Почва располагается на границе соприкосновения и взаимодействия трех планетарных оболочек - литосферы, атмосферы и гидросферы, поэтому, по мнению ученых-почвоведов, она формирует особую геосферу - педосферу,
или почвенный покров Земли (рис. 2).
Одновременно почва является компонентом биосферы - области распространения жизни на Земле. Такое уникальное положение почвы обуславливает ее роль в природных процессах и в жизни человека.
1. Обеспечение существования жизни на Земле.
Это главная функция почвы. Из почвы растения, а через них животные и человек получают элементы питания и воду для создания своей биомассы. В почве укореняются наземные растения, живет огромная масса почвообитающих животных и микроорганизмов. Без почвы невозможно существование на Земле природных биоценозов - сообществ живых организмов. Свойства почвы, в первую очередь ее плодородие, наряду с климатическими факторами, определяют распределение и обилие живых организмов на суше Земли.
Почва поэтому является неотъемлемым компонентом природных экосистем суши, а их структурной единицей (экосистемой низшего ранга) служат биогеоценозы. Эту роль почвы подчеркивал академик Владимир Николаевич Сукачев, впервые предложивший понятие «биогеоценоз».
2. Обеспечение постоянного круговорота веществ - вторая важная функция почвы.
На поверхности земли горные породы подвергаются выветриванию, в результате чего в почве накапливаются элементы минерального питания живых организмов. Эти элементы поглощаются из почвы растениями и через систему пищевых цепей (растения - животные - микроорганизмы) возвращаются в почву. Это составляет малый (биологический) круговорот веществ.
Из почвы элементы частично выносятся в водоемы и в конечном итоге оказываются в Мировом океане, где участвуют в формировании осадочных горных пород, которые в геологической истории Земли могут подвергнуться глубинным превращениями или опять выйти на поверхность. Так протекает большой (геологический) круговорот веществ. Следовательно, почва является связующим звеном и регулятором взаимодействия этих двух циклов веществ.
3. Обеспечение основной массы получаемой человеком пищи еще одна важная функция почвы.
Поэтому в природной среде обитания человека почве принадлежит существенная роль: она служит основным средством сельскохозяйственного производства, экономической основой существования людей.
Значение почвы как всеобщего достояния человечества подчеркивают все крупные международные декларации и соглашения (Всемирная стратегия охраны природы, Всемирная почвенная хартия, Основы мировой почвенной политики). Почва является достоянием всего человечества, поэтому мы должны ее рационально использовать и охранять. Это наш долг перед современным поколением людей и потомками.
С понятием почвы созвучно понятие земли, однако они не являются синонимами. Почва - это понятие естественно-историческое, относящееся только к природному объекту. Земля - это не только естественно-историческое, но одновременно социально-экономическое понятие, относящееся к природному ресурсу. Оно включает не только собственно почву, но и определенную часть земной поверхности, ее положение в географическом пространстве и социально-экономический потенциал.
Введение.
Почвоведение – достаточно молодая наука. Люди всегда взаимодействовали с почвой, но углубить знания и систематизировать оказалось не просто. Предметом этой науки является почва - особое царство природы, о котором еще в 1771 году профессор Московского университета М.И. Афонин на торжественном собрании университета сказал так: "Почва есть самое преизящнейшее Всевышнего существа творение". Сейчас почва рассматривается как органоминеральное природное тело, со своими особенностями и функциями…
Роль почв в природе.
Почвенный покров образует одну из геофизических оболочек Земли - педосферу. Основные геосферные функции почвы как природного тела обусловлены положением почвы на стыке живой и неживой природы. И главная из них - обеспечение жизни на Земле. Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В результате почвообразования именно в почве концентрируются жизненно необходимые организмам вода и элементы минерального питания в доступных для них формах химических соединений. Таким образом, почва - условие существования жизни, но одновременно почва - следствие жизни на Земле.
Существуют следующие общие функции почв:
· Запасание энергии т.к. почва является важнейшим условием фотосинтетической деятельности растений.
· Обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ
· Почва участвует в процессе регулирования состава атмосферы и гидросферы
· Регулирование биосферных процессов, в частности плотности и продуктивности живых организмов на земной поверхности
· Обеспечение существования жизни на земле
Но помимо этого существуют еще экологические и биосферные функции почвы, которые также необходимо знать при изучении и анализе почвенного покрова.
Экологические и биосферные функции почв.
Экологические функции почв – учение о роли и формах участия почв в функционировании и динамике различных природных и социоприродных систем.
