Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экология почв. Учение об экологических функциях почв. Учебник
.pdf
Гл. 8. Литосферные функции
141
Среди видов деградации функции почвенно-биохимического
преобразования верхнего слоя литосферы выделяются: глобальное
ослабление биохимического преобразования литосферы, локальное и региональное изменение естественно сложившихся направлений биохимического преобразования литосферы, появление
очагов с новым типом почвенно-биохимической трансформации
ее поверхностного слоя и др. Участие почвы в процессах формирования пород и полезных ископаемых в настоящее время также
претерпело серьезные изменения. Так, отмечается локальное и
региональное прекращение участия почвы в формировании каустобиолитов. Произошло глобальное ослабление вклада почвы в
современные процессы формирования ряда органогенных и минеральных полезных ископаемых, изменяется соотношение процессов формирования полезных ископаемых и вмещающих пород.
Приведем несколько примеров, свидетельствующих о важности учета антропогенных изменений литосферных функций почв,
возникающих в результате широкомасштабного освоения почвенного покрова. Известно, что одной из ярко выраженных тенденций антропогенного преобразования природы явилось сведение
лесов и замена их пахотными угодьями. Неоднократно отмечалось, что это отрицательно сказывается на кислородном режиме
планеты, приводит к уничтожению ценных видов растений и животных, вызывает деградацию многих почв из-за усиления эрозии.
Но только ли сказанным исчерпываются негативные последствия
уничтожения лесных ландшафтов? Оказывается, нет, поскольку
при этом начинают испытывать существенную трансформацию
многие геохимические глобальные круговороты. Для того чтобы
определить сущность этой трансформации, необходимо выявить
главные планетарные функции лесов и лесных почв. В число таких функций входит прежде всего биохимическое преобразование
верхних слоев литосферы, в ходе которого происходит высвобождение и мобилизация законсервированных в кристаллических решетках элементов и их включение в различные ветви глобальных
геохимических круговоротов. Поэтому не случайно образование
многих видов полезных ископаемых наиболее широко развито
в гумидных лесных регионах (Страхов, 1960). Уничтожение лесов
на больших площадях, приводящее к ослаблению химической денудации и усилению механической, оказывается одним из мощных факторов нарушения и упрощения естественного литогенеза,
что неизбежно должно сопровождаться ослаблением процессов,
ответственных за образование ряда полезных ископаемых.

142
Ч. III. Глобальные функции почв
Рассматривая данный вопрос, необходимо обратить внимание
на то, что сведение лесов сопровождается не просто изменением
естественного почвообразования и выветривания на огромных
пространствах, но и качественным их преобразованием, в ходе
которого они часто приобретают противоположную направленность под воздействием агротехнических мероприятий. Так, человек, освоивший лесные земли, стремится различными приемами
(внесение извести, сидерация и др.) нейтрализовать почвенную
кислотность. Конечно, это необходимое агротехническое мероприятие, существенно повышающее урожайность многих сельскохозяйственных культур, но оно принципиально меняет направленность ряда природных процессов, необходимых для поддержания
тех геохимических круговоротов, которые складывались в течение
длительной эволюции природы. Возникает, однако, закономерный вопрос: нужно ли стремиться к сохранению этих круговоротов? Важность сохранения и поддержания исторически обусловленного типа взаимодействия природных компонентов в особых
доказательствах не нуждается (Вернадский, Ковда и др.). Основную суть этого можно свести к бесспорному положению: современное человечество ответственно перед будущими поколениями
за ту экологическую среду, которую оно им оставляет. Поэтому изменения, вносимые в природу человеком, должны обязательно
оцениваться не только с точки зрения сегодняшнего и ближайшего
времени, но и на последующую отдаленную перспективу. Однако
прогнозные исследования пока распространяются в основном на
ближайшие десятилетия, что явно недостаточно. Необходимость
развивать дальнюю футурологию становится все более очевидной.
Некоторые ученые и общественные деятели это осознали достаточно глубоко, но такое осознание отразилось пока лишь в научнофантастических произведениях, где высказываются предположения о тех изменениях, которые произойдут со средой обитания и
планетой в целом через тысячи и миллионы лет.
Разумеется, у землян сегодня иные первоочередные проблемы,
но это не значит, что всестороннее изучение влияния антропогенных изменений глобальных почвенных функций, в том числе литосферных, на ход будущего развития Земли должно быть также
отнесено к будущему. Ведь некоторые из этих изменений уже сейчас становятся факторами негативных трансформаций ряда планетарных процессов. Нельзя допустить, чтобы деградация почвенного покрова и его литосферных функций уничтожила бы
“кожу” литосферы (защитную почвенную оболочку) и превратила
бы нашу планету в оскальпированную Землю.

