CC BY
395
г л
УДК 631.4
ПЕДОСФЕРА - ОБОЛОЧКА ЖИЗНИ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ
Г.В. Добровольский
Факультет почвоведения Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова,
г. Москва, эл. почта: matekina@rambler.ru
Статья поступила в редакцию 23.04.09; принята к печати 08.07.09
Педосфера или почвенный покров является оболочкой Земли, как и литосфера, гидросфера, атмосфера. Педосфера состоит из очень большого числа самых разнообразных типов и видов почв. Распространение почв на Земле имеет закономерный зонально-региональный характер и определяется влиянием биоклиматических и геологических условий почвообразования. Структура педосферы изображается на почвенных картах. Почвы являются полифункциональными природными системами, выполняющими незаменимую экологическую роль в биосфере и жизни человека. Среди разнообразных физических, химических, биологических и информационных функций почв особенно важное значение имеют следующие: 1) формирование уникальной среды обитания самых разнообразных видов живых существ; 2) обеспечение связи биологического и геологического круговоротов веществ и энергии на земной суше; 3) обеспечение биологической продуктивности природных и антропогенных биоценозов. Плодородие почв на сельскохозяйственных землях - основной фактор производства продуктов питания человека. С педосферой, тончайшей поверхностной оболочки земной суши, связана почти вся масса и энергия живого вещества планеты Земля. Современное расширение процессов эрозии, загрязнения и других видов деградации почв нарушает нормальное функционирование педосферы и способствует возрастанию угрозы глобального биосферно-экологического кризиса.
Ключевые слова: педосфера, почвоведение, почвы
Pedosphere as a life envelope for the planet Earth
G. V. Dobrovolskiy
Soil Faculty of M. V. Lomonosov University, Moscow, e-mail: matekina@rambler.ru
Pedosphere, or soil cover, is an envelope of the Earth, which in many respects is analogous to other Earth envelopes, i.e., lithosphere, hydrosphere, and atmosphere. Pedosphere comprises an enormous variety of soil types and species. The spatial distribution of various soils follows certain zonal and regional patterns and is controlled by bioclimatic and lithologic environments. The structure of pedosphere is displayed in soil maps. Soil is a polyfunctional natural system of profound ecological importance for biosphere and for humanity. Among diverse physical, chemical, biological, and informative functions of soils, the following are believed to be the most significant: (1) providing of a unique habitat for a great variety of living beings; (2) providing of an interlink between the biological and geological cycles of substances and energy in the terrestrial ecosystems; (3) being a factor of the biological productivity of natural and anthropogenic biocenoses. The fundamental specific feature of pedosphere is that the bulk of living matter and energy of Earth is concentrated within this thin envelope at Earth surface. The present-day expansion of soil erosion and contamination and of other modes of soil degradation impair the proper functioning of pedosphere and thus contributes to the global environmental crisis.
Keywords: pedosphere, soil science, soils
Впервые ясное представление о почвенном покрове Земли как особой ее поверхностной оболочке, одевающей всю земную сушу в виде разных почвенных зон, сформулировал основатель генетического почвоведения профессор С.-Петербургского университета В.В. Докучаев (1846 - 1903).
В своей знаменитой работе 1899 г. «К учению о зонах природы» (см. [23] В. В. Докучаев писал:»...весь земной шар одет разноцветными почвенными лентами, окраска которых, параллельно увеличению тепла и света от полюсов к экватору .постепенно делается интенсивнее и ярче, начиная от белоземов (подзолы) на севере, переходя в серые земли, черноземы и каштановые почвы в умеренно теплых широтах и кончая желтоземами и карминно-
красными латеритами (красноземы) в субтропических и экваториальных широтах»
Своим взглядам о зональном характере строении почвенного покрова Земли Докучаев дал и картографическое выражение, создав в 1899 г. первую в истории науки картосхему почвенного покрова Земли под названием «Почвенные зоны северного полушария» [см. 24]. Она демонстрировалась и вызывала большой интерес на Всемирной выставке 1900 г. в Париже (рис. 2).
человека, так и всей остальной организованной природы. Этот новый член, уже по своей физической структуре совершенно отличный и от плотной литосферы, и от жидкой и газообразной гидро- и атмосферы, может быть назван по аналогии со всеми ими, педосферой, а отрасль общей науки о земле, изучающая его - педологией [51, Часть 2, С.244]
Термин «педосфера» в переводе с греческого языка буквально означает «почвенная сфера» (л8§ov - почва, сфоара - сфера).
Понятие о педосфере как синониме почвенного покрова земного шара приводит в своем «курсе почвоведения» 1927 г. профессор С.А. Захаров. «Почвенный покров земного шара, или педосфера, представляет тонкую оболочку облекающую литосферу, или «твердь земную», на границе соприкосновения последней с воздушной оболочкой, или атмосферой, водной оболочкой - гидросферой - и биосферой, в которой сосредоточена жизнь земных организмов» [27].
Это определение педосферы С.А. Захаров сопровождает схематическим рисунком, показывающим место педосферы среди других природных сфер (Рис. 4).
