Книга: Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек

Нет почвы без живого

Нет почвы без живого

Взаимодействие почв и живых организмов — основной стержень почвообразовательного процесса, один из главных факторов развития биосферы и эволюции жизни на Земле. Посмотрим, как же влияют на почву обитающие в ней микроскопические и видимые глазом существа.

Микробное население почв давно признано мощной фабрикой по переработке поступающих в почву органических остатков и значительному изменению ее минеральной части.

Всем хорошо знакома великолепная картина осеннего листопада, покрывающего землю разноцветным ковром отжившей свой недолгий век листвы. Но что стало бы с лесами, полями и лугами, если бы весь образующийся из года в год растительный опад только накапливался, не претерпевая изменений? В этом случае поверхность Земли за короткое время оказалась бы забитой отходами жизнедеятельности организмов, и жизнь на планете в конце концов оказалась бы невозможной. Подвергая разрушению и минерализации поступающие в почву и на ее поверхность органические остатки, микроорганизмы тем самым предохраняют ландшафты от самозагрязнения и гибели.

Но этим не ограничивается работа маленьких санитаров. В ходе разрушительной деятельности микроорганизмы выступают и как строители, как поставщики ценнейшего материала, пригодного для питания многих видов живых существ. Этот материал образуется за счет разложения растительного опада под действием выделяемых микроорганизмами продуктов жизнедеятельности. В процессе этого разложения из органических остатков высвобождается или синтезируется заново ряд соединений, пригодных для построения тканей молодых, развивающихся организмов. Это аминокислоты, углеводы, различные соли и другие соединения.

Благодаря разносторонней и напряженной деятельности микроорганизмов оказывается возможным многократное участие в биологическом круговороте одних и тех же химических элементов. Многие биологи и почвоведы считают, что многократное повторное участие химических элементов в биологическом круговороте является одним из условий сохранения жизни на Земле, так как запасы доступных минеральных элементов, необходимых для осуществления функций жизни на нашей планете, небесконечны. И если бы химические элементы только потреблялись и не возвращались вновь в биологический круговорот, жизнь в конце концов могла бы прекратиться.

Существенное значение для почвообразовательного процесса имеет деятельность микроорганизмов, ее исключительный динамизм во времени и в пространстве. Особенно велики сезонные колебания активности микроорганизмов. Например, в средней полосе микроорганизмы претерпевают метаморфозы от почти полного бездействия в течение холодного времени года до чрезвычайно бурной жизни в погожие весенние дни, когда почва хорошо прогрета солнечными лучами, но еще не утратила влаги, накопившейся в ней за осень и зиму. В летнее время микроорганизмы живут непостоянно и пребывают в состоянии почти полного покоя в засушливые дни или же развивают бурную деятельность в дождливый период. Осенью во многих почвах умеренного пояса микроорганизмы бывают особенно активны. На первый взгляд это может показаться несколько странным. Но многое становится понятным, если принять во внимание, что в осеннее время почвы обогащаются свежим растительным опадом, влагой обильных дождей и еще сохраняют тепло, накопленное за лето.

Многообразны и пространственные изменения в почвенном микромире. Уже в пределах профиля одной какой-нибудь почвы мы сталкиваемся с непостоянством в расселении микроорганизмов по генетическим горизонтам. Максимум бактерий, грибов, актиномицетов приурочен к верхнему гумусовому слою и подстилке. С глубиной происходит резкое уменьшение численности микробов. Однако в некоторых микрозонах почвы, приуроченных главным образом к ходам корней, содержание микроорганизмов может быть высоким и в нижних горизонтах. Так, в выщелоченном черноземе на глубине 2,5 м было обнаружено в среднем 34 тыс. микроорганизмов, а по ходу корней деревьев на той же глубине насчитывалось более 2 млн микроорганизмов на 1 г почвы, т. е. в 60 раз больше.

Неравномерность расселения микрофлоры в пределах почвенного профиля обусловливает большую пестроту многих биохимических свойств почв и процессов, происходящих в них.

Перейдем к вопросу о связях почв с высшей растительностью, которые отличаются сложностью, разнообразием, наличием многих загадок и тайн; познание их интересно любому естествоиспытателю. Подавляющая часть растений произрастает там, где есть почвы. В своей эволюции и в расселении по Земле мир растений оказался неразрывно связанным с миром почв. Эта связь всегда была двусторонней, ибо почва и растительность непрерывно воздействуют друг на друга. Влияние растительности на почвы многопланово и зависит от ряда особенностей зеленого царства.

