Оценка роли почв в круговороте воды.

Говоря об общем гидрологическом значении почвы, необхо­димо прежде всего указать на высказывания В. И. Вернадского (1934) по данному вопросу. В своей монографии, посвященной истории и геохимии природных вод, он отмечает, что «огромное значение в истории воды имеют почвенные растворы, облекаю­щие, за исключением пустынь, всю сушу и являющиеся основ­ным субстратом жизни»

Рассматривая связи различных форм природной воды, В. И. Вернадский (1934) подчеркивает, что изучение почвенных растворов вскрывает в истории воды грандиозное явление, свя­зывающее такие разные воды, как морскую, речную и дожде­вую. Схема зависимости почвенных и других вод по В. И. Вер­надскому выражается следующим образом:

Несмотря на такую высокую оценку значения почвенных растворов в жизни водной оболочки Земли, данную В. И. Вер­надским, в гидрологических исследованиях не уделялось долж­ного внимания выявлению всех форм участия почвенного звена

в процессах, происходящих в гидросфере. Это положение во многом сохраняется до сих пор.Лишь в отдельных работах роль почвы в развитии водной оболочки учитывается в должной мереак, М. И. Львович (1974) считает, чтоклимата почва занимает второе место по своему значению среди гидрологических факторов. Однако часто ее гидрологическая роль недооценивается несмотря на то, что основы гидрологии почв были заложены и развиты еще в прошлом столетииПочва, согласно исследованиям

иг­рает роль посредника между климатом и речным и подземным стоком. Ни одно явление водного баланса не минует почву. Вот почему необходимо самое пристальное внимание к гидрологи­ческой роли почвы, без чего не могут быть правильно поняты многие гидрологические явления и процессы.

Говоря о важности учета почвенных гидрологических функ­ций в современных исследованиях, следует прежде всего иметь в виду большое разнообразие свойств реальных почв и сильное антропогенное изменение многих из них, приводящее к значи­тельной изменчивости гидрологических процессов, контролируе­мых почвой. Поэтому особую актуальность приобретает детали­зация многих гидрологических исследований с учетом данных по динамике почв.

Из числа важных почвенных гидрологических функций прежде всего рассмотрим трансформацию почвой атмосферных осадков в почвенные и грунтовые воды. Данные воды являются важной составной частью подземных вод, среди которых по ус­ловиям залегания выделяются также межпластовые безнапор­ные и межпластовые напорные.

Наибольший интерес представляют грунтовые воды, к кото­рым относят подземные воды, расположенные ниже почвенной толщи и дренируемые реками или вскрываемые эрозионной сетью. В случае если водоупор подземных вод залегает в грун­товой толще, а зеркало постоянно или временно находится в почве, то такие воды можно выделять в отдельную категорию почвенно-грунтовых вод (Чеботарев, 1975). В данной работе эти воды мы не отделяем от грунтовых.

Участие почвы в формировании речного стока и водного баланса.

В зависимости от фильтрационной и водоудерживающей способности почв изменяется соотношение поверхностного и подземного стоков. Если эти показатели малы, то полный речной сток почти равен атмосферным осадкам и состоит из поверхностных вод, а питание подземными водами слабое. И наоборот. В зависимости от генетического типа почв изменяется поверхностный сток (минимум на черноземах, т. к. у них наибольшая водопроницаемость). От почвы зависит, какая часть атмосферных осадков поступит с водоразделов реки в виде поверхностного стока, а какая – в виде грунтового, что в значительной степени определяет равномерность питания рек.

Участие почвы в формировании водного баланса Земли

Основные элементы водного баланса (по М.И. Львовичу), %:

- осадки над Мировым океаном - 79, 2,

- осадки над сушей - 29, 8,

- испарение с поверхности Мирового океана - 79, 2,

- испарение с поверхности суши - 13, 8,

- речной сток - 7, 0

Участие почвы в формировании баланса подземных вод. По условиям образования И.Г. Киссин (1976) различает следующие типы подземных вод: инфильтрационные, седиментационные (образующиеся при отложении морских осадков), возрождённые и магматические.