Рис. 2. Почвенные зоны Северного полушария по В. В. Докучаеву (1889) [22]. 1) бореальная (арктическая); 2) лесная; 3) черноземная степная; 4) аэральная (а - каменистая, б - песчаная, в - солончаковая, г -лессовая); 5) латеритная; 6) аллювиальная; 7) горные цепи; 8) облесенные территории.
Понятие о почвенном покрове Земли, как одной из ее геосфер - «педосфере», предложил в 1905 г. профессор А.А. Ярилов (1868-1948) в своей монографии «Педология как самостоятельная естественно-научная дисциплина о земле» [51, Часть 1, с. 480].
Рис. 4. Взаимоотношение сфер природы и положение почв (педосферы) среди других природных тел по С. А. Захарову (1927) [27].
В.И. Вернадский (1863 - 1945) использует в 1936 г. термин педосфера как понятие о тонком слое почв среди других геосфер при обсуждении их химического состава (см. [6, Т. 5, С. 176]. В настоящее время термин «педосфера» все шире используется в специальной научной и учебной литературе, начинает входить и в энциклопедические издания [11].
Рис. 3. Арсений Арсеньевич Ярилов (1868-1948)
Обсуждая вопрос о строении нашей планеты, А.А. Ярилов писал: «Число периферических «членов» нашей планеты, число «царств земли» должно быть пополнено еще одним и притом важнейшим из всех, - как с точки зрения
Рис. 5. Владимир Иванович Вернадский (1863 - 1945)
В отличие от других геосфер, обладающих большой мощностью (толщиной), измеряемой десятками и сотнями километров, педосфера представляет собой тончайшую оболочку, буквально пленку на поверхности земной суши толщиной всего один-два метра. Поэтому педосфе-ру образно называют кожей Земли ^еоёегта). Несмотря на эту ничтожную толщину, педосфера играет незаменимую экологическую роль в функционировании биосферы, а следовательно и в жизни человека.
Педосфера, т.е. почвенный покров Земли, состоит из огромного числа самых разнообразных почв. Впервые понятие о почвах как особых природных телах ввел в науку выдающийся русский ученый-естествоиспытатель В.В. Докучаев. В своей знаменитой книге 1883 г. «Русский чернозем» (см. [21]) он предложил понимать под почвами «вполне самостоятельные естественно-исторические тела, которые являются результатом чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительных и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности, наконец, возраста страны». Это определение послужило в дальнейшем теоретической основой новой естественно-исторической науки - генетического почвоведения.
Вследствие разнообразия природных условий на пространствах земных континентов разнообразны и почвы, слагающие их почвенный покров. Согласно национальным и международным классификациям, в мире насчитываются сотни типов и многие тысячи видов и разновидностей почв, различающихся по их строению, физическим и химическим свойствам, гидротермическим режимам, составу и жизнедеятельности обитающих в почве животных и микроорганизмов (см. Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов, 2007 [35]).
Географическое разнообразие почв получает отражение на разномасштабных почвенных картах, которые составляются как на небольшие участки земли, так и на территории целых стран, континентов и всего Мира. Первая мировая почвенная карта, была составлена В.В. Докучаевым в 1899 г. в виде схемы, содержала всего пять природных почвенных зон и была действительно картографической схемой. Однако ее научной значение очень велико, т.к. впервые в истории естествознания было показано, что распространение разных почв на планете Земля не случайно и хаотично, а имеет вполне закономерный характер. Эта карта-схема наглядно отразила открытый Докучаевым мировой закон зональности почв и положила начало новой науки - географии почв [22, 23).
Дальнейшее развитие географии и картографии почв открывало все большее разнообразие почв и показывало насколько более сложной является структура почвенного покрова Земли в сравнении с первоначальными представлениями, отраженными на первых почвенных картах начала ХХ века.
Среди современных мировых почвенных карт особое место занимает Почвенная карта мира ФАО-ЮНЕСКО [47]. Это первая в истории мировой картографии почвенная карта, составленная на основе международного сотрудничества ученых многих стран. Ее составление заняло почти 20 лет (1961-1978 гг.). Она опубликована на 19 листах в масштабе 1:5000000 и сопровождается пояснительными текстами в нескольких томах.
На основе этой карты в 1982 г. была дана оценка почвенных ресурсов Земли. Современные знания о географическом разнообразии почв и структурах почвенного покрова дают основание рассматривать почвенный покров Зем-
ли, ее педосферу, как сложную природную систему, обладающую структурно соподчиненным типом строения, сложившимся в результате длительной истории развития и взаимодействия эндогенных и экзогенных, биологических и геологических факторов на поверхности земной суши. Педосфера включает такие крупные почвенно-географические структуры как почвенно-географические пояса, секторы и области, почвенные зоны и провинции, округа и районы. Выявлено также наличие крупных почвенно-геохимических «формаций» и «полей», отражающих закономерности биогеохимических процессов на пространствах земных континентов [10, 16, 29, 43].
В ХХ веке основное внимание почвоведов было направлено на изучение генезиса, свойств, систематического и географического разнообразия почв, а также на повышение плодородия почв в условиях сельскохозяйственного производства. Несравненно меньше внимания уделялось влиянию почв и почвенного покрова на состояние атмосферного воздуха, поверхностные и грунтовые воды на здоровье человека и биосферы в целом.