Современные представления о экологических функциях почв позволяет преодолеть доминирующее одностороннее восприятие почвы как объекта сельскохозяйственного труда и трактовать почвенный покров Земли - педосферу как незаменимую планетарную оболочку, без которой невозможно благополучие биосферы и общества. Выделяются две основные категории почвенных экофункций: глобальные и биогеоценотические (экосистемные).
Глобальные функции подразделяются на гидросферные, атмосферные, литосферные, общебиосферные и этносферные.
В группе гидросферных функций почв обособляются: трансформация почвой поверхностных вод в грунтовые; участие почвы в формировании речного стока и влияние ее на биопродуктивность водоемов за счет приносимых почвенных соединений; работа почвы в качестве барьера, защищающего акватории от загрязнений и др. Антропогенная деятельность вызывает сильные изменения водного режима почв и водного баланса территорий. К сожалению, последствия этих изменений учитываются явно недостаточно, хотя во многих случаях они служат причиной крупных негативных явлений регионального и глобального масштаба. Среди них – нарушение естественного водообмена в геосистемах, гипертрофирование гидрологических функций почв, их переувлажнение при орошении, что сопровождается процессами вторичного засоления, опустынивания в аридных и семиаридных зонах.
Группа атмосферных функций почв включает в себя: поглощение и отражение почвой солнечной радиации; регулирование влагооборота атмосферы; поставку в воздушную оболочку твердого вещества и микроорганизмов; поглощение и удержание некоторых газов от ухода в космическое пространство; регулирование газового режима атмосферы. Например в структурном пахотном горизонте почти полное обновление воздуха может происходить каждый час. Масштабы потребления и выделения газов почвой характеризуются исключительным размахом. За 1 ч. кислорода потребляется 1000-4000 л/га, в таких же примерно количествах выделяется углекислый газ. Важным является взаимодействие почвы с подземной атмосферой, представляющее весьма важную область исследований. Значимость этого вопроса становится все более очевидной в связи с установлением значительного разнообразия проявлений подземной атмосферы и большого ее удельного веса в суммарной газовой оболочке Земли.
Работы микробиологов показали, что в почве распространена микрофлора, окисляющая углеводороды, проникающие в нее из подземной атмосферы. Причем повышенные концентрации бактерий, окисляющих пропан и гептан, были обнаружены над залежами нефти и газа. В то же время в приземном воздухе этих районов до вскрытия месторождений углеводороды отсутствовали, что свидетельствует об эффективности работы почвенного бактериального фильтра. Экологическое значение данной функции почвенных и подпочвенных микроорганизмов трудно переоценить, ведь благодаря ее действию атмосферная среда обитания высших организмов оказывается защищенной от вредного действия горючих газов. Там, где в районе промыслов уничтожается почвенный защитный бактериальный фильтр, содержание углеводородов в атмосфере достигает десятых долей, а иногда и нескольких процентов.
Таким образом, можно констатировать, что газорегуляторная функция почвы наряду с аналогичной функцией наземных биоценозов – действенный механизм поддержания почвой атмосферы в определенном режиме, сформировавшемся в ходе эволюции. Это достигается многообразием и эффективностью конкретных форм влияния почвы на атмосферу, к которым относятся: выделение многочисленных газообразных почвенных продуктов в атмосферу, биологическое и физико-химическое поглощение газов тропосферы, фиксация газов, выделяющихся из недр Земли, и др.
Литосферные функции почв включают в себя: биохимическое преобразование верхних слоев литосферы при участии почвообразовательного процесса; роль почвы как источника вещества для образования минералов, пород, полезных ископаемых; вклад почвы в защиту литосферы от чрезмерной эрозии, в обеспечение условий ее нормального развития и др.
Анализируя сущность основных литосферных функций почвы, необходимо иметь в виду, что верхняя часть каменной оболочки, граничащая с гидросферой и воздушной оболочкой, находится в особых термодинамических условиях. Поверхностные горизонты литосферы испытывают постоянное разрушающее воздействие ряда агентов. На континентах особую разрушающую силу несут с собой движущиеся воды и ветер, наиболее интенсивно воздействующие на не защищенные почвенным и растительным покровом дневные горизонты геологических пород.
В группе общебиосферных почвенных функций почва выступает как среда обитания, аккумулятор и источник вещества и энергии для организмов суши, связующее звено биологического и геологического круговоротов, планетарная мембрана, защитный барьер и условие нормального функционирования биосферы, фактор биологической эволюции.
Особый интерес представляет роль почвы как среды обитания и фактора биологической эволюции. Роль почвы как среды обитания для растений и животных проявляется, прежде всего, в том, что именно с ней связаны существование большинства видов живых организмов и образование основной массы живого вещества планеты.
