Тема 17. Вплив ґрунту на атмосферу
План
Участь ґрунту у формуванні і регулюванні вологообігу атмосфери.
Ґрунт як джерело твердих речовин і мікроорганізмів, які надходять в атмосферу.
Участь ґрунтів у регулюванні газового складу атмосфери.
1. Участь ґрунту у формуванні і регулюванні вологообігу атмосфери
Ця функція полягає в тому, що завдяки затримці ґрунтом води атмосферних опадів забезпечується можливість випаровування значної її частини і повторного випадання. Багатократний вологообіг водяної пари є суттєвим фактором у забезпеченні суші водою.
Досліди проведені М.І. Бузико (1977) показали, що на території Східно-Європейської рівнини опади, які випадають за рахунок пари місцевого випаровування, становлять близько 12%. Місцевий вологообіг суттєво впливає на відносну вологість повітря, яка значною мірою визначає загальну кількість опадів. Так, при відносній вологості повітря нижче 40% опади в цей період бувають незначні, а при 50-55% вони значно збільшуються. Крім того, опади місцевого випаровування запобігають згубну дію посух або суттєво послаблюють їх негативний вплив на умови життя рослин та інших організмів. Крім того, ґрунт не тільки збільшує загальну кількість водяної пари, яка надходить в атмосферу. Через місцевий колообіг він вирівнює процес водозабезпечення ландшафту. Це має важливе значення у тому, що вологоперенос з океану на сушу є нестабільним.
Інтенсивне використання орнопридатних земель значно порушує внесок ґрунтового покриву у загальний колообіг вологи в атмосфері, який склався віками до втручання людини. Вирубування лісів і широке освоєння цілинних земель активізували поверхневий стік. Це привело до зменшення вологоутримання на суші і буферної водорегулюючої здатності ґрунтового покриву Землі, що є однією з причин аридизації значних ділянок суші, частих випадків кліматичних аномалій (В.А. Ковда, 1975; Б.Г. Розанов, 1979). Почастішали екстремальні явища у повітряній оболонці: посухи і супутні їм пилові бурі, зливи і повені, різкі зниження температури у зимовий період та інші.
Отже, «кліматоутворююча» роль ґрунту є важливою складовою всієї системи факторів, які формують сучасний клімат Землі.
2. Ґрунт як джерело твердих речовин і мікроорганізмів, які надходять в атмосферу
Ця функція ґрунту відома давно. Вона проявляється в тому, що рух повітряних мас у приземному шарі атмосфери піднімає з поверхні ґрунту частки дрібнозему і переносить їх у різні шари повітря. Крім дрібнозему під дією цього (еолового) фактора з поверхні солончаків в атмосферу надходять солі. Цей процес має назву дефляція або вітрова ерозія.
Вітрова ерозія є грізним явищем природи. При цьому сильний вітер переносить на значні відстані колосальну кількість глинисто-пилуватого матеріалу. Так К.С. Кальянов (1976) наводить приклад як за один день 12 травня 1934 року з Великих Рівнин США пилова буря знесла 300 млн. т ґрунту, внаслідок чого на площі близько 4 млн. га значно знизилась родючість ґрунту.
В історії землеробства відомо багато фактів повітряного перенесення великої кількості ґрунтової маси з одної території на іншу. Про це свідчать багатометрові шари еолових відкладів у багатьох регіонах земної кулі. Піднята у повітря тонкодисперсна і пилувата маса може переноситись на сотні і тисячі кілометрів. Так, 6 березня 1977 року в Шотландії з хмари тонкого пилу випав на землю «Червоний дощ». Було встановлено, що принесений вітром матеріал складався з часток кварца, вкритих плівкою гідрооксидів (ІІІ) заліза, з домішкою часток галіту, кальциту, польових шпатів та інших мінералів. Такий мінеральний склад дрібнозему є характерним для ґрунтового покриву Сахари.
Глинисто-пилуваті частки ґрунту і ґрунтоутворюючих порід, які потрапляють в атмосферу виявляють неоднозначну дію на процеси, які відбуваються в ній і, як наслідок, впливають на клімат і біосферу. Існує думка, що завислі в атмосфері глинисті і пилуваті частки є центрами конденсації водяної пари і тим самим сприяють випаданню дощів. Це явище має позитивне значення в регіонах, де мало випадає опадів, де внутрішній вологообіг незначний.
