Yandex.Metrica

Почвы - “зеркало природы”

М. А. Надпорожская

Существуют три научные гипотезы происхождения жизни на Земле. Последователи первой гипотезы считают, что жизнь зародилась в водах океана. Согласно второй гипотезе органические вещества могли быть синтезированы в газовом облаке при извержении вулканов. Третья гипотеза предполагает наиболее вероятным возникновение жизни во влажном рыхлом субстрате - продукте разрушения твердых горных пород. Какая бы из гипотез ни была верной, неопровержимой истиной остается одно: как только живое вещество, появившееся на нашей планете, вошло в соприкосновение с минеральной составляющей безжизненной суши, началось образование особого тела природы - почвы.

Почва является продуктом функционирования растительных формаций суши. В то же время почва - необходимое условие существования всего живого. В почве сохраняются влага и питательные вещества, надежно закрепляются корни растений. Почва является средой обитания для многих живых организмов. Почва выполняет также санитарные и защитные функции: многие болезнетворные бактерии в почве быстро погибают, а загрязняющие вещества, задерживаясь в земле, не попадают в грунтовые и поверхностные воды. Устойчивое к разложению органическое вещество почв является аккумулятором энергии Солнца. Почвенно-растительный покров сохраняет поверхность суши от разрушения и эрозии, регулирует водный режим и состав атмосферы.

Учение о почве, как особом теле природы, получило научное развитие лишь немного более века назад в трудах русского учёного Василия Васильевича Докучаева. Почвы, по выражению В. В. Докучаева, - это “зеркало природы”, отражающее в себе совокупное действие климата, растительных и животных организмов, свойств поверхностных горных пород, рельефа, а также длительности этого действия. Взаимодействие перечисленных выше факторов почвообразования определяет возникновение в природе почв разных типов.

На территории Ленинградской области, примыкающей к Финскому заливу, факторы почвообразования разнообразны, что приводит к неоднородности почвенного покрова. Рельеф и поверхностные породы территории сформированы в результате воздействия ледника, отступившего около 12 тысяч лет назад, и под влиянием морских и пресных водоемов, сменявших друг друга позже из-за вековых колебаний земной коры (Иольдиевого моря, Анцилового озера и Литоринового моря). В результате территория представляет собой серию террас, уступами поднимающихся от Финского залива. Особенно четко террасы выражены на южном берегу Финского залива.

Первая терраса, образованная отступившим 7500-4000 тысячи лет назад Литориновым морем, представляет собой узкую (2-3 км) прибрежную полосу. С поверхности терраса сложена морскими песками, подстилаемыми кембрийскими глинами. Плоская выровненная поверхность и высокое стояние грунтовых вод определяют ведущую роль процессов заболачивания в развитии почв. На первой террасе получили распространение ольха черная и ольха козья с влаголюбивыми растениями. Вторая (18-32 м выше уровня моря) и третья (37-60 м выше уровня моря) террасы сложены с поверхности ледниковыми отложениями разного состава, от песков до глин. Третья терраса уступом высотой около 55 метров отделена от Ордовикского плато. Уступ был берегом Иольдиевого моря, существовавшего здесь 11000 тысяч лет назад. Ордовикское плато имеет абсолютную высоту 120-160 м. Плато сложено известняками, подстилаемыми на большой глубине кембрийскими глинами. С поверхности известняки перекрыты суглинистыми ледниковыми отложениями разной мощности. Преобладающий тип лесной растительности второй и третьей террас - хвойные и смешанные леса.

Финский залив оказывает влияние на мезоклимат территории. Прибрежные районы отличаются относительно более мягким климатом, здесь больше выпадает осадков, и продолжительность безморозного периода немного дольше, чем на территориях, удаленных от берега залива. Годовое количество осадков превышает количество влаги, испаряемой с поверхности. Избыток влаги при хорошей проницаемости почвообразующей породы просачивается сквозь почвенную толщу и входит в состав грунтовых вод. Говорят, что “почва промывается осадками”, или же формируется в условиях промывного водного режима. Сквозное промывание почв имеет сезонный характер и выражено весной и осенью, а также летом в период ливневых дождей.

Вторая общая особенность почвообразования на данной территории и в таежно-лесной зоне в целом - характер поступления и последующей трансформации растительного опада. В хвойных лесах на почвообразующих породах, содержащих мало кальция, растительный опад накапливается на поверхности почвы и образует так называемую подстилку. Под подстилкой иногда может образовываться маломощный органо-минеральный почвенный слой (горизонт), прокрашенный новообразованными гумусовыми веществами в серые тона. В процессе разложения подстилки, бедной зольными веществами, образуется большое количество органических кислот, которые атмосферными осадками вымываются в более глубокие минеральные горизонты. Органические кислоты способствуют ускорению разрушения минералов почвообразующей породы. Только кварц оказывается устойчивым к действию органических кислот и накапливается в верхних слоях почвы. Так формируется характерный светлоокрашенный, почти белый, вымывной (элювиальный) собственно подзолистый горизонт. Потребление элементов питания корнями растений и действие корневых выделений тоже способствуют подзолообразованию. Освобождающиеся из подзолистого горизонта химические элементы (кальций, магний, железо и другие) образуют водорастворимые органо-минеральные соединения и, если они не поглощены растениями, то могут вымываться в нижележащие горизонты или за пределы почвенного профиля.

