4. Общебиосферные функции

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 (см. приложение 6).

Приложение 6 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	Сорбция веществ, микроорганизмов	Связующее звено биологического и геологического круговоротов веществ.	Сигнализация изменений состояния экосистем
Аккумуляция влаги		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

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. 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 автотрофных, так и гетеротрофных организмов. С каждым типом и видом почв связаны определенные и только им свойственные виды сообществ растений и животных (биоценозов).

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 (Добровольский Г.В., 1990).

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.

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» (Добровольский Г.В., 1990). Близость геохимических связей почв с растительным покровом, почвенной биотой проявляется в зонально-региональных закономерностях и разнообразии типов биологического круговорота химических элементов на земной поверхности. 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 (Добровольский В.В., 1998.).

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 йода в кислых подзолистых почвах внутриконтинентальных районов (Виноградов А.П., 1949). 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.

Экологическая функция почв. Участие почв в формировании геохимического потока элементов.

Экологические функции почв в биосфере базируются на следующих основополагающих ее качествах. Во-первых, почва служит средой обитания и физической опорой для огромного числа организмов; во-вторых, почва является необходимым, незаменимым звеном и регулятором биогеохимических циклов, практически круговороты всех биогенов осуществляются через почву.

Главная функция почвы - это обеспечение жизни на Земле. Это определяется тем, что именно в почве концентрируются необходимые организмам биогенные элементы в доступных им формах химических соединений. Кроме того, почва обладает способностью аккумулировать необходимый для жизнедеятельности продуцентов биогеоценозов запасы воды, также в доступной им форме, равномерно обеспечивая их водой в течение всего периода вегетации. Наконец, почва служит оптимальной средой для укоренения наземных растений, обитания многочисленных беспозвоночных и позвоночных животных, разнообразных микроорганизмов. Собственно эта функция и определяет понятие "плодородие почв".

Вторая функция почв заключается в регулировании всех потоков вещества в биосфере. Все биогеохимические циклы элементов, включая циклы таких важнейших биогенов, как углерод, азот, кислород, фосфор, а также циклы воды осуществляются именно через почвы при ее регулирующем участии в качестве аккумулятора биогенных элементов. Почва - это связующее звено и регулирующий механизм в системах биологической и геологической циркуляции элементов.

Третья функция почвы - регулирование состава атмосферы и гидросферы. Атмосферная функция почвы осуществляется вследствие ее высокой пористости (40-60%) и плотной заселенности организмами, благодаря чему идет постоянный газообмен между почвой и атмосферой. Почва постоянно поставляет в атмосферу различные газы, в том числе и "парниковые" - СО2, СН4, а также множество так называемых "микрогазов". Одновременно почва поглощает кислород из атмосферы. Таким образом, в системе "почва - атмосфера" именно почва является генератором одних газов и "стоком" для других.

В сухопутной ветви глобального круговорота воды почва избирательно отдает в поверхностный и подземный сток растворимые в воде химические вещества, определяя тем самым гидрохимическую обстановку в водах и прибрежной части океана.

Четвертой важнейшей функцией почвы является накопление в поверхностной части коры выветривания, в почвенных горизонтах описанного выше специфического органического вещества - гумуса и связанной с ним химической энергии.

Пятая функция заключается в ее защитной роли по отношению к литосфере. Почва защищает литосферу от воздействия экзогенных факторов, регулируя процессы денудации суши.

Наконец, еще одна, шестая функция почвы - это генерирование и сохранение биологического разнообразия. Почва, являясь средой обитания для огромного числа организмов, ограничивает жизнедеятельность одних и стимулирует активность других. Чрезвычайно большое разнообразие почвенных свойств по кислотности, щелочности, засоленности или отсутствию солей; окислительная или восстановительная обстановка-все это создает огромные возможности жизнедеятельности различных организмов. По отношению к человеку почва имеет еще одну специфическую функцию, являясь главным средством сельскохозяйственного производства и местом поселения людей.