Одной из основных особенностей биомассы растений является ее постоянное обновление, в результате чего в почву и на ее поверхность ежегодно поступает большое количество разнообразного растительного опада. В ходе его преобразования в почве образуются биохимически активные соединения, некоторые минералы и, конечно, гумусовые кислоты — один из главных агентов почвообразовательного процесса.

Высшие растения оказывают также большое влияние на почву через свою корневую систему. Хорошо известна роль корней в формировании структуры почвы. Во многом благодаря разрыхляющей и структурообразующей деятельности корневых систем почва приобретает способность впитывать и запасать атмосферные осадки, а также экономно расходовать их на испарение. Большой положительный эффект от механического разрыхления почвы корнями связан с сильной разветвленностью корневых систем многих растений, с наличием у них многочисленных тонких корневых волосков. Например, у травянистых растений общая длина корней может достигать поразительных размеров: при сплошном покрове она составляет около 1 км, а при одиночном стоянии — до 70–80 км на растение. Высшая растительность задерживает на своей поверхности атмосферные осадки. Значительная часть этих осадков испаряется, не достигая почвы: другая часть поступает в почву, претерпев определенные изменения состава.

Растительный покров поглощает также большое количество солнечного излучения, поступающего на поверхность Земли. Особенно много поглощают тепла и влаги лесные массивы. Это обстоятельство служило основанием для критических высказываний по поводу благотворного влияния лесов на ландшафт. Однако в настоящее время преобладают сведения, говорящие о том, что лес в большинстве случаев положительно влияет на различные компоненты ландшафта. Лесные массивы уменьшают переохлаждение и перегрев воздушной оболочки, увеличивают внутренний влагооборот ландшафтов, регулируют сток талых вод, препятствуют развитию ветровой и водной эрозии. Установлено также положительное влияние многих видов древесных пород на свойства почв.

Большое значение имеют процессы взаимодействия почв и обитающих в них животных. Особенно велика почвообразующая роль беспозвоночных животных. Среди различных форм воздействия беспозвоночных на почву следует прежде всего назвать их разрыхляющую и структурообразующую деятельность. В процессе передвижения беспозвоночные, особенно дождевые черви, перемешивают огромное количество мелкозема. Так, дождевые черви могут переработать до 50-380 т/га почвы ежегодно. Муравьи способны на протяжении 8-10 лет перемешать весь почвенный слой, в котором они живут. Разрыхляющая деятельность беспозвоночных приводит к тому, что почва приобретает высокую порозность, благоприятствующую впитыванию атмосферных осадков и поступлению достаточного количества кислорода. Велика роль беспозвоночных в создании водопрочных агрономически ценных агрегатов. Питаясь растительным опадом, они обязательно заглатывают какое-то количество почвенных частиц, которые можно обнаружить в кишечнике ногохвосток, кивсяков, дождевых червей и других представителей почвенной фауны. При выбрасывании наружу почвенный мелкозем, перемешанный с переработанными растительными остатками и выделениями кишечника, приобретает агрегированность и повышенную устойчивость к разрушению. Количество экскрементов, содержащих почвенные частицы, может быть значительным. Например, у кивсяков в условиях лесных полос степной зоны оно достигает примерно 700 кг/га за один вегетационный период.

Заметное влияние оказывают беспозвоночные животные на физикохимические и химические свойства почв. Выделяемые ими экскременты не только оструктуривают почвенные частицы, но и заметно обогащают почву рыхлосвязанными гуматами, подвижными формами азота, фосфора, калия. Беспозвоночные животные могут также изменять реакцию почвы. Такая способность отмечена у муравьев, которые нейтрализуют кислую реакцию почв.

В отличие от беспозвоночных роль позвоночных животных в почвообразовании менее значительна. Но и она ощутима. Так, землерои в некоторых случаях могут выталкивать в верхние почвенные горизонты с глубины 10-200 см мелкозем, в котором железа, алюминия, кальция и других элементов содержится больше, чем их поступает с опадом растений. Кроты в лесу с дерново-подзолистыми почвами на некоторых участках ежегодно выносят с глубины 10–40 см на поверхность до 19 т/га мелкозема, малые суслики в глинистой пустыне с глубины 40-200 см выносят до 1,5 т/га мелкозема.

Итак, влияние живых организмов на жизнь почв многообразное, глубокое и постоянно действующее.