором эволюции живых организмов.

Исследования биоценотических и глобальных функций почв имеют принципиальное значение не только для развития науки о почве, но и для создания научно обоснованной системы рационального использования и охраны природных ресурсов. Учение об экологических функциях может помочь в осмыслении информации, накопленной в почвоведении и смежных науках, и в открытии новых процессов и явлений в экосистемах и геосферах.

В конце XIX в. Э. Зюсэ выдвинул тезис о существовании нескольких сфер в структуре нашей планеты: бариосфера (ядро планеты), литосфера, гидросфера, биосфера, атмосфера. В 1920-х гг. С. А. Захаров добавил к ним педосферу ( греч. pedon – почва) – почвенную оболочку.

Биосфера организована как совокупность экосистем различного масштаба, в то же время она сама является глобальной экосистемой. «Экосистема» – понятие, введенное А. Тенсли в 1935 г. В современном понимании это система, включающая живые организмы и среду их обитания. В отечественной литературе вместо термина «экосистема» чаще употребляют термин «биогеоценоз», предложенный в 1940 г. В. Н. Сукачевым. В зависимости от среды обитания организма принято следующее подразделение экосистем: биогенные (среда обитания – живой организм); органогенные (среда обитания – мертвый органический субстрат); биокосные (среда обитания – абиотический субстрат).

Педосфера является компонентом биосферы и принадлежит к особому классу природных тел – биокосных. К биокосным телам, кроме почвы, относят отложения морского дна, часть гидросферы (моря, реки, пруды озера) и нижнюю часть атмосферы. Впервые весь перечень биогеоценотических функций почвы сформулировали Г. В. Добровольский и Е. Д. Никитин (1986) [7].

Жизненное пространство

В качестве жизненного пространства почву использует огромное количество живых организмов, представляющих различные систематические группы.

Подавляющее большинство растений связано с почвой теснейшим образом: они погружены в почву корнями, которые составляют от 20–30 до 90 % фитомассы. В различных природных зонах абсолютное и относительное содержание корней в почве очень различно. Абсолютное содержание корней в тропических лесах более 1000 ц/га, в хвойных и лиственных лесах – 800–950 ц/га, в степях – 250 ц/га, в арктических тундрах – 80, в пустынях – 30 ц/га. Относительное содержание корней рассчитывается как отношение массы корней ко всей фитомассе растений, эта величина достигает максимальных величин в 70–90 % в почвах тундровой и степной зон и существенно влияет на ход почвообразовательных процессов. С помощью корней растения получают из почвы минеральное питание, процесс поглощения минеральных растворов очень сильно зависит от многих физических почвенных свойств: количества и размера почвенных капилляров, порозности, плотности, оструктуренности, гранулометрического состава, влагоемкости и др. Кроме этого, в почве проходят ранние циклы развития растений.

Микроорганизмы (бактерии, в том числе актиномицеты, грибы, водоросли, простейшие) очень активно используют почву в качестве среды обитания. Наиболее многочисленной и разнообразной группой являются бактерии. К концу ХХ в. было описано около 50 родов и 250 видов почвенных бактерий. Особое значение для почвообразования имеют истинные бактерии, актиномицеты и миксобактерии. Их численность в почве огромна и может колебаться в зависимости от условий на несколько порядков, например для бактерий эти величины изменяются в пределах 10 6– 10 10кл/г почвы. Особенность микробных сообществ почв – их очаговость или микрозональность. Несмотря на свой космополитизм, микроорганизмы сильно зависят от почвенных условий: количества и качества органического вещества, плотности, порозности, влагоемкости, механического состава. По данным Е. Н. Мишустина, численность микробного населения возрастает с севера на юг и резко увеличивается содержание бацилл и актиномицетов. В том же направлении усиливается биохимическая активность одних и тех же организмов; интенсивнее протекают в почве южных регионов мобилизационные процессы.

Из 22 существующих типов животных 10 типов имеют своих представителей в почве. Из беспозвоночных в почве живут простейшие, плоские, круглые, кольчатые черви, немертины, моллюски, тихоходки, первичнотрахейные, членистоногие. Позвоночные представлены амфибиями, рептилиями, млекопитающими [13].

Распространенность почвенных животных зависит от биологии вида. Например, почвенные формы среди немертин и полихет встречаются только в тропиках. Моллюски слабо используют почву для постоянного обитания, малочисленны в почве и плоские черви (планарии). Многочисленными обитателями почвы из беспозвоночных являются простейшие, круглые черви, кольчецы и членистоногие. Так, среди круглых червей большое значение имеют нематоды. Из кольчатых в почве широко распространены дождевые черви и энхитреиды, из членистоногих – многоножки разных отрядов. Среди паукообразных в почвах многочисленны клещи, из ракообразных – мокрицы. Подавляющая часть насекомых связана с почвой в какой-либо части своего жизненного цикла, особое значение среди почвенных животных имеют колемболы, а также личинки жуков и двукрылых.