 |
И регулятор газового состава атмосферы
|
|
|
|
Среди атмосферных функций почвы особо выделяется ее влияние на формирование газового состава атмосферы. Она проявляется в двух главных формах – опосредованном и прямом воздействии почвы на состав атмосферных газов. Опосредованное воздействие определяется зависимостью функционирования наземных биоценозов, контролирующих многие параметры атмосферы (содержание О2, СО2, микрогазов и др.), зависит от свойств почвы; прямое заключено в самом газообмене между почвой и атмосферой.
Долгое время считалось, что ощутимое воздействие организмов на состав атмосферы выражалось в фотосинтетической деятельности в начале одноклеточных организмов Мирового океана, а затем растительного покрова суши. В настоящее время признается, что вся геологическая история тесно переплетена с историей жизни на Земле. Существенное воздействие почв и процесса почвообразования на состав атмосферы началось намного раньше возникновения высшей растительности на суше.
В настоящее время в истории формирования атмосферы Земли выделяют три этапа [7]. Первый приурочен к началу докембрия, когда существовала первичная атмосфера и стала формироваться вторичная воздушная оболочка. По современным представлениям первичная атмосфера сформировалась из первичного газово-пылевого облака. Вторичная атмосфера возникла из газов, попавших в нее при дегазации верхней мантии и земной коры. Она состояла в основном из углекислого газа и паров воды, небольшого количества азота и водорода. В истории вторичной атмосферы выделяют бескислородный и кислородный периоды (начался 2 млрд лет назад). Переход к кислородной атмосфере связан с появлением и широким распространением автотрофных организмов (оксифотобактерий). Г. А. Заварзин подчеркивает [8], что кислородная атмосфера была сформирована до появления высшей наземной растительности. Второй этап включает основную часть докембрия – до начала фанерозоя. По-видимому, именно в это время проходило становление кислородной атмосферы. Третий этап относится к фанерозою – от кембрия до четвертичного периода включительно. Последний этап в развитии атмосферы связан с формированием континентальной биосферы и появления в ней сложноорганизованных биогеоценозов и почв.
|
|
|
Газовый состав современной атмосферы не находится в стабильном состоянии, он пребывает в состоянии непрерывного пространственно-временного изменения, особенно в нижних слоях тропосферы. Долгое время считали, что биогенное воздействие на атмосферу связано с растительностью суши и океана. Но в последнее время все больше исследователей подтверждают положение В. И. Вернадского о существенном воздействии почвы на состав атмосферы. Это воздействие многообразно, и далеко не все стороны этого сложного явления до конца выяснены. Остановимся на наиболее очевидных и исследованных аспектах влияния почвенных свойств и процессов на состав атмосферы.
Пористость почвы является важнейшим свойством, влияющим на газообмен: количество пор в почве составляет 10–60 % объема. Благодаря расположению почвы на стыке с атмосферой, пористому сложению и активному продуцированию газов почвенной биотой газообмен между воздухом и почвой происходит интенсивно (воздух полностью обновляется в верхнем 20-сантиметровом слое почвы от нескольких часов до часа). Скорость газообмена существенно зависит от температуры и влажности почвы и воздуха, интенсивности ветра, меняясь в тысячи раз.
Состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного, особенно по таким макрогазам, как углекислый газ и кислород: СО2 в почвенном воздухе в 10–100 раз больше, а О2 – в насколько раз меньше, чем в атмосферном. Колебания содержания этих газов в почвенном воздухе почти на 100 % определяются микроорганизмами. Кроме того, в результате деятельности бактерий в атмосферу поступает метан, сероводород, закись азота. Ландшафты Земли существенно различаются по составу и объему выделяемых газов: торфяно-глеевые почвы тундры выделяют около 0,3 т/га, а степные черноземы – 40–70 т/га СО2 в год. Существенны и сезонные колебания состава почвенного воздуха, которые, в конечном счете, влияют на внутригодичную изменчивость концентрации газов в атмосфере.
|
|
|
Антропогенное загрязнение атмосферы меняет ее газовый состав, а почва выступает как истинный регулятор, поглощая часть газообразных примесей. Установлено, что почвы, особенно лесные, активно участвуют в поглощении оксида углерода, в огромных объемах выделяемого промышленностью и транспортом. Поглощаются почвой также диоксид серы, сероводород, этилен, углеводороды и органические газы.
Почва как источник твердого вещества и микроорганизмов, поступающих в атмосферу
Значение поступления в атмосферу твердого вещества почв и коры выветривания весьма велико для биосферы и еще не вполне оценено. Из почвы в атмосферу в результате развевания поступают: мелкозем, соли с поверхности солончаков и почвенные микроорганизмы.
Ветровая эрозия, существенно усиливающаяся при антропогенном вмешательстве, поднимает с поверхности почвы огромное количество тонкодисперсного материала, особенно во время пыльных бурь. Попадающие в атмосферу частицы почвенного мелкозема оказывают разнообразное действие на происходящие в ней процессы: сильно снижается приток солнечной радиации к поверхности земли, ухудшается качество воздуха, увеличивается вероятность выпадения дождя. Ветровая эрозия усугубляет и общую эродированность почв, ухудшает качество жизни: выдувается плодородный слой почвы, переносимым мелкоземом засыпаются поселения, водоемы, снижается фотосинтетическая активность растительного покрова.
Особый интерес представляет проблема поступления в атмосферу микроорганизмов, основным источником которых служат почвы, а также брызги водной глади океанов и поверхность растений. Микроорганизмы поднимаются на значительную высоту – до 3 км, и переносятся на огромные расстояния – до нескольких тысяч км. Из-за такого переноса фактор географической изоляции для микроорганизмов не имеет значения.
|
|
|
Влияние почвы на энергетический режим
И влагооборот атмосферы
Воздействие почвенного покрова на тепловой режим атмосферы определяется, прежде всего, поглощением и отражением солнечной радиации. Установлено, что почвы в разных климатических поясах и в разные сезоны обладают неодинаковой способностью поглощать лучистую энергию солнца. Теплопоглотительная способность (альбедо) зависит от цвета почвы, ее влажности, структуры, рельефа и растительности. Чем меньше альбедо, тем больше солнечной радиации поглощает почва. Антропогенное вмешательство сильно меняет все перечисленные параметры и становится основным фактором в изменении радиационного баланса земной поверхности. Особенно сильно меняет альбедо массовая распашка территорий, сведение лесов, эрозионные процессы, опустынивание.
Многократный оборот водяного пара долгое время считался решающим фактором обеспечения суши влагой. Сейчас показано, что осадки за счет местного испарения на европейской территории России составляют не более 12 %, остальное формируется за счет испарения с поверхности океана. Однако местный влагоперенос сильно влияет на относительную влажность воздуха, а именно она определяет общее количество осадков. Так, при относительной влажности воздуха 40 % осадки незначительны, при возрастании ее до 50 % и более количество осадков быстро возрастает. Кроме того, значение осадков местного испарения велико и потому, что они могут предотвращать губительное действие засух или существенно ослаблять их влияние.
Роль почв в формировании влагооборота довольно существенна, т. к. она способствует увеличению количества водяного пара, выравнивая процесс влагообеспечения ландшафтов. Это имеет немаловажное значение, поскольку влагоперенос с океана на сушу подвержен частым перебоям и резким колебаниям.
Интенсивное использование почвенного покрова, приводящее к нарушению экосистем суши, вызвало аридизацию многих ее участков и учащение резких колебаний климата. В частности, участились экстремальные явления в воздушной оболочке: засухи, пыльные бури, резкое понижение температур зимой, ливни и наводнения.
|
|
|