Гл. 9. Гидросферные функции
143
Глава 9
ГИДРОСФЕРНЫЕ ФУНКЦИИ
В настоящее время отсутствует единая общепринятая трактовка понятия гидросферы. Связано это в значительной мере с разнообразием форм нахождения воды в природе и вычленением в
водной оболочке Земли существенно разных составляющих: океана, жидких наземных континентальных вод и льда, атмосферных
и подземных вод и др. Хотя различные типы вод находятся между
собой в генетическом родстве, реальная функциональная связь
между ними в каждый момент времени не может рассматриваться
как однопорядковая, что и порождает расхождение при определении понятия гидросферы (Посохов, 1985; Львович, 1986; Ясаманов, 2003; Добровольский, Никитин, 2006; Добровольский и др.,
2010; и др.).
Особенности гидросферы
как фактора почвообразования
Само понятие гидросферы впервые было предложено Э. Зюссом, который подразумевал под этим всю жидкую земную оболочку.
В.И. Вернадский под гидросферой понимал прежде всего скопление
поверхностных вод, в первую очередь океанических и морских.
В то же время именно он первым обратил внимание на большие
запасы подземных вод в земной коре и их тесную генетическую
связь с поверхностными водами. Ему принадлежит и первый подсчет количества подземных вод. Для земной коры мощностью
20—25 км объем воды в различных состояниях был оценен в
1,3•10
смотренные А.М. Алпатьевым, И.А. Федосеевым, Е.В. Посоховым
и другими, неизбежно приходишь к выводу о необходимости выделения различных уровней гидросферы. Так, целесообразно выделение наземной и подземной гидросфер, граница между которыми
должна проходить, как нам представляется, по нижним горизонтам почвы и подводных илов. Наземную гидросферу можно рассматривать как гидросферу в узком смысле слова, или собственно
гидросферу. Кроме того, в связи с существенным различием континентальных, океанических вод и атмосферной влаги есть смысл
использовать такие понятия, как континентальный, океанический
и воздушный гидрокосм, обобщающие соответственно совокуп-
9
км3, что примерно равно воде Мирового океана.
Анализируя различные трактовки гидросферы, подробно рас-

144
Ч. III. Глобальные функции почв
ность вод указанных частей наземной гидросферы (Добровольский, Никитин, 1990). Всю водную массу Земли, по-видимому,
целесообразно именовать мегагидросферой, или планетарной водной оболочкой (Никитин, 2009).
Оправданность трактовки понятия водной оболочки как более
широкого, чем гидросфера, отмечается В.И. Вернадским. Он постоянно использовал понятие земных оболочек и геосфер, отмечая их близость, но не тождественность: “Я сохраняю, однако, и
понятие земных оболочек и буду отличать геосферы и земные оболочки. Земная оболочка — понятие более общее и сложное, чем
геoсфера” (Вернадский, 1934).
То что мегагидросфера, или планетарная водная оболочка,
проникает своей верхней границей в атмосферу, не противоречит
классическим представлениям о соотношении геосфер Земли, которые в трактовке В.И. Вернадского рассматривались как взаимопроникающие друг в друга.
Кратко рассмотрим вопрос о происхождении вод гидросферы.
Отметим, что генезис гидросферы до сих пор однозначно не определен и трактуется разнообразно конкурирующими между собой
гипотезами (Дерпгольц, 1979; Посохов, 1985; Клиге, 1995; и др.).
Можно констатировать, что данные гипотезы достаточно отчетливо разбиваются на две группы: гипотезу земного происхождения вод гидросферы и гипотезы их космического образования,
причем оба пути формирования водной оболочки вероятны. Скорее всего, воды гидросферы полигенетичны в своем происхождении. Так, возможность поступления воды из космоса доказывается
хотя бы тем, что вода присутствует в падающих на Землю метеоритах. И хотя ее количество измеряется небольшими относительными
величинами (до 0,5% массы метеорита), суммарный вес воды космического происхождения за всю историю существования планеты
оказывается впечатляющим, даже если она поступает с метеоритами в виде примесей. Но, как отмечает В.Ф. Дерпгольц (1979),
в старинных хрониках описаны случаи падения чистых ледяных
метеоритов, например в 1802 г. в Венгрии упала глыба массой 0,5 т.
Возможность внеземного происхождения вод гидросферы вполне
реальна.
Значительный интерес представляет также вопрос об изменении
объема и состава вод гидросферы за геологическую историю —
время зрелого существования нашей планеты. Некоторые исследователи отмечают, что состав и объем вод не оставались постоянными (Алпатьев, 1969; Посохов, 1985). По-видимому существовала
тенденция увеличения гидросферы. Одним из главных источни-