А между тем, на рубеже ХХ и ХХ1 веков человечество впервые столкнулось с глобальной угрозой экологического кризиса, вызванного неконтролируемым использованием природных ресурсов, обострилась необходимость контроля за использованием природных ресурсов, усилением природоохранных мероприятий, борьбы с опустыниванием и деградацией почв.
В почвоведении это послужило стимулом для анализа и оценки экологической роли почв в биосфере и жизни человека. Почвы все в большей мере стали изучаться не только с генетической и агрономической точек зрения, но и как сложные полифункциональные природные системы, оказывающие воздействие на другие экосистемы и биосферу, включая экологические условия жизни человека [20, 31].
В Московском университете имени М.В. Ломоносова в 2001 г. состоялся большой международный симпозиум «Функции почв в биосферно-геосферных системах» [49]. В 2003 г. вышла в свет обстоятельная монография «Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере» [46], в которой разносторонне рассмотрены место и роль почвы в биосфере. Все более важное значение приобретало учение об экологических функциях почв. На его основе сформировалось функционально-экологическое направление в современном почвоведении (Резолюция Ш съезда Докучаевского общества почвоведов [41]).
Под экологическими функциями почв понимаются такие их свойства, которые определяют роль и значение почв в природе и жизни человека.
Многочисленные функции почв в наземных экосистемах подразделяются на физические, химические, физико-химические, биологические, регуляторно-информационные и др. (табл. 1) Все они обусловлены соответствующими свойствами, процессами и режимами.
Физические функции почв осуществляются в том, что почвы воспринимают, аккумулируют и частично передают атмосферную влагу в грунтовые воды, регулируют газообмен почвы с атмосферой, образуют для почвенной биоты защитные ниши жизни от воздействия внешних факторов, сохраняют семена и эмбрионы растений и животных, служат механической опорой корневых систем и надземных ярусов растений.
Разнообразны химические и физико-химические функции почв. К ним относятся адсорбция и аккумуляция разных жизненно необходимых для почвенной биоты и рас-
тений биофильных химических элементов, ферментов; синтез органических и минеральных веществ, в том числе деструкция и минерализация отмерших остатков расти- почвенного гумуса и вторичных минеральных и органно-тельных и животных организмов и тем самым возвраще- минеральных новообразований. ние биофильных элементов в новые циклы жизни; ре-
Таблица 1.
Экосистемные функции почв
Физические Химические и физико-химические Биологические Информационные
Жизненное пространство Аккумуляция биофильных элементов, ферментов, биохимической энергии Среда обитания организмов Регуляция структуры экосистем
Механическая опора Связующее звено биологического и геологического круговоротов веществ. Сигнализация изменений состояния экосистем
Аккумуляция влаги Сорбция веществ, микроорганизмов Биологическая продуктивность ( плодородие) Запись и хранение показателей истории экосистем ( почва-память)
Защитная экологическая ниша Деструкция и минерализация органических остатков
Депо семян, эмбрионов, цист Ресинтез органических и минеральных веществ
Еще в 1913 г. В.И. Вернадский писал в статье «К вопросу о химическом составе почв» (см. [5]): «С каждым годом значение биохимических процессов в почвах становится для нас все яснее и они выступают все ярче на первое место в их химической истории. И вместе с тем, все яснее становится нам значение почвы в биосфере - не только как субстрата, на котором живет растительный и животный мир, но и как области биосферы, где наиболее интенсивно идут разнообразные химические реакции, связанные с живым веществом».
Важнейшее значение имеют такие общие биологические функции почв, как уникальность их в качестве среды обитания самых разнообразных живых существ, как связующего звена биологического и геологического круговорота веществ в наземных биогеоценозах, как их биологическая продуктивность, а в агробиоценозах - плодородие. Эти биологические функции почв требуют более обстоятельного рассмотрения.
Уникальность почвы как среды обитания жизни проявляется в том, что в почве и на почве живет 92% от числа всех известных на Земле видов растений и животных [52]. В одном грамме почвы может находиться до нескольких миллиардов бактерий, сотни метров грибных гифов, сотни тысяч одноклеточных простейших животных, и многие тысячи метров тонких корней и корневых волосков растений.
Такое обилие и разнообразие форм жизни в почве обусловлено тем, что она (почва) представляет собой трехфазную природную систему - состоит из твердой, жидкой и газовой фазы, содержит как минеральные, так и органические вещества, пригодные для питания как автотроф-ных, так и гетеротрофных организмов. С каждым типом и видом почв связаны определенные и только им свойственные виды сообществ растений и животных (биоценозов). Выдающийся отечественный ученый биолог М.С. Гиляров образно называл почву «...основным хранилищем генетического разнообразия жизни на нашей планете и экологическим щитом биосферы» [9].
Становится все более ясным, что сохранять биологическое разнообразие на Земле невозможно без сохранения разнообразия почв, без борьбы с деградацией и с эрозией почв.