Использование гидросферы и гидрологических функций почв влияние почв на атмосферу Влияние почв на атмосферу

Тесная зависимость состава и динамики атмосферы от почвы диктуется в первую очередь их взаимопроникновением через га­зообразную фазу почвы. Другой причиной тесной связи атмосферы и почвы оказывается постоянное физическое воздействие на динамичные нижние слои воздушной оболочки подстилающей поверхности, представленной не только океаном и растительностью, но и поч­венным покровом.

Значимость влияния почвы на атмосферу определяется еще и тем, что, хотя условная внешняя граница атмосферы проходит на высоте около 1000 км, основная ее масса, равная 5,27 * 10¹⁸ кг, со­средоточена в относительно тонком приземном слое. Поскольку между различными частями атмосферы существует постоянный обмен веществом и энергией, то результаты взаимо­действия нижних слоев воздушной оболочки с почвой сказыва­ются в той или иной мере на всей атмосфере.

Наиболее разносторонне и постоянно почва взаимодействует с тропосферой, высота которой в разное время года и на разных широтах неодинакова: на полюсах – около 8-10, в умеренных широтах – 9-12, на экваторе – 16-18 км. Воздух в тропосфере не только движется в вертикальном и горизонтальном направле­ниях, но и непрерывно перемешивается. Следовательно, физи­ческие и химические изменения, возникшие в воздушных массах в зоне контакта их с почвенно-растительным покровом, за корот­кое время сказываются на вышележащих слоях (Ковда В.А., 1989).

С точки зрения взаимодействия атмосферы с земной поверх­ностью ее разделяют на нижний пограничный слой и верхний, называемый свободной атмосферой. В пограничном слое проис­ходят суточные изменения метеорологических показателей и дви­жение воздуха в значительной мере зависит от трения о земную поверхность, в том числе о почвенно-растительный покров. В дан­ном слое выделяют нижний приземный слой высотой 50-100 м с ослабленным изменением потоков водяного пара и тепла с высотой.

Почва, вернее почвенная атмосфера как раз является областью, где возможно сохранение древних примитивных организмов, которые остановились в своем развитии. Данное положение нуждается в дальней­шем развитии и при решении проблемы взаимодействия почвы и воздушной оболочки, поскольку выявление и изучение архаич­ных форм жизни, до сих пор сохраняющихся в почве, поможет вскрыть механизм изменения древней атмосферы.

Почва – фактор формирования газового состава атмосферы

Среди атмосферных функций почвы выделяется ее влияние на формирование газового состава атмосферы. Оно обнаруживается в двух главных формах – опосредованном и прямом воздействии почвы на состав атмосферных газов. Первое определяется прежде всего зависимостью функционирования наземных биоценозов, контролирующих многие параметры атмосферы (содержание кис­лорода, СО₂, микрогазов и др.), от свойств почв. Прямое воздей­ствие заключено в самом газообмене между почвой и воздушной оболочкой. Масштабы влияния почвы на газовый состав атмосфе­ры впечатляющи, особенно если рассматривать его в историческом плане.

Воз­действие почв и почвообразования на состав атмосферы началось намного раньше возникновения высшей растительности на суше.

При рассмотрении конкретных видов влияния почвы на фор­мирование состава атмосферы отметим, что существуют два отно­сительно самостоятельных аспекта: воздействие почвы на атмосферу в течение истории ее развития и современное влияние почвы на воздушную оболочку (Ковда В.А., 1989).

В настоящее время исследователи полагают, что в истории ат­мосферы выделяются три этапа. Первый приурочен к началу докембрия, когда существовала первичная ат­мосфера и стала формироваться вторичная воздушная оболочка. Первичная атмосфера, по-видимому, образовалась из газово-пылевого облака – источника вещества для построения Солнечной системы. Вторичная атмосфера возникла из газов, попавших в нее в результате дегазации верхней мантии и земной коры. Она состояла в основном из углекислого газа и паров воды, а также небольшого количества азота и водорода (Гиляров М.С., 1985,).