Горизонт вмывания (иллювиальный) окрашен обычно бурые тона. Горизонт вмывания постепенно переходит в почвообразующую породу. Мощность горизонтов зависит от интенсивности подзолообразовательного процесса, обусловливающего возникновение слабо-, средне- и сильноподзолистых почв. В условиях, наиболее благоприятных для подзолообразования, формируется почва, называемая подзолом. Подзол характеризуется отсутствием четко выраженного темно окрашенного гумусового горизонта непосредственно под лесной подстилкой.

Появление травянистой растительности способствует развитию процесса накопления органического вещества в поверхностном слое почвы. На подзолистый процесс накладывается дерновый. Увеличивается количество растительных остатков, поступающих с опадом в почву, а не на ее поверхность. В результате в верхней части гумусового профиля формируется органо-минеральный горизонт. Такие почвы называют дерново-подзолистыми.

Периодическая избыточность увлажнения и связанное с ней нарушение воздушного режима приводят к изменениям в строении почв и появлению в них особенных горизонтов. Различия в увлажнении почв заметны по изменениям в составе растительного покрова. На переувлажненных участках господствуют осоки и болотное разнотравье, возможно заселение мхами, образование заболоченных (слой торфа на поверхности до 30 см) и болотных почв (мощность слоя торфа - более 30 см).

Особый интерес представляют дерново-карбонатные почвы, не похожие на подзолистые почвы. Эти почвы формируются на породах, содержащих значительные количества карбоната кальция (на рыхлой карбонатной морене ледникового происхождения или плотных древних морских известняках). Дерново-карбонатные почвы накапливают больше органического вещества, они не кислые, не требуют известкования, более плодородны, чем дерново-подзолистые, но требуют специальных приемов агротехники и системы применения удобрений для получения высоких и устойчивых урожаев.

Под воздействием факторов почвообразования на террасах, которые поднимаются уступами от Финского залива к Ордовикскому плато, сформировались: на хорошо дренированных участках - дерново-подзолистые почвы, на участках с затрудненным оттоком влаги - дерново-подзолистые оглееные, торфянисто-подзолисто-глеевые почвы, в замкнутых понижениях - торфяные почвы болот, а в руслах рек и ручьев - аллювиальные болотные иловато-торфянистые почвы.

Большую часть Ордовикского плато составляет Ижорская возвышенность. В связи с большими относительными высотами зимы здесь более суровые и многоснежные, вегетационный период короче, чем на окружающих его низменных равнинах. Почвообразующими породами ордовикского плато являются четвер-тичные ледниковые и водно-ледниковые отложения. Трещиноватое сложение известняков, каменистость и хорошая оструктуренность почв и пород позволяют поверхностным водам легко просачиваются на глубину от 10 до 30 метров до грунтовых вод. Водопроницаемость и скорость фильтрации различна на разных по степени карбонатности почвах и породах. Сильнокарбонатные почвы являются более сухими, оподзоленные менее карбонатные почвы способны удерживать больше влаги. В засушливые годы на них растения меньше страдают от засухи. На ордовикском плато в прошлом преобладали широколиственно-хвойные леса с участием дуба, клена и липы, с богатым травяным покровом.

Сейчас леса сохранились лишь в виде мелких островков среди пашен, лугов и кустарников. Освоенность этой территории намного превышает среднюю сельскохозяйственную освоенность Ленинградской области. Здесь только пахотных земель - около 30 % (в целом по области - менее 10 %). Преобладают три подтипа дерново-карбонатных почв: типичные, выщелоченные и оподзоленные.

Влияние человека на почву в последнее время стало настолько значительным, что ученые выделили особый фактор почвообразования - антропогенный. Деятельность человека может изменить скорость природных процессов и даже направить их в другую сторону. Совместное создание природы и человека - огородные почвы, самые плодородные почвы лесной зоны. Приведенный пример - редкое исключение позитивного контакта человек-почва. Чаще приходится сталкиваться с негативным влиянием хозяйственной деятельности человека на среду.

Необходимо четко представлять, какой вред может нанести человек почве, что надо делать, чтобы уменьшить риск повреждения почв. Одна из главных опасностей - эрозия. Различают водную и ветровую эрозию. Смыв почвы (водная эрозия) идет и в естественных биогеоценозах, но с очень маленькой скоростью. Деятельность человека может ускорить этот процесс в десятки и сотни раз. Особенно ускоряет эрозию распашка почв. Эродированными почвами в Ленинградской области занято около 2 % общей площади (всего около 146 тыс. га, в том числе 21 тыс. га пахотных земель). Ветровая эрозия опасна в наших северных широтах в весеннее время, когда пашня не защищена растениями и может пересыхать под прямыми лучами солнца. Важно, чтобы почва была хорошо оструктурена, тогда крупные комочки ветер не поднимет. Важно распахать и засеять почву, когда она оптимально влажная - “спелая”.