Не менее важна вторая общебиологическая функция почв как связующего звена большого геологического и
малого биологического круговоротов веществ на Земле. Именно в почвах совершается двусторонний процесс деструкции органических и минеральных веществ, синтезированных растениями и животными, в тоже время - возвращение содержавшихся в них химических элементов вновь в состав живого вещества, в новые циклы жизни. О грандиозности этого процесса можно судить по колоссальной массе веществ, удерживаемых в почвенно-растительном покрове Земли от выноса в океан. Общая масса вовлекаемых в круговорот зольных элементов существенно превышает их величину в речном суммарном годовом ионном стоке в океан [14].
Очень интересным примером вовлечения элементов в биологический круговорот и удержания биофильных элементов в нем от выноса в океан может служить «геохимическая судьба» калия и натрия. Оба элемента содержатся в первичных массивно-кристаллических породах примерно в равных количествах (около 2,5 %), а в океанической воде, куда поступает весь ионный сток с суши, содержание калия в 25 раз меньше, чем натрия. Это явление объясняется не только более прочной фиксацией калия кристаллической решеткой глинистых минералов почв и осадочных пород, но, главным образом, «удержанием» калия как биофильного элемента в малом биологическом круговороте элементов между почвой и растительным покровом суши [45].
На аккумуляцию биофильных элементов в почвах обратили внимание академики В.И. Вернадский и А.Е. Ферсман. А.Е. Ферсман, сопоставляя кларки среднего содержания химических элементов в разных природных телах, в своей «Геохимии» писал: «Почвы и кларки живого вещества очень близки и мы должны признать, что средний состав живого вещества следует в меньшей степени кларкам атмосферы и гидросферы, и ближе всего и непосредственно следует кларкам почвенного покрова, который в сущности и предопределяет состав организмов» [48].
Близость геохимических связей почв с растительным покровом, почвенной биотой проявляется в зонально -региональных закономерностях и разнообразии типов биологического круговорота химических элементов на земной поверхности [1]. Изучение геохимических связей почв, их биологической продуктивности с жизнью человека имеет прямое отношение к здравоохранению и медицинской географии. Потребляя растительную и животную
продукцию, выращенную на почвах, человек включается в те «пищевые цепи», которые связывают его с химическим составом почв, выращиваемых на них растений и травоядных животных.
Давно было замечено, что существует прямая связь между спецификой химического состава почв в некоторых регионах и наличием в них эндемических болезней человека и животных. В бассейне реки Уров в Забайкалье была отмечена болезнь суставов и вообще костной ткани, получившая название «уровской». Она обусловлена необычным соотношением кальция, стронция и кремния в почвах, водах, растительных и животных продуктах. На отгонных пастбищах Дагестана наблюдалось проявление митоза (болезни мышц) у овец, как следствие избытка бора в почвах и кормах. Всем известна болезнь щитовидной железы из-за недостатка иода в кислых подзолистых почвах вну-триконтинентальных районов.
Почвенно-географические районы с явной спецификой химического состава почв и связанными с ними местными болезнями академик А.П. Виноградов называл «биогеохимическими провинциями» [7].
Все большую угрозу здоровью человека представляет возрастающее загрязнение почв отходами и выбросами промышленного производства, добычи нефти и газа, цветной металлургии, использования наземного и воздушного транспорта, применения химикатов в сельском хозяйстве и др.
Преодоление токсического загрязнения почв значительно сложнее, чем загрязнение воды и воздуха, т.к. почва обладает большой поглотительной способностью и прочно удерживает токсиканты в своем составе. Она не обладает способностью их рассеивать, как это имеет место в воздушной и водной средах.
Большой вред здоровью человека и всему живому наносит радиоактивное загрязнение почв [12].
Все расширяющееся распространение техногенного загрязнения почв и связанного с ним нарушения экологических функций почв и связанного с ним нарушения экологических функций почв требует организации почвенного мониторинга и последовательных действий по рекультивации загрязненных почв, особенно в районах плотного населения. Почва и здоровье человека - эта тема приобретает все большую актуальность среди современных проблем здравоохранения и природопользования [50].
Третьей важнейшей и наиболее широко известной общебиологической и экологической функцией почв является почвенное плодородие или, в более широком смысле, биологическая продуктивность почв. Несмотря на ничтожно малую толщину почвенного покрова Земли, представляющего собой буквально тончайшую пленку на ее поверхности, именно эта пленка является самой биологически продуктивной частью биосферы. Биомасса суши неразрывно связанная с ее почвенным покровом, составляет 99,8% всей биомассы Земли. Ежегодная биологическая продуктивность наземных растительных сообществ в три раза больше таковой мирового океана, несмотря на значительно меньшую площадь почвенного покрова в сравнении с мировым океаном, не говоря уже об общем объеме его водной толщи [1].
Объем пищевых продуктов (по весу), добываемых человеком на суше, составляет, по разным данным, 1,3 млрд. тонн, а в океане - всего 0,017 млрд. тонн. Продукты питания, полученные человеком в результате сельскохозяйственного использования плодородия почв, составляют 98,5% всех продуктов питания и, в том числе, 87% белкового [1, 2].
Только этих данных достаточно, чтобы показать, какую экологическую ценность для жизни людей, да и всего живого на земле представляет функция плодородия почв, функция их биологической продуктивности.