Таким образом, говоря об общем значении микроорганизмов в биологизации приповерхностных геосфер Земли и изменении состава ее атмосферы, необходимо подчеркнуть, что большой вклад в указанные процессы микроскопических форм жизни во многом был обусловлен их тесной связью с почвой и педогенными телами (в определенных пространственных интервалах). Есть все основания полагать, что эта связь имеет такой же возраст, как у наиболее древних геологических отложений, испытавших воздейст­вие живого вещества. Поэтому, рассматривая факторы трансфор­мации атмосферы в древний, дофанерозойский этап ее развития, надо включить в число этих факторов не только микроорганизмы, но и почвы

Почва – фактор формирования газового состава атмосферы

Среди атмосферных функций почвы выделяется ее влияние на формирование газового состава атмосферы. Оно обнаруживается в двух главных формах – опосредованном и прямом воздействии почвы на состав атмосферных газов. Первое определяется прежде всего зависимостью функционирования наземных биоценозов, контролирующих многие параметры атмосферы (содержание кис­лорода, СО₂, микрогазов и др.), от свойств почв. Прямое воздей­ствие заключено в самом газообмене между почвой и воздушной оболочкой. Масштабы влияния почвы на газовый состав атмосфе­ры впечатляющи, особенно если рассматривать его в историческом плане.

Воз­действие почв и почвообразования на состав атмосферы началось намного раньше возникновения высшей растительности на суше.

При рассмотрении конкретных видов влияния почвы на фор­мирование состава атмосферы отметим, что существуют два отно­сительно самостоятельных аспекта: воздействие почвы на атмосферу в течение истории ее развития и современное влияние почвы на воздушную оболочку (Ковда В.А., 1989).

В настоящее время исследователи полагают, что в истории ат­мосферы выделяются три этапа. Первый приурочен к началу докембрия, когда существовала первичная ат­мосфера и стала формироваться вторичная воздушная оболочка. Первичная атмосфера, по-видимому, образовалась из газово-пылевого облака – источника вещества для построения Солнечной системы. Вторичная атмосфера возникла из газов, попавших в нее в результате дегазации верхней мантии и земной коры. Она состояла в основном из углекислого газа и паров воды, а также небольшого количества азота и водорода (Гиляров М.С., 1985,).

Таким образом, говоря об общем значении микроорганизмов в биологизации приповерхностных геосфер Земли и изменении состава ее атмосферы, необходимо подчеркнуть, что большой вклад в указанные процессы микроскопических форм жизни во многом был обусловлен их тесной связью с почвой и педогенными телами (в определенных пространственных интервалах). Есть все основания полагать, что эта связь имеет такой же возраст, как у наиболее древних геологических отложений, испытавших воздейст­вие живого вещества. Поэтому, рассматривая факторы трансфор­мации атмосферы в древний, дофанерозойский этап ее развития, надо включить в число этих факторов не только микроорганизмы, но и почвы

Почва – источник и приемник твердого вещества и микроорганизмов атмосферы

Пограничное положение почвы среди приповерхностных гео­сфер Земли определяет многообразие ее взаимодействия с каж­дой из них. Существенным во взаимосвязи почвы с атмосферой оказывается их обмен не только газами, но и тонкодисперсным твердым веществом и микроорганизмами, способными при опре­деленных условиях попадать в воздушную оболочку с почвенной поверхности, а затем, спустя определенное время, вновь возвра­щаться на нее, переместившись, как правило, на изрядное рас­стояние.

Главная причина двустороннего движения твердого вещества и микроорганизмов в системе почва-атмосфера заключается в на­личии потоков воздушных масс значительной силы, способных отрывать от горизонтов почв мелкозем (в случае их обнажения) и перемещать его аэральным путем на то или иное расстояние в зависимости от размерности составляющих частиц. Наиболее мелкие частицы способ­ны облетать вокруг Земли (Ковда В.А., 1989).