Доказано (М.С. Гиляров, Д.А. Криволуцкий и др.), что без почвы оказалось бы невозможным то разнообразие наземных форм жизни, которое имеет место в настоящее время. Однако антропогенные воздействия на биосферу, приводящие к негативным изменениям в почвенной оболочке, ослабляют ее роль как благоприятной среды обитания для многих групп организмов, что с неизбежностью приводит к снижению биоразнообразия.
Значительная роль почвенного покрова в дифференциации географической оболочки и биосферы. Природные зоны отражают порядок чередования и пространственная ориентация зон определяют структуру континентальной части географической оболочки и биосферы.
Почва является фактором биологической эволюции. До сих пор оценка значимости почвы не реализована в полной мере. Анализируя почву ученые пришли к выводу о том, что почвенная оболочка промежуточная между водной и воздушной, через которую возможен постепенный переход от водного образа жизни к наземному.
Этносферные функции почв . Среди выдающихся достижений междисциплинарных направлений исследования взаимосвязей природы и общества в числе первых следует назвать географо-этнологические работы Л.Н.Гумилева, обобщенные им в монографиях «Этногенез и биосфера Земли» (1990), «Тысячелетие вокруг Каспия» (1993) и ряде других публикаций. Убедительно показав, что «разнообразие ландшафтов – вот причина этнической мозаичности антропосферы», ученый стимулировал многие науки по-новому оценить степень зависимости этносов и общества в целом от различных компонентов географической среды и биосферы в целом. Данная оценка должна коснуться и почвоведения, поскольку в прямой и опосредованной форме степень влияния почвы на этногенез весьма ощутимо. «Космические и планетарные вариации стоят на несколько порядков выше этногенезов, влияют на всю биосферу, включающую не только совокупность живых организмов, но и почвы… И хотя этносы – «капли в океане биосферы», они не могут не реагировать на ее флуктуации».
Анализ данного вопроса дает основание выделить категорию этносферных, а также социосферных функций почвы, существенно определяющих этногенез и жизнь этносферы и социосферы. Среди таких функций можно назвать: роль почвы как одного из важных факторов существования и динамики этносферы и социосферы; участие ее в формировании полезных ископаемых и энергетических ресурсов, используемых этносами Земли; почва как место для поселений, промышленных и дорожных объектов; сохранение почвой информации о развитии природной и этнокультурной среды и др.
Это незаменимый элемент земной поверхности, благодаря которому существование растительных и животных организмов (а также микроорганизмов) становится возможным.
Взаимодействие здесь двойственное: всего живого не было бы без почвы, но сама почва является результатом жизнедеятельности этих организмов. Почва составляет одну из планетарных оболочек, которую принято называть педосферой.
Почва и круговорот веществ. Благодаря специфической смеси почвенных элементов, воды, воздуха и органических компонентов происходят процессы переработки, разложения и трансформации множества химических соединений.
Благодаря этому появляется возможность осуществлять питание в первую очередь для растений, и косвенно для животных и человека.
Каково значение почвы в природе?Значение почвы в природе можно разделить в зависимости от ее функций, основные из которых следующие:
- Концентрация энергетических запасов благодаря обеспечению процессов жизнедеятельности растений и осуществлению ими фотосинтеза (а следовательно и образованию многих полезных ископаемых).
- Создание взаимодействия между малым и большим круговоротами веществ — биологическим и геологическим.
- Осуществление регулирования основных процессов в биосфере — регуляции продуктивности живых организмов и плотности их заселения на поверхности планеты.
- Участие во взаимосвязанном процессе регулировки атмосферного и гидросферного составов.
- Обеспечение нормальных процессов жизнедеятельности земных организмов.
- Экологическая роль — участие в функциональности экосистемы и как составная часть биогеоценоза.
- Важная роль в сложных механизмах функционирования и регулирования атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы и этносферы.
Значение почвы в жизни человека
Самим своим существованием почва обеспечивает возможность для жизни человеку и другим живым организмам. Почва и человек неразрывно связаны друг с другом. Не зря первыми эффективными технологиями человеческой цивилизации были земледелие и животноводство — то есть по сути, максимальные способы использования земельных ресурсов.
Энергетическая функция
Почва создает условия для жизни растений, которые преобразуют солнечную энергию методом фотосинтеза в органическую. Постепенно растения и другие органические остатки превращаются в уголь, нефть, газ, торф, тем самым создавая гигантские резервуары энергии для человеческой цивилизации.
Почва — активный участник круговорота органических и геологических компонентов. Такие важнейшие структурные элементы как азот, кислород и углерод проходят процессы преобразования с помощью почвы. Путем сложных трансформаций эти химические элементы как высвобождаются в гидросферу и атмосферу, так и становятся источником органического синтеза для растений.
