Рассмотрим становление и сущность учения об экофункциях почв

Лекция 2

Часть 1

Изучение функций почв в биогеоценозах (наземных экосистемах) и геосферах, или экологических функций почв - это фундаментальная проблема почвоведения.

Понятие «функция» в общем виде определяется как: 1) явление, зависящее от другого и изменяющееся по мере изменения этого другого явления; 2) работа, производимая органом, организмом; 3) роль, значение чего-нибудь. Именно последнее значение термина функции применительно к почвам мы и примем за определение. Используется также родственное понятие – «функционирование», общий смысл которого – действовать, быть в действии. Таким образом, когда рассматриваются функции почв в экосистемах и геосферах (почвенные экологические функции), имеется в виду роль и значение почв и почвенных процессов в жизни указанных объектов, их сохранении и эволюции.

Экологические функции почвы имеют многоаспектный, динамический характер и  именно изучение разнообразия форм участия почвы в функционировании и изменении (динамике) биогеоценозов и геосфер является главным стержнем данной проблемы.

Анализ функций почв в экосистемах и биосфере позволяет поставить исследования взаимодействия почв и факторов среды в качестве особой проблемы и вести ее разработку на уровне изучения не только прямой, но и обратной связи. Исследуя общую экологическую роль почв и различные виды их влияния на литосферные, атмосферные, гидрологические, биотические и др. компоненты экосистем  и биосферы, мы тем самым изучаем ответное воздействие самой почвы на факторы почвообразования. Однако проблема экологических функций почв шире и глубже анализа обратной связи в системе почва-факторы, она включает ряд не менее важных вопросов, касающихся изучения внутренней жизни и функционирования почвенных систем в их взаимодействии со всеми звеньями природных комплексов.

В современном почвоведении выделяется несколько этапов в становлении проблемы функций почв в биосфере и экосистемах.

1. Впервые на данную проблему указал В.А. Ковда в книге «Основы учения о почвах» (1973). В ней имеется раздел «Роль почвенного покрова в жизни Земли» где выделяются небольшие подразделы, компактно характеризующие влияние почвенного покрова на атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу в целом. Хотя термин «экофункция» еще не употребляется, в них отчетливо обозначена важнейшая составная часть рассматриваемой проблемы – общие представления о роли почвенного покрова в биосфере. Эти представления развиты в других работах В.А. Ковды (1975, 1981) и суммированы им в монографии «Роль и функции почвенного покрова в биосфере Земли» (1985).

2. Роль почвенного покрова в биосфере разрабатывается также Г.В. Добровольским и соавторами.

3. В эти же годы разрабатывается другая неотъемлемая составная часть учения об экологических функциях почв – проблема функций почв в наземных экосистемах (биогеоценозах). В первой публикации по этому вопросу (Никитин, 1977) приводится классификация биогеоценотических функций почв, которая в дальнейшем развивается в работах Л.О. Карпачевского (1981), С.В. Зона (1982) и др.

4. Одновременно осуществляется синтез двух важнейших составляющих проблемы экофункций почв – теоретическое обобщение материалов, характеризующих две категории почвенных функций - биогеоценотические (экосистемные) и глобальные (биосферные) и разрабатывается классификация функций. Первые результаты данного обобщения изложены в работе «Роль почв в жизни природы» (Никитин, 1982).

Более глубокая проработка категорий почвенных функций выполнена Г.В. Добровольским и Е.Д. Никитиным в книгах «Экологические функции почвы» (1986), «Функции почв в биосфере и экосистемах» (1990), «Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы» (2000), а также в коллективных монографиях «Структурно-функциональная роль почв в биосфере» (1999) и «Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере» (2003).

Проблема функций почв в экосистемах и биосфере приобрела статус фундаментальной, ее разработка оценена  как создание учения об экологических функциях почв (Зонн, Карпачевский и др.).

 Сложность успешной разработки проблемы экологических функций почв обусловлена запоздалым развитием самой экологии и трудным, противоречивым внедрением ее идей и подходов в смежные науки. Почвоведение здесь не является исключением. Хотя термины «экология почв» и «педоэкология» в отечественном почвоведении использовались уже давно (Прасолов, 1918, 1978; Афанасьев, 1927; Герасимов, 1947; и др.), специальные работы по данному вопросу появились значительно позже. В 1963 г. вышла в свет монография В.Р. Волобуева «Экология почв» которая обострила интерес к экологическим проблемам в почвоведении, однако долгое время они не получали специального развития. Одна из причин этого заключалась в том, что правомочность понятия «экология почв», отождествляемого рядом почвоведов с учением о факторах почвообразования, стала оспариваться. Основной контраргумент состоял в том, что почва – не живой организм, а потому словосочетание «экология почв» бессмысленно. Это на первый взгляд формально допустимое возражение затормозило разработку экологических проблем в почвоведении.