Попадающие в атмосферу частицы почвенного мелкозема оказы­вают разнообразное воздействие на происходящие в ней процессы. Общая их оценка затруднительна, поскольку она слагается из эф­фектов, имеющих зачастую неоднозначное значение для климата и биосферы. Существует мнение, что наличие некоторого коли­чества пылеватого материала способствует выпадению дождей, поскольку частички пыли оказываются центрами конденсации паров влаги.

Влияние почвы на энергетический режим и влагооборот атмосферы

Воздействие почвенного покрова на тепловой режим атмосферы определяется прежде всего поглощением и от­ражением почвой солнечной радиации, отчего в значительной мере зависит динамика тепла и влаги в нижних слоях атмосферы. В количественном отношении процессы поглощения-отражения солнечной радиации почвами и материнскими породами могут заметно различаться. Обращает на себя внимание то, что почво­образование изменяет отражательную способность породы. На­пример, имеются данные, что исходные бурые суглинки отражают около 18-19% солнечной радиации, распаханные черноземы на тех же породах – 5-7, подзолы – до 30, солончаки – до 35%.

Таким образом, по сравнению с четвертичными материнскими почвообразующими породами отражательная способность поч­венного покрова более дифференцированна, поскольку она опре­деляется не только свойствами пород, но и свойствами самих почв, зависящими от их генетических особенностей. Пестрота от­ражательной способности почвенного покрова особенно ощутимо сказывается на динамике энергетических показателей атмосферы в связи с широкой распашкой земель, обнажающей поверхность самих почв (Ковда В.А., 1989).

Роль почв в формировании влагооборота в целом достаточно велика. Почва не только способствует увеличению общего коли­чества водяного пара, поступающего в атмосферу, но и посредст­вом местного круговорота выравнивает процесс водообеспечения ландшафтов. Это имеет немаловажное значение, поскольку влаго­перенос с океана на сушу подвержен частым перебоям и резким колебаниям. В то же время на Земле имеется много неустойчивых экосистем, существование которых тесно зависит от особенностей микроклимата в почвенно-растительном ярусе.

Общебиосферные и этносферные функции Почва как среда обитания для организмов суши

Огромное значение почвы как среды обитания для растений и животных Земли проявляется прежде всего в том, что именно с ней связано существование большинства видов живых организмов и образование основной массы живого вещества планеты.

К наиболее общим особенностям живого вещества почвенно-воздушной среды обитания следует отнести

1) более высокую концентрацию в пространстве и времени живого вещества суши по сравнению с океаном.

2) Другая существенная особенность живого вещества суши -- его большее видовое и структурно-функциональное разнообразие,

3) большая сложность наземной среды породили большее структурно-функциональное разнообразие живого вещества суши, а также более интенсивное преобразующее воздействие на среду.

4) Существенная особенность заключается также в пространственно-временной асимметрии структуры и функций вещества суши по отношению к живому веществу океана. Данная особенность имеет многоплановое проявление,

5) Важнейшая особенность почвенной среды обитания -- способность почвы быть аккумулятором и источником вещества и энергии для организмов суши.

В почвенной оболочке Земли, сосредоточено около 2500 млрд т гумуса. Распределены запасы гумуса по зонам неравномерно: около половины приурочено к ферраллитным и черным тропическим почвам; в черноземах, несмотря на их ограниченные площади, сосредоточено около 200 млрд т гумуса; в подзолистых почвах --183 млрд т. Ежегодное образование гумусовых веществ в пересчете на углерод составляет 1--2 млрд т. Период формирования запасов гумуса составляет 800--1500 лет.

Таким образом, особенности функционирования живого вещества суши во многом определяется его связью с почвенным покровом Земли, являющимся специфической сухопутной средой обитания организмов планеты.