Гл. 9. Гидросферные функции
145
ков пополнения вод гидросферы может рассматриваться мантия,
где воды в 10—12 раз больше, чем в Мировом океане. В основном
вода мантии пребывает в химически и физически связанном состоянии, но часть ее высвобождается в результате действия еще
неизвестных до конца процессов, среди которых важное место занимают поступления воды в гидросферу в результате дегазации
мантии (Львович, 1986; Сорохтин, Ушаков, 1995; и др.).
Разделяя тезис об изменчивости гидросферы во времени, отметим, что водная оболочка в основных своих чертах оказалась
все же достаточно устойчивым образованием, т.е. в целом ей присущи признаки стабильности, сочетающиеся, однако, с явлениями
ее изменчивости, прежде всего локальной и региональной (Алпатьев, 1969). По существу, именно такой взгляд на гидросферу был
выработан В.И. Вернадским, однако некоторые исследователи
ссылаются лишь на те высказывания, в которых он говорит о стабильности гидросферы во времени, и тем самым дают общую
некорректную оценку его взглядов на историю природных вод.
В связи с этим целесообразно привести следующие высказывания
В.И. Вернадского, раскрывающие его подлинное отношение к
данному вопросу: “Общая — средняя — устойчивость в течение
всего геологического времени истории воды на нашей планете —
постоянство среднего состава всех ее семейств — видов, постоянство в среднем ее количества и форм нахождения — отнюдь не
противоречит существованию определенных периодических колебаний во всех этих ее проявлениях в течение геологического
времени, колебаний, отнюдь не нарушающих основного положения устойчивости.
Наоборот, все указывает с несомненностью на огромное значение таких колебаний и на то, что в разные эпохи геологической
истории Земли картина ее бытия менялась и не была тождественна с той, которую мы изучаем в данное время. Именно в истории
природных вод можно проследить такие периодические колебания на протяжении всего геологического времени — от докембрийского, может быть, архейского периода вплоть до нашего
времени” (1960).
При анализе структуры водной оболочки выявляется резко выраженная асимметрия строения гидросферы. Действительно, по
данным М.И. Львовича (1986), 94% ее объема и 72% поверхности
земного шара занимает Мировой океан, оставшиеся 6% объема
распределяются также неравномерно: 4% приходится на подземные воды, основную часть которых составляют глубинные рассолы;
1,6% — полярные ледники, доля пресных поверхностных вод —
0,25% гидросферы, объем паров воды в гидросфере — всего 0,001%.

146
Ч. III. Глобальные функции почв
Асимметрия гидросферы оказывается отчетливо выраженной и
при включении в нее воды, содержащейся в порах горных пород,
как это делают некоторые гидрологи. В этом случае, по сведениям
Дж. Дривера (1985), 80% вод Земли оказываются заключенными в
Мировом океане, 19% — в порах горных пород, расположенных
ниже поверхности земного шара, 1% воды находится в виде льда,
0,002% — в ручьях, малых и больших реках и озерах.
Асимметрия гидросферы ярко проявляется и в структуре отдельных ее составляющих, например в распределении вод Мирового океана (Кеннетт, 1987). Известно, что основная площадь Мирового океана приходится на юго-западное полушарие, где океан
составляет 89,5%, а суша — 10,5%; в северо-восточном полушарии
океан — 53,3%, суша — 46,5% (Вернадский, 1960). Северный Ледовитый океан по сравнению с другими океанами характеризуется
наименьшими площадями, объемом и глубиной, в то время как
Тихий океан имеет больший объем, чем все другие океаны, вместе
взятые (табл. 44).
Таблица 44
Площадь, объем и средняя глубина океанов
по Менарду и Смиту (Кеннет, 1987)
Океан и прилегающие моря
Тихий
Атлантический
Индийский
Северный Ледовитый
Мировой океан
Поверхность земного шара
Площадь,
6
2
10
км
181
94
74
12
361
510
Объем,
6
10
км
714
337
284
14
1349
2
Средняя
глубина, м
3940
3575
3840
1117
3729
Не менее отчетливо проявляется асимметрия континентальной части гидросферы. По ряду показателей она выражена более
контрастно, чем у океанической составляющей. Особенно это касается поверхностных вод (например, почвенных).
Если принять за один из важных признаков симметричного
распределения почвенных вод соответствие их пространственной
динамики закону зональности, то окажется, что такое соответствие выполняется лишь в общей форме и в действительности
весьма часто нарушается. Так, при рассмотрении почвенных вод
таежной зоны выясняется наличие многих отклонений от зональной схемы. Характерный пример зональной асимметрии почвенных вод таежной зоны — сильное увеличение общей увлажненности почвенного покрова при переходе от восточно-европейской

