Поиск

Роль почвенного покрова в жизни Земли
27.10.2015

Аккумуляция энергии

Почвенный покров, обладая способностью обеспечить потребности сухопутных растений в минеральном, водном, углекислом и азотном питании, является важнейшим условием фотосинтетической деятельности растений, аккумулирующих этим путем колоссальное количество солнечной энергии, связанной в массе растительного органического вещества.
Растительность наземных почв аккумулирует в год около 0,5*10в15 квч энергии путем фотосинтеза и создания новых масс органического вещества.
В форме топлива, пищи и кормов ежегодно расходуется на земном шаре около 7,0*10в12 квч этой энергии. Около 16,2*10в12 квч энергии используется человечеством путем сжигания ископаемых топлив, созданных также, по-видимому, растениями (уголь, торф, нефть) в прошлые геологические эпохи. Если учесть, что использование других форм энергии (энергия рек, ветра) на земном шаре невелико, а новые источники энергии (ядерная, энергия приливов, внутриземное тепло и др.) используются еще ничтожно, становится ясным, что как в настоящем, так и длительное время в будущем система почва — растение — животные в жизни человечества будет главным поставщиком трансформированной энергии Солнца.
«Процесс непосредственного преобразования кинетической энергии солнечного луча в потенциальную энергию органического вещества, пригодного для снабжения человечества кинетической энергией и пищей, до настоящего времени выполняется только живыми организмами — зелеными растениями», — подчеркивал В.Р. Вильямс, один из основоположников современного почвоведения.
He исключено, однако, что в будущем плодородие Мирового океана и фотосинтетическая деятельность растений гидросферы будут использоваться человечеством несравненно больше, чем теперь, и займут первое место среди источников покрытия потребности в продовольственных и энергетических ресурсах.
Почвенный покров и биосфера

Жизнь на Земле сосредоточена на поверхности суши и в верхних слоях озер, морей, океанов. Ho в целом область существования живого вещества распространяется на десятки, сотни и тысячи метров в глубину земной коры и океана и на 2—3 десятка километров в высоту. Область существования организмов образует биосферу Земли, которая как бы пронизывает или включает полностью или частично остальные оболочки нашей планеты. Особенно это относится к почвенному покрову, который является продуктом взаимодействия биосферы и литосферы.
Почвы представляют собой среду и условие существования сухопутной растительности, животных и микроорганизмов. Во многих отношениях почвы являются главным вместилищем живого вещества, например корней или сухопутных беспозвоночных животных, приемником продуктов метаболизма и посмертных остатков, источником водного, азотного, зольного и витаминного питания растений и многих других организмов. Почвенный покров обеспечивает потребности высших растений в питании и в создании той фитобиомассы, которая используется животными и микроорганизмами, а также человеком. Ежегодно на суше высшими растениями синтезируется около n*10в10 т сухого растительного вещества. Одновременно около 0,5% этой фитомассы полностью минерализуется. За 200—300—500 лет завершается в среднем цикл минерализации фитомассы, создаваемой ежегодно сухопутными растениями и почвой.
В пищу человек использует лишь ничтожную часть синтезируемой фитомассы — около 3,6*10в8 т в год, т. е. несколько процентов. Таким образом, на суше в пределах биосферы в системе почва — организмы (главным образом растения) существует общепланетарный циклический обмен энергией и веществом, включающий поглощение, переход в состав органического вещества и затем минерализацию соединений углерода, азота, кислорода, водорода, фосфора, серы, кальция, калия, кремния, железа, магния и др. Если считать, что зольные вещества и азот составляют в фитомассе около 5%, то в масштабе планеты на суше ежегодно вовлекается в биогенный круговорот до n*10в8 т элементов питания растений. Большая часть этого количества минеральных веществ ежегодно возвращается в почвы и воды вследствие разложения фитомассы. Как мы увидим ниже, именно этот грандиозный процесс является главной двигательной силой в почвообразовании, в создании развитого плодородия почв и в оформлении гумусовой оболочки на суше.
Почвенный покров и атмосфера

Современный состав атмосферы земного шара находится под огромным влиянием почвенного и растительного покровов. Динамика кислорода, углекислого газа, азота, водорода, паров воды — основных компонентов атмосферного воздуха на Земле — обязательно включает в себя систему растение — животные — микроорганизмы — почва. Кислород, углерод, азот, водород в разной форме и разных соотношениях участвуют в синтезе органического вещества растениями; эти соединения испытывают сложные превращения в почве, особенно под влиянием почвенной фауны и микроорганизмов.
Газовая фаза почвы находится в состоянии непрерывного обмена и взаимодействия с атмосферным воздухом, отдавая в него угольную кислоту, аммиак, окислы азота, элементарный азот, сероводород, метан, водяные пары. Почва и населяющие ее организмы непрерывно поглощают из воздуха газы и особенно интенсивно потребляют атмосферный кислород.
Современной геохимией доказано, что существование кислорода в атмосфере обязано вообще деятельности растений, а атмосферная угольная кислота многократно прошла через организмы и почву. Азот принимает активное участие в синтезе белка. История азота атмосферы, таким образом, связана с растениями, животными и почвой.
Итак, мы видим, что и химия атмосферы в значительной степени определяется почвенно-растительным покровом Земли. Конечно, Мировой океан, составляющий 70% поверхности планеты, с его организмами является еще более могучим фактором, регулирующим газовый режим атмосферы.
Почвенный покров и гидросфера

Круговорот воды на земном шаре включает как важнейшее звено и почвенную влагу. Почвенный покров суши получает атмосферную влагу и через испарение и транспирацию растениями отдает ее в атмосферу. Водные свойства почв определяют в большой степени процессы движения воды, ее сток и испарение. Поверхностный сток и грунтовые воды являются основными источниками питания рек, сбегающих с суши в моря и океаны. Ho с речной водой в моря и океаны поступают и минеральные растворы.
Речная вода содержит в среднем около 0,2—0,4 г/л минеральных соединений. Кроме солей в речной воде всегда содержатся гумусовые вещества и минеральные частицы, смытые с поверхности почвы. Количество твердых взвешенных веществ достигает в речной воде 2—5—10 г/л. Все эти минеральные и органические вещества являются продуктами выветривания и почвообразования на суше.
Таким образом, химизм рек и речных наносов непосредственно связан с химизмом почвенного покрова. Химический состав морей, океанов и их осадочных отложений связан в свою очередь с химизмом рек и через них с почвами суши.
Почвенный покров и литосфера

Жизнь и почвообразовательные процессы на Земле продолжаются миллиарды лет. За это время в земной коре сформировались мощные толщи (десятки километров) осадочных отложений морского и континентального происхождения. Эти толщи отложений содержат ценнейшие полезные ископаемые: уголь, нефть и торф, железо, марганец и алюминий, керамические глины, соли, фосфориты и т. д.
В большей или меньшей степени осадочные горные породы континентального происхождения испытали на себе прямое воздействие древнего почвенного покрова и древней растительности суши соответствующей геологической эпохи. Ho и осадочные породы морского типа, особенно в зоне мелководий, в процессе седиментации подверглись влиянию древнего подводного почвообразования. Это относится к осадочным горным породам, содержащим большое количество органического вещества, и прежде всего к каменным углям, торфам, горючим сланцам, каолиновым и монтмориллонитовым глинам, скоплениям соединений железа и алюминия (латериты, бокситы).
Итак, литосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера и почвенный покров тесно связаны между собой, находясь в непрерывном взаимодействии.
Таким образом, можно видеть, как велика роль почвенного покрова в жизни нашей планеты.