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

Необходимо обратить внимание на то, что более 90 % зоомассы экосистем суши сосредоточено в почве, так как хотя наземные животные, как правило, и превосходят по весу обитателей почвы, но они гораздо реже встречаются и потому сильно уступают по общей массе. Вообще, это не единственный случай, когда мелкие организмы в совокупности заметно превосходят по тому или иному показателю значительно более крупные. Еще Линней подсчитал, что в тропиках потомство трех мух может съесть труп лошади быстрее, чем лев.

Почва выполняет также функцию жилища и убежища для многих животных, сооружающих в ней свои подземные квартиры. Наиболее яркие представители — грызуны: обыкновенная полевка, малый и желтый суслик, сурок, хомяк и др. Норы грызунов нередко имеют сложное устройство и значительные размеры. У серого сурка они могут простираться в длину на 15–20 м и в некоторых случаях проникать вниз на глубину до 8 м. Жилища обитателей почвы не лишены комфорта. Например, бурундук устраивает себе многокомнатную уютную квартиру, где, кроме камеры для гнезда, имеются кладовые для запасов и уборные. Основное жилище зверек выстилает сухой травой, заботится о нем, ибо здесь он ночует, впадает в зимнюю спячку, выводит свое потомство. Норы и ходы грызунов могут располагаться очень густо. Так, площадь ходов, которые делают кроты в лесных почвах, порой достигает 1/3 площади лесов.

Строят жилища в почве и многие беспозвоночные. Свои гнезда сооружают здесь роющие осы. Сложные постройки делают термиты, у которых гнездо может уходить на глубину до 12 м. Используют почву в качестве жилища муравьи.

В отношении плотности застройки почва — это особое, по выражению В.В. Докучаева, царство природы, которое может не уступать современным густонаселенным городам. Очень важно знать те требования, которые предъявляют подземные жители к почве как к жилищу, для того чтобы более глубоко понять ее экологию и избежать неприятностей при ее хозяйственном освоении, В качестве примера можно указать на случаи массового размножения грызунов в антропогенно измененных ландшафтах, а именно — сусликов в Беларуси, Эти животные были выпущены в районах, где они никогда не обитали. Животные прижились, быстро размножились и вскоре стали серьезными вредителями сельского хозяйства, В результате потребовались дорогостоящие мероприятия по истреблению расплодившихся грызунов.

Нежелательные явления могут возникнуть при постройке гидротехнических сооружений. Так, затопление подземных жилищ грызунов при строительстве каналов и водохранилищ может вызвать массовые миграции зверьков.

Представляет интерес и опорная функция почвы, благодаря которой растения сохраняют вертикальное положение, противодействуя силе тяжести и ветру. Если эта функция почвы недостаточна, растения начинают испытывать трудности в закреплении своих корневых систем. Например, в районах распространения вечной мерзлоты нередко растет так называемый «пьяный лес», где многие деревья сильно наклонены, изогнуты или повалены из-за слабой связности почвенного мелкозема.

Немаловажное значение имеет и функция почвы как резерва (депо) семян и других зачатков. Изучение данной функции помогает понять некоторые на первый взгляд странные явления в жизни сухопутных организмов. Так, известно, что многие вырубки быстро зарастают, несмотря на отсутствие значительного привноса семян со стороны, причем появляются растения, казалось бы, нехарактерные для данного участка. Этот парадокс объясняется тем, что в почве существует запас семян различных растений, которые могут сохранять всхожесть десятилетиями и в случае подходящих условий активно прорастать.

Выделяется также группа функций почвы, связанных с ее химическими и биохимическими свойствами. В этой группе основной является функция почвы как источника питательных элементов и соединений, изучению которой посвящено наибольшее число работ.

Хотя часть влаги и элементов питания растения получают воздушным путем, именно почва оказывается для них главным источником пищи; Кроме воды, они получают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу, железо, марганец, медь, молибден и другие необходимые элементы питания. Поэтому знание закономерностей поглощения растениями химических элементов — важное условие разработки передовых систем земледелия, обеспечивающих высокие урожаи.