Другий приклад позитивної дії запиленого повітря – значне зменшення надходження сонячної радіації до земної поверхні. За такої умови зменшується перегрівання нижніх шарів атмосфери і ґрунтового покриву.
У той же час, попадання в атмосферу значної кількості дрібнозему часто спричиняє стихійні лиха: принесений пиловими бурями матеріал засипає населені пункти, водойми, дороги, посіви культурних рослин, плодово-ягідні насадження тощо. Пилові бурі видувають (розвіюють) гумусний горизонт ґрунту, погіршують якість повітря. Тому запилення атмосфери – процес небажаний, особливо коли він досягає екстремальних розмірів. Вітрова ерозія в зонах Степу та Сухого Степу значною мірою погіршує загальну еродованість ґрунтів.
В історії землеробства відомі сумні наслідки до яких привели факти хижацької експлуатації цілинних земель, які зумовили активізацію вітрової і водної ерозії. Так переселенці з Європи, які в преріях Північної Америки почали застосовувати систему обробітку ґрунту непридатну для тих умов, завдали колосальної шкоди ґрунтовому покриву. Ними було освоєно 167 млн. га цілинних земель. 20 млн. га з них було повністю знищено, ще 20 млн. га майже повністю знищено, на 80 млн. га було втрачено 25-50% верхнього родючого шару. Подібна ситуація склалась у 1954 – 1957 роках при освоєнні цілинних земель у Казахстані та Західному Сибіру.
В наш час в регіонах поширення вітрової ерозії розроблена і застосовується система протиерозійних заходів.
Крім дрібнозему в атмосферу надходить велика кількість ґрунтових мікроорганізмів. Досліди багатьох вчених минулого століття показали, що в 1м3 повітря міститься декілька тисяч бактерій і плісеневих грибів. Кількість їх постійно змінюється залежно від пори року, особливостей місцевості та інших факторів. Більшість дослідників схиляються до того, що основним джерелом надходження мікроорганізмів в атмосферу є ґрунт.
Мікроорганізми, які потрапили в атмосферу, піднімаються на значну висоту. На висоті 2000 – 3000 м їх ще багато, а на більшій висоті кількість їх помітно зменшується. Крім того, при сильному вітрі вони поширюються на значні відстані. У процесі цих досліджень було помічено, що всередині хмари вміст мікроорганізмів значно більший, ніж над хмарою або під нею.
У літературі відомі факти (Влодовець, 1979) виявлення мікроорганізмів у різних типах повітряних мас, зокрема, в арктичних і полярних. Це свідчить про те, що мікроорганізми можуть поширюватись на сотні і тисячі кілометрів.
Висвітлюючи загальне значення повітряного поширення мікроорганізмів Ф. Григорі (1964) наводить кілька прикладів цього явища. Відомі випадки, коли повітряні маси переносять збудники деяких захворювань рослин, тварин і людини. Сам Гіппократ (батько медицини) вказував, що епідемічні захворювання у людей можуть виникати при потраплянні збудників у органи дихання з повітрям.
Перенесення повітрям мікроорганізмів сприяє освоєнню ними нових територій. Згідно гіпотези Арреніуса спори деяких організмів можуть проникати через космічний простір. На таку можливість вказував у свій час В.І Вернадський (1965).
Поширення повітряним шляхом мікроорганізмів і обмін ними між різними екосистемами зумовлює відсутність на нашій планеті чітко вираженої зональної мікрофлори ґрунтів різних природних зон. Для цієї групи організмів (на відміну тварин і рослин) фактор географічної ізоляції не має значення (Г.А. Заварзін, 1984).
Варто мати на увазі, що повітряні маси стають середовищем існування багатьох мікроскопічних істот. Так за даними Ф. Григорі (1964) у приземному шарі повітря виявлено 1200 видів бактерій і актиноміцетів, спори 40000 видів грибів, мохів, печіночників і папоротеподібних, пилкові зерна 100000 видів квіткових рослин.
Все це свідчить про важливе значення аеробіології – науки, що вивчає видовий склад мікрофлори атмосфери, повітряну міграцію, життєздатність організмів у газовій оболонці Землі та джерела їх надходження в атмосферу.