Эрозия может превратить окружающую нас территорию в пустыню. Если образуются овраги, они не только разрушают почвенный покров, но и вскрывают водоносные слои - в результате могут пересохнуть колодцы и другие источники питьевой воды. Нарушение целостности биогеоценоза приведет к нарушению круговорота влаги в природе, и трудно предугадать последствия этого.

Возможности почвы, как защитного экрана и стабилизатора жизни, не безграничны. Загрязнение почв может происходить через атмосферные выпадения, а также при применении минеральных удобрений, содержащих балластные вещества и примеси естественных радиоактивных нуклидов. Почва может задерживать в себе загрязняющие вещества, предотвращая их попадание в гидрографическую сеть. Но емкость поглощения почвой элементов не безгранична. К тому же поглощенные загрязнители не закрепляются в почве навечно. С течением времени элементы-загрязнители могут поступать в растения, или передвигаться по профилю почвы. Например, ядохимикаты, применение которых было прекращено на полях Ордовикского плато 15 лет назад, в настоящее время проникли в грунтовые воды. Следует отметить, что опасность для лесов и водоемов представляет вынос с сельскохозяйственных полей не только токсичных соединений, но и элементов минерального питания. Дополнительное поступление биогенных элементов (азота, фосфора и др.) в водоемы нарушает сложившиеся в них равновесия. Начинается ускоренное развитие планктона, снижается содержание кислорода в воде, исчезают многие виды рыб, изменяется состав водной растительности.

Вот наглядный пример такой взаимосвязи жизни почвы и качества поверх-ностных вод. Фонтаны парков Петродворца почти 300 лет питаются чистыми во-дами родников, расположенных на склоне Ижорской возвышенности. В 70-х годах XX века на Ижорской возвышенности был построен крупный животноводческий комплекс: три свиноводческие фермы и ферма молодняка крупного рогатого скота. Навоз в комплексах удалялся гидросмывом. Около двух третей его без очистки сбрасывали на землю. В 1991 году санэпидемстанция зарегистрировала залповое загрязнение водоносного горизонта. Встревожились и работники парков Петродворца: портилась позолота на скульптурах фонтанов. Причиной этого было обильное развитие микрофлоры в питающей фонтаны воде из-за повышенного содержания биогенных элементов. Для сохранения источников питьевой воды и фонтанов Петродворца свиноводческие фермы были закрыты. Поступление загрязняющих веществ снизилось, почвы вновь начали выполнять барьерную функцию. Опасность экологической катастрофы тогда миновала.

В последние годы отмечается значительный рост площади нарушенных земель, понижение содержания органического вещества в пахотных почвах, загрязнение и замусоривание почв. Не так уж далеко от берега Финского залива находится полигон “Красный Бор”, хранилища химических отходов которого были переполнены еще несколько лет назад. Санкционированные и несанкционированные маленькие и большие свалки мусора нарушают нормальное функционирование почв. Антропогенное влияние проявляется в загрязнении земель пестицидами, тяжелыми металлами, соединениями серы и радионуклидами. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами происходит в полосах шириной до 100 м по обе стороны транспортных магистралей.

На территориях городов, производственных площадок крупных промышленных организаций, почвы изменяются так значительно, что теряют свойства дерново-подзолистых зональных почв. Нарушаются устойчивые, сложившиеся веками, связи в природных системах. Трансформируются скорость и направление природных потоков вещества и энергии.

По оценкам некоторых ученых, мы - на пороге глобального экологического кризиса. Цивилизация сможет выжить, лишь сохраняя природную среду обитания человека, где почвенный покров является ключевым для функционирования био-сферы в целом. Почвы - это не просто “наше богатство” в аграрном смысле, гарантия получения урожая. Почвы обеспечивают нам наличие пресной питьевой воды, фильтруя атмосферные осадки, очищая их от пыли и вредных примесей. Почвенный покров также регулирует качество и состав атмосферного воздуха. Если растения насыщают воздух кислородом, то почвы являются регуляторами поступления углекислоты в атмосферу при разложении растительного опада. Эти функции почв все жизненно важны. Вспомните, без еды человек может прожить несколько недель, без воды - несколько дней, без воздуха - несколько минут.

На территории, прилегающей к Финскому заливу, в процессе исторического развития сложился устойчивый (пока) биогеоценотический комплекс. Сохранить его - значит сохранить на берегах залива человека как вид живого и часть природы. Самое главное средство для сохранения почвенного покрова - контроль его состояния, прогноз развития почв в изменяющихся условиях окружающей среды, планирование и проведение мероприятий по рекультивации и восстановлению нарушенных земель. А самое главное - это рациональное ведение промышленного и сельскохозяйственного производств, использование новых безотходных технологий, очистка газовых выбросов и сточных вод. Не менее важно для сохранения и почв и биосферы в целом - разумное и оптимально экономное бытовое поведение каждого человека.

Yandex citirovania