Все больший интерес у почвоведов, археологов, историков вызывают информационные функции почв. Они представлены не только гидротермическим регулятор-ным воздействием на весь ритм жизни растений, почвенных животных и микроорганизмов, но и особой способностью почв «записывать и запоминать» историю своего генезиса, историю тех изменений природных и антропогенных условий, в которых почва формировалась. Эти «следы прошлого» сохраняются в реликтовых гумусовых горизонтах, карбонатных, гипсовых, железистых новообразованиях, солевых горизонтах, особых морфологических структурах, предметах археологии, попавших в почву в прошлые времена [36].
Под степными курганами, в грунтовых толщах древних городищ и поселений, в лессах и других осадочных породах сохранились древние почвы, по которым можно судить о природной обстановке тех времен, когда они формировались [13]. По предложению известных почвоведов И.А. Соколова и В.О. Таргульяна способность почв запоминать прошлое получило специальное научное понятие и название - «почва-память» [33, 44].
Не только упомянутые, но и другие функции почв, осуществляемые в биогеоценозах, имеют важное значение для сохранения, жизни и эволюции природных и антропогенных сообществ растений и животных, для жизни и хозяйственной деятельности человека.
Грандиозны биосферно-экологические функции почвенного покрова Земли, ее педосферы, воздействующие на атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу и жизнь человека (Таблица 2).
В последние годы почвоведами и почвенными микробиологами установлено, что «дыхание почвы» вследствие происходящих в ней биохимических и физических процессов выделяет в приземные слои атмосферы огромную массу диоксида углерода, существенно превышающую суммарный объем его антропогенных выбросов. Следует однако заметить, что обширный таежно-лесной пояс России поглощает в процессе фотосинтеза значительно больший объем диоксида углерода по сравнению с поступлением его в атмосферу в результате дыхания почвы и выбросов промышленности. [26, 33].
Известно, что источником грунтовых вод являются фильтрующиеся через почвенный покров атмосферные осадки. При этом они вступают в химические реакции с почвой, что и отражается на химическом составе почвенно-грунтовых вод. Поэтому не удивительно, что географические закономерности разнообразия состава и режима грунтовых вод очень близки к таковым и для почвенного покрова.
В своей статье «Живое вещество в химии моря» В.И. Вернадский писал: «Мы обычно не учитываем и не представляем себе то огромное значение, которое имеет в жизни и химических реакциях океана почвенный покров нашей суши. Почва и морская вода химически и генетически тесно связаны» Эту же мысль он изложил в своей «Биосфере»: «Реки несут свои воды в море, и состав морской воды в его солевой части в конце концов и главным образом обусловлены ими, т.е. обусловлен химической работой почвы - ее столь еще мало нам известным биогеоценозом» (см. [6]).
Не менее существенное влияние оказывают почвенные процессы на верхние слои литосферы Земли. Континен-
Таблица 2
Глобальные функции почвенного покрова
Взаимосвязанные с атмосферой
Взаимосвязанные с гидросферой
Взаимосвязанные с литосферой
Взаимосвязанные с биосферой
Взаимосвязанные с историей и современной цивилизацией
Поглощение и отражение солнечной энергии.
Регулирование влагооборота атмосферы
Регулирование газового состава и режима атмосферы.
Источник твердого
вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу.
Трансформация атмосферных и поверхностных вод в грунтовые и подземные воды.
Регулирование и формирование состава и режима поверхностных вод и речного стока.
Фактор биологической продуктивности рек и водоемов.
Биохимический барьер на пути миграции веществ с суши в гидросферу.
Биохимические и биофизические преобразования верхних слоев литосферы (коры ее выветривания).
Источник веществ для формирования педогенных минералов,
осадочных пород и полезных ископаемых.
Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие слои литосферы.
Защита верхних слоев литосферы от эрозии и денудации.
Основная среда обитания организмов суши Земли.
Аккумуляция энергии и биофильных элементов.
Связующее звено биологического и геологического круговорота веществ.
Фактор биологического разнообразия и эволюции организмов.
Фактор устойчивости функционирования биосферы.
Влияние разнообразия почв на историю освоения земельных ресурсов мира.
Современное состояние почвенного покрова Земли (педосферы).
Сохранение почвенного покрова Земли ( педосферы) как основы жизни человечества.
тальные коры выветривания рассматриваются ныне в почвоведении не только как материнские породы почв, но и как результат почвообразовательных процессов, как результат воздействия их на поверхностные слои литосферы [15, 38, 39].
Почвенный покров Земли (педосфера) как глобальная природная система взаимосвязана своими функциями с историей и современной жизнью человечества.