Гл. 9. Гидросферные функции
147
к западно-сибирской тайге. Причем возрастание увлажненности
идет вопреки изменению зонально-фациальных факторов, характерным моментом которых оказывается уменьшение атмосферного влагопереноса при переходе от умеренно континентального
климата ЕТР к континентальному Западной Сибири. Известно, что
повышенная увлажненность почвенного покрова севера Западной Сибири связана с геологическими и историческими причинами: повышенной равнинностью рельефа и высокой слоистостью
пород, более медленной деградацией подземных льдов последнего
оледенения и др. (Караваева, 1982; Никитин, 1985, 1997, 2009; и др.).
Можно указать на многочисленные случаи асимметрии континентальной части гидросферы и на ограниченных, локальных
внутризональных участках суши. Так, распределение почвенных
вод в пределах отдельных ландшафтов зачастую не имеет закономерного характера и связано со стохастическими причинами: неоднородностью поступления атмосферных осадков и их преобразованием растительным пологом, литологической пестротой
почвенно-грунтовой толщи, нарушением сложения горизонтов
в результате действия естественных и антропогенных факторов
(вывалы деревьев, педотурбации, перемешивание мелкозема при
вспашке и др.).
Суммируя сказанное, можно акцентировать внимание на том,
что асимметрия гидросферы является ее весьма характерной универсальной чертой, отчетливо проявляющейся в различных пространственных масштабах — от планетарной водной оболочки в
целом до отдельных небольших ее участков и элементарных компонентов. При этом важно подчеркнуть, что асимметрия водной
оболочки не только следствие нарушений и неоднородностей тех
физико-географических условий, в которых формируется гидросфера, но и в значительной мере связана со специфическими свойствами природной воды. Среди этих свойств наиболее значимой
оказывается подвижность водных растворов и теснейшая зависимость их движения от многих факторов: температуры и давления,
гравитационных условий, градиента концентрации, антропогенных воздействий и др. Именно многообразие причин и неоднозначность их влияния на разных участках гидросферы определяют
ее отчетливо выраженную асимметрию различных уровней.
На отсутствие симметричности в общей структуре гидросферы
неоднократно указывал В.И. Вернадский. Особое внимание он
обращал на несбалансированность континентальной и океанической составляющих, названную им диссимметрией гидросферы:
“резкая диссимметричность в распределении воды и твердых минералов на поверхности планеты является чрезвычайно важной

148
Ч. III. Глобальные функции почв
чертой в строении планеты и должна проявляться в разнообразнейших явлениях; она может отражаться даже вне планеты в ее
мировом положении” (Вернадский, 1960).
К числу характерных черт гидросферы относится наличие по-
стоянно действующих влагооборотов, связывающих водную оболочку в одно целое. Особенно это относится к наземной гидросфере, различные компоненты которой благодаря влагооборотам
испытывают постоянное обновление входящих в них водных масс.
Причем скорость обновления воды возрастает по мере приближения компонентов гидросферы к поверхности и уменьшения их
общей массы. Наиболее быстрым обновлением характеризуется
влага атмосферы, речных вод и почвы.
Следует согласиться с мнением А.М. Алпатьева (1969) о том,
что циклы водообмена в природе не носят кругового характера.
Круговороты воды, как правило, разомкнуты, в связи с чем точнее их
характеризуют термины “водообмен”, “влагооборот”. В ходе исторического развития Земли и ее гидросферы влагообороты в ней
постоянно усложнялись, а их число возрастало. Среди основных
типов влагооборота А.М. Алпатьев (1969) выделяет: 1) геокосмический, 2) атмосферно-океанический, 3) атмосферно-континентально-океанический, 4) атмосферно-литосферно-биологический
или атмосферно-почвенно-биологический.
Благодаря наличию и взаимодействию различных типов влагооборота оказывается возможным структурно-динамическое единство гидросферы и ее проникновение в другие гидросферы Земли
и взаимодействие с ними. В ходе этого взаимодействия особое
значение приобретают разнообразие и неповторимое сочетание
свойств воды как специфического природного образования: значительная растворяющая способность, химическая активность и
подвижность; высокая теплоемкость и теплопроводность; значительная буферность; способность находиться в трех агрегатных
фазовых состояниях в небольшом интервале температур; благоприятное сочетание физических и химических параметров для использования ее живыми организмами в качестве основы их существования и др. На последнюю особенность воды обращал
пристальное внимание В.И. Вернадский: “Природная вода как бы
предназначена для жизни, и с жизнью связана она одна из всех
химических соединений. Эта тесная связь воды с жизнью и ее исключительное распространение в земной коре, резко отличающее
ее от всех минералов, не может быть игрою случая: она указывает
на закономерность явления, на определенную организованность
земной коры. Вода и живое вещество — генетически связанные
части этой организованности”.