В дальнейшем терминологические трудности были разрешены после введения кроме экологии почв других дополнительных понятий – «почвенной экологии» и «экологического почвоведения». Термин «экология почв» все чаще стал признаваться вполне допустимым; появились предложения рассматривать экологию почв как особый раздел почвоведения (Соколов, 1985).

Однако работы по экологическим функциям почв, проведенные в последние годы, заставляют принципиально изменить оценку их значения в жизни экосистем и геосфер. Анализ взаимодействия геосфер Земли и выяснение роли каждой оболочки в общем благополучии планеты, показали, что почвенное звено в данном взаимодействии оказывается одним из центральных, поскольку 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. Как подчеркивал В.А. Ковда, почва является незаменимым ее компонентом. Почва не только во многом определяет возможность существования биосферы, но и, по мнению ряда ученых, является местом зарождения жизни на Земле и важнейшим фактором эволюции живых организмов.

Существенна роль почвенного покрова в жизни литосферы (каменной оболочки Земли). Именно почва оказывается основным поставщиком химических соединений, преобразующих массивно-кристаллические породы в рыхлые отложения и коры выветривания, геохимические процессы в которых отличаются принципиально большей сложностью, разнообразием и мобильностью. Б.Б. Полынов указывал, что благодаря почвообразованию и выветриванию материя переходит в более активное состояние. Одним из наглядных показателей этого является резкое увеличение (в десятки тысяч раз) общей активной поверхности мелкозема почвы по сравнению с субстратом монолитной горной породы. Говоря о главных формах влияния почвенного покрова на литосферу, следует отметить, что почва участвует в биохимическом преобразовании верхних слоев каменной оболочки, является источником вещества для образования многих минералов, пород и полезных ископаемых, защищает литосферу от чрезмерной эрозии и оказывается одним из условий ее нормального развития.

Нормальное функционирование водной оболочки Земли также тесно зависит от ее взаимодействия с почвенным покровом планеты. Среди конкретных видов влияния почвы на жизнь водных масс планеты можно отметить, прежде всего, участие почвы в формировании речного стока и трансформации поверхностных вод в грунтовые. Кроме того, почвы являются фактором биопродуктивности водоемов за счет приносимых почвенных соединений, а также выполняют роль сорбционного барьера, защищающего акватории от загрязнений.

Жизнь атмосферы существенно зависит от взаимодействия с почвенным покровом, поскольку почва участвует в поглощении и отражении солнечной радиации, в регулировании влагооборота атмосферы, является источником твердого вещества и микроорганизмов, попадающих в воздушный океан, в значительной мере определяет газовый режим атмосферы, в частности поглощает некоторые газы и удерживает их от ухода в космическое пространство.

Особая роль почвы в жизни геосфер и экосистем обусловливает активизацию не только дальнейшего развития почвоведения и его экологических разделов, но и многих контактирующих с ним естественных наук. Это обусловлено несколькими причинами: 1) тесной зависимостью многих явлений природы от почвенного покрова и его функционирования, в связи с чем прогресс таких наук, как география, геология, геохимия, экология и ряд других, часто оказывается невозможным без своевременной аккумуляции знаний, накопленных при изучении почвы; 2) в почвоведении нередко возникают подходы, понятия и методы, заимствование которых родственными разделами естествознания может оказывать стимулирующее влияние на их развитие; 3) именно в почвоведении часто зарождаются некоторые общие теоретические разработки, оказывающие в дальнейшем интегрирующее воздействие одновременно на несколько естественных наук.

Ярким примером объединяющей концепции явилось учение В.В. Докучаева и его последователей о природном комплексе и законе зональности.

Часть 2

Итак, почвенные функции подразделяются на две категории - биогеоценотические (экосистемные) и глобальные (биосферные).

Мы начинаем рассматривать биогеоценотические функции почв, которые условно объединены в несколько групп по основным, контролирующим их свойствам почв: физические, химические и биохимические, физико-химические, информационные, целостные.

Таблица 1. Биогеоценотические функции почв