Эти связи исключительно разнообразны и начали проявляться еще на заре жизни древнего человека. Но вполне четко они сказались во времена зарождения земледелия и особенно формирования древних земледельческих цивилизаций. Не случайно, а именно в связи с плодородием почв наиболее ранние цивилизации возникали на аллювиальных почвах в долинах крупных рек южных стран
- Нила, Египта, Тигра и Евфрата в Месопотамии, Ганга -Индии, Янцзы и Хуанхе в Китае, Аму-Дарьи и Сыр-Дарьи
- в Средней Азии и др. [28, 34]. На территории Русской равнины развитие земледелия было связано с высокопло-
дородными черноземами. По мнению выдающегося ученого биолога и географа Н.И. Вавилова, ранними очагами земледелия и растениеводства были горные страны тропического и субтропического поясов Земли [3]. В дальнейшем, по мере роста населения и переселения народов, земледелие все шире распространялось по земной суше. Осваивались менее плодородные почвы умеренных и даже северных широт, требовавших все большего труда, опыта и знаний земледельцев. Быстрая и неконтролируемая распашка огромных пространств Земли все чаще сопровождалась процессами водной и ветровой эрозии почв, заболачивания и засоления земель. Во второй половине XIX и особенно ХХ веке эти процессы достигли глобальных размеров и стали осязаемо влиять на состояние биосферы и жизнь людей во многих странах.
Обеспокоенность состоянием окружающей среды заставила ряд международных организаций провести в 8090-х годах ХХ века анализ состояния почв и земельных ре-
Таблица 3
Возможности использования почв в мировом земледелии
Фактор возможности Площадь земель
миллионы гектар % общей площади суши
Ледниковые покровы Очень холодные земли Очень сухие земли Очень крутые склоны Очень маломощные почвы Очень влажные почвы 1440 2235 2533 2682 1341 596 745 11622 10 15 17 18 9 4
Очень бедные почвы ИТОГО непригодные земли 5 78
Малопродуктивные почвы Умеренно продуктивные почвы Высокопродуктивные почвы ИТОГО: пахотнопригодные земли 1937 894 447 3278 13 6 3 22
Общая площадь суши Земли 14900 100
сурсов мира. Оказалось, что площадь пахотно-пригодных земель на планете Земля составляет 3 млрд. 278 млн. гектаров или 22% всей площади суши. При этом высоко- и среднепродуктивные почвы (полностью уже распахан-
ные) составляют всего 9% площади земной суши (Таблица 3). Остальные земли по климатическим, геологическим и орографическим условиям не пригодны для земледелия ( Таблица 3).
Современная мировая пашня занимает около 1,5 млрд. гектар. Остающиеся нераспаханные земли представлены почвами малопригодными и требующими больших затрат на их освоение - это красноцветные кислые и выщелоченные ферраллитные почвы сухих тропических и субтропических саванн с солонцовыми и засоленными почвами.
В 1990 г. Международный справочно-информационный почвенный центр в Нидерландах совместно с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) составили карту антропогенной деградации почв, которая наглядно показала
Таблица 4
Площадь и степень деградация почв (Global Assessment of Soil degradation, 1991)
Типы и степень деградации Площадь
млн.га %
ТИП Смыв и разрушение водной эрозией 1093,7 55,6
Развевание и разрушение ветровой эрозией 548,3 27,9
Химическая деградация (обеднение элементами питания, засоление, загрязнение, закисление) 239,1 12,2
Физическая деградация (переуплотнение, заболачивание, просадки) Всего: СТЕПЕНЬ 83,3 1964,4 4,2 100
Слабая 749,0 38,1
Умеренная 910,5 46,4
Сильная 295,7 15,1
Очень сильная 9,3 0,5
глобальный размер этого губительного процесса. Выяснилось, что разной степени деградации подвержены почти 2 млрд. гектаров почв (Таблица 4). К этим данным следует добавить, что за исторический период человечество уже потеряло около 2 млрд. гектаров некогда плодородных почв, превратив их в антропогенные пустыни и неудобные земли. А ведь это больше всей суммарной площади современного земледелия [17].
Потеря плодородных освоенных почв продолжается и в наше время. Ежегодно из сельскохозяйственного использования выбывает около 8 млн. гектаров за счет отчуждения на другие хозяйственные нужды и около 7 млн. гектаров - в результате различных процессов деградации. Следовательно, каждый год человечество теряло в конце ХХ века около 18 млн. гектаров продуктивных угодий. На мировой карте деградации почв отчетливо видно, что наибольшие площади деградированных почв относятся к странам и районам давнего интенсивного земледелия (рис. 6 )
Не является исключением в этом плане и почвенный покров России. Процессы деградации почв широко развиты на землях сельскохозяйственного фонда России. Общая площадь эродированных, дефлированных и дефляционно-опасных сельскохозяйственных угодий составляет свыше 50%, причем доля эродированных и дефлированных почв продолжает неуклонно увеличиваться. Снижается содержание гумуса и элементов питания в почвах сельскохозяйственных угодий практически во всех регионах России.
Рис. 6. Области деградации почв на карте мира.
Расширяется площадь регионов, испытывающих опустынивание ландшафтов и деградацию почв. Нарастают площади засоленных почв и загрязненных нефтепродуктами, тяжелыми металлами и другими отходами промышленного производства. Процессы деградации особенно сильно охватили и высокоплодородные в прошлом черноземы России, которые составляют более 40% всей площади пахотных угодий страны [40].