Очень важно чтобы в состав почвы входили необходимые для нормального функционирования человеческого организма минеральные элементы.
Естественная регуляция популяций
Скопление растительных и животных организмов (а также человека) всегда происходит в тех областях планеты, где почвы наиболее плодородны, а климат благоприятствует жизни. И наоборот — почвы с низким плодородием снижают возможности существования на них флоры и фауны, тем самым регулируя численность определенных видов и популяций.
В социальном отношении роль почвы проявляется в том, что высокоурожайные земли становятся причиной территориальных конфликтов между странами и народами.
Почва как средство производства
Несомненно, почва является ценным средством для производства сельскохозяйственной и животноводческой продукции. Всегда следует учитывать важность сохранения экологического состояния почвы при проведении различных агротехнических работ и организации видов производств, сопряженных с выделением токсинов и сточных вод в окружающую среду.
От состояния почвы напрямую зависит будущее жизни на планете. Кроме того, грунт необходим для создания жилищ и дорог.
Защитная функция почвы
Почва не только дает жизнь, но и обезвреживает опасные для жизни человека и животных вещества. Это и вредные химические соединения, и радиоактивные вещества, и опасные бактериальные и вирусные возбудители. Все эти компоненты накапливаются в почве и постепенно утилизируются.
Однако, буферный запас прочности почвы не безграничен, и если он будет постоянно превышаться, она перестанет справляться со своими протекторными функциями.
Обычно первое, о чем мы думаем, - это о ее плодородии. Действительно, способность почв поддерживать жизнь на Земле - самое главное ее свойство. Однако только этим не ограничивается роль почвенного покрова в жизни нашей планеты.
Для биосферы почва - хранитель семян, в том числе и семян растений далекого прошлого, которые тысячи лет могут ждать благоприятных условий, чтобы взойти. Велико значение почвы и для сохранения разнообразия животных на нашей планете. В почвенном теле проживают тысячи видов различных организмов, особенно микроорганизмов и беспозвоночных. Некоторые млекопитающие, например кроты, могут жить и питаться только в почве. Следовательно, для биосферы роль почвы как генетического банка очень велика.
Для гидросферы - вод рек, озер, морей и океанов - почва тоже очень важна. Почвенный покров, как большая губка, впитывает в себя влагу дождей и талого снега, а затем потихоньку отдает ее как растениям, так и ручьям и рекам, т. е. почва выступает в роли регулятора гидрологического режима рек. Без этой способности почв в средней полосе России, например, почти каждое лето были бы засуха и обмеление рек, а каждую весну - «всемирный потоп». Однако почвенный покров регулирует не только количество воды, отдаваемое рекам и озерам, но и ее качество. Почва задерживает загрязняющие вещества, обогащает поверхностную воду минеральными солями, делая ее пригодной для питья. Попробуйте на вкус дождевую воду, а потом воду из ближайшего естественного источника - и вы почувствуете, насколько дождевая вода хуже. Вода без минеральных солей вредна для живых организмов, в том числе и для человека, потому что она растворяет и вымывает соли самого организма.
Для атмосферы почва - регулятор газов, о чем мы уже говорили выше. Кроме того, почва сильно влияет на тепловой баланс Земли. Из физики мы знаем, что черное тело тепло поглощает, а белое отражает. Значит, распаханные черноземные поля сильно впитывают солнечное тепло, а каменистые россыпи светлых кварцевых или сланцевых пород активно его отражают. Такие почвенные , как торфяные, при охлаждении удерживают тепло в почве (т. е. выполняют роль шубы), а при нагревании не дают прогреваться глубоким почвенным горизонтам (т. е. выполняют работу оболочек холодильника). Почва - это также «поставщик» пыли в атмосферу. Пыль, отражая солнечные лучи, влияет на тепловой баланс планеты. Если вдруг огромные массы почвенных частиц в результате какого-нибудь катаклизма (удара крупного метеорита, ядерной войны) поднимутся в атмосферу, то для нашей планеты может наступить долгая «зима».
Для литосферы почва - это «фабрика глин». Именно в почве плотные горные породы под воздействием атмосферы и организмов разрушаются, превращаясь в глинистые и песчаные частицы. Глины, так же как и песок, накапливаются в и в период активизации глубинных процессов Земли и формирования гор опять оказываются на поверхности в виде сланцев и песчаников. Поэтому многие плотные породы, которые мы называем горными, состоят из частичек, которые успели когда-то побывать почвой. Почва - это щит, предохраняющий поверхность от сильной эрозии. В процессе почвообразования и накопления гумуса в почве создается прочная зернистая и комковатая структура, которая мешает воде и ветру разрушать поверхность.