В полноценном почвенном питании растений существуют определенные ограничения. Растения не в состоянии использовать из почвы все формы питательных элементов. Основным рационом оказываются элементы, находящиеся в растворенном или обменном состоянии в виде ионов, хотя в некоторых опытах и отмечалось усвоение корнями сложных соединений: аминокислот, антибиотиков и др. Поэтому далеко не все почвы, богатые валовыми запасами питательных элементов, в состоянии полностью удовлетворить пищевые запросы растений. Преимущество оказывается на стороне почв, характеризующихся оптимальным соотношением основных их свойств: достаточным (но не избыточным) содержанием тонкодисперсной илистой фракции и гумуса, обеспечивающих поддержание необходимого фонда доступных элементов, благоприятным соотношением тепла и влаги и др.

Для успешного питания растений важное значение имеет соотношение доступных элементов в почве, поскольку поступление одного элемента в растительный организм часто зависит от концентрации другого в связи с явлениями антагонизма и синергизма ионов. Указанные явления учитываются в практике. Так, чтобы снизить в кормовых культурах содержание молибдена, который нередко накапливается в токсичных для животных количествах, в качестве удобрения можно применять соединения меди, заметно уменьшающей благодаря эффекту антагонизма доступность молибдена.

Сложность процесса почвенного питания растений оказывается одной из причин больших трудностей при получении высоких гарантированных урожаев. Прежде всего приходится решать проблему химической гармонии растений и почв, поскольку их состав очень сильно различается. Примерные подсчеты свидетельствуют о том, что концентрация растворимого азота в почвах по сравнению с культурными растениями в среднем ниже почти в 500 раз, фосфора и калия — в 20 раз, магния и кальция — в 3–4 раза. Другие элементы могут себя вести по-иному. Так, концентрация железа в почвах в 6 раз выше, чем в растениях. Необходимо постоянное регулирование в почве доступных растениям элементов питания.

Другая почвенная функция, тесно связанная с только что рассмотренной, — это функция депо элементов питания, энергии и влаги. Ее основное назначение — снабжать живые организмы элементами питания в случае израсходования наиболее легкодоступных запасов. В почвенное депо входят соединения, законсервированные в аморфных и кристаллических минералах, в скоагулированных гумусовых кислотах, а также соединения и влага глубоких горизонтов и др.

Благодаря почвенному депо живые организмы успешно существуют и в периоды, когда наблюдается перерыв в поступлении в почву влаги, тепла, удобрений, растительного опада. О больших возможностях этого депо убедительно свидетельствуют опыты на Ротамстедской опытной станции в Англии, где в течение 100 лет выращивались культуры, под которые не вносились какие-либо удобрения (выполнялись лишь правила передовой обработки почв). Урожай пшеницы составлял около 14 ц/га.

Существенной, но слабо изученной является почвенная функция стимулятора и ингибитора биохимических и других процессов. Действие данной функции связано с тем, что живые организмы выделяют в почву разнообразные продукты метаболизма: белки, аминокислоты, антибиотики, витамины и другие, активизирующие или угнетающие (ингибирующие) их жизнедеятельность.

С данной функцией нередко связаны многие важные явления в жизни биогеоценозов (экосистем суши). Примером может служить почвоутомление, когда наблюдается снижение биомассы растений, несмотря на обеспеченность почвы элементами питания и благоприятные условия климата. Причины почвоутомления различны: ухудшение водно-воздушного режима почвы из-за неправильной ее обработки, увеличение засоренности посевов сорняками и, что весьма существенно, накопление выделений растений и микроорганизмов. Нередко отмечается угнетение растительных организмов под действием корневых выделений. Самоугнетение отмечено у гваюлы, костра безостого. У древесных пород отмечалось угнетающее влияние одного вида на другой. Например, на дуб отрицательно действуют выделения сосны, осины, вяза. Возможно, однако, и положительное влияние выделений одних организмов на развитие других. Так, отмечается в основном благоприятное взаимовлияние сосны и лиственницы. Нередко имеет место и безразличное отношение растений как к собственным, так и к чужим выделениям. Так, пшеница, ячмень, кукуруза, картофель не страдают от собственных корневых выделений.