Возвращаясь к общей мировой проблеме роли почв в обеспечении человечества продовольствием, следует сказать, что производство растениеводческого продовольствия и мяса в пастбищном животноводстве (в зерновом эквиваленте) составляют соответственно 77% и 16%, т.е. более 90% всего продовольствия людей. На продукцию морского рыболовства приходится всего 7% продуктов питания [2].
По прогнозу ООН, население Мира в 2050 г. составит около 9 млрд. человек. Тогда площадь под зерновыми культурами на душу населения уменьшится до нескольких соток гектара. А это уже критическая величина, компенсировать которую дальнейшим повышением плодородия почв будет очень трудно.
Пришла пора понять, что плодородная почва - это не-возобновляемый природный ресурс для жизни человека, не менее значимый, чем чистый воздух и пресная пода. Но при этом следует еще помнить, что экологическое значение почвенного покрова в биосфере, как об этом было сказано выше, отнюдь не ограничивается его ролью поставщика сельскохозяйственного продовольствия, а распространяется на все условия жизни человека на Земле [18, 20, 32, 42].
В какой же мере человечество осознало опасность деградации почвенного покрова Земли - ее педосферы?
Всемирная хартия почв была принята уже в самом начале XX века [8]. В рамках ООН Первая всемирная конференция по окружающей среде в Стокгольме (1972 г.) обратила внимание на неудовлетворительное состояние почвенного покрова мира и приняла соответствующие рекомендации. 10-й Международный конгресс почвоведов, состоявшийся в 1974 г. в Москве, специально рассмотрел вопрос о роли почвы в биосфере, подчеркнул опасность деградации и сокращения площади биопродуктивных почв, наметил программу научных исследований в области теории и практики задач почвоведения. В 1977 г. Всемирная конференция ООН по проблемам опустынивания в Найроби констатировала, что опустынивание всегда сопровождается деградацией почв. Всемирная организация по продовольствию (ФАО) приняла в 1982 г. Всемирную хартию почв (1983), в которой призвала правительства всех стран рассматривать почвенный покров
как всемирное достояние человечества и принимать все возможные меры по его сохранению и бережному хозяйственному использованию.
С 1988 г. в Германии активно функционирует Европейское общество охраны почв. Каждые четыре года на международных конгрессах почвоведов обсуждаются вопросы охраны и рационализации использования почв в разных отраслях производственной деятельности. Активно работает Международный Союз наук о почве, постоянно обсуждающий проблемы сохранения почвенного покрова Земли и совершенствования методов борьбы с эрозией, деградацией и антропогенным загрязнением почв.
В решениях Всемирной конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро (1992) было отмечено, что охрана и рациональное использование почв должно стать центральным звеном государственной политики, поскольку состояние почв определяет
судьбу человечества и оказывает решающее воздействие на окружающую среду.
Несмотря на принимаемые меры, деградация почвенного покрова продолжается. Причин тому множество, включая финансово-экономические, но не последнюю роль в этом играет недостаточное понимание реальности глобальной угрозы процесса деградации почв, ведущей к нарушению сложившегося функционирования биосферы, а следовательно и угрозы благополучию жизни людей.
Очень образно об этом сказал выдающийся французский зоолог-эколог Жан Дорст: «Почва - наш самый драгоценный капитал. Жизнь и благополучие всего комплекса наземных биогеоценозов, естественных и искусственных, зависит в конечном итоге от тонкого слоя, образующего самый верхний покров Земли...человек тоже получает от почвы почти все необходимое для поддержания своего существования.» [25].
Такова роль педосферы в биосфере и жизни человека.
Литература
1. Базилевич Н.И., Родин Л.Е., Розов Н.Н. Географические аспекты изучения биологической продуктивности // Материалы 5 Съезда Географического общества СССР. - Ленинград.- 1970. - C. 28.
2. Браун Л. Р. Покончить с голодом: вызов брошен // В кн.: Состояние мира 2001. Доклад института Worldwatch о развитии по пути к устойчивому обществу. - М: Изд-во Весь мир, 2003.- С. 57-85.
3. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений // Труды по прикладной ботанике и селекции. - 1926.-Т.16, вып. 2.
4. Вернадский В.И. Избранные сочинения, Т. V. - М.: Изд. АН СССР, 1960. - С. 323.
5. Вернадский В.И. Избранные сочинения, Т. V. - М.: Изд. АН СССР, 1960. - С. 304.
6. Вернадский В.И. Избранные сочинения, Т. V.- М.: Изд. АН СССР, 1960.- С. 176, С. 99.
7. Виноградов А.П. Биогеохимические провинции // В кн.: Труды юбилейной сессии, посвященной 100-летию со дня рождения В.В. Докучаева. - М.: АН СССР, 1949.-С. 59-68.
8. Всемирная хартия почв // Почвоведение. - 1903. - № 7.
9. Гиляров М.С., Криволуцкий Д.А. Жизнь в почве. М, Молодая гвардия, 1985, 190 стр.
10. Глазовская М.А. Почвы мира (география почв). М.: Изд-во МГУ, 1973.
11. Глобалистика - Международный энциклопедический словарь, Москва-Санкт-Петербург-Нью-Йорк, 2006. -С. 682.
12. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской федерации в 2004 году. - М., 2005.- С. 75-85.