Гл. 9. Гидросферные функции
149
Обобщенная оценка роли почв
в круговороте воды
Длительное время гидрологи считали, что главным действующим фактором гидрологического режима является климат, в
основном атмосферные осадки. Другие факторы явно недооценивались. Так, Е.В. Оппоков (1900) утверждал, что перед атмосферными осадками, питающими реки, все другие факторы, за исключением температуры, представляются более чем второстепенными.
Однако постепенно стало выясняться существенное значение и
других гидрологических факторов: почвы, литологии, рельефа,
живого вещества, антропогенных влияний.
М.И. Львович (1986) полагает, что значимость почвенного гидрологического фактора впервые была показана крупным французским гидрологом Белграндом (1869), который установил зависимость
паводкового стока различных притоков Сены от особенностей
почвенного покрова водосборов. В дальнейшем в трудах В.В. Докучаева, А.И. Воейкова, А.А. Измаильского и других были убедительно раскрыты многие конкретные аспекты влияния почвы и ее
антропогенных преобразований на гидрологический режим территорий.
Весьма глубоко и всесторонне гидрологическое значение почвы было оценено В.И. Вернадским в “Истории природных вод”
(1960), где он говорит об огромном значении в истории воды почвенных растворов, являющихся основным субстратом жизни.
Рассматривая связи различных форм природной воды, он подчеркивает, что изучение почвенных растворов вскрывает в истории
воды грандиозное явление, связывающее разные воды (морские,
речные и дождевые). Ниже дана схема зависимости почвенных
и других вод по В.И. Вернадскому:
кислородно-азотная
пресная дождевая вода
↓
кислородно-азотно-углекислый
почвенные раствор,
соленый и временами жидкости
пресный живого
кислородно-азотно- вещества
углекислая соленая
морская вода
(через речную воду)

150
Ч. III. Глобальные функции почв
Несмотря на такую высокую оценку значения почвенных растворов в жизни водной оболочки Земли, данную В.И. Вернадским
и его предшественниками, в гидрологических исследованиях не
уделялось должного внимания выявлению всех форм участия почвенного звена в процессах, происходящих в гидросфере. Это положение в значительной степени сохраняется до сих пор.
Лишь в отдельных работах роль почвы в развитии водной оболочки учитывается в должной мере. Так, М.И. Львович (1974, 1986)
считает, что после климата почва занимает второе место по значению среди гидрологических факторов. Почва, согласно исследованиям М.И. Львовича, Г.В. Назарова, играет роль посредника
между климатом, речным и подземным стоками. Ни одно явление
водного баланса не минует почву. Поэтому необходимо самое
пристальное внимание уделять 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
разнообразие свойств реальных почв и сильное антропогенное изменение многих из них, приводящее к значительной изменчивости гидрологических процессов, контролируемых почвой. Особую
актуальность приобретают детализация многих гидрологических
исследований с учетом данных по динамике почв и дальнейшее
развитие гидрологии почв в целом, ряд разделов которой был
основательно разработан в XX в. Г.Н. Высоцким, В.И. Лебедевым,
А.А. Роде, И.И. Суднициным, А.Д. Ворониным и др.
Усиление внимания к гидрологическому значению почвы в последние десятилетия привело к развитию почвенного направления в гидрологии, развиваемой в рамках географических наук.
Это направление, опирающееся на идеи В.В. Докучаева, А.И. Воейкова, В.И. Вернадского и других, получило наиболее полное развитие в трудах М.И. Львовича, Г.В. Назарова, Н.И. Коронкевича и
других исследователей. Теоретическая и практическая значимость
этого направления неоднократно отмечалась ведущими гидрологами. Использование второго по своему значению после климатического фактора — почвенного — обогатило гидрологическую
науку. Трудно точно определить значение этого фактора в развитии науки. Однако возможности гидрологии с его появлением
весьма существенно возросли. Это утверждение основывается на
опыте и учитывает перспективы развития почвенного направления в гидрологии. Несомненно, еще многое можно сделать в развитии представлений о теоретических аспектах гидрологической
роли почвы, а также в решении практических задач (Львович, 1986).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