Почве принадлежит важная роль в природной среде обитания человека. Прежде всего, потому, что почва – основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов. Международные декларации и соглашения по проблемам природопользования – «Всемирная стратегия охраны природы», «Всемирная почвенная хартия», «Основы мировой почвенной политики» – утверждают значение почвы, как всеобщего достояния человечества, рационально использовать и охранять которое должны все люди Земли. Поэтому вопросы землепользования затрагивают комплекс сложных проблем социально-экономического характера: проблемы земельной собственности, земельного законодательства, земельного права, экономической оценки земель и другие, не менее животрепещущие...
По отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль – протекторную. Обладая способностью поглощать и удерживать в себе различные загрязняющие вещества, в том числе и радионуклиды, связывая их химическим и физическим путем, почва тем самым служит своеобразным фильтром, предотвращающим поступление этих соединений в природные воды, растения, и далее по пищевым цепям – в животные организмы и человека. Однако возможности почвы в этом отношении не безграничны, а уровень техногенного прессинга все возрастает, поэтому все чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления людей.
Здоровье человека в значительной степени определятся той средой, в которой он вынужден жить, и, как оказалось, почве в этом вопросе принадлежит немаловажная роль.
Ряд заболеваний, причины которых ранее были неизвестны, связан с определенными почвенными условиями: избытком или недостатком химических элементов, нарушением их соотношения. Наиболее широко известными примерами из этой области являются заболевания щитовидной железы (зоб и базедова болезнь), поражения зубной эмали (кариес и флюороз), но их список очень велик и продолжает расширяться. Так, имеются сведения о связи с особенностями почвенного покрова даже онкологических заболеваний. Последние исследования онкологами географического распространения рака желудка показали, что в Тунисе, Египте, Афганистане заболеваемость раком желудка значительно ниже, чем в Англии, Франции, США. Клинические исследования позволили предположить повышенный риск этого заболевания с недостаточным содержанием магния в пище (а первопричина - химический состав почв, на которых произрастают растения), а также нарушением соотношения в почвенном растворе между ионами Са, Mg, Mn. Но еще раньше, в 60-х годах прошлого столетия, эта закономерность была установлена на примере Ростовской области в совместной работе почвоведов (профессор В.В. Акимцев) и онкологов (профессор З.М.Митлин). Ими тогда была издана книга "Почвы и здоровье", давно ставшая букинистическим раритетом.
Такие заболевания по предложению А.П. Виноградова были названы эндемическими, а территории с аномальным содержанием химических элементов – эндемическими провинциями. В.В. Ковальский составил карту биогеохимических зон и провинций СССР, она представлена в качестве иллюстрации к этой главе. На ней он выделил районы распространения ряда заболеваний человека и животных, обусловленных свойствами почв и вод. Разгадка возникновения эндемических болезней позволила выработать меры нейтрализации этих явлений.
Таким образом, многие важные вопросы медицины и ветеринарии не могут быть решены без учета особенностей почвенного покрова. И в 1986 году в рамках Международного общества почвоведов была организована рабочая группа «Почвы и геомедицина». Это создало предпосылки для выделения особого раздела в почвоведении – медицинского.
Есть еще одна область деятельности человека, где учет свойств почв и почвенного покрова в целом совершенно необходим. Почвы обладают различными инженерно-геологическими свойствами. Долговечность деревянных, металлических и бетонных конструкций, фундаментов зданий и их стен, зависит от химического состава почвенно-грунтовых вод и от взаимодействия между материалами сооружений и почвой. Строительство дорог, аэродромов также опирается на научные положения почвоведения, так как свойства почв определяют долговечность покрытий и этих сооружений.
Надеюсь, мне удалось Вас убедить в исключительной важности, уникальности «самого преизящнейшего творения Всевышнего». Но современное состояние почвенного покрова нашей страны неудовлетворительное, и продолжает ухудшаться. Для преодоления дальнейшего развития деградации почв, в том числе знаменитого русского чернозема – национального достояния страны, необходимы меры по их защите, и, прежде всего, совершенствование земельного законодательства. Немаловажную роль должно сыграть и воспитание уважительного отношения к земле-почве, и начинать эту работу надо еще в школе. Мировое сообщество уже пришло к пониманию этого положения. В США разработан проект, одной из задач которого является объединение ученых, учителей школ и школьников для включения почвоведения в школьные программы. К сожалению, на родине почвоведения об этом пока не помышляют.
Но учиться никогда не поздно. И мы с Вами будем постигать азы этой науки не за партой, а прямо у себя на участке.