13. Демкин В.А. Палеопочвоведение и археология. - Пу-щино, 1997. - 214 с.
14. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. - М.: Высшая школа, 1998. - С. 44.
15. Добровольский В.В. География и палеогеография коры выветривания СССР.- М., 1969.- 273 с.
16. Добровольский Г.В. Развитие учения о структуре почвенного покрова как раздела географии почв // Почвоведение.- 1993.- № 7.- C. 5-11.
17. Добровольский Г.В. Тихий кризис планеты // Вестник РАН.- 1997.- Т.67, № 4.- С. 313-319.
18. Добровольский Г.В. Состояние почвенного покрова Земли и его роль в сохранении биосфер // В кн. Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века.- М.: Наука, 1998.- C. 118-136.
19. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. - М.: Наука, 1990.- 260 с.
20. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы.- М., Наука, 2000.- 185 с.
21. Докучаев В.В. Русский чернозем. СПб., 1883 (см. Сочинения. - Т. III. - М.: АН СССР, 1949. - С.25).
22. Докучаев В.В. К учению о зонах природы. - Санкт-Петербург, 1899. - С. 10.
23. Докучаев В.В. Учение о зонах природы и классификация почв // Сочинения, Т VI. - М.-Л.: Изд-во Акад. Наук СССР, 1951. - С. 375.
24. Докучаев В.В. Почвенные зоны северного полушария // М.-Л.: Изд-во Акад. Наук СССР, 1951.- C. 531.
25. Дорст Ж. До того как умрет природа. - М., 1968. - 129 c.
26. Заварзин Г.А. Круговорот углерода на территории России. - М, 1999. - C. 11-16.
27. Захаров С.А. Курс почвоведения.- М.-Л.: Госиздат, 1927. - C. 9.
28. Клинген И.Н. У патриархов земледелия народов Ближнего и Дальнего востока. М.: Госиздат, 1960. - 605 с.
29. Ковда В.А. Общность и различия истории почвенного покрова континентов (к составлению почвенной карты мира) // Почвоведение.- 1965.- № 1. - С. 3-17.
30. Ковда В.А. Почвенно-геохимические формации мира. В кн.: Основы учения о почвах. Книга вторая.- М.: Наука, 1973.- С.390-405
31. Ковда В.А. Роль и функции почвенного покрова в биосфере Земли. - Пущино: АН СССР, 1985. - 10 с. Препринт.
32. Ковда В.А. Проблемы защиты почвенного покрова и биосферы планеты. - Пущино, 1989. - 155 с.
33. Кудеяров В.Н. Вклад почвы в баланс СО2 атмосферы на территории России // Доклады АН. - 2000. - Т. 375, № 2. - С. 275-277.
34. Мечников Л.И. Цивилизация и великие исторические реки. - СПб., 1924.
35. Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов: основа для международной классификации и корреляции почв. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. -278 с.
36. Палеопочвы как индикатор эволюции. Сборник. трудов / Под ред. В.Н. Кудеярова. - М., 2007.- 281 с.
33. Почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. Коллективная монография. / Ред.: В.О. Таргульян, С.В. Горячкин. - М.: УРСС, 2008. - 687 с.
38. ПетровВ.П. Основы учения о древних корах выветривания.- М.: Недра, 1967.
39. Полынов Б.Б. Кора выветривания / В кн. Академик Б.Б. Полынов, избранные труды. - М.:АН СССР, 1956. - С. 103256
40. Проблемы деградации сельскохозяйственных земель России, их охрана и восстановление продуктивности. - М.: ВНИИА, 2005. - 60 с.
41. Резолюция 3-го съезда Докучаевского общества почвоведов // Почвоведение.- 2001.- № 2.- С. 146
42. Романова Э.П., Куракова Л.И., Ермаков Ю.Г. Природные ресурсы мира. - М.: МГУ, 1993. - С. 57.
43. Соколов И.А. Пространственно-временная организация педосферы и ее эволюционно-экологическая обусловленность // Почвоведение. - 1993. - № 7.- C.12-22.
44. Соколов И.А., Таргульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почва-память и почва-момент / В кн. Сборник трудов по изданию и освоению природной среды.- М, 1976.
- С. 150-164.
45. Соколова Т.А. Калийное состояние почв, методы его оценки и пути оптимизации. М.: Изд-во МГУ, 1987. -48 с.
46. Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере. М.: Наука, 2003. - 364 с.
47. ФАО-ЮНЕСКО. Почвенная карта мира. М 1:5000000.
- Париж: ЮНЕСКО, 1977.- Т.1.-62 с.
48. Ферсман А.Е. Геохимия. Т.1.- М.: ОНТИ, 1937. - С. 260
49. Функции почв в биосферно-геосферных системах. -М., 2001. - 335 с.
50. Яблоков А.В. Россия: здоровье природы и людей.- М., 2007.- 225 с.
51. ЯриловА.А. Педология как самостоятельная естественная дисциплина о земле. Часть 1, С. 480, Часть 2, С. 244.-Юрьев, 1904-1905.
52. Dobzhansky T. Genesis and the origin of species.- N.-Y., 1953.
J
